DE2334684A1 - Gasentladungs-anzeigetafel, in der fuer die bildpunkte verschiedene lichtintensitaetswerte gewaehlt werden koennen - Google Patents

Description

INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION ARMONK/ N. Y. (USA)

Gasentladungs-Anzeigetafel, in der für die Bildpunkte verschiedene Lichtintensitätswerte gewählt werden können.

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Die Erfindung betrifft Gasentladungs-Anzeigetafeln, in denen für die Bildpunkte verschiedene Lichtintensitätswerie gewählt werden können, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Gas entladungs-Anzeigetafel.

Konventionelle Sichtgerttte, wie z. B. das Kathodenstrahlröhrengerät, haben verschiedene Nachteile in Bezug auf Grosse, Kosten, Kompaktheit und Stromanforderungen., so dass verschiedene Ersatzgeräte vorgeschlagen wurden. Eine der neuesten Entwicklungen auf diesem Sektoi' sind die Gasentladungs-Sichtgeräte (oder Speichergeräte), auch Plasma-Sichtgeräte genannt, von denen ein Beispiel in der USA-Patentschrift Nr. 3. 599. 190 beschrieben ist. Solche Plasma-Sichtgeräte sind digitaladressierbar und benötigen zur Erzeugung der Bildanzeige wegen ihrer zwangsläufigen Speichereigenschaft keine zusätzlichen externen Speicher mit zugehörigen Schaltungen, Da das Plasma-Sichtgerät jedoch binär betrieben wird, ist

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für jede einzelne Zelle nur ein Lichtwert möglich, so dass sie nicht für die Darstellung von Schwarzweissbildern mit Grauskala geeignet sind. Die Darstellung der Grauwerte ist eine notwendige Eigenschaft, bei graphischen Anwendungen, in der Abtastung, in der Faksimile- ν

Reproduktion und dergleichen.

Um Sichtgeräte mit der notwendigen Darstellung der Grauwerte zu erhalten, wurden Zeitmultiplexanordnungen vorgeschlagen, in denen der Arbeitszyklus durch Erregung einzelner Zellen mit unterschiedlicher Dauer während jedes Abtastzyklus so verändert wurde, dass die Lichtintensität sich dadurch änderte. Derartige Anordnungen erwiesen sich jedoch bisher als zu teuer und z.u komplex, um eine praktische Lösung dieses Problems darzustellen. Ein anderer Vorschlag zur Lösung dieser Aufgabe sieht eine Lichtzellen-Elementarmatrix an jedem einzelnen Bildpunkt vor, von welcher jede einzelne Lichtzelle wahlweise adressiert werden kann. Jede Lichtzelle einer solchen Elementarmatrix gibt bei Erregung infolge unterschiedlicher Abdeckung- (z. B. durch eine Deckschicht) einen anderen Lichtintensitätswert ab als die anderen. Die Menge des von einer Zellen-Elementarmstrix abgegebenen-Lichtes kann durch wahlweise Adressierung von keiner, einer oder einer beliebigen Kombination von Zellen dieser Elementarmatrix erreicht werden, so dass man eine Grauskala und veränderliche Helligkeitswerte erhält. Diese Lösung ist jedoch wegen Problemen bei der Herstellung, bei der Zellenadressierung sowie bei der

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Bildauflösung unbefriedigend. Ein weiterer Vorschlag sieht vor, mehrere Gasentladungstafeln, die jeweils durch eine Dämpfungsschicht voreinander getrennt sind, aufeinander zu stapeln, wobei jede dieser Schichten das die Oberfläche erreichende Licht um den Faktor 2 dämpft, so daß eine binärgewichtete Grauskala entsteht. Auch diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig, da sie im wesentlichen eine separate Tftfel für jede Graustufe erfordert, so daß die Herstellung kostspielig und schwierig ist. '

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasantladungs-Anzeigetafel mit der Darst.ellungsmögHenkelt mehrerer Graustufen anzugeben, die preiswert und einfach herzustellen ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Gasentladungs-Anzeigetafel der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Leitermuster auf der einen Seite eine feinere Auflösung hat urd wesentlich mehr Leitungen pro Längeneinheit aufweist als das Leitungsmuster auf der anderen Seite, und daß ein Bildpunkt durch die Schnittpunkte mehrerer Leiter der einen Seite mit einem Leiter der anderen Seite gebildet wird.

