DE2249072C3 - Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-FeldesInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf Mehrfach-Gasentladungsvorrichtungen,
besonders auf Mehrfach-Gaserntladungs-Anzeige/Speicher-Felder
oder -einheiten, die einen elektrischen Speicher besitzen und die in der Lage sind, eine visuelle Anzeige oder Darstellung von Daten,
wie Zahlen, Buchstaben, Radaranzeigen, FlugstandsrJizeigen,
Binärworten, Lehrbildern usw, zu übernehmen.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist Gegenstand des älteren Patents 21 36 412.
Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige- und/oder Speicher-Felder
des speziellen Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden durch ein
ionisierbares gasförmiges Medium, gewöhnlich ein Gemisch aus mindestens zwei Gasen mit einem
geeigneten Gasdruck, charakterisiert, das sich in einer schmalen Gaskammer oder einem Raum zwischen
einem Paar von gegenüberliegenden dielektrischen Ladungsspeicherelementen befindet, die im Rücken
versehen sind mit Leiter-(Elektroden)elementen, wobei die Leiterelemente an jedem dielektrischen Element so
angeordnet sind, daß eine Vielzahl von diskreten Entladungsräumen gebildet wird, von denen jeder eine
Entladungseinheit darstellt.
In einigen Feldern nach dem Stand der Technik (Proceedings of the Fall Joint Computer Conference,
IEEE, San Francisco, California, November 1966, Seiten 541-547) werden die Entladungseinheiten zusätzlich
gekennzeichnet durch eine sie umgebende oder begrenzende physikalische Struktur, wie es bei Zellen
oder öffnungen in perforierten Glasplatten der Fall ist, um physikalisch isoliert zu sein, relativ zu den anderen
Einheiten. In jedem Fall mit oder ohne begrenzende physikalische Struktur werden die Ladungen (Elektronen,
Ionen), die durch die Ionisierung eines Gases einer gewählten Entladungseinheit produziert werden, wenn I
zweckmäßige Wechselpotentiale auf die gewählten § Leiter gebracht werden, auf den Oberflächen des
Dielektrikums an spezifisch gekennzeichneten Orten gesammelt und rufen ein elektrisches Feld hervor, das
zu dem elektrischen Feld, das die Ladungen erzeugt hat entgegengerichtet ist um die Entladung für den übrigen
Teil der Halbperiode zu beenden und bei Inbetriebnahme der Entladung einer folgenden entgegengesetzten
Halbperiode der aufgebrachten Spannung zu helfen. Solche gespeicherten Ladungen bilden einen elektrischen
Speicher.
Auf diese Weise verhindern die dielektrischen Schichten das Oberwechseln eines wesentlichen Teiles
des Leiterstromes von den Leiterelementen zum gasförmigen Medium und dienen zugleich als Sammeloberflächen
für ionisierte Gasiadungen (Elektronen; Ionen) während der wechselnden Halbperioden des
Wechseistrompotentiais. Solche Ladungen sammeln sich zuerst auf einer elementaren oder diskreten
dielektrischen Oberflächenzone an und dann auf einer gegenüberliegenden bei wechselnden Halbperioden, um
einen elektrischen Speicher zu bilden. Ein Beispiel eines Feldes, das nicht physikalisch isolierte oder offene
Entladungseinheiten enthält wird offenbart in der US-PS 34 99 167.
Ein Beispiel eines Feldes, das physikalisch isolierte Einheiten enthält, wird in dem Artikel von D. L B i t ζ e r
und H. G. S lot to w, betitelt »The Plasma Display Panel — A Digitally Addressable D'splay With Inherent
Memory«, Proceeding of the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, November
1966, Seiten 541 -547. Auch wird Bezug genommen auf die US-PS 35 59 190.
Bei der Operation des Feldes wird ein stetiges Volumen ionisierbaren Gases durch ein Paar von
nichtleitenden Oberflächen begrenzt, die im Rücken mit Leiteranordnungen versehen sind, die in typischer
Weise Matrix-Elemente bilden.
Die kreuzförmigen I .eiteranordnungen können orthogonal
verbunden werden (aber irgendeine andere Konfiguration der Leiteranordnungen kann auch
gebraucht werden), um' eine Vielzahl von entgegengesetzten Paaren von Ladungsspeicherzonen auf den
Oberflächen des Dielektrikums, das das Gas eingrenzt zu bilden. Auf diese Weise wird für eine Leitermatrix,
die //-Reihen und C-Spalten hat die Anzahl der
elementaren Entladungsräun durch das Produkt H χ C und die Anzahl der elementaren oder diskreten
Zonen durch das doppelte der Anzahl der elementaren Entladungsräume dargestellt
Außerdem kann das Feld eine sogenannte monolithische Struktur besitzen, in welcher die Leiteranordnungen
aus einem einzigen Basisstoff geschaffen sind und worin zwei oder mehr Anordnungen voneinander und
von dem gasförmigen Medium durch wenigstens ein Isolationselement getrennt sind. In solch einer Vorrichtung
findet die Gasentladung nicht zwischen zwei gegenüberliegenden Elementen statt sondern zwischen
zwei angrenzenden oder benachbarten Elementen aus dem gleichen Basisstoff.
