DE2601925C2

DE2601925C2 - Flaches Gasentladungsanzeigegerät und Verfahren zu seiner Aussteuerung

Info

Publication number: DE2601925C2
Application number: DE2601925A
Authority: DE
Inventors: Masashi Hachioji Tokyo Mizushima; Yukio Okamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-01-24
Filing date: 1976-01-20
Publication date: 1983-05-19
Also published as: JPH0127432B2; JPS5185318A; US4066929A; NL7600678A; GB1538598A; DE2601925A1

Description

('in flaches Gasentladungsanzeigegerät der Im Oberbegriff des Patentanspruchs I angegebenen Gattung Ist aus der deutschen Offenlegungsschrlft Nr. 21 16 669 bekannt.

Bei dem bekannten Gerät Ist die den Hllfsentladungsraum begrenzende weitere Elektrode als Anode geschallet, so daß die Gitterelektrode nicht nur für den Hauptentladungsraum sondern auch für den Hilfsentladungss raum als Kathode wirkt. Dies bedeutet, daß es sich bei den Ladungsträgern, die zur Steuerung der Hauptentladung durch die öffnung im Gitter In den Hauptentladungsraucn gelangen, um die verhältnismäßig trägen Ionen handelt, die aus dem negativen Glimmlwht der

ίο Hillsentladung nahe der als Kathode wirkenden Gitterelektrode stammen. Diese Ionen beschränken wegen ihrer verhältnismäßig geringen Beweglichkeit die Geschwindigkeit, mit der sich die Hauptentladung durch die Hilfsentladung steuern läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flaches Gasentladungsanzeigegerät der eingangs bezeichneten Gattung mit höherer Ansprechgeschwindigkeit zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach ist die den Hilfsentladungsraum begrenzende weitere Elektrode als Kathode geschallet, so daß es sich bei den Ladungsträgern, die aus dem Hilfsentladungsraum in den Hauptentladungsraum diffundieren, haupt- sächlich um die vergleichsweise viel schnelleren Elektronen handelt, die aus der positiven Säule der In der Nähe des als Anode der Hilfsentladung wirkenden Gitters stammen. Da ferner der grundsätzlich erforderliche Widerstand im Hilfsentladungskrels liegt, und demge maß zur Stabilisierung der Hilfsentladung dient, ist die ser Widerstand aus dem zu steuernden Signalkreis zwischen Anode und Gitter für die Hauptentladung entfernt. Dieses Fehlen eines Widerstandes Im Hauptentladungskreis ergibt eine weitere Erhöhung der Ansprech- geschwindigkeit.

Bei den aus den deutschen Offenlegungsschriften Nr. 22 48 146 und 22 48 179 bekannten weiteren Gasentladungsanzeigegeräten findet die Hauptentladung jeweils zwischen den äußersten Elektroden eines einheitlichen

♦o Entladungsraumes durch die dazwischen vorgesehenen Zündelektroden hindurch statt, se daß der jeweilige Widerstand auf jeden Fall In dem zu steuernden Signalkreis Hegt, gleichgültig, ob er mit der Anode (DE-OS 22 48 146) oder mit der Kathode (DE-OS 22 48 179) In

*5 Serie geschaltet ist. Im übrigen wirkt auch bei dem Gasentladungsanzeigegerät nach der DE-OS 22 48 146 die Zündelektrode als Kathode, so daß wiederum für die Auslösung der Hauptentladung im wesentlichen die Im Bereich dieser Zündkathode erzeugten langsameren

se- Ionen zuständig sind. Bei dem Gerät nach der DE-OS 22 48 179 sind zum weiteren Unterschied von der Erfindung sowohl eine Zündanode als auch eine Zündkathode zusätzlich zu den äußeren Anoden und Kathoden erforderlich, so daß der gesamte Schaltungsaufwand grund- sätzlich höher Ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Verfahren zur Aussteuerung des Gascntladungsanzeigegerätes ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wer den In der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 In schemallscher Darstellung den Aufbau und die Schaltung einer Gasentladungszelle des Anzelgeele mentes;

Flg. 2 ein Spannungs-Zelt-Dlagramm zur Erläuterung des Betriebs des Anzelgeelementes nach Fig. 1; Flg. 3 und 4 In graphischer Darstellung die Phasendlf-

feren? der Zöndsp.'rmi'ngs- und Loschspannnngskennlinien der Hauptentladung in Neon bzw. Xenon;