Die Darstellung von Grauwerten läßt sich dabei durch selektive Erregung einer entsprechenden Anzahl von Leitern des Leitungsmusters mit der feineren Auflösung im Zusammenwirken mit jeweils einer Leitung des Lei tungsmusters mit der geringeren Auflösung durchführen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb dieser Gasentladungs-Anzeigetafel ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß zur

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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb dieser Gasentladungs-Anzeigetafel ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Abbildung mit Grauwerten für jeden nicht einen Schwarzwert darstellenden Bildpunkt auf der einen Seite der einzelne Leiter gröberer Auflösung sowie auf der anderen Seite eine ausgewählte, dem Grauwert entsprechende, Anzahl der insgesamt zu diesem Bildpunkt gehörenden mehreren Leiter feinerer Auflösung erregt wird. Wird so z.B. eine Grauskala mit vier Abstufungen vorgesehen, stehen jeweils vier individuelle Leiter zur selektiven Erregung eines Kreuzungspunktes mit dem einen Leiter zur Verfugung, so daß zur Variation der Lichtintensität ein, zwei, drei oder vier Leiter ins Spiel gebracht werden können.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung liegt darin, daß im Prinzip keine Änderung der Herstellungsverfahren gegenüber normalen Gasentladungsanzeigevorrichtungen (ohne Grauwertdarstellung) erforderlich ist, bis auf graduelle Anpassungen. Die erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen sind zuverlässig, erheblich billiger als die bisher bekannten Grauwert-Plasma-Sichtgeräte, und' ermöglichen eine bessere Auflösung als die oben angeführten Anordnungen mit Lichtzellen-Elementarmatrizen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Gasentladungs-Anzeigetafel mit unterschiedlichen Leitermustern für die beiden Koordinatenrichtungen;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Verdeutlichung von Einzelteilen der in

Fig. 1 gezeigten Gasentladungs-Anzeigetafel. 309884/0603

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In Fig. 1 ist eine Gasentladungs-Anzeigetafel 10 gezeigt, in welcher auf den einander gegenüberliegenden Seiten der gasgefüllten Kammer 12 Leitermuster angeordnet sind, die gegen direkte Berührung mit dem Gas durch dielektrische Schichten isoliert sind. Die horizontal und vertikal verlaufenden Leiteranordnungen werden durch die als Blöcke 31 und 33 dargestellten Horizontalleitungs- bzw. Vertikalleitungs-Auswahl- und Treiberschaltungen adressiert. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt auf der Sichtseite der Gasentladungs-Anzeigetafel die horizontale Leiteranordnung und auf der gegenüberliegenden oder Rückseite die vertikale,

Gasentladungs-Anzeigetafeln oder Plasma-Anzeigetafeln arbeiten nach der Wandladungstheorie, nach welcher durch Anlegen einer Zündspannung an die mit gewählten Zellen verbundenen Leiter die ei'ste Entladung und Lichtabgabe hervorgerufen werden, die dann durch ein * Signal mit niedrigerer Amplitude aufrecht erhalten werden. In.einer Gasentladungs-Anzeigetafel sind auf einem abgedichteten Gasgefäss aus dielektrischem Material, welches ein ionisierbares leuchtfähiges Gas (z.B. ein Gemisch aus 99,9% Stickstoff und 0,1% Neon) enthält, im wesentlichen orthogonal zueinander verlaufende Leiter auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Eine an ausgewählte Leiterpaare angelegte Wechselspannung wird durch das dielektrische

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Material kapazitiv an das Gas angelegt und erzeugt eine Wechselspannung über dem Gas in dem durch die Ueberschneidung der ausgewählten Leiter definierten Bereich. Wenn diese Spannung die Durchbruchsspannung dieses Gases übersteigt, wird das Gas durch die Erzeugung von Elektronen und Gasionen leitend ; die ausgewählten Gaszellen werden dann als "durchgeschlagen" bezeichnet. In diesem leitenden Zustand wandern Elektronen in dem Gas zu einer Wand, die vorübergehend negativ wird. ;■; Die an den dielektrischen Wänden gesammelten Ladungspartikeln (die Wandladungen) erzeugen eine Spannung zwischen der dielektrischen Oberfläche und den Leitern, welche der extern angelegten Spannung entgegengesetzt ist und so die Spannung über der Zelle reduziert. Während der Strom weiter durch das Gas fliesst, nimmt die entgegenwirkende Wandladung weiter zu, bis die Gasspannung unter den Wert abfällt, der notwendig ist, um das Gas im leitenden Zustand zu halten, d. h. bis sie unter den Haltepegel abfällt und die Stromentladung aufhört. In der anschliessenden Phase des umgekehrten Ilalbzyklus des Haltesignales addiert sich die durch die Wandladungen erzeugte Spannung anfangs zu dem extern erzeugten Haltesignal, so dass die Gasspannung vergrössert und die Zelle erneut gezündet wird. Durch den Wandladungseffekt wird so die Durchbruchsspannung des Gases bereits bei einem niedrigeren Wert der externen Spannung erhalten, eine Stromentladung im umgekehrten Sinne zur Anfangsentladung eingeleitet und Wandladungen mit der der Anfangswandladung entgegengesetzten Polarität in einer Grosse aufgebaut, die