Es ist auch eine Gasentladungsvorrichtung ausführ* bar, worin einige der Leiter- oder Elektfodenelemente
in direktem Kontakt mit dem gasförmigen Medium stehen und die übrigen Elektronenelemente in geeigneter
Weise isoliert von solch einem Gas sind, mit mindestens einer isolierten Elektrode.
Zusätzlich zu der Matrixkonfiguraiion können die Leiteranordnungen andersartig geformt sein. Während
die bevorzugte Leiteranordnung aus dem bereits besprochenen Gittertyp besteht, ist es ebenso einleuchtend,
daß dort, wo eine maximale Verschiedenheit von zweidimensionalen Anzeigefiguren nicht notwendig ist,
wenn spezifisch standardisierte visuelle Formen (Zahlen,
Buchstaben, Wörter usw.) gebildet werden sollen, und die Bildauflösung nicht kritisch ist, die Leiter
entsprechend geformt werden können.
Es wird ein Gas verwendet, das sichtbares Licht oder
unsichtbare Strahlung verursacht, die einen Leuchtstoff stimuliert (wenn die visuelle Anzeige über ein Objektiv
erfolgt) und während der Entladung reichlich Ladungen (Ionen und Elektroden) erzeugt
In einem Feld mit offenen Zellen nach der US-PS 34 99 167 sind der Gasdruck und das elektrische Feld
ausreichend, um die Ladungen seitlich zu begrenzen, die durch die Entladung innerhalb elementarer und
diskreter dielektrischer Zonen Mud innerhalb des
Umkreises solcher Zonen, besonders in einem Feld, das nicht isolierte Einheiten enthält, erzeugt werden. Wie in
der US-PS 34 99 167 beschrieben ist, ist der Raum, der
von dem Gas zwischen den dielektrischen Oberflächen ausgefüllt wird, so ausgebildet, um es Photonen, die
durch die Entladung in einem gewählten diskreten oder elementaren Gasraum erzeugt werden, zu gestatten,
ungehindert durch den Gasraum hindurchwandern zu können und auf den Oberfiächenzonen des Dielektrikums
aufzutreffen, die entfernt von den gewählten diskreten Räumen sind, so entfernt, daß die von den
Photonen getroffenen Oberflächenzonen des Dielektrikums dadurch Elektronen emittieren, so daß die
Bedingungen für Entladungen von anderen und weiter entfernten Elementarräumen bei einem einheitlichen
aufgebrachten Potential geschaffen werden.
Mit Berücksichtigung der Speicherfunktion eines gegebenen Entladungsfeldes hängt die erlaubte Entfernung
zwischen den Oberflächen des Dielektrikums unter anderem ab von der Frequenz der Wechselstromquelle,
wobei die Distanz normalerweise größer ist für niedrigere Frequenzen.
Da der Stand der Technik Gasentladungsvorrichtungen offenbart, die extern angeordnete Elektroden
besitzen, um eine Gasentladung zu initiieren, manchmal als »elektrodeniose Entladung« bezeichnet, wurden in
solchen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik solche Frequenzen, Entladungsräume und ein solcher
Arbeitsdruck verwendet, daß, obgleich die Entladungen im gasförmigen Medium initiiert werden, solche
Entladungen uneffektiv waren oder nicht verwertbar für die Ladungserzeugung und -speicherung bei höheren
Frequenzen. Obgleich die Ladungsspeicherung bei niedrigeren Frequenzen verwirklicht werden kann, ist
ein solcher Ladungsspeicher nicht benutzt worden in einer Anzeige/Speicher-Vorrichtung in der Art und
Weise des vorerwähnten Standes der Technik.
Der Begriff »Speicherkapazität« wird hier definiert als
worin V> die halbe Amplitude des kleinsten VersorgiingsspannungssigniiK
das sich aus einer Entladung jeder Halbperiode ergibt, aber bei dem die Zelle nicht
bistabil ist, und Ve die hiybe Amplitude der minimal
angelegten Spannung ist, die ausreicht, um die einmal initiierten Entladungen aufrechtzuerhalten.
