DE2222907A1

DE2222907A1 - Anordnung zur bildlichen darstellung von informationen mit einem phosphoreszenzschirm

Info

Publication number: DE2222907A1
Application number: DE19722222907
Authority: DE
Inventors: Benjamin Kazan
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1972-05-10
Publication date: 1973-01-18
Also published as: FR2143708A1; US3725731A; JPS5443871B1; GB1360356A; FR2143708B1

Description

Anordntang zur bildlichen Darstellung von Informationen mit einem Phosphoreszenz schirm ■ ' _

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur bildlichen Darstellung von Informationen mit einem Phosphoreszenzschirm in einem durchsichtigen, ein inertes Gas enthaltendem Gefäß.

Nach dem Stande der Technik sind Anordnungen zur bildlichen Darstellung mit gasgefüllten Gefäßen bekannt geworden, bei denen die Lichtemission unmittelbar durch die Ionisation eines Gasplasmas hervorgerufen wird. Dabei sind hohe Spannungen in der Größenordnung von einigen Hundert Volt an den einzelnen Anzeigeelementen erforderlich. Dabei hat es sich ergeben, daß Grauwertabstufungen der Leuchtstärke nur schwer zu realisieren sind. Praktisch ist nur die Anzeige binärer Zustände möglich, indem das gegebene Plasma im Gefäß entweder ionisiert ist und Licht aussendet oder nicht ionisiert ist und dunkel bleibt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer wirtschaftlichen Anordnung zur bildlichen Darstellung von Informationen mit Niederspannungs-Treiberschaltkreisen; dabei soll die

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Anzeige in verschieden hellen, gefärbten Grauwerten möglich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch.1 gekennzeichnet,, Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. Γ einen schematischen Grundriß des gewählten Ausführungsbeispiels ,

Fig. 2 eine schräge Schnittansicht,

Fig. 3 eine schematische Schaltungsanordnung zum Betrieb einer solchen Anordnung,

Fig« 4 ein Zeitschaubild der an die einzelnen Elemente

der Anordnung anzulegenden Betriebssignale und

Figβ 5 eine Erläuterung der Zeichendarstellung aufgrund

der Signale gemäß Fig. 4.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Elektronenquelle zur Beaufschlagung eines Phosphoreszenzschirms zum Zwecke einer Leuchtanzeige.

In einem gasgefüllten transparenten Gefäß befindet sich eine Anordnung von Kathoden, die satzweise mit mehreren Impulsspannungsquellen verbunden sind, die ihrerseits das Anlegen von Spannungen an die Kathoden zur Erzeugung einer schrittweise über die einzelnen Kathoden bis zur letzten Kathode dahinwandernden Glimmentladung ermöglichen_o Eine davor befindliche Blendenanordnung von Anoden ist mit einem festen Potential verbunden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen den Kathoden und Anoden zwecks Beschleunigung von Elektronen in Richtung auf den lichtemittierende Phosphoreszenzschirm und zur Vermeidung der Zerstörung dieses

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Schirms durch aufschlagende Ionen. Das lichtemittierende Phosphoreszenzmaterial· ist auf einer transparenten Schicht, wie z. B. Glas, aufgetragen, auf dessen Oberfläche sich eine Anordnung paralleler transparenter Leiter befindet, die ihrerseits mit je einer Signalspannungsquelle verbunden sind. Der.zeitliche Zusammenfall einer Signalspannung an einem dieser transparenten Leiter mit einer Impulsspannung an einer dahinter befindlichen aufglimmenden Kathode regt den Phosphoreszenzschirm an der Kreuzungsstelle zwischen Kathode und Signalspannungsleiter zur Lichtemission an. Aufgrund der geringen für die Signalspannungsleiter erforderlichen Spannungen von 10 oder weniger Volt im Positiven sind sehr wirtschaftliche Treiberschaltkreise für den Betrieb möglich.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung ist die Möglichkeit der Herstellung sehr großer Anzeigeeinheiten auf dem beschriebenen Prinzip mit einer außerordentlich großen Zahl von Anzeigepunkten in waagerechter und senkrechter Ausdehnung im Gegensatz zu Anzeigeanordnungen nach dem Stand der Technik, die wegen des hohen Aufwandes für Hochspannungs-Treiberschaltkreise grundsätzlich nur sehr begrenzte Zahlen von Anzeigeelementen ermöglichen .

