DE2200257B2

DE2200257B2 - Anzeigevorrichtung mit Gasentladungseinheiten

Info

Publication number: DE2200257B2
Application number: DE2200257A
Authority: DE
Inventors: James Francis Sylvania Ohio Nolan (V.St.A.)
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-01-04
Filing date: 1972-01-04
Publication date: 1973-11-22
Also published as: IT957500B; NL7200040A; FR2121567B1; CA989957A; CH538171A; BE777653A; DE2200257C3; US3803448A; FR2121567A1; SE367263B; GB1380279A; DE2200257A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit Gasentladungseinheiten, bei der zwei im Abstand voneinander zur Begrenzung eines Gasvolumens angeordnete Platten vorgesehen sind, auf deren einander abgekehrten Flächen ein Muster aus in Reihen und Spalten angeordneten Leitern und auf deren einander zugekehrten Flächen dielektrische Schichten aufgebracht sind, und bei der an alle Leiter eine Brennwechselspannung angelegt ist und durch Zuführen von Spannungsimpulsen an sich kreuzende Leiter die Gasentladungseinheiten gezündet bzw. gelöscht werden, wobei wenigstens eine Gasentladungseinheit als Piloteinheit zum Erzeugen von Gasvolumen zur Entladung der Gasentladungseinheiten konditionierender freier Elektronen dient.

Solche Anzeigevorrichtungen ermöglichen die optische Anzeige verschiedener Ziffern, Buchstaben, Fernsehbilder, Radarbilder, Binärwörter usw.

Eine solche Anzeigevorrichtung ist in der USA.-Patentschrift 3 499 167 erläutert.~Dabei werden die bei Ionisierung des Gases einer ausgewählten Gasentladungseinheit und durch das Anlegen einer geö eigneten Brennwechselspannung an die ausgewählten zugeordneten Leiter Ladungen (Elektronen und Ionen) auf den Oberflächen der dielektrischen Schichten erzeugt und an besonder? definierten Stellen gesammelt, die dort ein elektrisches Feld

ίο aufbauen, das dem sie erzeugenden elektrischen Feld entgegengerichtet ist. so daß die Entladung für den Rest der Halbperiode der Brennwechselspannung gelöscht und die erneute Zündung der Entladung während einer folgenden entgegengesetzten HaIbperiode der Brennwechselspannung erleichtert wird; diese angesammelten Ladungen stellen einen elektrischen Speicher dar.

Auf diese Weise verhindern die dielektrischen Schichten einen Leitungsstrom von den Leitern in das Gasvolumen und dienen darüber hinaus als Sammelflächen für die Ladungen (Elektronen. Ionen) des ionisierten gasförmigen Mediums während der alternierenden Halbperiode der angelegten Brennwechselspannung, wobei sich die Ladungen während aufeinanderfolgender Halbperioden auf gegenüberliegenden elektrischen Oberflächenabschnitten sammeln. Diese Oberflächenabschnitte der dielektrischen Schichten werden durch die Kreuzungsflächen von sich kreuzenden Leitern bestimmt. An Stelle der in Zeilen und Spalten angeordneten Leiter kann auch eine andere Konfiguration der Leitergruppen benutzt werden.

Als Gas kann ein solches Gas verwendet werden. welches während der Entladung Licht (wenn eine optische Anzeige angestrebt wird) und einen reichen Vorrat an Ladungen (Elektronen und Ionen) erzeugt. In der in der USA.-Patentichrift 3 499 167 erläuterten Anzeigevorrichtung sind der Gasdruck und die elektrische Feldstärke ausreichend, um die während der Entladung in den einzelnen Gasvolumina zwischen gegenüberliegenden Leiterpaaren erzeugten Ladungen in seitlicher Richtung innerhalb der Abmessungen der Kreuzungsflächen zu begrenzen.
Im Hinblick auf die erwähnte Speicherfunktion der Ladungen hängt die zulässige Entfernung oder der Abstand der dielektrischen Flächen neben anderen Größen von der Frequenz der angelegten Brennwechselspannung ab, wobei der Abstand bei niedrigen Frequenzen größer ist.

