DE2430129A1 - Gasentladungs-datensichtgeraet-adressierung - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: YO 972 123 Gasentladungs-Datensichtgerät-Adressierung

Die Erfindung betrifft ein Gasentladungs-Datensichtgerät, bestehend aus einer N χ M-Entladungszellenmatrix, enthaltend zumindest eine Flächenelektrode, die sowohl den Zellenzeilen als auch den Zellenspalten der Matrix gemeinsam ist, und fernerhin aus den N-Zellenzeilen zugeordneten N-Flächenelektroden und aus den M-Zellenspalten zugeordneten M-Flächenelektroden, um Zeilen und Spalten der Entladungszellenmatrix adressieren zu können.

Einer der Nachteile herkömmlicher Gasentladungs-Datensichtgeräte ist die Tatsache, daß sie mindestens 80 Volt-Impulse benötigen, um das Datensichtgerät wahlweise zur Informationsdarstellung gesteuert zu betreiben. Die Pulsier- und Treiberschaltung zur wahlweisen Steuerung und zum Treiben einer Wechselstrom-Gasentladungstafel ist daher notwendigerweise komplex und aufwendig. An anderer Stelle ist ein Gasentladungs-Datensichtgerät beschrieben, das die Forderung nach Hochspannung dadurch vermeidet, daß eine Anordnung von vier Elektroden verwendet wird, wobei das Licht der positiven Säule zur wahlweisen Informationsdarstellung benutzt wird.

Eines der Elemente bei der Komplexität und Aufwendigkeit von Treiberschaltungen für Datensichtgeräte ist die große Anzahl von benötigten Treiberschaltungen. In einem typischen zweistufigen HaIbauswahl-Adreßschema für ein Gasentladungs-Datensichtgerät fordert eine Anordnung von N χ M-zellen N + M-Treiberschaltungen zur

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Adressierung. Die Anzahl der Treibersehaltungen in einer Grundstruktur mit zwei Elektroden, wie z.B. bei wechselstrombetrieberien Gasentladungs-Datensichtgeräten, läßt sich nicht ohne weiteres reduzieren, ohne daß man in bezug auf Einfachheit und Leistungscharakteristik bestimmte Opfer bringt. Andererseits haben Gasentladungs-Datensichtgeräte der oben erwähnten Art grundsätzlich mehr als zwei Elektroden und die Anzahl der zur Adressierung benötigten Treiberschaltungen ist nicht durch die oben erwähnte Forderung N + M begrenzt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in Schaffung einer einfach adressierbaren Gasentladungs-Datensichtgerätmatrix darin, die Anzahl der erforderlichen Treiber gegenüber bisher wesentlich herabzusetzen und

erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest eine Flächenelektrode zumindest aus zwei Elektrodensegmenten besteht, die jeweils mit mehr als einer der den Elektrodensegmenten zugeordneten, voneinander elektrisch isolierten und getrennt adressierbaren Entladungszellen zusammenwirken, so daß zumindest eine dreistufige Adressierung der Entladungszellen ermöglicht ist.

Auf diese Weise läßt sich die Adressierung der verschiedenen Segmente der Kathode und/oder Anode wahlweise durchführen und die Anzahl der bisher bei zweistufiger Adressierung der Matrix von sich kreuzenden Leitungen verwendeten Halbauswahl-Treiberschaltungen wesentlich reduzieren.

Besonders vorteilhaft ist hiermit der Betrieb eines Gleichspannungs-Gasentladungs-Datensichtgeräts mit bistabiler Schaltcharakteristik, wo jede Gasentladungszelle durch eine relativ niedrige Gleichspannung im Ruhezustand in einen niedrigen Glimmzustand gebracht wird und wahlweise durch angelegte Niederspannungsimpulse in einen stabilen Betriebszustand in eine Entladung mit positiver Säule gebracht wird, wobei der hohe Gasentladungs zustand durch relativ niedrige Spannungsimpulse herbeigeführt wird. Die hierzu

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benötigten Treiber bzw. die hierzu benötigte Treiberschaltung ist dabei relativ einfach und wenig aufwendig.

Ein Gasentladungs-Datensichtgerät mit einer Matrix von Gasentladungszellen ist also gemäß der Erfindung so aufgebaut, daß die Anode und/oder Kathode der Anordnung in Blocks unterteilt sind, die elektrisch voneinander isoliert sind, so daß die Anode und Kathode jeder Zelle innerhalb eines Blocks einander gemeinsam sind. Des weiteren sind Steuer-Leitungselektroden hierfür vorgesehen, die allen Zellen jeweils einer Zeile der Matrix gemeinsam sind, wobei transparente Kollektor-Leitungselektroden jeweils Zellen einer Spalte der Matrix gemeinsam sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind kleine Löcher in den Steuer-Leitungselektroden an den den Überschneidungen der Zeilen und Spalten der Matrix entsprechenden Zellen vorgesehen. Ausgewählte Steuer- und Kollektorleitungselektroden sind miteinander verbunden.

Wie bereits erwähnt, sind bei Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung alle unterteilten Blocks der Kathode im Ruhezustand ausreichend negativ vorgespannt, um eine niedrige Gleichspannungs-Glimmentladung zwischen Kathoden und Anodenabschnitten jeder Entladungszelle zu zünden und aufrecht zu erhalten. Weiterhin wird ein geringfügig größeres Potential als es dem Ionisations-Potential des verwendeten Gases entspricht an alle Kollektor-Leitungselektroden angelegt, wohingegen ein negatives Potential an alle Steuer-Leitungselektroden angelegt wird. Obgleich die Kollektor-Leitungselektroden positiv vorgespannt sind, fließt dabei kein Strom, so lange die Steuer-Leitungselektroden hinreichend negativ vorgespannt sind, indem die sie jeweils umgebende raumladungsbegrenzte Ionenhülle die in diesen Steuer-Leitungselektroden zu den Kollektor-Leitungselektroden hindurchreichenden Löcher gewissermaßen blockiert. Wird jedoch die Vorspannung an ausgewählten Steuer-Leitungslektroden in hinreichendem Maße weniger negativ gemacht, dann zieht sich die jeweils zugeordnete Ionenhülle derart zusammen, daß sie nicht länger das entsprechend zugeordnete Steu- ■