Der Grundriß gemäß Fig. 1 stellt die Gesamtanordnung 100 des gewählten Ausführungsbeispiels dar. Ein transparentes Gefäß 102 umschließt alle erforderlichen Elemente, die nachfolgend in Einzelheiten beschrieben werden.

Eine Gruppe nacheinander erregbarer Kathoden 110 befindet sieh in senkrechter Anordnung vor der Hinterwand 1O6 des Gefäßes 102. Die erste der Kathoden dient als Startkathode 1O8 und befindet sich am Anfang der Kathodenreihe.

Eine Blendenanordnung von Anoden 114 ist ebenfalls senkrecht vor den Kathoden 1O8 und 110 angeordnet. Die einzelnen senkrechten Anoden 114 stehen in einem schrägen Winkel zu den von den Kathoden in Richtung auf die Vorderwand 104 deä Gefäßes 102 aus-

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tretenden Elektronen. Das Gefäß 102 ist mit einem geeigneten inerten Gas 116 zur Ermöglichung des Elektronenaustrittes gefüllt.

Eine transparente Tragplatte 126 befindet sich zwischen der Anodenreihe und der Vorderwand 104 des Gefäßes 102. Eine Anordnung sehr dicht beieinander befindlicher paralleler transparenter Leiter 118 auf der Tragplatte 126 dient zur Zuführung elektrischer Signalspannungen₀ Diese Leiter können z. B. aus Zinnoxyd hergestellt sein. Über der Gesamtanordnung von Leitern 118 befindet sich eine phosphor es ζ ierexide Auflage 122 z. B. aus Zinkoxyd.

In der Fig. 3 ist die Gesamtanordnung 100 schematisch als Matrix aus Kathoden 110 und Signalspannungsleitern 118 dargestellt, die mit entsprechenden Treiberschaltkreisen 156, 152 und 162 bis 172 verbunden sind.

Die Startkathode 108 ist mit einem StartimpuIsgenerator 152 über eine Leitung 132 verbunden. In drei Gruppen aufeinanderfolgend werden die Kathoden 110 über die drei Leitungen 134 bis 138 durch die Irapulsfolgesteuerung 156 erregt. Die Kathoden Cl, C4, C7, ClO usw. sind als erste Phase parallel mit der Leitung 134 verbunden. Die Kathoden C2, C5, C8, CIl usw_e bilden die zweite Phase an der Leitung 136, und die Kathoden C3, C6, C9, C12 usw. bilden an der Leitung 138 die dritte Phase.

Die Signalspannungsleiter 118 werden durch je. einen einer Gruppe von Signaltreibern 162 bis 172 gespeist.

Nähere Einzelheiten des Startimpulsgenerators 152, der die Startkathode CS speist, sowie der Impulsfolgesteuerung 156 und der Signaltreiber 162 bis 172 sind nicht dargestellt, weil diese Schaltkreise keine Besonderheiten aufweisen und dem Stande der Technik entsprechen.

An Hand der Fign. 3, 4 und 5 soll nun die Funktionsweise für zwei darzustellende Zeichen B und K beschrieben werden.

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Ein negativer Spannungsimpuls von ungefähr -250 Volt wird durch den Startimpulsgenerator 152 erzeugt und der Startkathode 108/CS über die Leitung 132 zugeführt. Dieser Startimpuls führt in der Nähe der Startkathode zur Ionisierung des Gases aufgrund des elektrischen Feldes zwischen der Startkathode mit -250 Volt und der Blendenanordnung von Anoden 114, die etwa an 0 Volt liegen.

Wenn die Ionisierung vermittels der Startkathode 108 erst einmal eingeleitet worden ist, genügt ein weniger negativer Spannungswert von etwa -150 Volt, auf den dann der Startimpulsgenerator geht. Die Impulsfolgesteuerung 156 erteilt nun über die Leitung 134-250 Volt den Kathoden Cl, C4, C7 usw. Weil sich die Kathode Cl unmittelbar neben der Startkathode befindet, springt das Gasplasma zuerst einmal von der Startkathode zur Kathode Cl über.

Dieser elektronische Mechanismus der Weitergabe des Plasmas von der Startkathode zu den nachfolgenden Kathoden setzt sich fort bis zur letzten Kathode CN.

