DE2236633A1

DE2236633A1 - Gasentladungsmatrix zur zeichendarstellung

Info

Publication number: DE2236633A1
Application number: DE2236633A
Authority: DE
Inventors: B William Kippenhan
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-09-29
Filing date: 1972-07-26
Publication date: 1973-04-05
Also published as: NL7210539A; FR2155406A5; IT967243B; CA949162A; US3760403A; JPS4843225A

Description

Böblingen, 17« Juli 19 72 ker-we

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y, 10504

Ämtliches Aktenzeichens Neuanraeldung Aktenzeichen der Anmelderin; KI 971 012

Gasentladungsmatrix zur Zeichendarstellung

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsmatrix zur Zeichendarstellung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Gasentladungsanordnungen für Anseigezwecke nach dem Stande der Technik werden die Darstellungen von Informationen mit Hilfe von Vielzahlen einseiner Punkte ermöglicht, die den Schnittbereichen zweier in zwei Ebenen angeordneter Koordinatenleiter entsprechen. Während Darstellungsverfahren dieser Art eine große Flexibilität gewährleisten, sind dabei viele einzeln adressierbare Leiter zur Erzielung feiner Bildauflösungen erforderlich. Weniger Leiter und weniger Schnittpunkte, die SoB. in einer 5x7-ixiatrix für je ein darzustellendes Zeichen angeordnet sind? sind eine mögliche Alternative»

Andere Anzeigeanordnungen nach dem Stande der Technik benutzen so bezeichenbare 'doppelt aufgehängte Fenster'¹ zur Definition der zu beaufschlagenden Zonen. Bei Anzeigeanardnungezi; die wie Gasentladungsanzeigeanordnungen sehr flach sein sollen, sind Verdrahtungen zur Beaufschlagung der einzelnen Zonen nach diesem Stande der Technik nicht mit der Forderung nach Einfachheit, Transparenz und Mikrominiaturisierung der Metalleiter im Anseigefeld vereinbar.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Anzeigeanordnung mit klar definierten Zeichen bei einem Minimum von Matrixadressierleitungen und zugehöriger Logik; es soll eine Anzeigeanordnung der Art beschrieben werden, bei der möglichst geringe konstruktive und fabrikatorische Probleme gegeben sind; die Ausbildung der Leiterelemente soll so sein, daß sich die Leiter je einer Anordnung untereinander nicht überschneiden, jedoch figürliche und winklige Überlappungen zwischen den beiden Leiteranordnungen gegeben sind; es soll damit eine Matrixerregung eines Anzeigefeldes mit komplexer Zeichengeometrie realisierbar sein.

Eine derart über den Stand der Technik sehr weit hinausgehende Anzeigeanordnung soll ein Anzeigefeld mit einem anregbaren Medium in einem flachen Gehäuse aufweisen, mit einer ersten und zweiten Leiteranordnung auf den beiden Begrenzungsflächen des anregbaren Mediums und mit den Leitern verbundene Schaltkreise zur matrixförmig verteilten Zündung, Haltung und Löschung der wirksamen Entladungen im angeregten Medium zwischen den Leitern der beiden Leiteranordnungen. Die erste Leiteranordnung soll eine Vielzahl von Leitergruppen enthalten, deren jede einzelne Gruppe einer darzustellenden Zeichenspalte entspricht, und die zweite Leiteranordnung einer Vielzahl von Leitergruppen, deren jede einer darzustellenden Zeichenzeile zugeordnet ist. Die Leiter der ersten und zweiten Gruppe sind an den einzelnen Zeichenpositionen so auszubilden, daß sich lineare Kongruenzbereiche in den einzelnen Zeichenpositionen ergeben, wobei die linearen Kongruenzbereiche individuell durch Matrixerregung der zugehörigen Leiter der ersten und zweiten Gruppe markiert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch den 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.

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VTT Λ "Il ΛΊ *%

Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Gasentladungsanordnung mit

einem Zeichenmatrixfeid,

Fign. 2 und 3 Leitermuster der X- und Y-Leiter für je eine

Zeichenposition gemäß Fig. 1,

Fig. 4 die überlagerung der Zeichenmuster gemäß den

Fign. 2 und 3,

Fig. 5 ein Schema zur Erläuterung ungefährer Kongruenzbereiche übereinanderliegender Muster entsprechend Fig. 4,

Fig. 6 Darstellungen der Signalwellenformen zum Betrieb einer Gasentladungsanordnung nach Fig. und

Fig. 7 einen Schnitt durch die Gasentladungsanordnung

gemäß Fig. 1 entlang einer Schnittlinie 7-7 in Fig. 4.

