DE2308083A1

DE2308083A1 - Gasentladungsvorrichtung mit kapazitiver speicherfunktion

Info

Publication number: DE2308083A1
Application number: DE19732308083
Authority: DE
Inventors: William Norman Mayer; Richard Albert Strom; Meredith Sherman Ulstad
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1973-11-15
Also published as: FR2181816B1; CA981322A; DE2308083B2; US3790849A; NL7216053A; GB1395273A; DE2308083C3; JPS5418551B2; FR2181816A1; AU5487173A; JPS4922077A; AU471504B2; NL159811B

Description

PATENTANWÄLTE HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL— MÜLLER

DR. PHIL. » DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

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Z '££££ MOHcl«N D-8000 MÜNCHEN 90 Postscheck= mchn mi 4,-m,

Control Data Corporation Minneapolis, Minn., V.St.A.

la FEa 1973

Gasentladung8vorrichtung mit kapazitiver Speicherfunktion

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsvorrichtung, insbesondere Gasentladungs-Anzeigevorrichtung mit kapazitiver Speioherfunktion, die im wesentlichen aus einem mit ionieierbarem Gas gefüllte Entladungsraum und einer zugeordneten Ansteuereinrichtung besteht.

In den letzten Jahren ist bei Anzeigevorrichtungen eine neuartige Technologie entwickelt worden, ua auf einigen Anwendungsgebieten einen preiswerten Ersatz für die bisher verwendete Kathodenstrahlröhre anzubieten. Ein sehr erfolgversprechender Zweig dieser Technik sieht dabei die Anordnung von Gasentladungselementen als flache Platte bzw. Tafel mit den besonderen Vorteilen vor, daß aioh dadurch kostensparend ein weniger sperriges Anzeigenfeld herstellen läßt, das vergleichsweise wenig Leistung verbraucht und unmittelbar durch Digitalsignale ansteuerbar ist.

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Mü/Bl/Z·

Dabei sind zwei bestimmte Arten von Tafeln bekannt: Die erste Art arbeitet auf der Grundlage eines Gleichstromflüsses zwischen Leitern und ist in ihrer Arbeitsweise den Neonröhren-Anzeigetafeln oder Stromanzeigelampen ähnlich, die seit geraumer Zeit verwendet werden. GeIegentlioh wird zur Ansteuerung soloher Vorrichtungen auch Weehselstrom niedriger Frequenz angewandt, um ein Kathodenausbrennen oder einen auf Emission zurückzuführenden Versohleiß auszugleichen, der bei solchen Vorrichtungen an den Elektroden auftritt. Bei diesen Tafeln ist jedoch immer nooh ein ionisierender Strompfad zwischen voneinander getrennten Leitern erforderlioh. In jüngster Zeit sind einige/dieser Art bekannt geworden, bei denen mit einer porösen Isolierung beschichtete Leiter verwendet werden, um eine gegenseitige Berührung zwischen den Leitern zu verhindern. Diese erstgenannte Art von Anzeigetafeln weist jedoch keine kapazitiven Speichereigenschaften auf wie die nun zu erläuternde zweite Gruppe dieser Anzeigetafeln.

Diese zweite Anzeigetafelart, zu der auch der Gegenstand der Erfindung zählt, arbeitet auf der Grundlage einer gelegentlich als Eigenspeichervermögen bezeichneten kapazitiven Speieherwirkung, um die Zellen in der Vorrichtung zu zünden und die Anzeige aufrechtzuerhalten. Bei der ersten Art muß die Anzeigeinformation als kontinuierliches Eingangssignal anliegen, während die zweite Art nur Signale für neue Elemente der Anzeige und ein Halte- oder Daueraignal zur Ausnutzung der Speicherfunktion benötigt. Der erfolgreiche Betrieb einer solchen Vorrichtung hängt davon ab, daß die Leiter bzw. Leitungszüge voneinander gleiohstromisoliert sind, so daß sich kein ionisierter, leitfähiger Gleichstrom-Entladungspfad bildet. Ss hat sich herausgestellt, daß diese Art einer Anzeigetafel zuverlässiger, weniger kritisoh bezüglich der Spannungen und leichter steuerbar ist als die Vorrichtungen mit leitenden