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ausreicht, um die Entladung zum Erlöschen zu bringen. Nach dem ersten Durchbruch wird also die Wandladungsbedingung in ausgewählten Zellen aufrechterhalten durch Anlegen einer als Haltesignal bezeichneten niedrigen Spannung, welche kombiniert mit den Wandladungen die ausgewählten Zellen mit der Frequenz des Haltesignales immer wieder erneut zünden und verlöschen lässt und so ein kontinuierliches Bild aufrechterhält. Die Lichtausstrahlung für Bilddarstellungszwecke wird während des Bestehens eines Entladungsstromes erzeugt. Weitere Einzelheiten des Betriebes einer solchen Gasentladungstafel beim Schreiben, Halten und Löschen sind dem Schweizer Patent Nr. 508'247 zu entnehmen.

In dem hier zu beschreibenden Ausführungsbeispiel der Erfindung werden je Bildzelle vier horizontale Leitungen und eine vertikale Leitung verwendet, um vier Stufen einer Grauwertskala darstellen zu können. Jede der horizontalen Leitungen 21A, 21B und 21C,- und 21D in der oberen Zeile der Gasentladungs-Anzeigetafel 10 kreuzt die sieben vertikalen Leitungen 41 bis 47. Das zur Illustration der Erfindung gewählte Zeichenformat ist eine Matrix von 9x7 Bildpunkten, die mit neun Sätzen aus je vier horizontalen Leitern und mit sieben vertikalen Leitern arbeitet, worin die Schnittpunkte der Leiter Gaszellen definieren. Bei Verwendung von metallischen Leitern aus nichtdurchscheinendem Material, wie Kupfer, Gold, Chrom, Silber, Aluminium oder verschiedenen Kombinationen dieser Materialien, die sich für die Anlagerung auf Glas eignen, ist die Licht-

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abstrahlung beschränkt auf die Randbereiche der Schnittpunkte, kann jedoch in ihrer Stärke in relativ grossen Toleranzbereichen durch entsprechende Auswahl von Gas, Druck, Leitergrösse, usw. eingestellt werden. In der vorliegenden Erfindung wird die Lichtabstrahlung von jedem der Schnittpunkte der horizontalen Leiter 21A, 21B, 21C und 21D mit einem der vertikalen Leiter 41 bis 47 so gleichmassig angenommen, dass dieGesamtlichtausbeute an einem Schnittpunkt direkt proportional zur Anzahl der gewählten horizontalen Leiter ist. Wenn z.B. die Leiter 21A und 21B zusammen mit dem .Leiter 41 gewählt werden, ist die Lichtausbeute am Schnittpunkt 39 doppelt so gross wie in dem Fall, wo nur einer der beiden Horizontalleiter gewählt ist, oder halb so gross wie in dem Falle, in welchem alle vier Leiter 21A, 21B, 21C und 2ID gleichzeitig mit dem Leiter 41 gewählt werden. Der Klarheit halber wurden die Auswahlschaltungen für die horizontalen und vertikalen Leiter in Blockform dargestellt, da derartige binäre Decodier- und Wahlschaltungen allgemein bekannt sind. Die Treiberschaltungen einschliesslich der Schaltunger zum Lesen, Schreiben und Halten der-Signale sind im einzelnen im oben erwähnten Schweizer Patent beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine vergrösserte Schnittansicht* entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Illustration von Einzelheiten einer die vorliegende Erfindung benutzenden Gäsentladungs-Anzeigetafel. Die Innenflächen 51 und 52 der dielektrischen Schichten 53 und 54 sind mit den Distanzstücken 57 und 59 gasdicht verbunden und bilden die Kammer 12. Die Glassubstrate