Fig. 5 in schematiscner Darstellung einen Ausschnitt der Entladungszellenmatrix des Anzeigeelementes zur Darstellung des Betriebsverfahrens;

Fi g. 6A bis 6F und Fi g. 7A bis 7F Treiberspannungswellenformen zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 5 gezeigten Schaltung; "^

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Betriebsschaltung für ein Anzeigeelement;

Fig.9A und 9B weitere Treiberimpulsformen zum Betrieb eines Anzeigeelementes der In Fig. 8 schematisch dargestellten Art;

Fig. IO und 11 in schematischer perspektivischer Darstellung Ausführungsbcäspiele eines matrixförmtgen Gasentladungsanzeigegerätes;

Fig. 12 in graphischer Darstellung die Helligkeit der Zelle als Funktion des Hauptentladungsstromes;

Fig. 23 in graphischer Darstellung den Helligkeitswirkungsgrad als Funktion des Hauptentladungsstromes;

Fig. 14 in graphischer Darstellung die Abhängigkeit der Helligkeit von der Phasendifferenz der an die Anode und an die Steuerelektrode angelegten Spannungen und

Fig. 15 in schematischer perspektivischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasentfadungsanzeigegerätes.

In der Fig. 1 ist eine Zelle des Anzeigeelementes mit der zugehörigen Treiberschaltung schematisch dargestellt. Zwischen der Anode A und der Kathode K liegt das Gitter G. Zwischen der Kathode und dem Gitter liegt der WiderstarJ Rs, der der Steuerung des Hilfsentladungsstroms dient. In der Gitterelektrode G ist eine kleine Öffnung 30 ausgebildet. Eine Gleichspannungsquelle 5 beaufschlagt Gitter und Kathode über den in Reihe liegenden Widerstand Rs mit einer Spannung EK. Eine Gleichspannungsquelle 6 beaufschlagt Gitter und Anode mit einer Spannung EA.

Durch die Spannung EK wird zwischen Kathode und Gitter die Hilfsentladung erzeugt. Die Spannung EA ermöglicht die Erzeugung einer Hauptentladung zwisehen Ancle und Gitter. Gleichzeitig diffundieren hauptsächlich im Plasma der Hilfsentladung im Hilfsentladungsraum erzeugte Elektronen durch die Öffnung 30 im Gitter in den Hauptentladungsraum.

Das Verfahren zum Betrieb des Anzeigeelementes Ist anhand des in Fig. 2 gezeigten zeltlichen Verlaufs der Treiberspaunung erläutert. Anode A jnd Gitter G werden mit einer Phasendifferenz /GA mit Rechteck-Anregungsspannungsimpulsen VG bzw. VA beaufschlagt. Die Impulse (Fig. 2) werden von Anregungsspannungsquellen 7 oder 8 (Fig. I) £;llefert. In der Flg. 2 Ist der Anodenanregungsspannungsimpulsvcrlauf durch eine ausgezogene Linie dargestellt, während der Gltteranregungsspannungslmpulsverlauf durch eine unterbrochen dargestellte Linie wiedergegeben ist. Die Amplitude der Rechteckimpulse ist VA bzw. VG. die Impulsbreite tA bzw. iG und die für beide Rechteckimpulse gleiche Impulsperiode T. Die Spannung EA wirkt als Vorspannung.

Das Auftreten der Hauptentladung wird durch eine Veränderung der Phasendifferenz iGA, der Amplituden VA und VG sowie der Vorspannung EA In der In Flg. 2 gezeigten Weise gesteuert. Die Speicherfunktion der Hauptentladung Ist also durch die Anzahl der durch die kleine Öffnung 30 Im Gitter aus dem Hllfsentladungsraum in den Hauntsntladungsraum gelangenden Elektronen schalt- und steuerbar. Schaltungstechnisch führt dies zu dem wesentlichen Vjvtell, daß der Stablllslerungswlderstand nicht mehr Im zu schaltenden Signalkrels zwischen Anode und Gitter, sondern in dem an den Schaltvorgängen nicht direkt beteiligten Hilfskreis zwischen Gitter und Kathode liegt.