Die Speicherfunktion läßt sich durch die Beziehung

darstellen, worin V₁ die Größe der angelegten Spannung ist, bei der die Entladung in einer bestimmten Gasentladungseinheit gezündet wird, und V_s die Größe der angelegten periodischen minimalen Brennwechselspannung ist, die für die Aufrechterhaltung einer einmal gezündeten Entladung noch ausreichend ist. Der Ausdruck »Aufrechterhalten einer Entladung« bedeutet, daß eine Folge von Momentanentladungen ausgelöst wird, und zwar eine Entladung während jeder Halbperiode der Wechselspannung zur Aufrechterhaltung der Entladung, nachdem erst einmal das Elementargasvolumen der Gasentladungseinheit gezündet worden ist; die Folge

der Momentanentladungen dient der Aufrechterhaltung des abwechselnden Speicherns von Ladungen auf gegenüberliegenden diskreten Flächenabschnitten der dielektrischen Flächen. In diesem Zustand ist die Gasentladungseinheit eingeschaltet.

Beim Betrieb solcher Gasentladungseinheiten ist eine Konditionierung des diskreten Elementargasvolumens einer jeden Gasentladungseinheit erforderlich. Darunter wird die Bereitstellung von wenigstens einem freien Elektron für jede Gasentladungseinheit verstanden, so daß die Gasentladungseinheit gezündet werden kann, wenn sie mit einem Zündspannungspotential angesteuert v-.ird.

Es sind bereits Gasentladungsvorrichtungen mit extern angeordneten Elektroden zum Einleiten einer Gasentladung bekannt, die manchmal elektrodenlose Entladungen genannt werden. Diese bekannten Vorrichtungen machen jedoch von einer Ladungserzeugung und einem Sammeln von Ladungen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht Gebrauch und verwenden Frequenzen und Abstände bzvv. Entladur.gsvolumina und Betriebsdrücke, die hierfür nicht geeignet sind.

Ferner ist es bekannt. Strahlung zu verwenden, z. B. einen Teil oder die ganze Anzeigevorrichtung einer UV-Strahlung auszusetzen. Dieses externe Konditionierverfahren weist den Nachteil auf. daß es nicht immer von Vorteil oder möglich ist, die Anzeigevorrichtung externer Strahlung auszusetzen, insbesondere dann, wenn sie sich in einer entfernten Läse befindet. Weiterhin macht eine eyferne UV-Quelle weitere Hilfsausrüstungen erforderlich. Ein internes Konditionierverfahren wird deshalb im allgemeinen vorgezogen.

Ein internes Konditionierverfahren für das Gasvolumen benutzt interne Strahlung, z. B. durch den Einsc.luß von radioaktivem Material und oder die Verwendung einer oder mehrerer sogenannter Pilotentladungseinheiten zur Erzeugung von Photonen. Wie in der USA.-Patentschrifr 3 499 167 erläutert, ist das Gasvolumen zwischen den dielektrischen Flächen unbegrenzt, so daß die während einer Entladung in einer ausgewählten Gasentladungfeinheit erzeugten Photonen sich ungehindert durch das Gasvolumen ausbreiten können, um andere und weiter entfernte Elemer'arvolumen anderer Gasentladungseinheiten zu konditionieren.

E^:ne solche Konditionierung des Gasvolumens wird aber unzuverlässig, wenn eine anzusteuernde Gasentladungseinheit entfernungsmäßig (2,54 cm oder mehr) zu weit von der Piloteinheit entfernt ist. Dann wären mehrere Piloteinheiten erforderlich.

Bei Anzeigevorrichtungen mit Gasentladungseinheiten, die durch körperliche Strukturen, z. R. durch eine Lochplatte im Entladungsraum voneinander getrennt sind (britische Patentschrift 1 161 832), wird ein elektrisches Konditioniersignal oder -impuls periodisch an alle Gasentladungseinheiten angelegt. Die elektrische Konditionierung ist aber eine Selbst-Konditionierung und ist nur wirksam, nachdem eine Gasentladungseinheit vorher konditioniert worden ist, d. h., das elektronische Konditionieren beinhaltet ein periodisches Entladen einer Einheit und gibt daher die Möglichkeit an, wie für das Vorhandensein freier Elektronen Sorge getragen werden kann. Dementsprechend darf nicht allzuviel Zeit zwischen den angelegten periodischen Konditionierimpulsen vergehen, da wenigstens ein freies Elektron für die Konditionierung und Entladung einer hinheit vorhanden sein muß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das Gasvolumen in einfacher und zuverlässiger Weise schnell zu konditionieren und insbesondere Anzeigevorrichtungen mit einer grc3en geometrischen Fläche für die Entladungsvorgänge vorzubereiten.