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erlfcch blockieren kann und infolgedessen Elektronen durch die jeweiligen Löcher hindurch ge langen können. Indem also in Auswahl Steuer-Leitungselektroden auf höheres positives Potential gebracht werden und indem in Auswahl ein unterteilter Kathoden- und/ oder Anodenblock entsprechend vorgespannt wird, läßt sich bevorzugt eine ausreichende Anzahl von Elektronen erzeugen, um die besagten Löcher innerhalb der genannten Blocks zu durchdringen, so daß die jeweilige Gasentladung in den ausgewählten Entladungszellen in bistabiler Weise aus dem Zustand geringer Glimmentladung zwischen Anode und Kathode zu einem hohen Intensitätszustand unter Auftreten einer positiven Säule zwischen Kathode und ausgewählter Kollektor-Leitungselektrode umschaltet.

Ein Ausf Uhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. l in einer Schnittansicht ein Gasentladungs-Daten

sichtgerät gemäß der Erfindung mit vier Elektroden, das mit drei- oder mehrstufiger Adressierung arbeitet, eine Schnittansicht entlang der Linie 1-1 der auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung der Fig. 2.

Fig. 2 in auseinandergezogener perspektivischer Dar

stellung ein Gasentladungs-Datensichtgerät gemäß der Erfindung, in der die Anode und die Kathode zur Illustration als in zwei Blocks eines vierstufigen Adressierschemas aufgeteilt dargestellt sind.

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstel

lung des Gasentladungs-Datensichtgerätes, in der nur die Kathode bei einem dreistufigen Adressierschema in vier Blocks unterteilt gezeigt ist.

Die Schnittansicht in Fig. 1 zeigt oben eine transparente Front-

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platte 1, die aus einer Vielzahl transparenter Materialien, typischerweise aus Glas, bestehen kann. Genauso kann der Best des Gefäßes 3, das das Plasma des Datensichtgerätes enthält, aus Glas hergestellt sein. In Gefäß 3 des Datensichtgerätes ist ein Plasma 5 auf bekannte Weise dicht eingeschlossen. Das Plasma kann aus einer Vielzahl für die Verwendung in Gasentladungs-Datensichtgeräten bekannter Gase wie reinem Helium oder Helium mit geringen Argonspuren vermischt bestehen. Natürlich kann auch jedes reaktionsträge Glas wie z.B. Neon mit einer Dotierung von etwa 1% Argon verwendet werden. Das Gas wird in das Gefäß entsprechend dem gewünschten Druck, den Zellenabmessungen, den angelegten Potentialen udgl. eingeführt. Die Zellen werden etwas oberhalb des Minimums der Paschenkurve betrieben.

Wie in der Schnittansicht der Fig. 1 gezeigt ist, ist die Bereichskathode 7 in die Blocks 7A und 7B unterteilt. Der elektrische Isolierteiler 47 isoliert elektrisch den Block 7A vom Block 7B. Das Kathodensegment oder der Block 7A ist den Kammern 9 und 11 gemeinsam und das Kathodensegment 7B den Kammern 13 und 15, wobei jede Kammer in der Isolierschicht oder Distanzstück 19 und Anode 21 gebildet ist. In diesem Zusammenhang bilden die Lochöffnungen in der Isolierschicht 19 einen Teil der Kammer und können von derselben Größe und Ausrichtung wie die Lochöffnungen in der Anode 21 oder auch kleiner sein, müssen aber jedenfalls mit diesen in einer Achse liegen, wie es an anderer Stelle erklärt wird.

Die Kathode 7 kann aus einer Metallplatte oder Tafel beispielsweise aus Molybdän bestehen. Die Molybdänplatte ist in die gewünschte Anzahl von Segmenten unterteilt, die von einander darstellungsgemäß durch den Isolierteiler 47 getrennt sind, der aus irgendeinem bekannten Isoliermaterial wie z.B. dem dielektrischen Glasdichtungsmittel oder SiO- bestehen, kann. Die segmentierten Blocks der Kathode sowie die in Fig. 2 gezeigte Anode können voneinander durch ausreichend große Öffnungen oder einen Abstand getrennt sein, wobei der Abstand groß genug ist, so daß die Gasentladung zwischen benachbarten Segmenten vermieden wird. Isoliertafeln 19 können z.

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B. aus dielektrischem Glas bestehen. Die Anode 21 kann genauso hergestellt werden wie die Kathode 7, und so können z.B. Anode und Kathode aus einer Molybdäntafel oder auch aus einem Stapel dünner Molybdänbleche in einer Schichtstruktur hergestellt sein.

Die in Fig. 1 gezeigten Kammern 9, 11, 13 und 15 stehen mit der Kathode 7 über die Löcher in der Isolierschicht 19 in Verbindung, so daß das Plasma innerhalb des Gefäßes 3 zwischen Kathode 7 und Anode 21 eingeschlossen ist. Die Anschlüsse 23A, 2 3B und 25 gestatten das Anlegen einer Spannung zwischen entsprechenden Kathodensegmenten und Anode. Die Anode 21 ist typischerweise geerdet, während die Kathode 7 auf einem negativen Potential zwischen und 300 Volt abhängig von der Betriebsart gehalten wird. Die in Fig. l gezeigte Führung der Leitungen von den Elektroden durch Gefäß 3 ist nur beispielhaft zu verstehen, da die verschiedenen Elektroden auf die verschiedenste Art mit den äußeren Treiberschaltungen verbunden werden können.