Die durch die Gitteröffnung gelangenden Elektronen dienen als Zündelektronen für die Hauptladung, Diese Zündelektronen sind in der Zündphase direkt am Aufbau der Hauptentladung beteiligt. Sie bewirken auf dies* Weise sehr kurze Ansprechzelten der Zelle und ermöglichen hohe Schaltfrequenzen,

So wird die Zündverzögerung, die die Schaltgeschwindigkeit des Rasterpunktes und damit die mögliche Anzeigegeschwindigkeit bestimmt, auf einen Wert von kleiner als 1 ps gesenkt. In typischen Anzeigeelementen liegt die Zündverzögerung im Bereich von 0,1 μβ und darunter. Die dazu erforderliche Zündspannung beträgt etwa 80 V. Die Zündspannung des Anzeigeelementes liegt damit bei etwa 30* der für bekannte Anzeigeelemente üblichen Zündspannung.

Gleichzeitig wirken die durch die Gitteröffnung in die Hauptemladung gelangenden Elektronen nach Zündung der Hauptentladung als Entladunesunterhaltstrom zwischen Kathode und Anode. Der durch den Entladungsstrom über den Widerstand Rs auftretende Spannungsabfall wirkt dadurch als Stromrückkopplung zur Hauptentladung. Durch diese Gegenkopplung wird der Entladungsoirom stabilisiert. Dies wiederum führt dazu, daß auch größere Toleranzabweichungen der Widerstände Rs nicht mehr zu Inhomogenitäten der Entladungsstromamplitude führen. Wenn zur Erzielung von Darstellungen gleicher Bildqualität bei bekannten Anzeigeelementen eine Toleranz der Widerstandswerte des Widerstandes R von ± 5% eingehalten werden muß, braucht für den Widerstand Rs des Anzeigeelementes nach Fig. 1 nur eine Toleranz des Widerstandswertes von ± 20% eingehalten zu werden. Das Anzeigeelement nach Fig. 1 ist also kostengünstiger als bekannte Elemente herzustellen.

Durch die eine oder mehrere kleine Öffnungen in der Gitterelektrode werden auf der Gitterelektrode auf der Seite des Hilfsentladungsraumes elektrische Doppelschichten ausgebildet. Diese Doppelschichten wirken nprri Art einer Elektronenlinse. Die Schichten konvergieren und beschleunigen die Elektronen und bauen die positive Säule im Hauptentladungsraum auf. Dies bewirkt gleichzeitig eine Verminderung des Leistungsbedarfs der Zelle. Außerdem wird ein hoher Wirkungsgrad erzielt.

An Ausführungsbeispielen des Anzeigeelementes gemessene Helligkeitskennlinien und auf die Lichtstromausbeute bezogene Wirkungsgradkennlinien sind in den Fig. 12 und 13 gezeigt. Als Füllgas der Zellen dient Xenon. Der Xenondruck im Entladungsraum beträgt 5333 Ps.

Auf der Abszisse des in Fig. 12 gezeigten Diagramms ist der Hauptentladungsstrom IA in Milliampere und auf der Ordinate die Leuchtdichte (in ^pootlambert = 3,43 cd · nr²) aufgetragen. Die dargestellten Kurven 131, 132 und 133 sind die Leuchtdichtekurven eines grünen, eines roten bzw. eines blauen Leuchtstoffs, die Im Bereich des Haur/'.entladungsraumes aufgetragen sind.

In Fig. 13 sind auf der Abszisse der Hauptentladungsstrom IA In Milliampere und auf der Ordinate die Lichtstromausbeute In Lumen pro Watt aufgetragen. Die Im Diagramm gezeigten Kurven 134, 135 und 136 beziehen sich auf die mit einem grünen, einem roten bzw. einem blauen Leuchtstoff erzielten Ausbeuten.

Für den Welßabglelch der drei Farben Rot. Blau und Grün auf einem Fernsehbildschirm Ist eine mittlere

Leuchtdichte von 686 cd · m ² und eine Lichtstromausbeute von 2 Im/W erforderlich. Dabei sind zur einwandfreien Bildwiedergabe für die einzelnen Farbkomponenten folgende Leuchtstromdichten erforderlich: grün 3704, rot 1852 und blau 617 cd ■ nr^?. Diese Leuchtdichten werden Im flachen Gasentladungsanzeigeelement jedoch ohne Schwierigkelten erhalten, und zwar, wie aus der Fig. 12 ersichtlich, bei Hauptentladungsstromstärken IA, die In jedem Fall kleiner als 200 μΑ sind. Gleichzeitig Ist dabei aber die Lichtstromausbeute beim Anzeigeelement der Erfindung In der aus Flg. Π ersichtlichen Weise um den Faktor 10 größer als die n<>ch dem Stand der Technik erzielbare Lichtstromausbeute.

