DE2412869B2 - Anzeigevorrichtung mit einem Gasentladungsraum als Elektronenquelle, mit einem Elektronennachbeschleunigungsraum und mit einem Leuchtschirm und Verfahren zum Betrieb dieser Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

-'<> Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anzeigevorrichtung ist aus der DE-OS 1811272 bekannt.

Die bekannte Anzeigevorrichtung arbeitet nach

2"> folgendem Prinzip: Das im Gasentladungsraum erzeugte Plasma stellt Elektronen bereit, die durch ausgewählte Löcher in der Isolatorplatte in den Nachbeschleunigungsraum geschleust werden, dort kinetische Energie aufnehmen und schließlich auf den Leucht-

J'i schirm treffen, wo sie einen hellen Fleck erzeugen.

Die Gasentladung wird auf einer Strecke parallel zur Isolatorplatte erzeugt. Die Praxis hat gezeigt, daß eine derartige Ausführung zwar kurze Schaltzeiten

Γ) und eine stufenlose Helligkeitssteuerung zuläßt, jedoch nur relativ lichtschwache Bilder mit einem über die Anzeigefläche schwankenden Darstellungskontrast liefert.

Aus diesem Grund ist man auch schon dazu überge-

w gangen, die Entladungsstrecke jeweils auf einen der gerade angesteuerten Zeile benachbarten Streifen zu begrenzen und die Entladung synchron mit der Zeilenabtastung fortzuschalten (DE-OS 2 308 323). Aber auch diese Zusatzmaßnahmen können, wie sich her-

-T) ausgestellt hat, die Anzeige nicht wesentlich verbessern: Die dargestellten Bilder sinG vor allem dann nicht hell genug, wenn große Informationsmengen zu verarbeiten sind und dementsprechend die einzelnen Bildpunkte nur kurz angesteuert werden kön-

Ί» nen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine große Bildhelligkeit, ein guter Bildkontrast und eine über die gesamte Schirmfläche

v> möglichst einheitliche Ausleuchtung erzielt wird und die zudem geeignet ist, schnell bewegte Bilder wie Fernsehbilder darzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung der eingangs genannten Anzeigevorrichtung entsprechend den

mi Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen: Hin quer zur Betrachtungsrichtung erzeugtes Plasma muß zwangsläufig eine ungleichmäßige Helligkeits-

hi verteilung liefern, da die Elektronen längs der Entladungsstrecke unterschiedliche Geschwindigkeits- und Dichv.everteilungen haben. Darüber hinaus kann man mit den vorbekannten Uuerplasmar'ortnen keine be-

friedigenden Helligkeitswerte erzielen, weil die Gasentladung entweder zu kleinvolumig ist (DE-OS 1811272) oder ein zu geringer Elektronenanteil aus der Gasentladung genutzt wird (DE-OS 2308323). Bei einer Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen entsprechend dem Anspruch 1 wird eine ausreichende Zahl von Elektronen geliefert, deren Geschwindigkeitsverteilung und Dichte über die gesamte Leiterlänge konstant ist.

Die Maßnahme, zwischen einer rückseitigen Kathode und einer parallel davorliegenden Anode eine Gasentladung als Elektronenquelle zu unterhalten, ist auf dem Gebiet der Gasentladungspanels an sich bekannt; vergl. hierzu die US-PS 3 753 041. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung ist allerdings auch die Anode großflächig — sie umfaßt mehrere Zeilen — und überdies Teil eines Elektrodenstapels, der durch alle Anodenlöcher Elektronen zieht. Somit ist auch bei der Anzeigevorrichtung der US-Patentschrift die Elektronenausbeute so gering, daß annehmbare Bildqualitäten nur mit einer Informationsspeicherung erzielt werden können. Dementsprechend werden gemäß der US-PS 3753041 die Elektronen, die den Elektrodenstapel durchsetzen, auch nicht nachbeschleunigt sondern zünden eine weitere Gasentladung.

Ausgestaltungen der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Figur sind Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, unbezeichnet oder fortgelassen. Diese Figur zeigt in perspektivischer Darstellung die Isolatorplatte mit ihren Elektroden in räumlicher Anordnung zu den übrigen Elektroden, Kathode und Nachbeschleunigungsanode; eingezeichnet sind außerdem die zugehörigen elektrischen Anschlüsse.

