DE2458677B2

DE2458677B2 - Flache Anzeigetafel und Verfahren zu ihrem Betrieb

Info

Publication number: DE2458677B2
Application number: DE2458677A
Authority: DE
Inventors: Yukio Hachioji Tokio Okamoto (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-12-12
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1979-08-02
Also published as: JPS50100917A; DE2458677A1; DE2458677C3; NL7416196A; JPS5526580B2; US3934172A

Description

Die Erfindung betrifft eine flache Anzeigetafel der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung sowie ein Verfahren zu ihrem Betrieb. Eine derartige Anzeigetafel ist aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 3704386 und auch aus der deutschem Offenlegungsschrift 2056881 bekannt. Bei den bekannten Anzeigetafeln ist eine Kathode zwischen einer Haupt- und einer Hilfsanode angeordnet. Die Hilfsentladung wird dabei durch das negative Glimmlicht der Glimmentladung zwischen Kathode und Hilfsanode gebildet. Die Verwendung des negativen Glimmlichts als Hilfsentladung ist jedoch beim praktischen Betrieb der Anzeigetafel ungünstig. So tritt nämlich die Hauptentladung bei Anlegen der entsprechenden Spannung an die Hauptanode erst nach einer relativ langen Verzögerungszeit ein. Ferner sind der Energiewirkungsgrad der Entladung und die Intensität der abgestrahlten, ultravioletten Strahlung sowie der Wirkungsgrad der Lichtausbeute gering.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2137 760 ist noch eine flache Anzeigetafel bekannt, bei der eine Glimm-Hilfsentladung zur Zündung einer positiven Säule dient. Weiterhin zeigt die deutsche Offenle-' gungsschrift 2248146 eine flache Anzeigetafel, bei der zwischen zueinander parallel angeordneten Anoden und zueinander parallel angeordneten Kathoden Zwischenelektroden angeordnet sind. Diesen beiden weiteren Veröffentlichungen ist jedoch nicht zu entnehmen, um welche Art der Entladung es sich bei der Hilfsentladung handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansprechgeschwindigkeit der Anzeigetafel zu erhöhen, d. h. die Übertragung der Entladung vom Hilfsentladungsraum in den Hauptentladungsraum zu beschleunigen, sowie eine möglichst hohe Lichtausbeute zu erzielen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Bei der danach vorgesehenen Elektrodenanordnung ist es möglich, die Ionisationskopplung zwischen Hilfs- und Hauptentladungsraum zu intensivieren, so daß bei der Umschaltung die Entladung rascher in den Hauptentladungsraum überführt wird. Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigetafel der Hauptentladungsstrom gleich dem Hilfsentladungsstrom ist, läßt sich durch Erhöhung des Hilfsentladungsstroms nicht nur die Ansprechgeschwindigkeit, sondern gleichzeitig auch die Helligkeit erhöhen, ohne daß durch die Vergrößerung des Hilfsentladungsstroms der Wirkungsgrad insgesamt abgesenkt würde.

Vorteilhafte Weiterbildungen sowie ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Anzeigetafel sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Theoretische Überlegungen sowie ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch den prinzipiellen Aufbau einer Anzeigetafel,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben der Anzeigetafel,

Fig. 3a und 3b Schaltbilder bzw. ein Diagramm zur Erläuterung der durch in der Anzeigetafel bestehenden Ionisationskopplungen,

Fig. 4 in einem Diagramm Spannungs- bzw. Stromverläufe zur Anwendung beim Betrieb der Anzeigetafel,

Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Anzeigetafel; und

Fig. 6a und 6b Querschnitte eines weiteren Ausführungsbeispiels der Anzeigetafel.