In der Flg. 3 sind an einem Ausfuhrungsbeispiel gemessene typische Entladungskcnnllr.len wiedergegehen. Auf der Ordinate des Diagramms Ist die Anregungsspannungsamplltude VA in Volt und auf der Abszisse die Phasendifferenz KiA In Mikrosekunden aufgetragen. Die Kurve 4! zcif; den Verlauf der Zündspannung VB der Hauptentladung. Die Kurve 42 zeigt den Verlauf der Löschspannung l£der Hauptcntladung. Der Darstellung Ist /u entnehmen, daß die Zündspannung VB etwa 80 V und die Löschspannung VE etwa 30 V betragen, wenn die Phasendifferenz KiA Null ist. Die wiedergege'oenen Messungen beziehen sich auf ein Gasentladungsanzeigeelement mit einem Neon-Argon-Gasgemisch als Entladungsgas, das mit einer Vorspannung EA von 60 V. einer Kathodenanregungsspannung EK von 300 V, einer Gitteranregungsspannung VG von 100 V. einer Anoden- und Gitterimpulsbreite von lA =/6 = 2 ps und einer Impulsperiode T von 5 ms betrieben wird.

Wird die Betriebsspannung auf das in Fig. 3 durch eine unterbrochen dargestellte Parallele zur Abszisse angegebene Niveau eingestellt, so können In jedem Rasterpunkt des Anzeigeelementes drei voneinander verschiedene Betriebszustände eingestellt werden, nämlich der Ansteuerungs;usiand (A). der halbangesteuerte Zustand (B) und der Haltezustand (C).Weiterhin werden zwei Löschzustände unterschieden, die den in FI g. 3 dargestellten Punkten (d) und (e) entsprechen. Alle fünf zuvor definierten Betriebszustände der Rasterpunkte des Gasentladungsanzeigeelementes sind auf die Zustände der Hauptentladung bezogen. Die Spannung VO. die dem Punkt (b) entspricht, wird als Entladungsunterhaltspannung bezeichnet. Auch die Darstellung der Figur zeigt deutlich die schaltbare Speicherfunktion der Rasterpunkte.

Die in den Fig. 3. 12 und 13 gezeigten Kennlinien der Entladungszellen (Rasterpunkte) des flachen Gasentladungsanzeigeelementes sind das Ergebnis der Steuerung der Anzahl der aus dem Hilfsentladungsraum in den Hauptentladungsraum diffundierenden Elektronen durch Stellen des zwischen Anode und Gitter liegenden Potentials als Funktion der Zeit, also durch Einstellen und Einhalten bestimmter Phasendifferenzen der zwischen Anode und Gitter liegenden Spannung.

Praktisch die gleichen Kennlinien, wie sie in Fi g. 3 für ein Neon-Argon-Gemisch dargestellt sind, werden auch bei Verwendung von Xenon erhalten. Der Verlauf der Zündspannung (Kurve 51) und der Löschspannung (Kurve 52) für eine mit Xenon gefüllte Zelle sind in der Fig. 4 wiedergegeben. Die Messungen sind bei einer Vorspannung EA von 70 V, einer Kathodenanregungsspannung EK von 300 V, mit einer auf die Phasendifferenz 'GA = 0 bezogenen Zündspannung VB von 160 V und einer auf diese Phasendifferenz bezogenen Löschspannung VE von 30 V, einer Gitterimpulsbreite iG von I us. einer Anodenimpulsbreite lA von 3 μβ, einer Gitterspannung VG von 100 V und einer Impulsperlode der Anregungsspannung von 5 ms aufgenommen.

In der Flg. 5 Ist eine Äquivalentschaltung des Anzeigeelementes mit Zellen der zuvor beschriebenen Art wiedergegeben. Die Zellen sind mit einem Neon-Argon-Gemlsch gefüllt. Die Flg. 5 zeigt ein Anzeigeelement mit einer 2x2-Matrlx. Jeder Matrixpunkt entspricht einem Raslerpunkt der Bilddarstellung und Ist durch eine Entladungszelle realisiert.