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Strompfaden bzw. Gleiohstromvorrichtungen. Bisher lagen bei derartigen kapazitiven Entladungstafeln die leitenden Elemente an der Tafel-Außenseite, während sich das Gasmedium im Inneren befand, so daß die Tafel selbst das erforderliche dielektrische Element bildete. Bei diesen bekannten kapazitiven Gaeentladungs-Anzeigetafeln hat es sich aber gezeigt, daß die Fertigungspräzision der Teile für die einwandfreie Arbeitsweise der Tafel ebenso von ausschlaggebender Bedeutung ist wie ein ziemlich hoher' Genauigkeitsgrad des eingeschlossenen Gasgemisches, des Drucks, unter welchem das Gas gehalten wird, und der Betriebsspannungen. Die US-PS 3 559 190 verdeutlicht einige frühere Entwicklungen auf dem Gebiet dieser Gasentladungsanzeigen mit kapazitiver Speicherung. Diese Patentschrift zeigt getrennte, einzelne Zellen und außerhalb der Gasatmosphäre liegende Ansteuerleitungen. Letztere sind über ein Dielektrikum, etwa Gas, kapazitiv an die einzelnen Zellen angekoppelt. Weiterhin ist in diesem Zusammenhang die US-PS 3 499 167 insofern von Interesse, als sie die Festlegung einer Entladung am Schnittpunkt zweier Ansteueroder Treiberleitungen offenbart, wobei die Einstellung dieses Schnittpunkts weitgehend vom Gasdruck abhängt. Die Treiberleitungen befinden sich zu beiden Seiten zweier dielektrischer Flächen, zwischen denen das Gas eingeschlossen ist und über welche die kapazitive Ankopplung der Treiberleitungen an die Zelle erreicht wird.

Bei dieaen und allen anderen bekannten Gasentladungs-Anzeigen und/oder -Speichern ist die Größe der Kapazität zwischen der Zelle und den Treiberleitungen kritisch, da sie weitgehend durch die Abmessungen des dielektrischen Materials bestimmt ist. Gleichermaßen kritisch ist der Abstand zwischen den Oberflächen des dielektrischen Materials, welches die Dicke der Zelle bestimmt. Ein anderer kritischer Parameter ist der Gasdruck, und zwar speziell bei den Tafeln, bei denen die einzelne Entladung

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vom Ga&ruck abhängt. Die Betriebs- oder Arbeitsspannungen müssen ebenfalls innerhalb ziemlich enger Grenzen gehalten werden, damit das Zünden einer Zelle sowie das Halten der Zündung und das selektive Löschen möglich werden. Bei den bekannten Vorrichtungen hat mithin eine Änderung des Umgebungsdruoks oder der Umgebungstemperatur einen ziemlich großen Einfluß. Diese Änderungen können ohne weiteres ein Verwerfen der Tafel und andere Maßänderungen hervorrufen, die leicht zu Betriebsstörungen führen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Gasentladungs-Vorrichtung der zweitgenannten Art so zu verbessern, daß die aufgezeigten Mangel behoben werden. Insbesondere soll im Hinblick auf eine wirtschaftliche Herstellung angestrebt werden, daß die bisherige Empfindlichkeit gegenüber Parametern wie Abstand zwischen den Oberflächen des dielektrischen Materials, Gätiruck, enger Toleranz der Betriebsspannungen und mithin Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen ausgeschaltet oder doch wenigstens stark vermindert wird.

Die Erfindung ist bei einer Gasentladungs-Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Entladungsraums mindestens zwei durch ein festes Dielektrikum voneinander getrennte elektrische Leiter angeordnet sind, die mit der Ansteuereinrichtung gekoppelt sind.

Durch die Erfindung wurde somit eine kapazitive Gasentladungs-Anzeigevorrichtung mit Speicherfunktion geschaffen, bei welcher die Leiter unmittelbar in der Gasatmosphäre angeordnet und zumindest teilweise selbst unmittelbar mit einem dielektrischen Material beschichtet sein können, so daß sieh kein direkter Leitpfad bildet. Die Dioke des dielektieohen Materials wird mit vorbestimmten Toleranzen

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festgelegt, so daß die Einzelzellen der Anzeigetafel sehr einheitlich sind.

Bei einer Ausführungaform der Erfindung werden eloxierte Leiter verwendet, da sich mit eloxierten Metalloberflächen zweckmäßige Dielektrika ergeben und insbesondere das Eloxierverfahren so gesteuert werden kann, daß sich eine Oberfläche der erforderlichen Gleichmäßigkeit ergibt. Beispielweise stellt Aluminiumdraht einen zweckmäßigen Leiter für diesen Zweck dar, der entsprechend eloxiert werden kann. Das Eloxieren bietet insofern eine besonders vorteilhafte Eigenschaft, als sich dabei gewährleisten läßt, daß das Dielektrikum keine Löcher aufweist, welche zur Bildung von Stromleitpfaden aus ionisiertem Gas zwischen den Leitern führen würden. Ein solcher Leitpfad würde eine Zelle für die angestrebte kapazitive Speicher-Betriebsart unbrauchbar machen.