Diese Aufgabe 'st bei der Anzeigevorrichtung der

ίο eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an mehrere zwischen der Piloteinheit und den anzusteuernden Gasentladungseinheiten gelegene Gasentladungseinheiten eine Konditionierspannung von solcher Größe und Dauer angelegt ist, daß das Gasvolumen zwischen der Piloteinheit und den anzusteuernden Gasentladungseinheiten fortschreitend konditionierbar ist.

Die verbindenden G'.-.ontladungseinheiten brauchen nicht notwendig untereinander oder der Piloteinheit oder der anzusteuernden Einheit benachbart zu sein. Ebenso brauchen die Einheiten nicht notwendigerweise auf einer geraden Linie angeordnet zu sein. Es ist nur wesentlich, daß solche Zwischeneinheiten geometrisch derart angeordnet sind, daß eine Gasentladungseinheit im Hinblick auf die Photonen mit einer anderen Einheit verbunden ist. weiche wiederum photonisch mit einer dritten Einheit usw. verbunden ist, d. h.. die Zwischeneinheiten müssen photonisch so in Verbindung stehen, daß sie den Konditionierprozeß von der Piloteinheit zu der anzusteuernden Einheit ausbreiten können. Es wird natürlich praktisch sein, wenn die Verbindungseinheiten benachbart sind.

Es wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 und 2 eine Korsditic^ierspannung V₁. von quadratischer oder rechteckiger Form gezeigt ist, die eine Impulsbreite / aufweist. Die Konditionierspannung geht von einem Anfangszustand Null aus und kehrt zu diesem zurück. In Fig. I wird zusätz-Hch eine Einstellspannung V₁₁ gezeigt, die eine bessere Rückkehr der Konditioniersoannung zum Anfangszustand Null hin ermöglicht.

Obwohl die quadratische oder rechteckige Form gemäß den Fig. 1 und 2 vorgezogen wird, kann jede andere geeignete Wellenform oder geometrische Form unter der Voraussetzung benutzt werden, daß die Zeit- oder Impulsbreite / für das Zünder, aller zwischenliegenden Gascntladungseinheittii ausreicht. Obwohl die Konditionierspannung gleichzeitig an alle

so Zwischenentladungseinheiten angelegt wird, zünden diese Einleiten zu verschiedenen, aber aufeinanderfolgenden Zeitpunkten. Es ist daher wesentlich, daß die Gesamtzeit t (Impulsbreite) so groß ist. daß jede (und alle) dieser Einheiten unabhängig zündet und ein Elekuon für die nächste Einheit usw. bereitstellt, bis auch die anzusteuernde Einheit konditioniert ist.

Die Größe der Konditionierspannung muß für ein

Zünden oder Entladen der Gasentladungseinheiten ausreichen. Wenn aber die Konditionierspannung an eine eingpschaltete Gasentladungseinheit angelegt wird, darf dieser Wert nicht so groß sein, daß er den Betrieb dieser Einheit stört oder gar unterbricht; auch die Polarität der Konditionierspannung V₁. muß die gleiche Polarität aufweisen wie die vorhergehende Halbperiode der Brennwechselspannung, die an die Einheit angelegt ist.

Wie bereits erwähnt, läßt sich ein Konditionieren des Gasvolumens durch Zünden einer oder meh-

rerer Püotzellen erzielen. Ein Problem bei diesem Konditionierverfahren lag darin, daß das Einschalten einer Gasentladungseinheit in unverläßlicher Weise erfolgt, wenn sich diese in einiger Entfernung (ungefähr 2,54 cm) von der Piloteinheit befindet. Daher hat es sich nicht als praktisch erwiesen, bei großen Tafeln nur eine kleine Anzahl von Piloteinheiten (z. B. eine) zu verwenden. Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung vermieden, indem von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, daß der Konditionierprozeß mit großer Geschwindigkeit über die Anzeigevorrichtung ausgebreitet werden kann. So kann sich der Konditionierprozeß mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 cm pro Mikrosekunde über die Tafel ausbreiten, so daß es einer Piloteinheit ermöglicht wird, eine entfernte Stelle in zuverlässiger Weise zu konditionieren, vorausgesetzt, daß der Konditionierprozeß über eine Anzahl von Zwischenstellen ausgebreitet wird.