Gemäß Fig. 1 ist zwischen der Anode 9 und der Kathode 3 eine Zwischenelektrode 4 angeordnet. Die Hilfsentladung erfolgt zwischen der Kathode 3 und der Zwischenelektrode 4. Die Hauptentladung erfolgt zwischen der Anode 9 und der Zwischenelektrode 4. Ein Raum in der Isolierplatte 6 zwischen der Anode 9 und der Zwischenelektrode 4 bildet den Haupt-Entladungsraum 7. In der Anode 9 ist eine Anzeigeöffnung 10 ausgebildet, die einen Teil des Haupt-Entla-

dungsraumes bildet. Als Spannungen zur Übertragung des Hilfsentladungsglimmens werden angelegt: von 'iner Klemme K über einen Widerstand R₁, an die Kathode 3eine Gleichspannung /Kvon — 250 V oder — 400 V; von einer Klemme /„ an die Zwischenelektrode 4 eine Impulsspannung V, deren Höhe beispielsweise zwischen — 100 V (oder — 250 V) und U V (oder — 250 V) veränderlich ist; und von einer Klemme A_D über einen Widerstand A₄ an die Anode 9 eine Impulsspannung VI, deren Höhe beispielsweise zwischen 0 V (oder — E_D Volt) und + E_D Volt (oder 0 Volt) veränderlich ist. Bei diesem Aufbau diffundieren hauptsächlich Ionen in dem im Hilfsentladungsraum 2 durch die an die Kathode 3 und die Zwischenelektrode 4 angelegte Spannung erzeugten Plasma in den Haupt-Entladungsraum 7. Gesteuert durch die Potentialdifferenz zwischen der Zwischenelektrode 4 und der Anode 9, kann im Haupt-Entladungsraum 7 eine positive säulenartige Entladung erzeugt werden, die eine ausgiebige Ultraviolettstrahlenquelie ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Widerstand R_A im Prinzip überflüssig ist, weil die flache Anzeigetafel die Hauptentladung nicht einzig durch sich selbst aufrechterhält. Ferner ist von Vorteil, daß die Entladung stabil gehalten werden kann, da der Spannungsabfall im Widerstand R_K als Stromrückkopplung wirkt.

Gemäß Fig. 2 sind eine größere Anzahl von Zwischenelektroden 4 in einer Reihe angeordnet. Die Zwischenelektrode I_R an einem Ende der Reihe dient zum Rücksetzen. Die restlichen Zwischenelektroden /,, I₂,I₃,... sind beispielsweise in drei Blöcke unterteilt, nämlich in die Blöcke (/,,/₄, I₁,...),(I₂,1₅, /jj, ...) und (I₃,1₆,1₉,...). Die beispielhaft in Fig. 4 gezeigten Impulssignale /₀₁, I₀₂ und /_U3 werden den Klemmen /„,, I₀₂ bzw. /₀₃ der jeweiligen Blöcke zugeführt. Das beispielhaft in Fig. 4 gezeigte Impulssignai I_0R wird von einer Rücksetzklemme I_aR der Rücksetz-Zwischenelektrode i_R zugeführt.

Die zur Anzeige an die Anode anzulegende Spannung E_D ist mit den Signalspannungen der Zwischenelektroden synchronisiert (Fig. 4). Sie wird der Anodenklemme A₀ der Fig. 1 beispielsweise mittels einer Konstantstromquelle zugeführt. WieinFig. 4bei AM oder PW gezeigt, erfolgt die Helligkeitsmodulation der Anzeige mittels Impulsspitzen (Amplitudenmodulation) oder Impulsbreiten oder -anzahlen (Strommodulation) entsprechend den Eingangssignalen. Die Helligkeitsmodulütion kann auch mittels einer Kombination dieser Modulationsarten erfolgen.

Wenn auf diese Weise das Anodenübertragungs-Selbsttastverfahren angewendet wird, bei dem die Potentiale der Zwischenelektroden 4 übertragen werden, kann die bei der Selbstübertragung uner'äßliche lonenkopplung verstärkt werden, wie an Hand der Fig. 3a und 3b erläutert wird. Dies hat den Vorteil, daß mit niedriger Spannung gespeist und mit hoher Tastgeschwindigkeit gearbeitet werden kann.

