DE2200257C3

DE2200257C3 - Anzeigevorrichtung mit Gasentladungseinheiten

Info

Publication number: DE2200257C3
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: 1974-06-20
Also published as: FR2121567B1; DE2200257B2; NL7200040A; CH538171A; SE367263B; CA989957A; IT957500B; FR2121567A1; US3803448A; GB1380279A; DE2200257A1; BE777653A

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 ge-S eigneten Brennwechselspannung an die ausgewählten zugeordneten Leiter Ladungen (Elektronen und Ionen) auf den Oberflächen der dielektrischen Schichten erzeugt und an besonders 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 ao das Gasvolumen und dienen darüber hinaus als Sammelfiächen für die Ladungen (Elektronen, Ionen) des ionisierten gasförmigen Mediums während der alternierenden Halbperiode der angelegten Brennwechselspannung, wobei sich die Ladungen as 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.-Patentschrift 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

Vf-V,

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 Gasenüadungseinheit gezündet worden ist; die Folge

der Momentanentladungen dient der Aufrechterhaltune des abwechselnden Speichems von Ladüngen auf gegenüberliegenden diskreten Flächenabschnitten der dielektrischen Rächen. In diesem SrTd ist die Gasentladungseinheit eingeschaltet

Beim Betrieb solcher Gasendadungseinheiten ist eine Konditionierung des treten Elementargasvolumens einer jeden Gasentladungseinheit erforder-S Darunter wird die Bereitstellung von wenigstens Sem freien Elektron für jede Gasentladungselaheit Standen, so daß die Gakentladungseinheit gezündet werden kann, wenn sie mit einem Zündspanmmgspotential angesteuert wird.

Es sind bereits Gasentladungsvorrichtungen mit extern angeordneten Elektroden zum Einleiten einer Gasentladung bekannt, die manchmal elektrodenlose Entladungen genannt werden. Diese bekannten Vor-Stungen machen jedoch von einer Ladungserzeugung und einem Sammeln von Ladungen gemäß der Liegenden Erfindung nicht Gebrauch und verwenden Frequenzen und Abstände bzw. Entladungs- ^n. und Betriebsdrücke, die hierfür nicht ge-

ferner ist es bekannt, Strahlung zu verwenden, ζ. B. einen Teil oder die ganze Anzeigevorrichtung ener UV-Strahlung auszusetzen. Dieses externe KonditionierverfahrL weist den Nachteil auf, daß es nicht immer von Vorteil oder möglich ist, die Anzeigevorrichtung externer Strahlung auszusetzen, ^besondere dann! wenn sie sich in einer entfernten Lage befindet. Weiterhin macht eine externe UV-Quelle weitere Hilfsausriistungen erforderlich. Ein

¹* ^{wird deshalb im a11}" Konditionierung und Entladung einer Einheit vor-

handen sein muß. «—,ι« iv

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

steht darin, das Gasvolumen ui einfacher undffl verlässiger Weise schnell zu ^kondlü?^me™ "^_n

besondere teipcmdtunp m « P™

geometrischen Fläche fur die Entladungsvorgange

vorzubereiten.

Diese Aufgabe ist bei
>ο eingangs geschUderten Art e^duw

gelöst, daß an mehrere zwischen der 1Mo^eit und

den anzusteuernden GasentladungseinheUen gelegene

Gasentladungseinherten erne Kond tion erdung von solcher Größe und Dauer angelegt ^ daß das »₅ Gasvolumen zwischen der Püoteuiheit «"£*£ ™ zusteuernden Gasentladungseinheiten fortschreitend

konditioniert^ ist. ·„!„.;♦«, hrau-

Die verbindenden Gasentiadungseinheuen brau

chen nicht notwendig ^t^^^^^^ *o einheit oder der an^uernden

zu sein. Ebenso brauchen die ,E^ %

wendigerwei. auf «^deri ^ang^n

einheiten geometrisch derart g

=5 eine Gasentladungseinheit im

tonen mit einer anderen Einheit welche wiederum photonisch mit « heu usw verbunden ist, «Lh., ehe Z£ müssen photomsch so in Verbindung stehen

den Konditiomerprozeß ™J^^KS anzusteuernden Einheit ausbreiten Jf^^J natürlich praktisch sein wenn die Verbindungs