In einer besonderen Au&führungsform der Erfindung wird die Konditionierspannung, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, an alle Gasentladungseinheiten unmittelbar vor dem Ansteuern irgendeiner Einheit angelegt. Die in den F i g. 1 oder 2 gezeigte Konditionierspannung verursacht zwei Entladungen von kurzer Dauer an jeder Stelle, die sich im »Aus«- Zustand befindet, und verursacht keine Entladungen an solchen Stellen, die sich im »Ein«-Zustand befinden.

Obwohl also die Piloteinheit zu weit von der anzusteuernden Gasentladungseinheit entfernt ist, um sie in zuverlässiger Weise zu konditionieren, kann sie doch in zuverlässiger Weise die näher zu der Piloteinheit liegenden Einheiten konditionieren, womit sie diese während der Dauer der Konditionierspannung zur Entladung bringt. Diese konditionieren wiederum ihre Nachbarn, und der Konditionierprozeß wird auf diese Weise ausgebreitet. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit annähernd 5 cm pro Mikrosekunde beträgt, kann der Konditionierprozeß während der lOMikrosekunden großen Impulsbreite oder Zeitdauer der in der F i g. 1 gezeigten Konditionierspannung sich angenähert um 50 cm ausbreiten. Wenn größere Entfernungen erforderlich sind, kann die Impulsbreite vergrößert werden. Es ist natürlich möglich, mehr als eine Piloteiiiheit zu verwenden, und dies wird auch in manchen Fällen wünschenswert sein. Es scheint aber immerhin so, daß eine Piloteinheit bei einer Impulsbreite von 20 Mikrosekunden für die Konditionierung einer 61 X 61 cm großen Anzeigevorrichtung ausreicht.

Es soll noch angemerkt werden, daß die Konditionierspannung nicht erneut in periodischer Weise angelegt werden muß, um die Anzeigevorrichtung in einem konditionierten Zustand zu halten. Wenn z. B. alle Einheiten der Anzeigevorrichtung für eine lange Zeit (z. B. einige Stunden) ausgeschaltet worden sind, so würde immer noch das Anlegen einer Konditionierspannung unmittelbar vor einer Zünd-'.pannung ausreichen, um ein zuverlässiges Zünden an jeder Stelle zu gewährleisten, nur vorausgesetzt, daß wenigstens eine Piloteinheit sich im »Ein«- Zustand befindet, wenn die Konditionierspannung angelegt wird. Auch wenn das Ansteuern mit einer schnellen Anzeigefolge geschieht, ist es nicht erforderlich, daß jedem Zündspannungsimpuls eine Konditionierspannung vorausgeht. Es bringt gewöhnlicherweise keinen Vorteil, wenn die Konditionierspannungen mit einem Zeitabstand von weniger als 500 Mikrosekunden angelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung mit Gasentladungseinheiten, bei der zwei im Abstand voneinander zur Begrenzung eines Gasvolumens augeordnete Platten vorgesehen sind, auf deren einander abgekehrten Flächen ein Muster aus in Reihen und Spalten angeordneten Leitern und auf deren einander zugekehrten Flächen dielektrische Schichten aufgebracht sind, und bei der an alle Leiter eine Brennwechselspannung angelegt ist und durch Zuführen von Spannungsimpulsen an sich kreuzende Leiter die Gasentladungseinheiten gezündet bzw. gelöscht werden, wobei wenigstens eine Gasentladungseinheit als Piloteinheit zum Erzeugen von das Gasvolumen zur Entladung der Gasentladungseinheiten konditioniereuder freier Elektrons ι dient, dadurch gekennzeichnet, daß an mehrere zwischen der Piloteinheit und den anzusteuernden Gasentladungseinheiten gelegene Gasentladungseinheiten eine Konditionierspannung von solcher Größe und Dauer angelegt ist, daß das Gasvolumen zwischen der Pilotjinheit und den anzusteuernden Gasentladungseinheiten fortschreitend konditionierbar ist.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierspannung gleichzeitig an alle Gasentladungseinheiten angelegt ist.

3. Anzeigevorrichtung ..ach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeic'unet, daß die Kuiiditionierspannung so bemessen ist, Jaß sie für das Zünden oder Löschen aller verbindenden Gasentladungseinheiten ausreicht, aber für eine Störung des Betriebs von gezündeten Gasentladung?- einheiten nicht ausreicht.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierspannung eine quadratische oder rechteckige Form aufweist.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite der Konditionierspannung so groß ist, daß alle nicht angesteuerten Gasentladungseinheiten wenigstens einmal gezündet oder entladen werden.