Fig. 3a zeigt zwei Schaltungen (/4-1) und (/1-2) zur Messung der Stärke der Ionisationskopplung beim Anodenübertragungs-Selbsttastverfahren bzw. beim bekannten Kathodenübertragungsverfahren. Fig. 3b zeigt ein Beispiel für ein Kennliniendiagramm, in dem die Meßergebnisse unter gleichen Bedingungen gegenübergestellt sind. Voltmeter V₁ und V_K dienen zur Messung der der N-ten Zwischenelektrode bzw. Kathode zugeführten Schwebepotentiale, ein Amperemeter M dient zur Messung des Hilfsentladungsstro-

Wenn bei der Anodenübertragung die Entladung zwischen der Kathode 3 und der (N- l)-ten Zwischenelektrode I_n__{ der Zwischenelektroden 4, die gegenüber der gemeinsamen Kathode 3 angeordnet ist, abläuft, diffundieren die hauptsächlich aus metastabilen, langlebigen Atomen bestehenden Teilchen längs des Hilfs-Entladungsraumes 2 und laden die angrenzende iV-te Zwischenelektrode I_n auf ein positives Potential auf. Im Vergleich mit dem Fall, daß zwischen Kathode 3 und der (N- l)-ten Zwischenelektrode /^_-1 keine Entladung stattfindet, kann die von außen zur Zündung der Entladung zwischen der Kathode 3 und der W-ten Zwischenelektrode I_n um dieses Maß kleiner sein. Aus diesem Grunde wird, wenn, um die Entladung zu induzieren, eine bestimmte Spannung an die (N- l)-te Zwischenelektrode /_Λ,_, angelegt wird, die Entladung zwischen der angrenzenden iV-ten Zwischenelektrode I_n und der Kathode 3 gefördert. Wenn die gleiche Spannung wie die der Elektrode I_N_, an die Elektrode I_n angelegt wird, wird die Übertragung erleichtert.

Gemäß den Kennlinien der Fig. 3 ist die Ladungsmenge, auf die die angrenzende Zwischenelektrode aufgeladen wird, wesentlich größer im Falle der Anodenübertragung als im Falle der bekannten Kathodenübertragung. Bei einem Entladungsstrom von 100 μΑ ist beispielsweise das Potential der angrenzenden Zwischenelektrode in der hier beschriebenen Anordnung etwa 6rnal so hoch wie bei dem bekannten Aufbau. Wie in Fig. 3b gezeigt, ist das Maß bzw. die Geschwindigkeit der Ionisationskopplung stark abhängig von der Größe des Hilfsentladungsstroms zwischen der Kathode 3 und der (N- l)-ten Zwischenelektrode I_n _ ,. Das Maß der Ionisationskopplung ist eine Funktion des Abstandes zwischen den Zwischenelektroden /^_-1 und I_n. Bei kleinerem Abstand wird für einen bestimmten Bereich der Hilfsentladungsströme die Kopplung größer.

Bei der Anodenübertragung wird die Potentialverteilung auf der gemeinsamen Kathodenoberfläche durch Schalten des Potentials der Zwischenelektroden übertragen, so daß die Verteilung der Elektronenemission von einem Teil der Kathodenoberfläche gesteuert wird, der der Zwischenelektrode entspricht. Die Elektronen werden daher sehr leicht emittiert und verteilt. Die Ionisationskopplung wird somit intensiviert und die Übertragung erleichtert. Mit anderen Worten, die Übertragungsgeschwindigkeit kann erhöht werden.

Da der Hilfsentladungsstrom und der Hauptentladungsstrom einheitlich sind, kann im Gegensatz dazu die Tastgeschwindigkeit und gleichzeitig die Helligkeit erhöht werden, indem der Hilfsentladungsstrom erhöht wird. Somit wird der Wirkungsgrad nicht abgesenkt.

Da die Kathode 3 aus einem feinen Draht aufgebaut werden kann, kann für einen bestimmten festen Strom eine hohe Stromdichte eingestellt werden, was hinsichtlich der Elektronenemission vorteilhaft ist.