In dem In Flg. 5 gezeigten Ausführungsbelsplel sind die Anoden der einzelnen Zellen auf gemeinsame Zelleneleklroden .41, Al und die Gitter der einzelnen Zellen auf gemeinsame Spaltenelektroden Cl. Gl geschaltet. Auf die Spaltenelektroden wird das Videosignal gepraßt

Es sei angenommen, daß in dem in Fig 5 gezeigten Modellanzelgeelement nur die Zelle £'22 angesteuert sei. Dabei ist erforderlich, daß die Potentialdifferenz zwischen der Zcllcnelektrode .42 und der Spaltenelektrode F7 mindestens gleich der ZündsoannunK VB Ist, wenn die angesteuerte Zelle Eil gc/ündet werden soll, und daß diese Potentialdifferenz mindestens gleich der Löschspannung VE Ist. wenn die Entladung In der angesteuerten Zelle £"22 gelöscht werden soll.

Aus der Fi g. 3 Ist zu entnehmen, daß die angesteuerte Zelle zum Aufleuchten gebracht oder gelöscht werden kann. Indem lediglich die Phasendifferenz KiA der an die Zeilenelüktroden und Spaltenclektroden gelegten Anregungssp* iungen verändert wird trig. 2). Dieses Verfahren zum Betrieb des An/elgeelementes ist in den Flg. 6Λ bis 6F dargestellt. Die an einer Im Haltezustand befindlichen Zelle £11 (Fig. 5) liegende Spannung ist In Fig. 6A gezeigt, wobei die auf c-ie Zeilenelektrode .41 geprägte Spannung durch eine ausgezogene Linie und die auf die Spaltenelektrode Ol geprägte Spannung durch eine unterbrochen gezeichnete Linie dargestellt ist. In der Flg. 6B Is die auf die im Ansteuerungszustand befindliche Zelle £22 (Fig. 5) geprägte Anregungsspannung gezeigt, wobei die auf die Zeilenelektrode Al gegebene Spannung durch eine ausgezogene Linie und die auf die Spaltenelektrode Gl gegebene Spannung durch eine unterbrochen gezeichnete Linie dargestellt sind. Die Zelle £12 (Fig. 5) befindet sich im halbangesteuerten Zustand. Die an dieser Zelle liegenden Anregungsspannungen sind In der Fig. 6C gezeigt, wobei die ausgezogene Linie die an der Zellenelektrode .41 liegende Spannung und die unterbrochen gezeichnete Linie die an der Spaltenelektrode Gl liegende Spannung ist. Die an der ebenfalls im halbangesteuerten Zustand befindliche Zelle £22 (Fig. 5) gelegte Spannung ist in Fig. 6D dargestellt, in der die an der Zeilenelektrode .42 liegende Spannung mit einer ausgezogenen Linie und die an der Spalte elektrode Gl liegende Spannung mit einer unterbrochen gezeichneten Linie dargestellt ist. Die zum Löschen einer Zelle erforderlichen Spannungsverläufe sind in den Fig.6E und 6F dargestellt. Die in den Figuren gezeigte ausgezogene Kurve bezieht sich auf die an den Zeilenelektroden liegende Spannung, während sich die unterbrochen dargestellten Spannungsverläufe auf die Spaltenelektroden beziehen.

Der Haltezustand entspricht dem in Fig. 3 gezeigten Punkt (c). Die auf die Spalte geprägte Impulsphase eilt der auf die Zeile geprägten Impulsphase um den Betrag Π nach. Umgekehrt eilt die auf dJe Spaltenelektroden geprägte Anregangsfmpulsphase für angesteuerte Zellen [Punkt (a) in Fig. 3] der auf die Zeilenelektrode geprägten Impulsphase um den Betrag /1 vor. Der Betrag der Nacheilung braucht nicht stets gleich dem Betrag der Voreilung zu sein. Zum Löschen wird auf die Zeile, die

die zu löschende Zelle enthält, eine Spannungsamplitude gegeben, die kleiner als die Löschspannung \'E Ist. Dabei können, wie die Punkte (d) und (c) In FI g. 3 zeigen, prinzipiell zwei verschiedene Phasendifferenzen eingestellt sein.