Infolge des anfänglichen Zündens einer ausgewählten Zelle werden dem den Leiter bedeckenden Dielektrikum Ladungen aufgeprägt, wodurch die Speicherfunktion für diese Zelle erreicht wird. Bei den bekannten Vorrichtungen werden diese Ladungen den dielektrischen Platten aufgeprägt, zwisohen denen das Gas eingeschlossen ist, wobei - wie erwähnt - das Maß d zwischen den Platten ziemlich kritisch ist. Bei den bekannten Vorrichtungen aber war dieses Maß d nicht nur kritisoh, sondern insbesondere bei großen Anzeigetafeln auch schwierig gleichbleibend einzuhalten, vor allem, weil die Tafeln außerdem so dünn sein müssen, daß sich die äußeren Treiberleitungen kapazitiv an die Zellen ankoppeln lassen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen das Maß zwischen den das Gas einschließenden Platten bzw. Tafeln überhaupt nicht kritisch, wodurch ein beträchtliches Hindernis für die Fertigung einer zuverlässigen Anzeigetafelanordnung ausgeräumt wird.

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Mit der Erfindung wurde also die gestellte Aufgabe nicht nur in fertigungetechniseher Hinsicht,sondern auch hinsichtlich der erwünschten Unempfindlichkeit gegenüber wechselnden Umgebungsbedingungen gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer typischen Schaltung für die Gasentladungs-Anzeige- und/oder -Speichervorrichtung,

Pig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Teils einer typischen Tafelanordnung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Pig. 3 einen Querschnitt durch eine herkömmliche Gasentladungs-Anzeigetafel ,

Pig. 3A einen Querschnitt durch eine Zelle einer Ausführungsform der Erfindung,

Pig. 4 eine Paschen-Kurve zur Veranschaulichung der Zündspannung an verschiedenen Punkten in Abhängigkeit vom Druck- und Abstandsprodukt,

Pig. 5 eine perspektivische Darstellung zwaübr Leiter, die eine Zelle mit Merkmalen nach der Erfindung in abgewandelter Ausführungsform bilden,

Pig. 6 eine perspektivische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform zweiter Leiter in der Gasentladungs-Anzeigetafel,

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Pig. 7 eine Schnittansicht zur Verdeutlichung der konstruktiven Ausgestaltung einer Anzeigetafel mit Leiterformen nach Fig. 6,

Pig. 8 eine perspektivische Darstellung zweier teilweise mit dielektrischem Material überzogener Leiter gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Pig. 9 eine perspektivische Darstellung einer dreidimensionalen Ausführungsform der Erfindung.

In Pig. 1 ist eine Gasentladungs-Anzeigetafel 10 mit 64 getrennten Zellen 102 dargestellt, die in einer 8 χ 8-Anordnung festgelegt sind. Ein Satz von acht Y-Aohsen-Treiberleitungen 15 speist die Anzeigetafel von einer Y-Achsen-Treiberschaltung 126 aus. Ein weiterer Satz von acht X-Achsen-Treiberleitungen 13 ist von einer X-Aohsen-Treiberschaltung 108 her in die Anzeigetafel eingeführt, wobei diese Leitungen die Y-Treiberleitungen 15 kreuzen und die Kreuzungspunkte die gewünschten Zellen 102 bilden. Die X-Achsen-Treiberschaltung 108 weist eine Normal- und Spezial-Halteschaltung 110, zwei Einschreib- und Löschschaltungen 112 und 114 sowie vier Klemmschaltungen 116, 118, 120, 122 auf, die jeweils als Blöcke dargestellt sind. Der Einschreib- und Lösohblock 112 legt eine Spannung an die Gruppe der oberen vier X-Treiberleitungen 13 an, während der Einschreib- und Lösohblock 114 der Gruppe der unteren vier X-Treiberleitungen 13 Spannung zuführt. Der Klemmblock 116 ist an die erste Leitung der oberen Gruppe sowie an die erste Leitung der unteren Gruppe angeschlossen, der Klemmblock 118 ist mit jeweils der zweiten Leitung der oberen und der unteren Gruppe verbunden, der Klemmblock 120 ist jeweils an die dritte Leitung der oberen und der unteren Gruppe angeschlossen und der Klemmblock 122 steht

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mit jeweils der vierten Leitung der oberen und der unteren Gruppe in Verbindung.

Diese Matrixverbindung der Einschreib- und Löschblöcke sowie der Klemmblöcke gemäß Fig. 1 ermöglicht eine Einzelleitungsauswahly ohne daß für jede Leitung ein gesonderter Einschreib- und Löschblock erforderlich wäre. Eineteinzelne Treiberleitung wird in der Weise ausgewählt, daß entweder der Block 112 oder der Block 114 und außerdem ein einzelner Klemmblock an Spannung gelegt wird. Um beispielsweise der oberen X-Leitung 13 ein Einschreibsignal aufzuprägen, werden der Einschreibblock 112 und der Klemmblock 116 an Spannung gelegt. Infolge der Wahl des Klemmblocks 116 wird dieser deaktiviert, so daß der Einschreibstrom des Blocks 112 über die obere X-Leitung 13 zur Anzeigetafel 10 fließen kann. Die restlichen drei Leitungen der oberen Gruppe werden durch die Klemmblöcke 118, 120 und 122 auf Massepftential gelegt. Die obere Leitung der zweiten Gruppe, die durch den Einschreibblock 114 an Spannung gelegt wird, vermag ebenfalls Strom zur Anzeigetafel 10 zu leiten, da der Klemmblock 116 deaktiviert ist; da jedoch der Einschreibblock 114 nicht an Spannung liegt, fließt kein Strom. Jede Treiberleitung kann durch entsprechende Auswahl eines Einschreib- und Löschblocks sowie eines Klemmblocks einzeln ausgewählt werden.