Fig. 5 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Anzeigetafel. Eine Isolierplatte 1 ist mit Schlitzen 2. versehen, die die Hilfsentladungsräume bilden. In den Schlitzen 2 sind die Kathoden 3 angeordnet. Senkrecht zu den Kathoden 3 verlaufen Zwischenelektroden 4 mit je einer Anzahl von Löchern 5. Auf den Zwischenelektroden 4 ist eine Isolierplatte 6 an-

geordnet, die eine Anzahl von Haupt-Entladungsräumen 7 aufweist. Die Haupt-Entladungsräume entsprechen einem oder mehreren Löchern 5.

Bei Farbanzeige wird auf den Bereich des Haupt-Entladungsraumes Leuchtstoff 8 aufgebracht. Wird dabei, wie in den Querschnitten der Fig. 6a und 6b gezeigt, der Haupt-Entladungsraum 7 konisch ausgeführt, so wird die Aufbringung des Leuchtstoffs erleichtert. Weiter werden die Richteigenschaften der Helligkeit usw. verbessert. Fig. 6a und 6b sind Querschnitte in den Richtungen χ bzw. y gemäß Fig. 5.

Der Leuchtstoff kann auf diejenigen Teile der Zwischenelektrode 4 aufgebracht werden, die zu den Haupt-Entladungsräumen 7 weisen.

Auf der Isolierplatte 6 sind Anoden 9 aufgebracht, die je z. B. aus einer Metallplatte oder Metalldraht bestehen, wobei die Anzeigeöffnungen 10 auch al: Teil der Haupt-Entladungsräume dienen. Die Ano den können auch aus einem lichtdurchlässigen Leite bestehen. Auf den Anoden 9 ist eine lichtdurchlässige Isolierplatte 11 angeordnet. Bei Farbanzeige kann au die Rückseite (die zu den Anoden 9 weisende Seite der lichtdurchlässigen Isolierplatte 11 Iichtdurchlässi ger Leuchtstoff 12 aufgebracht werden.

Statt nur eine Hauptentladung durch eine Hilfsent ladung zu steuern, können auch mehrere Hauptentla düngen gesteuert werden.

Wird auf die Kathode eine Substanz aufgebracht durch die der Koeffizient der Elektronenemission er höht wird, beispielsweise Hexafluorid oder Barium oxid, so wird die Elektronenemission besonders wir kungsvoll.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flache Anzeigetafel mit mehreren zueinander parallel liegenden Kathoden, mehreren zueinander parallel liegenden Anoden, miteinander über Löcher in Verbindung stehenden Hilfs- und Hauptentladungsräumen und in den Haupt- und Hilfsentladungsräumen hermetisch eingeschlossenem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zueinander parallel angeordnete Zwischenelektroden (4) vorgesehen sind, die die Kathoden (3) jeweils schneiden und an den Überschneidungsstellen jeweils Löcher (5) aufweisen, die Anoden (9) auf der von den Kathoden (3) abgewandten Seite der Zwischenelektroden (4) liegen und parallel zu den Kathoden verlaufen, die Hilfsentladungsräume (2) jeweils zwischen den Kathoden (3) und den Zwischenelektroden (4) und die Hauptentladungsräume (7) jeweils zwischen den Anoden (9) und den Zwischeneiektroden (4) liegen.

2. Flache Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wandungen de r Hauptentladungsräume (7) ein Leuchtstoff (8) aufgebracht ist.

3. Flache Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kathoden (3) eine Substanz mit hohem Elektronenemissionskoeffizienten aufgebracht ist.

4. Flache Anzeigetafel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (3) in zueinander parallel verlaufenden Schlitzen, die in einem isolierenden Substrat (1) ausgebildet sind, liegen, und eine zwischen den Zwischenelektroden (4) und den Anoden (9) angeordnete Isolierplatte (6) mit durchgehenden, die Hauptentladungsräume (7) bildenden Löchern an den den Zwischenelektrodenlechern (5) entsprechenden Stellen, sowie ein auf den Anoden (9) angeordnetes, durchsichtiges, isolierendes Substrat (11) vorgesehen ist.

5. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigetafel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kathoden eine Gleichspannung angelegt wird, und daß an die Zwischenelektroden zur Übertragung des Glimmens der Hilfsentladung sequentiell eine Tastspannung an gelegt wird.