In der Figur ist mit 1 eine Isolatorplatte bezeichnet. Diese Platte, die aus Quarz, Glas, Keramik oder einem Kunststoff mit genügend niedrigem Dampfdruck bestehen könnte, enthält eine Vielzahl regelmäßig angeordneter Löcher 2. Über diese Löcher hinweg führen Zeilenleiter 3. Die Zeilenleiter 3 sind auf der Unterlage z. B. durch Drucken, Aufdampfen oder Fototechnik aufgebracht. Bei jedem Loch 2 läuft das betreffende Leitungsband in zwei Bahnen um die Öffnung herum und wird dann wieder als schmales Leitungsband fortgesetzt. Auf der anderen Seite der Lochmatrix, d. h., auf der unteren Seite, sind Spaltenleiter (Steuerelektroden) 4, die zu den Zeilenleitern senkrecht verlaufen, in gleicher Weise a=ifgebracht. Hinzu kommen noch eine Gasentladungskathode 5 und eine Nachbeschleunigungsanode 6. Die Kathode S hat zu den Zeilenleitern einen für die Glimmentladung genügend großen Abstand. Bei Ansteuerung einer einzigen Zeile durch Anheben des Potentials der zugehörigen Leiterbahn zündet eine Gasentladung nur zu dieser Leiterbahn hin. Aus diesem schmalen, zu der betreffenden Zeile hinführenden Gasentladungsstreifen können nun die Steuerelektroden für die einzelnen Bildpunkte durch die dieser Zeile zugeordneten Löcher 2 der Isolatorplatte Elektronen herausziehen, wenn das betreffende Steuersignal einen entsprechend positiven Wert hat. Die ι Elektronen passieren die Löcl.er nacheinander oder alle Löcher gleichzeitig, je nachdem, ob das Signal in zeitlicher Folge direkt oder mitteis Zwischenspeicher nach Art eines Serienschieberegisters (SR) für die ganze Zeile gleichzeitig an die einzelnen Bildpunkt-Leiterbahnen gelegt wird. Im Nachbeschleunigiuigsraum finden die Elektronen eine hohe positive Feldstärke vor; dennoch wird dort keine Glimmentladung gezündet, weil gemäß den Bedingungen aus der Paschen-Entladungscharakteristik d*:r Abstand der Entladungsstrecke genügend klein ist.

Beim Weiterschalten zündet die nächstfolgende Zeile problemlos, da die vorhergehende Zeile nach ihrem Erlöschen eine Restionisation hinterläßt. Die Gasentladung wird somit im Rhythmus der Zeilenfrequenz von Zeile zu Zeile weitergereicht und bleibt allein auf diese Gasentladungsstrecke begrenzt. Die auf der anderen Seite der Isolatorplatte 1 angeordnete Leiterschar fungiert dabei als Steuergitter durch die Löcher hindurch, indem es die Intensität (des Stroms) der aus der Gasentladung durch die hohe Spannung der Nachbescbleunigungsanode 6 herausgezogenen Elektronen steuert. Bei negativer Vorspannung dieser Elektrode gegen die etwa auf Erde liegende Gasentladungsanode wird der Elektronenstrom gesperrt.

Die somit aus der Gasentladung sozusagen nach Art einer Großflächenkathode herrührenden Elektronen, von denen ein Teil durch die Löcher der Isolatorplatte hindurchtreten kann, können infolge der im Nachbeschleunigungsraum herrschenden hohen Feldstärke, aber auch wegen der Gasfüllung gut gebündelt je einen bestimmten Schirmbildpunkt treffen, ohne einen benachbarten Bildpunkt dabei zu stören. Bei individueller Steuerung der einzelnen Elektronenstrahlen ergeben sich somit etwa die gleichen Verhältnisse wie bei einer normalen Kathodenstrahlröhre. Die Lage des mittleren Potentials, entsprechend einer Gitter-Gleichvorspannung, kann außerdem noch dazu benutzt werden, die Strahlfokussierung zu optimieren, was ohnehin für den kurzen Abstand nicht schwierig ist. Für die Entladungsverhältnisse sind Füllgase, wie z. B. Neon oder auch Argon, insofern günstig, als deren Brennspannung sehr viel niedriger als z. B. von Luft liegt. Außerdem ist z. B. bei Argon die störende Leuchterscheinung im Gas selbst vernachlässigbar gering.