Nachdem die gewünschten Leitungen gewählt worden sind, wird eine Spannung vom Halteblock 110 gemäß Fig. 1 über acht getrennte Kondensatoren 124 an alle X-Leitungen 13 angelegt, um die Anzeige zu halten, d.h. eine Daueranzeige zu liefern. Wenn die Anzeige gelöscht werden soll, ist die dabei angewandte Leitungsauawahl die gleiche wie beim Einschreibvorgang.

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Die Anordnung..der Y-Achsen-Treiberschaltung 126 entspricht derjenigen der X-Achsen-Treiberschaltung 108. Eine bestimmte Zelle 102 erhält couiit jeweils die Hälfte der an öie angelegten Spannung einerseits von der X-Achsen- und andererseits von der Y-Achsen-Treibersohaltung 108 bzw. 126.

Die genaue Schaltungsanordnung der verschiedenen Blöcke gemäß Pig. 1 ist in der DT-OS 19 05 166.2 dargestellt. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf das spezielle Zellen-Wählverfahren gemäß Pig. 1 oder auf die spezielle Schaltungsanordnung gemäß dieser DT-OS beschränkt. Diese beispielhafte Möglichkeit der Ansteuerung der neuartigen Anzeigetafel wurde lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung kurz erwähnt.

Pig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Tafelanordnung 10, bei welcher zwischen die

die
Tafelseiten 11 und 12/X-Treiberleitungen 13 und die Y-Treiberleitungen 15 eingefügt sind, deren Sehntetpumcte die einzelnen Zellen 102 festlegen. Lt* X-Treiberleitungen 13 sind mit einem dielektrischen Überzug 14 v^sehen, der auch als Gleichstromisolierung dient. Auf gleiche Weise sind auch die Y-Treiberleitungen 15 mit einem dielektrischen Überzug 16 versehen, der ebenfalls zur gegenseitigen Isolierung der Leiter bzw. Leitungen dient, so daß sich keine ionisierten Gleichstrom-Leitpfade zwischen ihnen bilden. Die Tafelseiten bzw. Seitenplatten 11 und 12 sind durch ein beliebiges einer Vielzahl bekannter Dichtmittel mit zwischengefügten Treiberleitungen gegeneinander abgedichtet. Der zwischen den Seitenplatten 11 und 12 befindliche Raum wird evakuiert und mit einem zweckmäßigen, ionisierbaren Gas, etwa einem Neongasgemisch, gefüllt. Für jede einzelne Zelle wird eine Spannung an eine X-^Treiberleitung 13 und eine Y-Treiberleitung 15 angelegt, so daß

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sich an jeder gewählten Zelle eine Gesamtspannung ergibt. Diese Spannungen müssen der erforderlichen Zündspannung gemäß der Paschen-Kurve 20 von Pig. 4 entsprechen.

In Pig. 3 ist eine herkömmliche Anzeigetafel 30 dargestellt, bei welcher X-Treiberleitungen 13 an einem Dielektrikum 14a und Y-Treiberleitungen an einem Dielektrikum 16a angebracht sind. Das ionisierbare Gas 17 nimmt den Raum zwischen den Dielektrika 14a und l6a ein. Der Abstand zwischen den Dielektrika 14a und 16a ist mit "d min" bezeichnet; dies bedeutet den kürzesten bzw. Mindestentladungsabstand, wenn die Zündspannung erreicht ist. Fig. 3A veranschaulicht da« gegen eine erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher eine X-Treiberleitung 13 eine Y-Trelberleitung 15 unter Bildung einer Zelle 102 berührt. Der Raum zwischen den Seitenplatten 11 und 12 ist mit ionisierbarem Gas 17 gefüllt. Der kürzeste physikalische Abstand zwischen X-Treiberleitung 13 und der Y-Treiberleitung 15 ist mit "d 1" bezeichnet. Ein möglicher maximaler Entladungspfad ist bei "d 2" angedeutet, wobei ^Md minⁿ größer als ⁿd 1", aber kleiner als "d 2" ist. Der Abstand "d min" hängt von den Erfordernissen der Paschen-Kurve gemäß Pig. 4 ab.