Die Steuerleitung 27 ist gemäß Darstellung in Fig. 1 räumlich von der Anode 21 durch die Isolierstücke 29, 31, 33, 35 und 37 getrennt. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß jede horizontale Steuerleitung so angeordnet ist, daß sie von der Anode 21 einen Isolierabstand hat. Die Löcher in jeder Steuerleitung sind so angeordnet, daß das Plasma von entsprechenden Zellkammern in der Anode 21 zur zugehörigen Steuerleitung 49, 51, 53 und 55 Zutritt hat. Dargestellt wird dies in Fig. 1 durch die Löcher 39, 41, 43 und 45, die einen Zutritt des Plasmas von entsprechenden Zellkammern in der Anode 21 zu den Kollektorleitungen 49, 51, 53 und 55 gestatten. Die Kollektorelektrodenleitungen sind in Schlitzen im Isolierstück 38 angeordnet. Die grundsätzlich rechtwinkelig zu den Steuerelektrodenleitungen verlaufenden Kollektorelektrodenleitungen werden aus einem transparenten leitenden Material, wie z.B. einer dünnen Metalloxidschicht aus InO oder SnO hergestellt. Das Isolierstück 38 kann aus einer Vielzahl von Isoliermaterialien wie z.B. dielektrischem Glas bestehen. Die horizontalen Steuerleitungen können aus einer Vielzahl leitender Materialien hergestellt werden,

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die undurchsichtig sind für den Zustand der Glimmentladung bei Brennspannung, welcher im allgemeinen aufgrund der zwischen den Kathodensegmenten und der Anode 21 angelegten Ruhespannung vorherrscht. Die horizontalen Steuerleitungen können typischerweise aus Molybdän oder Wolfram bestehen.

Die auseinandergezogene perspektivische Darstellung in Fig. 2 zeigt ein vierstufiges Adreßachema. Die Kathode 7 ist in Blocks 7A und 7B unterteilt, die voneinander durch den Isolierteiler 47 isoliert sind. Zn gleicher Weise ist die Anode 21 in die Blocks 2IA und 2IB unterteilt, die voneinander ebenfalls durch den Isolierteiler 57 isoliert sind. Die mit 21C bezeichnete gestrichelte Linie umreißt vier Zellen, die bei Anlegen eines Impulses an die Anschlüsse 23B und 25B gewählt werden. Die weitere Wahl innerhalb dieser vier Zellen erfolgt durch Wählen der entsprechend sich schneidenden horizontalen Steuerelektrodenleitung und vertikalen Kollektorelektrodenleitung. Wenn also die Zelle 21D zu adressieren ist, werden Impulse an die Anschlüsse 17B und 59B angelegt. Durch Segmentierung der Kathode und der Anode wird somit die Anzahl der Treiberschaltungen für die Steuerelektrodenleitung und die Kollektorelektrodenleitungen reduziert. Eine Treiberschaltung bei 17A kann z.B. zum Treiben der Leitung 27 und 61 verwendet werden und in gleicher Weise kann eine Treiberschaltung bei 59B die Kollektorleitungen 51 und 55 treiben.

Die gezeigte Anordnung von viermal vier Zellen dient natürlich als Beispiel; es kann nämlich abhängig von der jeweiligen Konstruktion eine Anordnung jeder beliebigen Größe verwendet werden. Diese Anordnung braucht auch nicht quadratisch zu sein, eine rechteckige Anordnung wird sogar bevorzugt. Die als Beispiel gezeigte Anordnung von viermal vier Zellen benötigt zwar dieselbe Anzahl von Treibern wie eine Anordnung von nicht segmentierten Kathoden und Anoden, die Adressierung erfolgt jedoch durch individuelle-Treiber einer jeden Steuer- und Kollektorelektrodenleitung im zweistufigen Halbwahlbetrieb. Die Vorteile der Reduzierung der Anzahl von Treibern durch Segmentierung der Kathode und/oder Anode er-

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reicht man jedoch erst bei einer größeren Anzahl als mit einer Gruppe von viermal vier Zellen.

In Fig. 3 ist in teilweise auseinandergezogener perspektivischer Darstellung ein dreistufiges Adressierschema gezeigt, in dem nur die Kathode 7 in die Blocks 7A, 7B, 7C und 7D unterteilt ist, die voneinander durch die Isolierteiler 47 und 63 isoliert sind. Der in Fig. 3 nicht gezeigte Rest des Datensichtgeräts ist mit dem in Fig. 2 gezeigten identisch. Paare horizontaler Steuerleitungen und vertikaler Kollektorleitungen sind also wie in Fig. 2 gemeinsam angeschlossen.

In dem in Fig. 3 gezeigten dreistufigen Adressierschema ist dieselbe Anzahl von Treiberschaltungen zur Adressierung einer Zelle erforderlich wie in der vierstufigen Lösung. Das gilt ungeachtet der Größe oder Form der Zellenanordnung. Das dreistufige Adressierschema der Fig. 3 ist jedoch etwas einfacher und wirkungsvoller als das vierstufige Schema der Fig. 2 und wird deswegen vorgezogen.

Die Entladungszellen wurden so angeordnet, daß die verschiedenen Zellen unabhängig voneinander arbeiten können. Diese Unabhängigkeit kann man zu einem großen Maße dadurch erreichen, daß man die Anode 21 relativ dicht an die Kathode 7 legt. Eine typische Anordnung 54 χ 280 kann z.B. einen Mittenabstand für die verschiedenen Zellen der Anordnung von etwa 0,25 cm haben. Die Abmessungen der einzelnen Zellen können typischerweise einen Anodendurchmesser und eine Dicke von etwa 0,15 cm und ein Steuerelektrodenloch oder eine öffnung von etwa 0,06 cm Durchmesser haben. Der Durchmesser der Löcher in der Isolierschicht 19 kann kleiner sein als der Anodendurchmesser, um dadurch die Niederspannungsglimmentladung besser abzudecken, die ja in Form der wirksamen Brennspannung im Hintergrund immer vorhanden ist. Die Steuerleitungen können typischerweise zu einer Dicke von etwa 0,0125 cm auf einem Glasdistanzstück von etwa 0,025 cm niedergeschlagen werden. Der Abstand zwischen der Anode und der Kathode kann schließlich in der Größenordnung von 0,015 cm liegen. Diese Werte dienen nur als Beispiele und sind

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keineswegs kritisch oder einschränkend, so daß im vorgegebenen Rahmen alle beliebigen Abmessungen und Anordnungen gleichermaßen benutzt werden können.