Man kann unter dem grundlegenden elektrischen Phänomen, das in dieser Erfindung benutzt wird, die
Erzeugung von Ladungen (Ionen und Elektronen) verstehen, die wechselweise speicherfähig sind auf
Paaren gegenüberliegender diskreter Punkte oder Zonen auf einem Paar von dielektrischen Oberflächen,
die im Rücken mit an eine Stromquelle angeschlossenen Leitern versehen sind. Solche gespeicherten Ladungen
resultieren in einem elektrischen Feld, das dem Feld
in gegenübersteht, das durch die angelegte Spannung
erzeugt wurde, die sie hervorrief, und operieren deshalb, um die Ionisation in dem elementaren Gasraum
zwischen den gegenüberliegenden diskreten Punkten oder Zonen der dielektrischen Oberflächen zu beenden.
Der Begriff »Aufrechterhalten einer Entladung« bedeutet das Hervorrufen einer Folge von momentanen
Entladungen, mindestens eine Entladung für jede Halbperiode der angelegten Versorgungswechselspannung,
um das wechselseitige Speiche."· von Ladungen
-- auf Paarer, von entgegengesetzten diskrsien Zonen auf
den dielektrischen Oberflächen aufrecntzuerhalten, wenn das elementare Gasvolumen einmal entzündet
worden ist.
Auf diese Weise wird tatsächlich eine periodische Versorgungsspannung, die ausreicht, um das Feld zu
betreiben, an die gegenüberliegenden Elektroden angelegt, deren Wellenform rechteckig, quadratisch,
sinusförmig, trapezförmig, dreieckig ist oder von irgendeiner anderen geometrischen Gestalt Wie in der
JODE-PS 2136 412 zum eingangs genannten älteren
Patent beschrieben ist, kann die eine Hälfte der Versorgungsspannup.g an eine Elektrodenanordnung
und die andere Hälfte bei 180° Phasenverschiebung oder entgegengesetzter Polarität an die gegenüberliegende
Elektrodenanordnung angelegt werden, wobei die zwei angelegten Versorgungsspannungen algebraisch
über der Einheit addiert werden. Ebenso kann die ganze Versorgungsspannung an nur eine Elektrodenanordnung
angelegt werden.
D:. Versorgungsspannung reicht aus, um das Feld zu
betreiben, d. h. sie reicht aus, um alle Einheiten oder Zellen des Feldes in einem ruhenden oder arbeitenden
Zustand zu halten. An einer Einheit im ruhenden Zustand ist keine Schreibspannung angelegt, während
eine Einheit im arbeitenden Zustand eine Schreibspannung empfangen hat. Eine Einheit im arbeitenden
Zustand ist durch das Anlegen einer Schreibspannung entladen worden, so daß Wandladungen gebildet und
auf der (den) dielektrischen Ladungsspeicheroberfläche(n) der Einheit gespeichert werden.
Bei der Operation einer Mehrfach-Gasentladungs-A nzeif/Speicher-Vorrichtung, die gegenüberliegende
Elektrodenanordnungen enthält, wird das Schreiben einer gesonderten E>,heit oder Zelle gewöhnlich durch
das Anlegen einer Schreibspannung an eine Elektrode der Zelle und einer ähnlichen Schreibspannung an die
gegenüberliegende Elektrode der Zelle verursacht, deren Phasen so gewählt sind, daß die zwei Adressierungsspannungen
algebraisch addiert werden.
Wenn die Schreibspannungen aus der gleichen Quelle stammen, jede die gleiche Größe wie die andere hat, stellt jede deshalb die eine Hälfte der gesamten Schreibspannung für die Zelle dar.
Wenn die Schreibspannungen aus der gleichen Quelle stammen, jede die gleiche Größe wie die andere hat, stellt jede deshalb die eine Hälfte der gesamten Schreibspannung für die Zelle dar.
Des weiteren dient jade gegenüberliegende Elektrode
der Zelle in typischer Weise als eine Elektrode für andere Zellen, besonders in einer x-y-Elektrodenmatrixanordnung,
auch als Spalten-Zeilen-Elektrodenmatrix bekannt In solch einer Matrixanordnung wird eine
Schreibspannung an eine *-Achsen-(Zeilen)-Elektrode und eine ähnliche Schreibspannung an eine y-Achsen-(Spalten)-Elektrode
angelegt, wobei die zwei Schreibspannungen algebraisch über der Zelle kombiniert
werden, was durch die Überschneidung der x-Achsen-Elektrode
und der y-Achsen-Elektrode verursacht wird*
Auf diese Weise wird die Auswahl einer gesonderten Zelle, die adressiert werden soll, durch das Anlegen von
Schreibspannungen an die richtigen x- und/-Elektroden
verursacht, wie sie bestimmt werden durch geeignetes elektronisches Verdrahtungsmaterial.