?m1Lrnä Kondnionierverfahren für das Gasvolumen benutzt interne Strahlung, z.B. durch den Einschluß von radioaktivem Material und/oder die Verwendung einer oder mehrerer sogenannter Pilotentladungseinheiten zur Erzeugung von Photonen. Wie in der USA.-Patentschrift 3 499 1b7 erläutert, ist das Gasvolumen zwischen den dielektrischen Flächen unbegrenzt, so daß die während einer Entladung in einer ausgewählten Gasentladungseinheit erzeugten Photonen sich ungehindert durch das Gasvolumen ausbreiten können, um andere und weiter entfernte Elementarvolumen anderer Gasentladungseinheiten zu konditionieren.

Eine solche Konditionierung des Gasvolumens wird aber unzuverlässig, wenn eine anzusteuernde Gasentladungseinheit entfemungsmäßig (2,54 cm oder mehr) zu weit von der Piloteinheit entfernt ist. Dann wären mehrere Piloteinheiten ertcrderlich.

Bei Anzeigevorrichtungen mit Gasentladungseinheiten, dadurch kö^erliche Strukturen, z. B. durch eine Lochplatte im Entladungsraum voneinander getrennt sind (britische Patentschrift 1161 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 dihe? 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 deren Fig. 1 und 2 eine
von quadratischer oder ^re
ist, die eine Impulsbreite t
spannung geht von einem g

und kehrt zu diesem zurück. In, Fig. 1^

Hch eine Einstellspannung V₁₁ gezeigt, die^ eine

Rückkehr der Konditionierspannung zum Anfangs zustand Null hm ermöglicht. ._.,__ _Form

Obwohl die quadratische oder recfleckige rom

gemäß den F i g. 1 und 2 ^^zo^_er ^W1^_mT_ri ehe andere geeignete Wellenform oder geometnscne Form unter der Voraussetzung benutrt werdu., ω die Zeit- oder Impulsbreite f fur das Zünden^ aller zwischenliegenden Gasentladungsemheiten ausreicht Obwohl die Konditiomerspannungglechz^g an alle

Zwischenentladungseinheiten angeleg^ ™^~ diese Einheiten zu verschiedenen ab er^dute nanaer folgenden Zeitpunkten Es ist daher wesenthch daB die Gesamtzeit t (Impulsbreite) so.groß ist,daE^ jede (und alle) dieser Einheiten unabhangg auto und

em Elektron fur die nächste Einheit ^u^w. bem™ bis auch die anzusteuernde ^^ώε* "X^ f

Die Größe der
Zünden °*r Enü^en der

ausreichen. Wenn aber die_n
eine eingeschaltete G^Jf^^ wird darf dieser Wert mcht so groß>J den Betrieb dieser Einheit stört oder gar p, auch die Polarität der Konditionierspannung V muß

die gleiche Polarität aufweisen wie die vorbinde 6₅ Halbperiode der Brennwechselspannung, die an die

Einheit angelegt ist v-nnrtirionieren

Wie bereits erwähnt laßt sich ^ein.J^itionKren des Gasvolumens durch Zünden einer oder meh-

rerer Pilotzellen erzielen. Ein Problem bei diesem spannung zur Entladung bringt Diese konditionieren

Kondiüonierverfahren lag darin, daß das Einschalten wiederum ihre Nachbarn, und der Konditionier-

einer Gasentladungseinheit in unverläßlicher Weise prozeß wird auf diese Weise ausgebreitet. Da die

erfolgt, wenn sich diese in einiger Entfernung (un- Ausbreitungsgeschwindigkeit annähernd 5 cm pro

gefahr 2,54 cm) von der Piloteinheit befindet. Daher 5 Mikrosekunde beträgt, kann der Konditionierprozeß

hat es sich nicht als praktisch erwiesen, bei großen während der 10 Mikrosekunden großen Impulsbreite