Obwohl grundsätzlich eine Vielzahl von Gasen benutzt werden kann, erwiesen sich Helium allein oder. Helium mit Argon als besonders wirkungsvoll. Im allgemeinen zeigen sich bei geerdeter Anode Gleichspannungen zur Kathode zwischen -150 Volt und -200 Volt als besonders wirkungsvolle Vorspannung, so daß die Entladung zwischen Anode und Kathode leicht in die anomale Glimmentladung übergeht. Beines Helium ist in das Gefäß 3 bis zu einem typischen Druck von etwa 90 Torr eingeleitet. Andererseits kann auch Helium mit 0,2% Argon auf einen niedrigeren Druck von etwa 70 Torr eingeleitet werden.

Die verschiedenen Steuerelektrodenleitungen können normalerweise leicht negativ vorgespannt sein, während die verschiedenen Kollektorelektrodenleitungen normalerweise auf positives Potential etwas über dem Ionisierungspotential vorgespannt sein können. Die entsprechenden Steuerelektrodenleitungen können so z.B., wie im Zusammenhang mit Fig. 1 gezeigt, auf ein Potential zwischen etwa -5 Volt bis -15 Volt vorgespannt sein. Die Kollektorelektrodenr leitungen werden auf annähernd +50 Volt vorgespannt, wobei die Steuerelektrodenleitungen auf annähernd -10 Volt vorgespannt sind.

Obwohl die Kollektorelektrodenleitungen 49, 51, 53 und 55 in Fig. 1 normalerweise positiv vorgespannt sind, fließt kein Strom durch diese Leitungen, solange die Steuerelektrodenleitung 27 z.B. hinreichend negativ vorgespannt ist, so daß die raumladungsbegrenzende Ionenabschirmung, die diese Steuerleitung umgibt, die Löcher 39, 41, 43 und 45 sperrt. Unter diesen Bedingungen ist nur eine kleine Menge des im Hintergrund durch die Zellen 9, 11, 13 und 15 erzeugten Lichtes auf der Vorderplatte 1 sichtbar. Wenn jetzt die normale Steuervorspannung auf der Steuerelektrodenleitung 27 vorübergehend weniger negativ gemacht wird, zieht sich die Ionenabschirmung zusammen. Wenn sich die Ionenabschirmung hinreichend

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zusammenzieht, so daß sie die Steuerlöcher nicht mehr effektiv blockiert, dringen Elektronen in diese Löcher ein und wenn genügend Elektronen in ein ausgewähltes Loch eindringen dürfen, schaltet die Zelle in einen anderen stabilen Zustand um. Der Strom fließt zu ihrem Kollektor und verursacht eine zusätzliche Ionisierung, die die Impedanz zwischen der Kollektorelektrode und dem negativen Glimmen senkt und es fließt dann mehr Strom. Wenn der ganze Entladungsstrom zur Kollektorelektrode der beschriebenen Zelle fließt, ist ein zweiter stabiler Zustand erreicht.

In diesem zweiten stabilen Zustand bildet sich ein intensives Glimmen, wo Strom durch das kleine Steuerloch zur Bildung einer positiven Spaltenglimmentladung fließt. Da die Kollektorelektrodenleitungen transparent sind, läßt sich auf der Vorderseite des Datensichtgeräts leicht ein intensives Glimmen erkennen.

Vierstufige Adressierung

Für das vierstufige Adreßschema, wie es durch die Anordnung in Fig. 2 gezeigt ist, werden zwei beispielhafte Betriebsarten beschrieben. Kathode und Anode werden, wie oben beschrieben, segmentiert, wodurch jedes Segment wahlweise adressiert werden kann. Wie oben vorgeschlagen, kann jede der Kollektorleitungen 49 bis 55 normalerweise im Ruhezustand mit ungefähr +50 Volt über die Anschlüsse 59A und 59B vorgespannt sein. Jede der Steuerelektrodenleitungen kann normalerweise im Ruhezustand mit ungefähr -10 Volt über die Anschlüsse 17A und 17B vorgespannt sein. Die abgeteilten Kathodenblocks 7A und 7B können jeweils im Ruhezustand mit etwa -150 Volt vorgespannt sein. Die segmentierten Blocks 2IA und 2IB der Anode 21 können jeweils etwa auf Erdpotential liegen. Bei diesen Ruhe-Vorspannbedingungen kommt es in jeder Zelle zwischen Kathode 7 und Anode 21 zu einer niedrigen Glimmentladung.