Wenn eine einzelne x- oder /-Elektrode angeschrieben ist, kann die angelegte Schreibspannung ausreichend
sein, um eine einzelne Zellseite »einzuschalten«, obgleich keine korrespondierende Schreibspannung an
die gegenüberliegende Elektrode jener einzelnen Zellseite angelegt ist, d. h. wenn Schreibspannungen an
die gegenüberliegenden Elektroden einer ausgewählten Zelle angelegt werden, kann die an jede Elektrode
angelegte Spannung ausreichen, um andere Zellen anzuschreiben (die nicht angeschrieben werden sollen).
Auf diese Weise können eine oder mehrere Zellen durch nur eine Elektrode angeschrieben werden, wegen
Uneinheitlichkeiten in der Feldkonstruktion, -herstellung usw.
Mit anderen Worten, ein Teil der gesamten Schreibspannung für eine anzuschreibende Zelle wird
inhärent an andere nicht anzuschreibende Zellen angelegt, die einen geometrischen Ort entlang der
x-Elektrode haben, und an andere nicht anzuschreibende
Zellen, die einen geometrischen Ort entlang der /-Elektrode haben. Ein solcher Bruchteil der totalen
Schreibspannung ist ausreichendem eine oder mehrere nicht anzuschreibende Zellen »einzuschalten«. Wo der
Bruchteil der Schreibspannung, der an jede gegenüberliegende Elektrode einer einzelnen Zeüe angelegt wird,
gleich ist, repräsentiert er deshalb eine Hälfte, und das Phänomen des »Einschaltens« von nicht anzuschreibenden
Zellen ist deshalb bekannt als »Halb — Wahl«.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 das Anschreiben von nicht anzuschreibenden Zellen zu vermeiden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Damit ergibt sich bei Addition der beiden Schreibspannungen eine so hohe Spannung, daß in jedem Fall
die Zelle gezündet werden kann. Andererseits kann aber keine der Schreibspannungen eine Entladung von
nicht anzuschreibenden Zellen auslösen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nach dem älteren Vorschlag sind Schreibspannungen algebraisch addiert worden zur Spitze der Versorgungsspannung. Eine solche Ausführung ist in Fig. 1
beschrieben, worin eine Versorgungsspannung 5 einer rechteckigen oder quadratischen Wellenform und zwei
Schreibspannungen Wy und Wx gezeigt sind, die eine
rechteckige oder quadratische Wellenform aufweisen und algebraisch addiert sind zur SpiUe der Versurgungsspannung.
In F i g. 2 und 3 sind zwei Ausführungen der Erfindung gezeigt
In F i g. 2 ist eine Versorgungsspannung S' mit den Schreibspannungen Wx und Wy gezeigt, die algebraisch
addiert sind von einem Ausgangsplateau bei Null der Versorgungsspannung.
In Fig.3 ist eine Versorgungsspannung S" gezeigt
mit »ien Schreibspannungen W", und W"y, die algebraisch
addiert sind von einem Ausgangsplateau bei Null, das sich auf dem niedrigeren Teil der Versorgungsspannung befindet.
Die Schreibspannungen Wx und W'y... können von
der gleichen oder von verschiedener Größe sein. Ebenso können Wx und Wy ... aus der gleichen oder
verschiedenen Wellenform bestehen, obgleich die quadratische oder rechteckige Wellenform für beide
ι * : ι
In allen Ausführungen der Erfindung ist die Größe von jeder Schreibspannung allein (etwa Wx oder Wy)
nicht ausreichend, um irgendeine Einheit des Feldes anzuschreiben (zu entladen).
In der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung ist die Größe von jeder Schreibspannung (etwa Wx oder
W'y) gleich oder geringer als die Größe der Versorgungsspannung
5'.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zum Betreiben eines Mehrfach-Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Feldes,
das sich kreuzende Elektrodenanordnungen und mindestens ein isoliertes dielektrisches Ladungsspeicherelement
mit einer Vielzahl von Entladungszellen enthält wobei an die beiden Elektroden der Entladungzellen
jeweils eine Versorgungsspannung angelegt wird, zu der einer jeden Elektrode zugeordnete, einander
ähnliche, impulsförmige Schreibspannungen an einem Ausgangsplateau mit nahe bei Null liegender
Steigung addiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe des Ausgangsplateaus im wesentlichen geringer ist als die maximale Amplitude,
die durch die gesamte angelegte Versorgungsspannung erreicht wird, und daß die Größe der
jeweils aa eine Elektrode angelegten Schreibspannung
aiiein nicht ausreicht, um irgendeine Entiadungszelle des Feldes anzuschreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsplateau bei Null der
Versorgungsspannung liegt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schreibspannungen
die gleiche Größe besitzen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß jede Schreibspannung eine
Größe be·-. ;zt, die gleich oder geringer ist als die der
Versorgungsspannung.
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