In Fig. 1 ist eine Gasentladungsanordnung 20 mit einer Vielzahl von Zeichenpositionen 22 dargestellt. Die Zeichenpositionen sind in einem matrixförmigen Gitter mit den Positionen 1,1 bis m,n angeordnet. Die Zeichenpositionen in den einzelnen Zeilen sind über eine Vielzahl von X-Leitern 24, 26, 28 mit X-auswählenden Treiber- und Haltekreisen 30 verbunden. Die Zeichenpositionen der einzelnen Spalten sind über Y-Leiter 32, 34, 36, 38, 40, 42 mit Y-auswählenden Treiber- und Haltekreisen 44 verbunden. Die Gasentladungsanordnung 20 enthält ein zum Leuchten anregbares Gas wie z.B. eine Mischung aus Neon und Argon in einem dichten Gefäß; die senkrechten und waagrechten Leiteranordnungen sind rechtwinklig zueinander auf den entgegengesetzten Wandungen

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des Gefäßes untergebracht. Gaszellen innerhalb dieses Gefäßes werden selektiv während Schreiboperationen gezündet durch Anlegung von Signalen ausreichender Amplitude an je ein Leiterpaar, wobei die Signalamplitude spannungsmäßig groß genug ist, das Gas zum Leuchten anzuregen.

Im gewählten Ausführungsbeispiel verlaufen die Steuerspannungen zum Zünden, Halten, Löschen als rechtwinklige Signalwellen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Solche Signalwellen sind bereits in der deutschen Offenlegungsschrift 2 060 191 beschrieben. Bei einer Gasentladungsanordnung der vorliegenden Art werden aufleuchtende oder aufhellbare Bereiche als Zellen bezeichnet; sie werden durch Kongruenzbereiche, d.h. übereinanderstehende geometrische Orte auf zueinandergehorenden X- und Y-Leitern auf den beiden Gefäßseiten definiert.

Die X- und Y-Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung sind so ausgebildet, daß ihre Kongruenzbereiche linearen Teilen von Typenelementen oder Zeichen entsprechen; gut definierte Zeichen werden dabei aus einer Minimalzahl zusammengehöriger X- und Y-Leiter gebildet. Die Fign. 2 und 3 zeigen die Ausbildung solcher X- und Y-Leiter, wie sie in allen Zeichenpositionen 22 gemäß Fig. 1 enthalten sind. Das Zusammenwirken solcher Muster in allen Positionen 22 ist in den Fign. 2 bis 5 erläutert. Die Zeichenposition 2,2 in Fig. 1 z.B. wird durch die X-Leiter der Gruppe 26 und durch die Y-Leiter der Gruppe bedient.

In Fign. 2 und 3 ist die Ausbildung dieser Leiter der Zeichenposition 2,2 in Einzelheiten dargestellt. Der Leiter Xl der Gruppe 26 ist eine durchgehende Verbindung, bestehend aus dem Anfang 50 und dem Ende 52 mit einigen Verzweigungen und Lappen. Der Leiter Xl und ebenso die anderen Leiter X2, X3 und X4 werden durch die X-auswählenden Treiber- und Haltekreise gespeist. In ähnlicher Weise werden alle X- und Y-Leiter der gesamten Matrix durch die Schaltkreise 30 bzw. 44 bedient. In der Zeichenposi-

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tion 22 weist der Xl-Leiter die Sektoren 54/ 56, 57 und 58 auf, die über den Anfang 50 und das Ende 52 gegebenenfalls gespeist werden. Mit gegenüberstehenden Leitern Yl, Y2, Y3 und Y4 gemäß Fig. 3 werden vier aufhellbare Zellen innerhalb der Gasentladungsanordnung gebildet. In ähnlicher Weise haben die einzelnen Segmente eier anderen X-Leiter nach Fig. 2 zum Zusammenwirken bestimmte Y-Leitersegmente nach Fig» 3. Z.B. stehen den Segmenten 66, 68, 69 und 70 des X3-Leiters nach Fig. 2. entsprechende Segmente auf den Leitern Yl, Y2, Y3 und Y4 nach Fig. 3 gegenüber. Zu beachten ist, daß dem Segment 78 nach Fig. 2 kein Segment der Anordnung nach Fig. 3 gegenübersteht. 78 dient nur zur Verbindung innerhalb des Leiters X3; es soll nie Teil einer aufhellbaren Gaszelle sein.