Um eine vorgegebene Zelle einzuschreiben und eine positive Spaltenglimmentladung hervorzurufen, braucht man vier Impulse. Um z.B. in die Zelle 2ID einzuschreiben, kann ein positiver Impuls von etwa

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10 Volt an den Anschluß 17B angelegt werden, tun die Ionenabschirmung in den zugehörigen Steuerelektrodenlöchern gemäß obiger Beschreibung zu reduzieren. Gleichzeitig mit diesem positiven 10 Volt-Impuls am Anschluß 17B wird ein anderer positiver 10 Volt-Impuls z.B. an den Anschluß 49B angelegt. Diese Impulse können eine Dauer von beispielsweise 1,5 Mikrosekunden haben. Die Teilwahlimpulse werden also an di3 entsprechenden Steuer- und Kollektor-Elektrodenleitungen angelegt, die mit den Anschlüssen 17B und 59B verbunden sind. Wenn keine weitere Wahl stattfindet, wird unter diesen Bedingungen jede Zelle eingeschrieben, die der adressierten Kreuzung von Steuer- und Kollektor-Elektrodenleitungen entspricht. Um die Wahl weiter zu reduzieren, so daß nur eine Zelle 2ID eingeschrieben wird, wird gleichzeitig mit dem Anlegen der positiven Impulse an die Anschlüsse 17B und 59B der Anodenblock oder das Segment 2iB positiv gepulst. Der Impuls für das Segment 2IA kann z.B. eine Amplitude von etwa +10 Volt und eine Breite von etwa 1,5 Mikrosekunden haben. Betrachtet man in diesem Zusammenhang den allgemeinen Pail, so ist zu berücksichtigen, daß bei N Anodensegmenten alle Segmente mit Ausnahme des Segmentes, in dem die einzuschreibende Zelle liegt, positiv gepulst werden. Um den Wahlprozeß weiter zu reduzieren, wird das Kathodensegment 7B gleichzeitig mit den Anlegen der drei oben beschriebenen Impulse negativ mit etwa -10 Volt für 1,5 Mikrosekunden gepulst. Nimmt man wie oben den allgemeinen Fall von N Kathodensegmenten, so wird nur das die einzuschreibende Zelle enthaltende Kathodensegment negativ gepulst, während alle anderen Segmente auf ihrer Ruhe-Vorspannung bleiben.

Die oben beschriebene Impulssteuertechnik dient natürlich nur als Beispiel dafür, wie die in Fig. 2 gezeigte Anordnung vorgespannt und gepulst werden kann, um eine gegebene Zelle einzuschreiben und zu löschen. Die oben angegebenen Werte für die Ruhevorspannung und die Impulse sind relativ und andere Bedingungen und Beziehungen können zur Erzeugung derselben Operation ebenso verwendet werden. So kann man an die Steuerelektrodenleitungen z.B. eine Ruhevorspannung von 20 Volt anlegen; anstatt an die Anodensegmente, die die

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einzuschreibende Zelle nicht enthalten, einen positiven Impuls anzulegen, kann man auch einen negativen 10 Volt-Impuls an dasjenige Anodensegment anlegen, welches die einzuschreibende Zelle enthält. Unter diesen Umständen erreicht man dieselbe Gesamtbeziehung zwischen Anoden- und Steuerelektrodenleitungen, wie im obigen Beispiel, wenn die 20 Volt-Ruhevorspannung auf den Steuerelektrodenleitungen durch den angelegten 10 Volt-Impuls auf -10 Volt reduziert wird. Der Nettoeffekt der wahlweisen Impulsabgabe an Kathoden- und Anodensegmente besteht in der kurzfristigen Steuerung der Vorspannungsverschiebung, so daß eine positive Säule zwischen Kathode 7 und den Kollektorelektrodenleitungen nur innerhalb der gewählten Kathoden- und Anodensegmente aufgebaut wird. Wo eine positive Säule in einer vorgegebenen Zelle auftritt, wirkt damit die Kollektorelektrodenleitung als neue Anode.

Beste Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Impulse an die Kathoden- und Anodensegmente etwa 100 Mikrosekunden vor den Teilwahlimpulsen an die Steuer- und Kollektorelektrodenleitungen angelegt werden. Obwohl sie nicht kritisch ist, gestattet diese Vorlaufzeit den Bedingungen in jeder Zelle das Erreichen eines Gleichgewichtszustandes, bevor Steuer- und Kollektorelektrodenleitungen gleichzeitig mit den Teilwahlimpulsen gepulst werden. Wenn also die Impulse auf Steuer- und Kollektorelektrodenleitungen eine Dauer von etwa 1,5 Mikrosekunden haben, reichen für diesen Zweck Kathoden- und Anodensegmentimpulse von etwa 100 Mikrosekunden Dauer aus, die annähernd 9 8 Mikrosekunden früher angelegt werden, als die Impulse mit 1,5 Mikrosekunden Dauer.

Dreistufige Adressierung

Das in Fig. 3 gezeigte dreistufige Adressierschema wird anhand von zwei beispielhaften Betriebsarten beschrieben. Die Kollektorelektrodenleitungen in Fig. 2 können im Ruhezustand vorgespannt sein auf +50 Volt und die Steuerelektrodenleitungen mit -10 Volt. Jedes der Kathodensegmente 7A, 7B, 7C und 7D kann mit einem Ruhestrom -150 Volt vorgespannt sein. Die Anode 21, die nicht segmen-

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- 13 tiert ist, kann im Ruhezustand auf Erdpotential gehalten werden.

Um die Zelle 2ID entsprechend der obigen Beschreibung der vierstufigen Adressierung einzuschreiben, können positive Teilwahlimpulse von 10 Volt an die Anschlüsse 17B und 59B angelegt werden. In dieser Betriebsart werden die an die Anschlüsse 17B und 59 angelegten 10 Volt-Teilwahlimpulse kurzzeitig angelegt, so daß die lonenabschirmung um die Steuerleitungen nicht ausreichend reduziert wird, um so jeweils den Aufbau einer positiven Säule zu gestatten. Um die Zelle 2ID einzuschreiben, wird ein negativer Impuls von etwa 10 bis 15 Volt z.B. an das Kathodensegment 7C angelegt. Dadurch führt die Kathode einen höheren Strom in die Zelle 2ID. Die Geschwindigkeit, mit der die Umschaltung auf die Entladung in einer positiven Säule bewirkt wird, ist eine Funktion der Stromstärke in der zelle. Bei einem höheren Strom in der Zelle 2ID reichen also kurzzeitige 10 Volt-Teilwahlpulse an den Anschlüssen 17B und 59B aus, um die lonenabschirmung effektiv zu reduzieren und eine positive Säule in der Zelle 2ID entstehen zu lassen. Die 10 Volt-Teilwahlimpulse an den Anschlüssen 17B und 59B können etwa 0,5 Mikrosekunden lang sein, trotzdem ist dieser Wert nicht kritisch und ändert sich mit anderen Parametern.