Signalspannungen von 5 bis 10 Volt werden den Signalspannungsleitern Rl, R2, R3, R4, R5, R6 und R7 impulsweise zugeführt, wobei spaltenweise Leuchtpunkte auf folgende Art erzeugt werden:

Bei -250 Volt an der Kathode Cl und etwa Erdpotential an den Anoden werden Elektronen aus dem Gasplasma der Kathode zu den Anoden 114 gezogen. Mit einer noch positiveren Spannung an den transparenten Leitern 118 Rl bis R7 werden die Elektronen noch weiter in Richtung auf die phosphoreszierende Auflage hingezogen und erzeugen eine Lichterscheinung an all den Kreuzungspunkten, an denen ein aktiver Leiter Rn einer aktiven Kathode Cn mit ionisiertem Gasplasma unmittelbar gegenübersteht.

Hierzu ist zu bemerken, daß trotz des gleichzeitigen Anstehens einer tiefen Signalspannung an den Kathoden C4, C7 usw. die Ent- ladung sich jeweils immer nur von einer Kathode zur nächsten wei-

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terbewegt. Deshalb wird in der ersten betrachteten Phase eine Lichtemission nur über dem Bereich der Kathode Cl erfolgen.

Während der zweiten Schaltphase der Impulsfolgesteuerung 156 gelangen -250 Volt an die Leitung 136 und eine weniger negative Spannung an die Leitung 134, wobei die Kathoden Cl', C4, C7 usw. deaktiviert werden und die Entladung von der Kathode Cl zur Kathode C2 weiterwandert.

An Hand der Fig. 4 ist zu erkennen, daß während der zweiten Phase Φ2, wenn C2 aktiv ist, nur die Signalspannungsleiter Rl, R4 und R7 eingeschaltet sind, wohingegen R2, R3, R5 und R6 ausgeschaltet in der Nähe von 0 Volt liegen. Nur drei Leuchtpunkte entsprechend der zweiten Spalte in Fig. 5 bei C2 werden eingeschaltet.

Während der dritten Phase Φ3 wird die Kathode C2 wiederum positiver und die Kathode C3 stärker negativ. Die Impulsfolgesteuerung legt jetzt -250 Volt an die Leitung 138 und ca. -150 Volt an die Leitungen 134 und 136. Die lokalisierte Glimmentladung.wandert somit von der Kathode C2 zur Kathode C3 weiter, und die Kombination mit Signalspannungen an Rl bis RN sorgt nun für das Aufleuchten in der dritten Spalte C3 des anzuzeigenden Zeichens B.

Die Funktionen setzen sich unter Weiterrücken der Entladung bis zur Kathode CN fort, indem die Impulsfolgesteuerung 156 jeweils ihre drei Phasen Φ1 bis Φ3 zyklisch aufeinanderfolgend ablaufen läßt. Wenn die Abtastung bis zur letzten Kathode durchgelaufen ist, wird der ganze Vorgang von vorn beginnend wiederholt und zwar mit einer Folgegeschwindigkeit von 30 oder 60 Mal pro Sekunde, womit dem Beobachter ein hinreichend flackerfreies Bild erscheint.

Die auf der Betrachtungsfläche der Gesamtanorönung erscheinenden erhellten Punkte stehen unter Steuerung durch die Ii_>in£idenz einer Signalspannung auf den Leitern 118 und eiaer entsprechend aktivierten Kathode. Eine Signalspannung von 5 bis 10 Volt ist für

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die Zeilen R gemäß Fig. 5 zur Aktivierung ausreichend» wohingegen ein Potential nahe bei Null für die Inaktivität hinreichend ist. Erwünschte Grauwerte lassen sich durch Variation der Spannung im vorgegebenen Bereich erzielen.

Entsprechend dem an Hand der Fign. 4 und 5 betrachteten Beispiel erscheinen die Zeichen B und K als Buchstabenblock über je fünf Kathoden in horizontaler Ausdehnung und über sieben Reihen in vertikaler Ausdehnung mit einer Kathode Abstand zwischen den beiden Zeichen. Während der dritten Phase Φ3 der Impulsfolgesteuerung, während der die Kathode C6 aktiv wird, wird keiner der Signalleiter 118 gleichzeitig aktiviert; daher erscheint in dieser Spalte der Kathode C6 keine Erhellung der Phosphoreszenzauflage.