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und 58 dienen als Träger für das durch die dielektrischen Schichten 53 bzw. 54 gebildete flache Gasgefäss. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Substrate 56 und 58 aus ca. 6 mm dickem, handelsüblichem Glas aus Soda, Kalk und Kieselerde, an deren Innenflächen die Leitergruppen 21 bis 29 bzw. 41 bis 47 ausgebildet sind. Die Leiter können auf konventionelle Weise auf den Glassubstraten 56, 58 aus'gebildet oder niedergeschlagen werden. Bei Bedarf können die Leitergruppen auch aus Drähten oder Fäden aus Kupfer, Gold, Silber, Aluminium oder •Seinem anderen leitenden Material oder aus einer ,Kombination dieser Materialien zusammengesetzt sein. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung betrug der Mittenabstand der horizontalen Leiter bei 0. 075mm breiten Leitern 0, 25 mm, und bei den 0, 25 mm breiten vertikalen Leitern betrug der Mittenabstand ca. 1 mm. Einzelheiten über Grosse und Zusammensetzung'der verschiedenen zur Bildung der Gasentladungs-Anzeigetafel benutzten Materialien sowie über*Herstellungsverfahi^ren sind im Schweizer Patent (Gesuch 18683/72)beschrieben.

Die in Fig. 1 gezeigte Anzeigetafel enthält der Klarheit halber nur die Anzeigefläche für ein einzelnes Zeichen. In der Praxis werden sowohl die Platte 56 als auch die Platte 58 in beiden Eichtungen um das Mehrfache vergrössert, und die Treiberleitungen bis zur horizontalen bzw. vertikalen Kante der Platten weitergeführt, um mit den zugehörigen Auswahl- und

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Treiberschaltungen verbunden zu werden. Bei den oben erwähnten Parametern einer Gasentladungs-Anzeigetafel wurde eine Haltefrequenz von 400 kHz und eine nichtdargestellte Pilotzelle zur Erleichterung der Anfangsionisierung verwendet.

Nach der Darstellung in Fig. 1 sind für jeden Bildpunkt vier Gaszellen so vorgesehen, dass jeweils einer von vier Lichtpegeln (abhängig von der Anzahl in einer gegebenen Operation gewählter horizontaler Leiter) entwickelt wird. Im Ausführungsbeispiel werden so insgesamt 63 Bildpunkte durch 252 Gaszellen definiert, wobei jeder Bildpunkt einen von vier Lichtpegeln (zuzüglich eines den Hintergrund bildenden Null-Pegels) abgeben kann. Die normale Lichtabgabe einer Gasentladungs-Anzeigetafel ist wesentlich höher als bei konventionellen Sichtgeräten, wie z. B. den Kathodenstrahlröhrengeräten, und durch Veränderung bestimmter Parameter in einem relativ grossen Bereich einstellbar. Während das Ausführungsbeispiel für vier bzw. fünf Graustufen beschrieben wurde, lässt sich der Erfindungsgedanke auf eine beliebige Zahl von Graustufen erweitern, wobei die gewählte Grauskala dem Konstrukteur überlassen bleibt. Es könnte statt der horizontalen Leiter auch das vertikale Leitermuster für die Ausbildung der Mehrfa'chleiter mit der höheren Auflösung ausgewählt werden.

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Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE 2 3 3 A 6 8 4 ·

1. ' Gasentladungs-Anzeigetafel, in der für die Bildpunkte verschiedene Lichtintensitätswerte gewählt werden können, mit einer flachen gasgefüllten Kammer, die auf ihren beiden Seiten senkrecht zueinander verlaufende Muster paralleler Leiter aufweist, deren Kreuzungsstellen Gasentladungszellen darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitermuster auf der

einen Leite (21...29) eine feinere Auflösung hat und wesentlich mehr Leitungen pro Längeneinheit aufweist als das Leiter-

muster auf der anderen Seite (41...47), und daß ein Bildpunkt durch die Schnittpunkte mehrerer Leiter (21A, 21B, 21C, 21D) der einen Seite mit einem Leiter (41) der anderen Seite gebildet wird.

2. Gasentladungs-Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Leitermuster mit der feineren Auflösung (21...29) auf der Sichtseite, die dem Betrachter zugekehrt wird, angebracht ist.

3. Gasentladungs-Anzeigetafel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Leitermuster mit der feineren Auflösung (21...29) jeweils eine bestimmte Anzahl Leiter zu einer Gruppe (21A...21D) mit kleineren Abständen zusammengefaßt ist, wobei jede solche Gruppe zu einer Bildpunktreihe gehört, während zwischen je zwei Leitergruppen ein größerer Leiterabstand eingehalten ist.

4. Verfahren zum Betrieb der G.asentladungs-Anzeigetafel nach

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Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Abbildung mit Grauwerten für jeden nicht einen Schwarzwert darstellenden Bildpunkt auf der einen Seite der einzelne Leiter gröberer Auflösung (41) sowie auf der anderen Seite eine ausgewühlte, dem Grauwert entsprechende, Anzahl der insgesamt zu diesem Bildpunkt gehörenden mehreren Leiter feinerer Auflösung (21A...21D) erregt wird.

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