In der dreistufigen Adressieranordnung kann eine Vielzahl von Schemata verwendet werden, wodurch höhere Ströme wahlweise durch Zellen geleitet werden können, die in einem bestimmten Kathodensegment liegen, welches von seinem normalen Potential von -150 Volt z.B. auf ein Potential von etwa -165 Volt gebracht wird. Alle Kathodensegmente können natürlich auch auf etwa -165 Volt vorgespannt sein. Unter solchen Bedingungen können bei Adressierung einer gegebenen Zelle alle uninteressanten Kathodensegmente positiv gepulst werden mit einem Impuls von etwa 15 Volt und 100 Mikrosekunden Dauer. Dadurch wird im wesentlichen dasselbe erreicht, wie mit den negativen oben beschriebenen Pulsen des jeweils betreffenden Kathodensegmentes. Wie beim vierstufigen Adressierschema erhält man die besten Ergebnisse durch Anlegen der Kathodenimpulse ungefähr 100 Mikrosekunden vor Anlegen der Impulse an die

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Steuer- und Kollektorelektrodenleitungen. Optimierung der Treiberzahl

Die Segmentierung der Kathode und Anode in einer Anordnung von vier mal vier Zellen, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, liefert, wie bereits gesagt, keinerlei Vorteil bei Reduzierung der Treiberanzahl, sondern zeigt lediglich die Art, in der drei- und vierstufige Adressierschemata in einer Niederspannungsgasentladungstafel nach dem Erfindungsgedanken arbeiten. In einer relativ großen Zellenanordnung lassen sich jedoch wesentliche Reduzierungen in der Anzahl der Treiberschaltungen erreichen durch willkürliche Segmentierung der Kathode sowohl im dreistufigen als auch im vierstufigen Adreßschema. Um diesen Punkt einfach für ein dreistufiges Adreßschema zu zeigen, wird als Beispiel eine Anordnung von 8x8 Zellen gewählt. Bei der zweistufigen Halbwahladressierung einer 8 χ 8-Zellenanordnung ohne Segmentierung der Kathode oder Anode und individuellem Treiber einer jeden Steuerelektrodenleitung und Kollektorelektrodenleitung ist die Anzahl von Treiberschaltungen N, gegeben durch:

N_d = N_x - N_y

N ist die Zahl der Treiberschaltungen in X-Richtung und N die χ y

Zahl der Treiberschaltungen in Y-Richtung. Somit ist N, gleich in einer Anordnung von 8x8 Zellen mit zweistufiger Adressierung.

Wo jedoch die Kathode nach dem Erfindungsgedanken segmentiert ist und dadurch eine dreistufige Adressierung gestattet, ist der Wert für N, wesentlich niedriger. Bei einer Anordnung von 8x8 Zellen resultiert die Segmentierung der Kathode in Viertel gemäß Darstellung in Fig. 2, z.B. in 16 der jedem segmentierten Block zugeordneten Zellen. Durch gemeinsame Verbindung der entsprechenden Steuerelektrodenleitungen und Kollektorelektrodenleitungen in jedem segmentierten Block benötigt man vier Treiberschaltungen für die Steuerelektrodenleitungen und vier Treiber-

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Schaltungen für die Kollektorelektrodenleitungen. Somit ist N, bei der dreistufigen Adressierung einer Anordnung von 8x8 Zellen = 12 (d.h. vier Treiberschaltungen für vier segmentierte Blocks und vier Treiberschaltungen für die Steuerelektrodenleitungen sowie vier Treiberschaltungen für die Kollektorelektrodenleitungen) .

Natürlich gibt es viele Möglichkeiten, die Bereichskathode für eine gegebene Gruppe von Zellen in Segmente aufzuteilen. Die Segmente brauchen nicht quadratisch zu sein und die Segmentierung zur Erzielung einer kleinsten Anzahl von Treiberschaltungen kann zeitweise auch rechteckige Segmente verlangen. Die Kathodensegmente brauchen ebenfalls nicht einander gleich zu sein, die Einfachheit, die bequeme Herstellung und die relative Leichtigkeit bei der Erzielung einer praktischen Mindestzahl von Treiberschaltungen schlägt jedoch die bessere Lösung vor, die Kathode in gleiche oder im wesentlichen gleiche Segmente zu unterteilen. Bei gleichen oder im wesentlichen gleichen Segmenten enthält jedes Segment dieselbe Anzahl von Zellen, wobei die Gruppe von Zellen gleichmäßig verteilt ist. In bestimmten Segmenten kann man bei Bedarf jedoch auch eine geringere Anzahl von Zellen anordnen. Bei den meisten praktischen Anwendungen wird jedoch eine gleichmäßige Verteilung der Zellen der Art vorgezogen, daß jedes Segment dieselbe Anzahl von Zellen hat.

Die Mindestanzahl von Treiberschaltungen Nifür ein dreistufiges Adressierschema ist gegeben durch

ι 1/3

unter der Voraussetzung:

1/3

worin N die Anzahl von Kathodensegmenten oder Treiberschaltungen in der X-Richtung und N die Anzahl von Kathodensegmenten

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Der oben genannte Ausdruck für N' ergibt sich aus Minimierungsverfahren, so daß auch Ergebnisse berücksichtigt werden, die kleiner sind als ganze Zahlen. In der Praxis wird natürlich ein N' -Wert, der einen Bruch eines Segmentes oder einer Treiberschaltung enthält, auf ganzzahlige Werte von N' aufgerundet. Somit erreicht man vielleicht nicht immer das ideale Minimum. In gleicher Weise die Werte für N und N auf ganze Zahlen auf-

ZX ** J;

gerundet.