Anhand der Paschen-Kurve gemäß Pig. 4 ist ersichtlich, daß die Zündspannung vom Druck des Gases 17 und von der Ionisationsstrecke d abhängt. Die herkömmliche Konstruktion gemäß Pig. 3 veranschaulicht in Verbindung mit der Kurve von Pig. 4 das strikte Erfordernis, den Wert "d min" an jedem der im Abstand voneinander angeordneten Schnittpunkte der X-Treiberleitungen 13 und Y-Treiberleitungen 15 gleichmäßig zu halten. Da der Druck des Gases 17 zwischen den Dielektrika 14a und 16a konstant ist, muß auch der Wert "d min" konstant gehalten werden, um an jedem Schnittpunkt identische Zündspannung zu gewährleisten. Aus diesem Grunci muß bei der bekannten Konstruktion nicht nur das Maß zwischen den Dielektrika 14a und 16a sorgfältig eingehalten, sondern müssen auch die Abmessungen der Dielektrika 14a und 16a selbst sehr genau gehalten werden.

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- li -

Bei der Konstruktion gemäß Fig. 3A ist der Gasdruck konstant, doch braucht der Abstand zwischen den Leitern nicht in dem Sinn genau kontrolliert werden, daß ein absoluter physikalischer bzw. körperlicher Abstand aufrechterhalten wird. Wenn die X-Trei"berleitung 13 z.B. zusammen mit dem Dielektrikum H weiter von der Y-Treiberleitung 15 und ihrem Dielektrikum 16 weg verlagert wird, ist der Wert "d min" anders als in Fig. 3A angegeben und stellt einfach ein Maß dar, das einen Wert aus einer unendlichen Zahl' zwischen dem Mindestwert "d 1" und einem maximalen Wert, im vorliegenden Fall mit "d 2" bezeichnet, darstellt. Daher sind die Maße zwischen den Seitenplatten 11 und 12 ebensowenig kritisch wie deren Dicke. Die kritischsten Abmessungen sind die Wanddicken der Dielektrika 14 und 16, Wie erwähnt, sind diese Maße aber bei der Herstellung gut kontrollierbar.

Vorzugsweise berühren sich die dielektrischen Überzüge der Leiter 13 und 15, um eine "bessere Gleichförmigkeit der einzelnen Zellen zu gewährleisten, doch ist die Erfindung nicht auf dieses Erfordernis beschränkt, da die öen Le i-

auf tern zugeordneten dielektrischen überzüge auch_/Abstand voneinander stehen können. Wenn die Dicke der dielektrischen Überzüge mit einem annehmbaren Gleichförmigk&itsgrad eingehalten wird, so sind auch die Zellen selbst ausreichend einheitlich, wenn sich die Oberflächen der Dielektrika berühren. Falls diese Flächen jedoch voneinander getrennt sind, ergibt sioh eine zusätzliche Toleranzforderung hinsichtlich des gegenseitigen Abstands, wenn Zellen-Gleichförmigkeit erreicht werden soll.

Die graphische Darstellung von Fig. 4 veranschaulicht eine Zündspannungskurve 21 (V), die vom Produkt aus dem Druck des Gases 17 (P) und der Entladungsstrecke (d) abhängt.

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Die Punkte 23, 24 und 22 veranschaulichen die Zündspannungen, die bei "d 1", "d 2" "bzw. "d min" benötigt werden, wobei die Kurve jeweils für gleichen Druck gilt und nur der Abstandsterm im Produkt (Pd) variiert wird.

Fig. 5 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung mit einer Zelle 102, bei welcher die X-Leitung '13b von rechteckigem Querschnitt mit einem Dielektrikum 14b und eine Y-Treiberleitung 15b von ebenfalls rechteckigem Querschnitt mit einem Dielektrikum 16b versehen ist.

Fig. 6 zeigt noch eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Zelle 102 eine X~Treiberleitung 13b von rechteckigem Querschnitt und eine im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzende Y-Treiberleitung 15 aufweist.

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Konfiguration der Seitenplatten, welche die X- und Y-Treiberleitungen 13 bzw. 15 einschließen. Hierbei ist die Seitenplatte 12a mit Nuten 18 zur Aufnahme der X-Treiberleitungen 13 versehen, während die Seitenplatte 11a Nuten 19 zur Aufnahme der Y-Treiberleitungen 15 aufweist.

Fig. 8 veranschaulicht noch eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Dielektrikxim 14c auf der X-Treiberleitung 13 diese teilweise umschließt. Auf ähnliche Weise umgibt das Dielektrikum teilweise die Y-Treiberleitung 15. Die offenen Abschnitte der beiden Leitungen 13 und 15 w.eisen jeweils nach außen, d.h. voneinander fort, so daß sioh die Dielektrika 14c und 15c am Schnittpunkt 102 berühren oder nahezu berühren. Das Dielektrikum isoliert auch die Leitungen gegeneinander, braucht jedoch die betreffende Leitung nicht völlig zu umhüllen. Eine Isolierung ist nur nötig, um sicherzustellen, daß die Durchschlagspannung für jeden möglichen direkten Leitpfad höher ist als

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die für den kapazitiven Speichertetrieb angewandte Spannung.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Anzahl voneinander unabhängiger Anzeigegitter, die jeweils X- und Y-Treiberleitungen aufweisen, schichtartig zu einer einzigen Anzeigetafel 50 zusammengesetzt sind. Die Seitenplatten 11 und 12 sind dabei auf ähnliche Weise ausgebildet, wie dies in Pig. -2 und 3A dargestellt ist. In Pig. 9 sind drei Anzeigegitter 52, 54 und 56 dargestellt, die jeweils aus X- und Y-Treiberleitungen zusammengesetzt sind und jeweils unabhängig voneinander betrieben werden können.