Der Leiter X2 in Fig·. 2 weist die Segmente 80, 82^ 84 und 86 auf, die.den Segmenten 88, 90, 92 und 94 der Y-Leiter Yi; "Ϋ2, Y3 und Y4 nach Fig. 3 gegenüberstehen; zum Leiter X4 nach Fig„ 2 gehören die Segmente 96, 98, 100 und 102, die mit den Segmenten 104, 106, 108 und 110 der Leiter Yl, Y2, Y3 und Y4 korrespondieren.

Fig. 4 zeigt die zusammenwirkende überlagerung der Muster nach den Fign. 2 und 3„ Die verschieden schraffierten Muster der Fign. 2 und 3 sind in die Fig. 4 übertragen, wobei doppelt schraffierte Bezirke die Kongruenzbereiche erkennen lassen. In Fig. 5 sind die Kongruenzbereiche in idealisierter Form noch einmal als Bereiche A bis M dargestellt, die durch die Segmente nach den Fign. 2 und 3 wie folgt gebildet werden:

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Tabelle

Kongruenzbereiche	X-, Y-Segmente
(Fig. 5)	(Fign. 2 und 3)
A	58, 64
B	54, 60
C	56, 62
D	57, 63
E	80, 88
F	82, 90
G	84, 92
H	86, 94
I	66, 72
J	68, 74
K	69, 75
L	70, 76
M	96, 104
N .	98, 106
O	100, 108
P	102, 110

Die Erregung der einzelnen X- und Y-Leiterpaare in einer be liebigen Zeichenposition 22 hat für die Aufhellung der einzelnen Zeichenteile wie folgt zu geschehen:

Tab &!JLeII

Xl	- A	B	C	D
X2	- E	F	G	H
X3	- I	J	K	L
X4	- M._	A_	.Ο	P
	Yl	Y2	Υ.?	Y4

Um das Segment A in der Zeichenposition 2,2 aufzuhellen, sind die Leiter Xl und Yl der Leitergruppen 26 und 34 zu erregen.

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Um das Segment B der gleichen Zeichenposition zu erhellen, sind die Leiter Xl und Y2 derselben Leitergruppen zu erregen und so fort. Die Aufhellung der Segmente B, C, G und J ergibt z.B. eine 7. In dieser Weise läßt sich eine Fülle alphabetischer, numerischer und sonstiger Zeichen oder Symbole darstellen.

Die Erregung der verschiedenen X- und Y-Leiter zur Darstellung einer Vielzahl solcher Zeichen wird durch die X-auswählenden Treiber- und Haltekreise 30 und durch die Y-auswählenden Treiber- und Haltekreise 44 bewerkstelligt. Die Schaltkreise 30 und 44 können nach vielen geeigneten Möglichkeiten aufgebaut werden. Die Einzelheiten solcher Schaltkreise und ihrer Funktionen bilden an sich keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung schafft dagegen verbesserte Elektrodenkonfigurationen für die Zeichenanzeige und eine konsequente Verminderung der Zahl von X- und Y-Leitern der ins Auge gefaßten Matrix. Der Ablauf einer angängigen X- und Y-Matrixerregung ist schematisch in der Darstellung gemäß Fig. 6 gegeben.

Das Diagramm A in Fig. 6 stellt den Verlauf von Spannungsdifferenzen an allen Anzeigezellen zum Halten bereits gezündeter Zeichenanzeigen dar. Zum Halten wird eine erste Rechteckwelle allen X-Leitern und eine zweite, um 90° gegenüber der ersten Wellenform verschobene Rechteckwelle allen Y-Leitern zugeführt. Das Ergebnis davon ist eine rechteckwellenförmige Potentialdifferenz gemäß Diagramm A an allen Gaszellen, die gerade etwas größer ist als die erforderliche Halte- oder Brennspannung.

Zur Durchführung einer Schreib- oder Zündoperation wird ein Signal entsprechend Diagramm B einer zu zündenden Zelle zugeführt. Um dies zu erreichen, wird die Frequenz der ersten und zweiten bereits genannten Rechteckwellen verringert und ein Impuls den ersten und zweiten Rechtwellen überlagert. Das Ergebnis davon ist auf dem angewählten X-Leiter eine vergrößerte Amplitude. Eine entgegengesetzte vergrößerte Amplitude ergibt

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sich auf dem angewählten Y-Leiter. Alle nicht angewählten X- und Y-Leiter haben demgegenüber nur die Hai te amplitude. ITUr der angewählten, zu zündenden Zelle werden Spannungsdifferenzen zugeführt, die zumindest etwas größer sind als die für die Zellen gegebene Zündspannung. Alle jetzt nicht zum Zünden angewählten Gaszellen verbleiben an der Haltespannung. Das überspringen von Zündeinflüssen auf benachbarte Zellen ist gering gehalten. Die Reduktion der Arbeitsfreguenz bei der Anlegung der zündenden Schreibspannungen begünstigt dabei die Unterdrückung eines solchen unerwünschten überspringens.