Um zu zeigen, wie die willkürliche Segmentierung der Kathode für die dreistufige Adressierung nach dem Erfindungsgedenken die Benutzung einer optimalen Mindestzahl von Treiberschaltungen gestattet, wird folgendes Beispiel gegeben. Nimmt man als gegeben ein Datensichtgerät von 40 χ 6 Zeichen an und eine Matrix von 7x9 Zellen für jedes Zeichen (einschließlich des Abstandes zwischen den Zeichen), dann ist N = 280 und N = 54.

χ y

Bei einer idealen Unterteilung der Segmente ergibt sich

2\ 1/3

= 11,3

=2,18 und

Ν_χ = N_y = (N_xN_y)^1/3 = 24,75 worin N' die Zahl der X-Treibersehaltungen für die Kollektorelek-

trodenleitungen und N' die* Anzahl der Y-Treiberschaltungen für die Steuerelektrodenleitungen ist. Für die X-Richtung oder die Kollektorelektrodenleitungen sind zwei Wahlen annehmbar. N „ kann

zx

zu 10 oder 14 genommen werden, was bedeutet, daß die Kathode 7 entweder in 10 oder 14 Segmente in X-Richtung unterteilt werden kann. Bei 10 Kathodensegmenten in X-Richtung beträgt N'

28, was bedeutet, das jedes Kathodensegment in X-Richtung 28 Kollektorelektrodenleitungen umfaßt. Entsprechende Leitungen dieser 28 Kollektorelektrodenleitungen eines jeden Segmentes können dann elektrisch miteinander verbunden werden, wodurch nur 28 Trei-

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berschaltungen für die X-Richtung erforderlich sind. Die erste Kollektorelektrodenleitung eines jeden Segmentes kann mit der ersten Kollektorelektrodenleitung des jeweils übernächsten Segmentes verbunden werden usw.

Im obigen Beispiel ist Z =2 praktisch das Optimum. Die Katho-

zy

de 7 kann also in diesem Beispiel in Y-Richtung in zwei Segmente unterteilt werden. Mit zwei Kathodensegmenten in Y-Richtung ergäbe sich N¹ = 27, was bedeutet, das jedes Kathodensegment in Y-Richtung 27 Steuerelektrodenleitungen umfaßt. Somit sind 27 Treiberschaltungen in Y-Richtung erforderlich. Jedes Kathodensegment fordert also eine Anordnung von 28 χ 27 Zellen und ist somit in diesem Beispiel annähernd quadratisch.

Ob im obigen Beispiel N mit 10 oder 14 angenommen wird (N' =28 oder 20), es ergibt sich der zur Definition der optimalen Mindestgesamtzahl von Treibern angenommene Ausdruck N' immer mit 75. Diese Zahl erhält man für Z = 10 durch Summierung der 28 Treiber-

ZX

schaltungen für die Kollektorelektrodenleitungen mit den 27 Treiberschaltungen für die Steuerelektrodenleitungen und die 20 Treiberschaltungen für die Kathodensegmente.

Die im obigen Beispiel der dreistufigen Adressierung nach dem Erfindungsgedanken benötigten 75 Treiberschaltungen stehen gegenüber 334 Treiberschaltungen (280 + 54), die bei der konventionellen zweistufigen Adressierung erforderlich gewesen wären.

Wo sowohl die Kathode als auch die Anod§ segmentiert sind zur vierstufigen Adressierung nach dem Erfindungsgedanken, ist die optimale Mindestzahl von Treiberschaltungen gegeben durch

^Nzx ⁼ f*i ^{md N}zy

Die folgende Tabelle soll als Beispiel die Vergleichszahlen von

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Treiberschaltungen für die zweistufige, dreistufige und vierstufige Adressierung einer Anordnung von 280 χ 54 Zellen und einer Anordnung von 400 χ 400 Zellen zeigen. Die Ergebnisse erhält man analog zum oben beschriebenen Beispiel.

Mindestzahl von Treiberschaltungen

, Bildformat '"κ · V

zweistufige

Adressierung 334 Treiberschaltungen 800 Treiberschaltungen

dreistufige

Adressierung 75 Treiberschaltungen 164 Treiberschaltungen

vierstufige

Adressierung 49 Treiberschaltungen 80 Treiberschaltungen

Obwohl oben kein spezielles Beispiel dafür beschrieben wurde, kann die Anode als Alternativlösung zur dreistufigen Adressierung genauso segmentiert werden wie die Kathode. Bei der Segmentierung der Anode besteht ein bestimmter Nachteil gegenüber der Segmentierung der Kathode zur dreistufigen Adressierung darin, daß Leitungen von jedem Segment nicht so leicht an die Außenseite des Gefäßes 3 gebracht werden können. Wenn die Kathode 7 am Gefäß liegt, können Leitungen leicht zu den Treiberschaltungen herausgeführt werden, so daß aus diesem Grund die Segmentierung der Kathode zu bevorzugen ist.

Obwohl bestimmte Steuer- und Kollektorelektrodenleitungen darstelellungsgemäß elektrisch außerhalb des Gefäßes 3 miteinander verbunden sind, erfolgen diese Verbindungen jedoch in der Praxis innerhalb des Gefäßes 3. In Fig. 2 ist z.B. eine externe Verbindung der Steuerelektrodenleitungen 27 und 61 durch die Leitung 65 dargestellt. Die Leitung 65 kann stattdessen natürlich auch ein auf der Isolierschicht 38 niedergeschlagener Leiter sein. Wo mehrere Steuerelektroden-oder Kollektorelektrodenleitungen elektrisch miteinander zu verbinden sind, können diese Verbindungen natürlich auch abwech-

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- 19 selnd vom Ende einer Leitung zur nächsten erfolgen.