Die Tafel ist, wie erwähnt, schichtweise aufgebaut, wobei jedes Gitter/eine zweckmäßige Dichtrnasse zwischen den Stützflächen eingebettet ist. Das untere Gitter 52 ist in eine Dichtmasse 58 zwischen der Seitenplatte 12 und einen starren Rahmen 60 eingefügt, der in der zentralen Sichtfläche der Tafel offen ist. Das mittlere Gitter 54 ist in einer Dichtmasse 62 zwischen dem Rahmen 60 und einem ähnlichen Rahmen 64 festgelegt. Das obere Gitter 56 ist in Dichtmasse 66 zwischen den Rahmen 64 und die Seitenplatte 11 eingeschichtet. Gewünsentenfalls können die lahmen 60 und 64 vollständig durchsichtige Scheiben sein, um verschiedene Gasatmosphären für die verschiedenen Gitter festlegen zu können.

Gemäß Fig. 9 verlaufen die äußeren Zuleitungen für die X- und Y-Treiberleitungen des Gitters 54 naoh oben, während die äußeren Zuleitungen für die X- und Y-Zuleitungen der Gitter 52 und 56 in der Zeichnung nach unten verlaufen.

Selbstverständlich kann eine dreidimensionale Anzeigetafel der Art gemäß Pig. 9 auch aus nur zwei voneinander unabhängigen Gittern oder aber aus mehr als drei solcher Gitter aufgebaut sein. Die einzelnen Gitter können durch Strom-

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quellen mit verschiedener Frequenz angesteuert werden, um die Intensität oder Helligkeit der Entladung zu steuern. Bei einer zwei Gritter aufweisenden Anzeigetafel wäre es z,B. möglich, das obere Gitter für Anzeigezwecke zu verwenden und das untere Gitter mit reduzierter Frequenz zu betreiben, so daß es als Kontroll- oder Prüfquelle für das obere Gitter dient. Mit einem solchen Prüfgitter läßt sich die erwünschte gleichmäßige Anzeige gewährleisten, da in jedem Fall eine Photonenquelle zur Gewährleistung einer sicheren Zündung der Anzeige-Gitterzellen zur Verfügung steht.

Außerdem können mit Hilfe verschiedener Gitter auch verschiedene Farben erzeugt werden, indem entweder unterschiedliche Gasatmosphären verwendet oder den Tafeln verschiedenfarbige Phosphor- bzw. Leuchtstoffe zugeordnet werden, die bei einer Zellenentladung lumineszieren. Der Tiefeneindruck kann durch Änderung des Gitterabstands abhängig davon geändert werden, ob dieser Effekt in einem bestimmten Anwendungsfall gewünscht wird oder vermindert werden soll.

Die vorstehende Beschreibung soll die Erfindung nicht auf den sichtbaren Bereich der Gasentladung bei der Lumineszensanzeige beschränken. Beispielsweise können auf die Seitenplatten 11 und 12 gemäß Fig. 2 auch mehrfarbige Leuchtstoffe stellenweise aufgetragen sein. Eine Entladung in einer bestimmten Zelle 102 würde dann nur den speziellen Leuchtstoff an dieser Zelle zum Aufleuchten bringen.

Die Entladung braucht auch nicht in Form sichtbaren Lichts zu erfolgen, sondern könnte auch durch photoempfindrche Vorrichtungen feststellbar sein.

Außerdem könnten die Seitenplatten 11 und 12 undurchsichtig sein, wobei das Zünden einer Zelle mittels entsprechender

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elektrischer Einrichtungen festgestellt werden könnte.

Zur weiteren Verdeutlichung der in Pig. 3A dargestellten Ausführungsform ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel angegeben, ohne die Erfindung darauf beschränken zu wollen. Die die Y- und X-Treiberleitungen bildenden Drähte können auf die gleiche V/eise verflochten werden, wie gewöhnliches i'enster-Fliegengitter geflochten wird; wahlweise können sie über eine Vorrichtung gezogen und gestreckt werden, die mit auf entsprechende Abstände verteilten Stiften versehen ist, um welche die Drähte herumgeschlungen werden. Im zuletzt genannten Fall werden die X- und Y-Treiberleitungen identisch, aber getrennt voneinander ausgebildet und in die Anzeigetafel in der erforderliohen Anordnung senkrecht zueinander eingedichtet, so daß ein Satz von Treiberleitungen über dem anderen liegt. Die Seitenplatten 11 und 12 können von den Treiberleitungen getrennt sein oder mit ihnen in Berührung stehen.