Um verschiedenfarbige Darstellungen zu ermöglichen, können für die einzelnen Signalspannungs leiter 118 auf der¹ gemeinsamen Tragplatte 126 verschiedenartige streifenförmige phosphoreszierende Auflagen 122 anstelle einer einzigen Auflage für nur eine Lichtfarbe aufgebracht werden.

Bei einer solchen Anordnung für verschiedenfarbige Darstellungen kann die Impulsfolgesteuerung 156 mit ihren drei Phasen ΦΙ, Φ2, Φ3 derart ausgenutzt werden, daß jede der drei Phasen der Erzeugung je einer Primärfarbe (rot, grün, blau) zugeordnet wird. Wenn z. B. in der Phase Φ1 die Kathode Cl aktiviert wird, soll dies zur Abgabe roten Lichtes durch eine rot phosphoreszierende Leiterauflage führen. Rot soll also immer dann erzeugt werden können, wenn eine der Kathoden Cl, C4, C7 usw. aktiviert wird. Für die beiden anderen Grundfarben werden in ähnlicher Weise in der jeweils zweiten und dritten Phase der Impulsfolgesteuerung die Kathodensätze C2, C5, C8 usw. bzw. C3, C6, C9 usw. vorgesehen.

Es ist besonders zu beachten, daß eine nach der vorliegenden Erfindung aufgebaute Anordnung zur bildlichen Darstellung von Informationen mit einer sehr, großen Darstellungsflache aufgebaut werden kann. Grenzen sind, soweit überhaupt, nur durch die Tech-

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nologie der Herstellung der Kathoden und der transparenten Leiter 118 gegeben. Grauwertabstufungen sind durch Anlegung von Signalspannungen zwischen O und etwa +10 Volt durchführbar; dabei können analog variierbare oder digital abgestufte Grauwerte vorgesehen werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Anordnung zur bildlichen Darstellung von Informationen mit einem Phosphoreszenzschirjn in einem durchsichtigen, ein inertes Gas enthaltendem Gefäß, gekennzeichnet durch

a) eine Vielzahl von streifenförmigen Kathoden (110), deren jede mit einem von mehreren (drei) aufeinanderfolgend aktivierbaren Ausgängen,einer negative Spannungsimpulse (-250 V/-150 V) abgebenden Impulsfolgesteuerung (156) verbunden ist,

b) eine diesen Kathoden (110) gegenüberstehende blendenförmige Anordnung von Anoden (114)., die mit einem fest vorgegebenen, den Kathoden (110) gegenüber positiveren Potential (Erdpotential) verbunden und für von den Kathoden (110) her beschleunigte Elektronen durchlässig ist, und

c) eine transparente Tragplatte (126)'mit einer Vielzahl von rechtwinklig zu den Kathoden ' (110) angeordneten Signalspannungsleitern (118) und mit einer phosphoreszierenden, beim Auftreffen von Elektronen, lichtemittierenden Auflage (122), wobei diesen Signalspannungsleitern (118) selektiv entweder im wesentlichen das gleiche Potential (Erdpotential) wie den Anoden (114) oder aber zur weiteren Beschleunigung der die Anodenanordnung durchdringenden Elektronen ein gegenüber der Anodenanordnung noch positiveres Potential (+5 bis 10 V) zugeführt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenanordnung aus streifenförmigen Anoden (114) aufgebaut ist, die schräg zur Flußrichtung der von den Katho-' den her kommenden Elektronen "angeordnet sind.

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3. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Phosphoreszenzauflage (122) aus Zinkoxyd.
4ο Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphoreszenzauflage (122) aus leitendem Material besteht.
5. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphoreszenzauflage (122) aus einer Vielzahl von phosphoreszierenden Streifen, je einem für jeden Signalspannungsleiter (118), besteht und daß für die einzelnen Phosphoreszenzstreifen verschiedenartige Phosphoreszensmaterialien zur Emission von Licht verschiedener Farben (rot, grün, blau) gewählt sind.
6. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Licht mit selektiv hellen Grauwerten verschieden große Signalspannungen den Signalspannungsleitern (118) zugeführt werden.

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