Zum Ansteuern einer Zeile können die einzelnen Signale in zeitlicher Folge an die betreffenden Steuerelektroden 4 gelegt werden, so daß die einzelnen Teil-Elektrodenströme nacheinander punktweise auf die Nachbeschleunigungsanode 6 gelangen. Da hierbei die für ein Loch zur Verfügung stehende Zeit sehr kurz ist, führt dies zu mehr oder weniger dunklen Bildern. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die den Inhalt einer ganzen Zeile betreffenden Signale vorher in einem Puffer- bzw. Zwischenspeicher entsprechend einem Serienscliieberegister (SR) derart verarbeitet werden, daß das Signal einer ganzen Zeile gleichzeitig an die betreffenden Leiterbahnen gelegt wird. Dabei erfolgt die Verarbeitung und Neuorganisation des betreffenden Signals zu einem der Matrix angepaßten Signal in einem gebräuchlichen Serienschieberegister (SR) mit entsprechender Anzahl von z. B. etwa 800 Pa'allelausgängen in Anlehnung an ein 625-Zeilen-Fernsehbild. In dem Serienschieberegister wird dazu das analoge Signal, das etwa ein Video-Signal sein kann, so lange punktweise verschoben, bis die einzelnen, aus Halbleiterspeichern bestehenden Register gefüllt sind.

Üm eine möglichst große Helligkeit mit der Anzei-

gevorrichtung zu erzielen, ist in der Praxis beim Schwarzweißbild die Zeilendauer von 64 Mikrosekunden für eine Speicherung voll auszunutzen. So lange braucht aber auch das Register etwa bis es gerade gefüllt ist, so daß danach zwei derartige Speicher wechselweise die Signale, z. B. für die geraden ungeraden Zeilen verarbeiten könnten. Somit aufgrund der etwa bei Fernsehbildern üblichen lendauer von 64 Mikrosekunden ein entspreche Faktor für die Helligkeit erzielt werden.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung mit einem Gasentladungsraum als Elektronenquelle, mit einem Elcktronenbeschleunigungsraum und mit einem Leuchtschirm, die folgende Merkmale hat:

A eine gasgefüllte gasdichte Hülle,

B eine das Hülleninnere in den Gasentladungsund den Nachbeschleunigungsraum unterteilende Platte aus isolierendem Material mit einer Anzahl von regelmäßig angeodneten Löchern,

C je eine Anzahl zueinander paralleler Zeilenleiter und dazu senkrechter Spaltenleiter, wobei die Zeilenleiter auf der einen und die Spaltenleiter auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Platte angeordnet und den öffnungen in der Platte zugeordnet sind,

D einen mit einer Flächenelektrode, der Nachbeschleunigungsanode, versehenen Leuchtschirm im Nachbeschleunigungsraum, wobei die Nachbeschleunigungsanode zu den ihr benachbarten Leitern auf der Platte einen entsprechend der anliegenden Nachbeschleunigungsspannung von einigen kV derart bemessenen Abstand einhält, daß eine Gasentladung im Nachbeschleunigungsraum sicher ausgeschlossen ist,

E eine im Gasentladungsraum angeordnete Gasentladungskathode sowie eine Gasentladungsanode, die zueinander in einem eine normale Glimmentladung ermöglichenden Abstand liegen,
unddiedadurch gekennzeichnet ist,daß

F die Gasentladungskathode als Flächenelektrode (5) ausgebildet ist und sich parallel zur Platte (1) erstreckt, und daß

G die Gasentladungsanode (3) von einem der der Gasentladungskathode (5) gegenüberliegenden Leiter gebildet wird, wobei diese Leiter so ausgebildet und geschaltet sind, daß im Betrieb der Anzeigevorrichtung eine Entladung jeweils nur zwischen einem dieser Leiter und der Gasentladungskathode (5) brennt und diese Entladung von Leiter zu Leiter weitergeschaltet werden kann.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Wiedergabe in Farbe die Anzahl der Zeilen- oder Spaltenleiter auf das Dreifache erhöht und ein entsprechend ausgebildeter Leuchtschirm vorgesehen ist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilenleiter und die Spaltenleiter die Ränder der einzelnen Löcher (2) in der Isolierplatte jeweils in zwei aufgeteil'en Bahnen umlaufen.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transparenz der Platte (1) größer als 20% ist.

5. Verfahren zum Betrieb einer Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gasentladungsanoden (3) jeweils mit einer Gleichspannung angesteuert werden, die einige 100 V höher liegt als das Potential der Flächenkathode, daß an der Nachbeschleunigungsanode eine konstante positive Spannung von einigen kV, bezogen auf

das Flächenkathodenpotential, liegt und daß an die dem Leuchtschirm zugewandten Leiter auf der Platte (1) außer einer Vorspannung die Helligkeit einzelner Bildpunkte steuernde Spannungen angelegt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernden Spannungen bei zeilenweise geschriebenen Bildern mit Hilfe eines Zwischenspeichers für die gesamte einzelne Gasentladungsanode (3) gleichzeitig angelegt werden.