Mit einem Gasentladungs-Datensichtgerät nach vorliegender Erfindung lassen sich auch verschiedene andere vorteilhafte Betriebsarten leicht verwirklichen. Wenn so z.B. die positive Säule auftritt, erhöht die positive Verschiebung im Plasmapotential die Potentialdifferenz zwischen Plasma und Kathode. Die Kathodenspannung kann dann so reduziert werden, daß die Halteentladung der unbenutzten Zellen abgeschaltet wird, ohne daß diejenigen Zellen verlöschen, die eingeschrieben worden sind, d.h., deren positive Säule gezündet ist. Damit wird das Kontrastverhältnis verbessert und die Stromverlustleistung des Datensichtgerätes nimmt ab. Wenn die Halteentladung der unbenutzten Zellen einmal verlöscht, kann der Stromverbrauch der noch gezündeten Zellen weiter reduziert werden, indem man diese Entladungen über Impulse an die Kathode und nicht mit Hilfe einer angelegten Gleichspannung aufrechterhält. Die Reduzierung der Lichtausbeute bei dieser Betriebsart kann dadurch kompensiert werden, daß man die zweite Anode mit einem wirksamen energieschwachen Kathodenluminiszenzphosphor wie ZnO überzieht.

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Claims (1)

1. - 20 -P A T IJ K T A H S P R Ü C H L

   1. Gasentladungs-Datensichtgerät, bestehend aus piner H χ M-

   i-ntladungszellenmatrix, enthaltend zumindest eine Flächenelektrode, die sowohl den Zellenzeilen als auch den Zellenspalten der Matrix gemeinsam ist und fernerhin aus den N-ZeIlenzeilen zugeordneten W-Flächenelektroden und aus den -λ-Zellenspalten zugeordneten M-Flächenelektroden, um Zeilen und Spalten der Entladungszellenmatrix adressieren zu können, dadurch gekennzeichnet,

   daß zumindest eine Flächenelektrode (7) zumindest aus zwei Llektrodensegrnenten (7A, 7B) besteht, die jeweils mit mehr als einer der den Llektrodensegnenten (7A, 7B) zugeordneten, voneinander elektrisch isolierten und getrennt adressierbaren Lntladungszellen (9, 11 und 13,15) zusammenwirken, so daß zumindest eine dreistufige Adressierung der Entlactungszellen (9, 11, 13, 15) ermöglicht ist.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl eine entsprechende Anzahl der jeweils zumindest den beiden i;lektrodensegmenten (7A, 7B) zugeordneten li-Flächenelektroden elektrisch miteinander gekoppelt sind, so daß sich N¹ Anschlußstellen in der X-Richtung ergeben, als auch eine entsprechende Anzahl der jeweils zumindest den beiden Elektroden-Segmenten (7A, 7B) zugeordneten N-Flächenelektroden elektrisch miteinander gekoppelt sind, so daß sich J¹ Anschlußstellen in der Y-Richtung ergeben, wobei die Summe M __ + N kleiner ist als die Summe N + M.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flächenelektrode als Kathode ausgebildet ist.

   4. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Flächenelektrodenanordnungen sowohl eine Anode als auch eine Kathode für eine

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   vierstufige Adressierung dsr N χ :;-^ntladungszellenr«atrix enthält.

   Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl L·!^ von zumindest zwei Ulektrodensegi-ienten das Produkt aus der Anzahl I\ und u qemäß der ße-zie-

   zx zy ■'

   hung: _r

   :_L, 2 1/3 ' _L< 2 1/3

   ^x und

   zx Im zy Ii^

   darstellt, worin lj die Anzalil der Elektrodensegmente in X-lUchtung, Ii die Anzalil der !,lektrodensegmente in der Y-Richtung und N und K die jeweilige Anzahl der Zeilen

   χ y

   und Spalten in der N χ H-tlntladungszellenmatrix darstellen.

   6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von l<i' gleich oder angenähert gleich

   N :N ist und der Wert W gleich oder angenähert gleich xzx y ,

   N : Li ist.
   Y zy

   7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus N -Segmenten für die dreistufige Adressierung der N χ M-Entladungszellenmatrix besteht, so daß sich die erforderliche Gesamtanzahl der Treiber aus der Summe von ü + N' + N¹ ergibt.

   8. Anordnung für ein Gasentladungs-Datensichtgerät, dessen h;ntlädungszellen Anoden- und Kathoden-Mittel enthalten, die im Ruhezustand jeweils eine niedrige Grundentladung in den Lntladungszellen aufbauen, nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese niedrige Grundentladung jeweils auf eine Entladung mit positiver Säule zwischen Kathoden- und Kollektorelektroden im Ansprechen auf Auswahlimpulse zwischen Kollektor- und Steuerelektroden umschaltbar

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   ist, die zwischen Kollektorelektroden und Anoden angeordnet sind, daß zumindest eine der /moden und Kathoden in zwei Elektrodansegiuente unterteilt ist, sodaß jsdes dieser Llrktrodensegmante mindest zwei iJntladungs zellen eines Segmentes gemeinsam ist und elektrisch voneinander isoliert sind und daß schließlich j°des Llektrodensegment getrennt selektiv adressierbar ist.

   9. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektroden aus Leitungszügen bestehen, die längs der Zellenspalten der Zellenmatrix verlaufen, so daß innerhalb jedes Elektrodensegmentes diese Kollektor^lektrodenleitungen untereinander gekoppelt sind, um ν'-/.nschlußstellen in der Y-Richtung zu bilden und daß die Steuerel€;ktroden aus Leitungs zügen bestehen, die Iiing3 der Seilenzeilen verlaufen, indem entsprechende Steuerelektrodenlaitungen innerhalb jeden Segmentes miteinander elektrisch gekoppelt sind, so daß N¹-Anschlußstellen in der X-Richtung gebildet sind.

   10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode in mindestens zwei Elektrodensegmente für dreistufige Adressierung unterteilt ist.

   11. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Anode als auch Kathode in zumindest zwei Elektrodensegmente für vierstufige Adressierung unterteilt sind.

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