Aluminiumdraht mit einem Durchmesser vor etwa 0,13 - 0,5 tem eignet sich für eine Zellendichte von Ms su etwa 50 Zellen pro 25,4 mm. Die Dicke des Dielektrikums kann im Bereich von etwa 0,0063 - 0,076 mm liegen; ein Wert von 0,025 mm scheint im Fall von eloxiertem Aluminium optimal zu sein. Der Gasdruck kann in einem Nutzbereich von etwa 300 - 1000 Torr liegen, wobei Atmosphärendruck nahezu optimal zu sein scheint und außerdem ergibt sich dann eine erwünschte niedrige Beanspruchung für das Glas bzw. das Umhüllungsmaterial. Das Gasgemisch besteht im wesentlichen aus Neon mit einem gewissen kleinen Anteil an bekannten Additiven, wie Argon oder Stickstoff. Wenn die Drähte an ihren Kreuzungspunkten voneinander getrennt sein sollen, sollte dieser Abstand vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,25 mm betragen.

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[m folgenden ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erläutert:

Eine vergleichsweise hochfrequente Spannung mit einem Spitzenwert gleich der Hälfte der erforderlichen Zündspannung wird an eine der X-Treiberleitungen 13 gemäß Pig. 1 angelegt, während eine ähnliche Spannung entsprechend der halben Zündspannung an eine der Y-Treiberleitungen 15 (Pig. 1) angelegt wird, um eine ausgewählte Zelle 102 zu zünden. Der eingespeiste Wechselstrom besitzt solche Frequenz, daß die dielektrischen Eigenschaften der Leitungsüberzüge für die Erzeugung einer kapazitiven Entladungswirkung ausgenutzt werden. Diese Frequenzen liegen im allgemeinen bei über 20 kHz. Die Zellenwahl erfolgt mittels der Wählschaltung gemäß Fig. 1. Die Spannungen, die jeweils die Hälfte der Zündspannung betragen, addieren sich an der ausgewählten Zelle 102, so daß diese ionisiert wird und zündet. Bei dieser Zündung werden entgegengesetzt aufgeladene Teilchen von den Außenflächen der dielektrischen Isolierung 14 und 16 angezogen. Die sich aus diesem Ladungszustand ergebende Spannung ist so gerichtet, daß sie den angelegten Zündspannungen entgegenwirkt.

Die Ladung baut sich schnell auf und unterstützt das schnelle Löschen der Zündung. Die auf diese Weise an die betreffenden dielektrischen Isolierungen 14 und 16 angelegten Ladungen gewährleisten eine "Speicher"-Funktion, so daß eine weitere bzw. anschließend je zur Hälfte an die X-Treiberleitung 13 und an die Y-Treiberleitung 15 angelegte Spannung wesentlich kleiner sein kann als die erste Zündspannung. Wie in der vorher genannten Dt-OS erläutert, wird diese Spannung als "Haitespannung" bezeichnet. Bei ständiger Anlegung solcher Haltespannungen bleibt mithin eine ausgewählte Zelle 102 erleuchtet, so daß sie sichtbar ist, wenn eine oder beide Seitenplatten 11 und 12 durohsichtig oder durchscheinend sind.

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Zum Löschen dar gewählten Zelle 102 muß die "Speicher"-Ladung reduziert werden, so daß ein weiterer Halteimpuls kein Zünden mehr hervorruft. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein einseitig gerichteter Spannungsimpuls langer Anstiegszeit in der Richtung angelegt, in der die Entladung der Zelle 102 ausgelöst werden soll. Die Neigung der Zelle, sioh zu entladen, ist weitgehend von der Planke des Treibersignals abhängig, weshalb die angelegte Spannungsstufe die Entladung sich nicht vollständig vorbereiten läßt. Infolgedessen bleibt die Zelle ohne wesentliche "Speicherfunktion", so daß der nächste Halteimpuls keine Zündung hervorrufen kann.

Jede Zelle 102 kann auf vorstehend beschriebene Weise selektiv gezündet, auf Zündung gehalten und gelöscht werden. Mit der abgeflachten Treiberleitung gemäß Fig. 5 lassen sich die gleichen Ergebnisse erzielen, wie sie oben beschrieben sind. Dies trifft auch auf die Formen gemäß den Fig. 6 und 8 zu.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 7 arbeitet auf genau dieselbe Weise, doch liegt das Besondere in der Fertigung der Platten 11a und 12a zur Ausbildung der Nuten 18 bzw. 1y, welche die X- und Y-'^reiberleitungen 13 bzw. 15 aufnehmen. Das Glas wird dabei auf übliche Weise in knetbarem Zustand ausgewalzt, doch ist die Walze mit Stegen bzw. Ringwülsten versehen, welche beim Auswalzen der Glasscheiben die ^uten formen. Die Glasscheibe wird dann auf Größe zurechtgeschnitten, worauf die Treiberleitungen in die ^uten eingelegt und schließlich die Glasscheiben unter Herstellung einer Abdichtung um die X- und Y-Treiberleitungen 13 bzw. 15 herum zusammengesintert werden. Im Anschluß hieran wird der Raum zwischen den Seitenplatten 11a und 12a, welcher auch das Volumen der Nuten einschließt, evakuiert und mit ionisierbarem Gas gefüllt.