In den Fig. 7A bis 7F sind weitere Beispiele für die Steuerimpulsformen gezeigt. Diese Impulsformen werden vorzugsweise für ein mit Xenon gefülltes Anzeigeelement /erwendet, das die In Fig. 4 gezeigten Kennlinien aufweist. Wie in der Fl g. 6 sind die an die Zeilen gelegten Spannungen ausgezogen und die an die Spalten gelegten Spannungen unterbrochen gezeichnet. In der Flg. 7A ist der llalte/ustand der Entladungszelle £11 (Fig. 5). In der Fig. 7B der Ansteueriingszustand der Zelle /722. In der I ig 7C der halbangesteuerte Zustand der Zelle E/2 und in der Fig. 7D der halbangesteuerte Zustand der Zelle £21 gezeigt. In den Fig. 7L^: und 7F sind die Loschzusiilnde gezeigt.

Lin weiteres Beispiel zum Beirieb des In Fig. 5 gezeigten iviodeiianzeigeeiemenies ist in Fig. S dargestellt. Die von den Anregungsspannungsquellen 91 erzeugten Impulse werden auf die Zellen gegeben und die von der Anregungsspannungsquelle 92 erzeugten Impulse auf die Spalten. Die Amplituden der Impulse sind VA bzw. VG. Die Breite der Zeilenimpulse und der Spaltenimpulse sind gleich und betragen jeweils rl. Auf die Zelle AX werden weiterhin Impulse einer Anregungsspannungsquelle 93 und auf die Zelle Al Impulse einer Anregungsspannungsquelle 94 geprägt. Die Inpulse dieser Quellen sind den Impulsen der Quelle 91 überlagert. Entsprechend werden den Impulsen der Quelle 92 auf der Spalte Gl die Impulse einer Quelle 95 und auf der Spalte Gl die Impulse einer Quelle 96 überlagert Durch diese Überlagerung werden die in den Flg. 9A und 9B gezeigten Anregungsspannungen erhalten. Die Zeilenimpulse sind ausgezogen, die Spaltenimpulse unterbrochen dargestellt. Die im schraffierten Bereich zwischen Null und /1 auftretenden Spannungen entsprechen den Spannungen der Quellen 91 und 92. Die zwischen -/1 und Null auftretenden Spannungen entsprechen den von den Quellen 93 und 96 gelieferten Spannungen. Entsprechend sind die In tier Zeitspanne zwischen ;l und 2/1 auftretenden Spannungen auf die Quellen 94 und 95 zurückzuführen. Wenn dementsprechend In der durch die Schraffur hervorgehobenen Zeitspanne auftretende Spannungsimpulse periodisch auf die Zeilen und Spalten geprägt werden, werden die von den Anregungsspannungsquellen 93 bis 96 gelieferten Ar.r.gungsspannungsimpulse je nach Steuererfordernis den Grundimpulsen überlagert. Dadurch werden die gleichen Anregungsspannungsimpulse, wie In den Fig. 6A bis 6F gezeigt, erhalten. Um in der Zelle £11 (F i g. 8) in der in F i g. 9A gezeigten Weise den HaI-tezustand zu realisieren, wird die ausgezogen dargestellte Spannung zum Zeltpunkt -rl überlagernd auf die Zeile geprägt. Die Amplitude dieser Spannung ist Vd bei einer Impulsbreite von rl. Die der Zeile im Zeitpunkt /1 überlagerte Spannung ist in der Fig. 9A durch die unterbrochen gezeichnete Linie angedeutet. Die Amplitude der Spannung ist VG bei einer Impulsbreite rl.

In der Fi g. 9B ist der Impulsverlauf für die in Fl g. 8 gezeigte Zelle £22 im Ansteuerungszustand gezeigt. Der Zeile wird zum Zeitpunkt rl die durch die ausgezogene Linie dargestellte Spannung überlagert, deren Amplitude VA und deren Impulsbreite rl ist. Die der Spalte Im Zeitpunkt -rl überlagerte Spannung ist durch die unterbrochen gezeichnete Linie dargestellt und hat είπε Amplitude VG und eine Impulsbreite rl. Entsprechend können die übrigen Zustände realisiert werden.