Das Diagramm C zeigt das Anlegen von Rechteckwellenimpulsen an solche Zellen, die gelöscht werden sollen. Zurrt Löschen werden die ersten und zweiten Rechteckwellenzüge pegelmäßig gedrückt, indem den Y- und X-Leitern ein Impuls überlagert wird. Das sich ergebende Signal am betroffenen X-Leiter verringert sich, ebenso das Signal am entsprechenden Y-Leiter. Dabei wird die Spannungsdifferenz über der zum Löschen angewählten Zelle unter die Haltespannung gedrückt. Das Signal an den nicht zum Löschen ausersehenen X-Leitern wird erhöht, das Signal an den nicht zum Löschen ausgewählten Y-Leitern dagegen abgesenkt. Eine Spannungsdifferenz, die kleiner als die Haltespannung ist, wird an der auszulöschenden Gaszelle wirksam gemacht. Der zur Löschung überlagerte Impuls hat dabei eine Polarität entgegengesetzt der Polarität der vorher herrschenden Haltespannung. Die zu löschende Gaszelle wird dabei mit einer gewissen Verzögerung gelöscht.

Nähere Einzelheiten über den physikalischen Mechanismus beim Zünden, Halten und Löschen sind in der bereits zitierten älteren Erfindung derselben Anmelderin beschrieben.

Gasentladungsanordnungen solcher Art nutzen die Besonderheiten der Ausbildung des elektrischen Feldes und von Wandladungen bei der Definition der Zellengrenzen im Gas aus. Dabei ist ent-

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sprechend Fig. 7 eine offene interne Konstruktion ohne zusätzliche physikalische Trennungen zwischen den einzelnen Zellen möglich. Die Anordnung kann dabei zwei Wandungen 120 und 122 aufweisen und dazwischen ein ionisierbares aufhellbares Gas 124, z.B. eine Mischung von Neon und Argon oder Stickstoffe Die Leiter umfassen die dielektrischen Wandungen 120 und 122 auf beiden Seiten und sind dielektrisch vom Gas 124 selbst getrennt. Die Leiter können dabei Konfigurationen aufweisen, wie sie in den Fign. 2, 3 und 4 dargestellt sind. Äußere Glasschichten 126 und 128 bilden einen strukturellen Träger für die X- und Y-Leiter sowie die dielektrischen Wandungen und des weiteren für die Anschlüsse der X- und Y-Leiter an die Schaltkreise 30 und

Wenn in einem betrachteten Halbsyklus das an einem Leiterpaar, z.B. an den Leitern X3 und Y3-, anliegende Wechselpotential die Durchbruchspannung überschreitet, wird das Gas leitend aufgrund der durch die angelegte Spannung angeregte Erzeugung von Elektronen und Gasionen. Die betrachtete Zelle wird dann elektrisch leitend. In diesem Zustand wandern innerhalb des Gases Elektronen zu der jeweils positiven Wandung und Ionen zu der jeweils' negativen Wandung. Die Ladungen auf den dielektrischen Wandungen, sogenannte Wandladungen_p erzeugen ein Potential gegenüber der dielektrischen Oberfläche und den Leitern. Während des Strömens elektrischer Ladungen durch das Gas nehmen die gegenüberstehenden Wandladungen mehr und mehr zu, bis die Gasspannung wieäes unter den Wert absinkt, der zur Aufrechterhältung des leitenden Zustands erforderlich ist; die Entladung erlischt dann wieder.

Im nächsten Halbzyklus des äußerlich angelegten Wechselpotentials mit gegenüber dem vorbetrachteten Halbzyklus entgegengesetzter Polaritätsrichtung addiert sich die vorerzeugte Wandladung momentan zur äußerlich angelegten Spannung, so daß das wirksame Potential erhöht erscheint. Dabei wird der Spannungsdurchbruch durch das Gas bei einem geringeren äußeren Potential bereits eingeleitet, ein Strom in umgekehrter Richtung beginnt und eine Wandlaciung ebenfalls umgekehrten Potentialsinnes gegenüber der ursprüng-

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- ίο - ■ .

lichen Wandladung wird erzeugt, wonach die Entladung wieder
erlischt. Dies ist der Mechanismus, gemäß dem nach einem einmaligen Durchbruch die Viandladungsbedingungen einer angewählten Zelle auch bei Anlegung eines niedrigeren Potentials fortwährend aufrechterhalten werden. Dieses Potential wird als
Haltespannung bezeichnet und sorgt mit der einmal aufgebrachten Wandladung für das fortwährende erneute Aufleuchten und
Erlöschen mit relativ hoher Frequenz. Dabei erscheint dem Betrachter ein durchgehendes Leuchten.