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Die Erfindung ist keineswegs auf ionisierbares Gas beschränkt, sondern könnte auch auf einen ionisierbaren Peststoff angewandt werden. Ebenso braucht auch das Dielektrikum auf den Treiberleitungen nicht aus einer Eloxirung zu bestehen, sondern kann ein abgelagertes Dielektrikum, etwa Glas sein. Die Offenbarung soll daher alle zweckmäßigen dielektrischen Überzüge auf einem Leiter mit einschließen. Ein solches zweckmäßiges Dielektrikum muß frei sein von Löchern oder elektrischen Leckstellen, an denen sich ein ionisierbarer Gleichstrompfad bilden könnte, welcher die Eigen- bzw. kapazitive Speicherfunktion zerstören würde.

Zusammenfassend wurde mit der Erfindung mithin eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung mit kapazitiver Speicherfunktion geschaffen, die für jede ihrer Zellen je zwei Treiber"! eitungen aufweist, die unmittelbar in einer Gasatmosphäre angeordnet sind. Die Leitungen sind zumindest teilweise mit einem Dielektrikum überzogen, das dazu dient, einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Leitungsdrähten aufrechtzuerhalten, einen Kurzschluß zwischen den Leitungsdrähten zu verhindern und eine kapazitive Speicherladung aufgrund des Zündvorgangs der Zelle zu erzeugen, so daß die für das Wiederzünden der Zelle benötigte Spannung um den Betrag der Ladungsspannung niedriger ist als die für das erste Zünden erforderliche Spannung.

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Claims

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Patentansprüche

Gasentladungsvorrichtung mit kapazitiver Speicherfunktion, die im wesentlichen aus einem mit ionisierbarem Gas gefüllten Entladungsraum und einer zugeordneten Ansteuereinrichtung zur Erzeugung des Zünd-, Halte- und Löschzustands besteht, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb des Entladungsraums (17) mindestens zwei durch ein festes Dielektrikum (14, 16) voneinander getrennte elektrische Leiter (13, 15) angeordnet sind, die mit der Ansteuereinrichtung (108) gekoppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (13, 15) rechtwinkelig zueinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung aur Feststellung dee Betriebszustands der Vorrichtung vorgesehen ist,
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (13, 15) mindestens teilsweise unmittelbar von dem festen Dielektrikum (14, 16) umhüllt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzen (Pig. 3A, 8).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzen (Pig. 5).

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7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine elektrische Leiter (15) im wesentlichen kreisförmigen und der andere elektrische Leiter (16) im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt (Fig. 6).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Dielektrikum unmittelbar auf die Leiter angebracht ist und daß die den jeweiligen Leitern, welche einzelne Zellen bilden, zugeordneten Dielektrika einander berühren.
9. Als Anzeigeeinrichtung ausgebildete Gasentladungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzahl von zwischen auf geringen gegenseitigen Abstand angeordneten und gegeneinander abgedichteten Platten (11, 12) ausgebildeten Zellen, durch eine ionisierbare Gasatmosphäre im abgedichteten Entladungsrautn (17) zwischen den Platten und dadurch, daß Kreuzungspunkte der einander im Entladungsraum überkreuzenden Leiter (13, 15) die einzelnen Zellen (102) bilden.
10. Gasentladungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Platten (11, 12) sichtbares Licht durchzulassen vermag und

die
daß/sich im Entladungsraum überkreuzenden Leiter (13, 15) in rechtwinkeliger Matrixanordnung aus einem Satz von senkrechten Y-Leitern und horizontalen X-Leitern bestehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter zur Bildung des festen Dielektrikums eloxiert sind.

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12. Gasentladungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sieh im Entladungsraum kreuzenden Leiter mehrere schichtweise aneinander angeordnete Gitter bilden, die jeweils durch Leiterpaare festgelegte Zellen (102) aufweisen, daß die Leiter jeweils mit einem an ihnen anhaftenden festen Dielektrikum versehen sind und daß eine Einrichtung zur Verbindung der jeweiligen die Zellen bildenden Leiterpaare mit der Ansteuereinrichtung vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den jeweiligen Leitern, welche die einzelnen Zellen bilden, zugeordneten Dielektrika in gegenseitiger Berührung stehen.

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