Tafeln nur eine kleine Anzahl von Piloteinheiten oder Zeitdauer der in der Fig. 1 gezeigten Kon-

(z. B. eine) zu verwenden. Diese Schwierigkeiten ditionierspannung sich angenähert um 50 cm aus-

werden durch die Erfindung vermieden, indem von breiten. Wenn größere Entfernungen erforderlich

der Tatsache Gebrauch gemacht wkd, daß der Kon- io sind, kann die Impulsbreite vergrößert werden. Es

ditionierprozeß mit großer Geschwindigkeit über die ist natürlich möglich, mehr als eine Piloteinheit zu

Anzeigevorrichtung ausgebreitet werden kann. So verwenden, und dies wird auch in manchen Fällen

kann sich der Konditionierprozeß mit einer Ge- wünschenswert sein. Es scheint aber immerhin so,

schwinidigkeit von mehr als 5 cm pro Mikrosekunde daß eine Piloteinheit bei einer Impulsbreite von

über die Tafel ausbreiten, so daß es einer Pilot- »s 20 Mikrosekunden für die Konditionierung einer

einheit ermöglicht wird, eine entfernte Stelle in zu- 61 X 61 cm großen Anzeigevorrichtung ausreicht,

verläs&iger Weise zu konditionieren, vorausgesetzt, Es soll noch angemerkt werden, daß die Kon-

daß der Konditionierprozeß über eine Anzahl von ditionierspannung nicht erneut in periodischer Weise

Zwischenstellen ausgebreitet wird. angelegt werden muß, um die Anzeigevorrichtung

Li einer besonderen Ausführungsform der Erfin- 20 in einem konditionierten Zustand zu halten. Wenn

dung wird die Konditionierspannung, wie sie in den z. B. alle Einheiten der Anzeigevorrichtung für eine

Fig. 11 und 2 gezeigt ist, an alle Gasentladungs- lange Zeit (z.B. einige Stunden) ausgeschaltet wor-

einheiten unmittelbar vor dem Ansteuern irgendeiner den sind, so würde immer noch das Anlegen einer

Einheit angelegt. Die in den Fig. 1 oder 2 gezeigte Konditionierspannung unmittelbar vor einer Zünd-

Konditionierspannung verursacht zwei Entladungen 25 spannung ausreichen, um ein zuverlässiges Zünden

von kurzer Dauer an jeder Stelle, die sich im »Aus«- an jeder Stelle zu gewährleisten, nur vorausgesetzt,

Zustand befindet, und verursacht keine Entladungen daß wenigstens eine Piloteinheit sich im »Ein«-

an solchen Stellen, die sich im »Ein«-Zustand be- Zustand befindet, wenn die Konditionierspannung

finden.. angelegt wird. Auch wenn das Ansteuern mit einer

Obwohl also die Piloteinheit zu weit von der an- 30 schnellen Anzeigefolge geschieht, ist es nicht erforzusteuernden Gasentladungseinheit entfernt ist, um derlich, daß jedem Zündspannungsimpuls eine Konsie in zuverlässiger Weise zu konditionieren, kann ditionierspannung vorausgeht Es bringt gewöhnsie doch in zuverlässiger Weise die näher zu der licherweise keinen Vorteil, wenn die Konditionier-Piloteinheit hegenden Einheiten konditionieren, wo- spannungen mit einem Zeitabstand von weniger als mit sie diese während der Dauer der Konditionier- 35 500 Mikrosekunden angelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 ?ind 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 konditionierender freier Elektronen 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 Piloteinheit und den anzusteuernden Gasentladungseinheiten fortschreitend konditionierbar ist.

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

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierspannung so bemessen ist, daß sie für das Zünden oder Löschen aller verbindenden Gasentladungseinheiten ausreicht, aber für eine Störung des Betriebs von gezündeten Gasentladungseinheiten 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.