Abweichend von der vorbeschriebenen Ausführung kann eine Gasentladungsanordnung aufgebaut werden mit einer durchbrochenen Zwischenlage zwischen den beiden dielektrischen Wandungen;
diese Zwischenlage wirkt dabei an den nicht durchbrochenen
Stellen als physikalische Isolation der einzelnen Zellen untereinander. Eine solche durchlöcherte Anordnung und ihr
allgemeines Arbeitsprinzip ist bereits z.B. in der US-Patentschrift 3 559 190 von Bitzer beschrieben.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Anwahl des Aufleuchtens von Typenelementen bei einem Minimum von Adressiervorkehrungen erreicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede einzelne Zeichenstelle 16 Segmentpaare auf, die individuell durch vier zugehörige X- und ebensoviele Y--Leiter angewählt werden können; je vier X- und je vier Y-Leiter sind dabei zu X- und Y-Gruppen zusammengefaßt.

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Claims

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" PATEMTAM SPRÜCHE

Matrix zur Zeichendarstellung mit einem ebenen Anzeigefeld, einer ersten und einer zweiten 'Leiteranordnung beiderseits eines im Anzeigefeld eingeschlossenen Entladungsmediums und äußeren anwählenden Schaltkreisen zur Speisung der matrixförmigen Anordnung mit Spannungen zum Zünden, Halten und Löschen von örtlichen Entladungen innerhalb des Entladungsmediums bei tibereinanderstehenden Kongruenzbereichen zwischen den Leitern der ersten und zweiten Leiteranordnung, gekennzeichnet durch eine erste, eine Vielzahl von Leitergruppen (32, 34, 36, 38, 40, 42) enthaltende Leiteranordnung, deren jede einzelne Gruppe einer senkrechten Spalte aufhellbarer Zeichenpositionen (22) zugeordnet ist und durch eine zweite,, eine Vielzahl von Leitergruppen (24, 26, 28) enthaltende Leiteranordnung, deren jede einzelne Gruppe einer waagrechten Reihe aufhellbarer Zeichenpositionen (22) zugeordnet ist,

wobei die Leiter der ersten und zweiten Leitergruppe bei den einzelnen Zeichenpositionen (22) flächig so ausgebildet sind, daß sich mehrere übereinanderstehende Kongruenzbereiche für jede Zeichenposition (22) ergeben und diese Kongruenzbereiche innerhalb der Matrix über die Leiter der ersten und zweiten Leiteranordnung individuell anwählbare Zeichenstrichelemente (A bis P) bilden.
2. Matrix nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zu den Leitern gehörige Lappen und Verzweigungen, die in den Zeichenpositionen (22) lineare Kongruenzbereiche als Zeichenstrichelemente bilden.

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3. Matrix nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter der ersten Leiteranordnung im wesentlichen parallel verlaufen und untereinander keine Überschneidungen aufweisen und daß ebenfalls die Leiter der zweiten Leiteranordnung im wesentlichen parallel verlaufen und untereinander keine Überschneidungen aufweisen.
4. Matrix nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch stabile Leuchteigenschaften der gebildeten Zellen, wobei die Leiter der beiden Leiteranordnungen zur Anwahl von Zeichenstrichelementen in den einzelnen Zeichenpositionen (22) selektiv adressierbar sind und die angewählten Zeichen dem Betrachterauge flackerfrei dargeboten werden.
5. Matrix nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gasentladungsgefäß, das ein zum Leuchten anregbares Gas oder Gasgemisch (124) enthält, daß von den vorgesehenen Leitern (104, 74, 75, 110, 76; 96, 6 8, 69, 102, 70) durch Dielektrika (Wandungen 120, 122) isoliert ist.
6. Matrix nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesehenen Dielektrika (Wandungen 120, 122) erzeugte Wandladungen speichernde Eigenschaften aufweisen.
7. Matrix nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufhellbaren Zellen innerhalb der Gesamtanordnung durch übereinanderstehende Sektoren (durchgehende Verbindungen 54, 56; 88, 104) und mit diesen elektrisch in Verbindung stehende Lappen (58, 57; 64, 72) definiert sind.

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L e e r s e i t e