In dem in Flg. 14 gezeigten Diagramm sind die Leuchtdichte einer Zelle als Funktion der Phasendifferenz aufgetragen. Auf der dargestellten Funktion sind der Ansteuerungszustand (a), der halbangesteuerte Zustand (b) und der Haltezusland (c) gezeigt. Die Leuchtdichte Ist auf der Ordinate In willkürlichen Einhellen aufgetragen. Die Phasendifferenz Ist auf der Abszisse In Mikrosekunden dargestellt. Die Darstellung der Fig. 14 zeigt, daß sich die Helligkeit des Rasterpunktes in den drei Zuständen der Ansteuerung, der Halbansteuerung und des Haltens Im Gegensatz zu den Verhältnissen bei Gasenlladungsanzelgeelementen des Standes der Technik praktisch nicht ändert.
Wie zuvor beschrieben, liept das Wesen des Treibverfahren;» für das Anzeigeelement in einer Veränderung der Phasendifferenz zwischen der auf die Zellen geprägten Impulsphase und der auf die Spalten geprägten Impulsphase. Das Anzeigeelement kann jedoch auch auf andere Weise als durch Phasendifferenzmodulatlon getrieben

λι »erden. So kann beispielsweise uic in Fig. 2 gc/cigic Impulsbreitenmodulation unter Kombination verschiedener Impulsbreiten iG und lA verwendet werden, kann eine Kombination der Phasendifferenz iGA mit der Amplitude der Anodenvorspannung EA eingesetzt werden, können die Amplitude der Anodenvorspannung EA und die Amplitude der Gitteranregungsspannung VG oder kann schließlich eine Kombination der Amplitude der Anodenvorspannung GA mit der Impulsbreite lA oder TG der Anregungsspannung eingesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des flachen Gasentladungsanzelgeelememes vom Elektronenbeschleunigungstyp mit Interner Speicherfunktion ist in der Fig. 10 schematisch In perspektivischer Darstellung gezeigt. Entladungszellen 1 der In Flg. 1 gezeigten Art sind matrixartig angeordnet. Auf einem elektrisch Isolierenden Substrat 70 sind Kathodenleiterbahnen 71 angeordnet, die in einem Abstand von etwa 0,4 bis 1 mm voneinander parallel zueinander verlaufen. Die Kathodenleiterbahnen 71 werden durch Aufdrucken und anschließendes Sintern her-

■»o gestellt. Das verwendete Substrat 70 besteht vorzugsweise aus Glas oder keramischem Material. Die einzelner Kathoden K sind an die gemeinsamen Kathodenlelterbahnen 71 angeschlossen. Die Anordnung der Kathoden K entspricht der Anordnung der einzelnen Entladungszellen. Die Widerstände Rs zur Steuerung des Hilfsentladungsstromes sind zwischen die Kathoden K und die gemeinsamen Kathodenleiterbahnen 71 geschallet. Auch die Widerstände Rs werden durch Drucken und Sintern hergestellt. Auf das so beschichtete Substrat 70 wird eine erste elektrisch isolierende Schicht 80 aufgebracht, die über den Kathoden Öffnungen 50 aufweist, die den Hilfse-itladungsraum bilden. Die der Matrixanordnung der Kathoden Λ' entsprechend angeordneten Öffnungen 50 sind kreiszylindrisch oder zylindrisch mit polygonalem

s⁵ Querschnitt ausgebildet. Die den Spalten entsprechenden Gitterelektroden G überdecken die in der ersten Isolierenden Schicht 80 ausgebildeten Löcher 50 und sind so ausgerichtet, daß sie die gemeinsamen Kathodenleiterbahnen 71 in der Projektion rechtwinklig schneiden. Die Gitterelektroden G sind über den Öffnungen 50 mit Öffnungen 30 versehen. Die GiUerclektroden G sind etwa 50 bis 500 iim dick. Sie bestehen vorzugsweise aus Nickel, Nickel-Eisen-Legierungen oder vergleichbarem Material. Die Schar der Gitterelektroden G braucht die Schar der Kathodenleiterbahnen 71 jedoch nicht unbedingt senkrecht zu schneiden, sondern kann diese auch unter einem beliebigen Winkel, beispielsweise unter einem Winkel von 60°, schneiden.

Der Widersland Rs des so gebildeten Hllfsentladungsraumes hat vorzugsweise etwa 0,1 bis 3 MOhm. Er wird vorzugsweise aus einer gebräuchlichen und im Handel erhältlichen Widerstandsdruckpaste hergestellt.

Anschließend wird der Hauptentladungsraum durch Aufbringen einer zweiten aus elektrisch Isolierendem Werkstoff bestehenden Schicht 90 hergestellt. Die zweite Isolatorschicht 90 wein Öffnungen 60 auf, die ebenfalls matrixartig so angeordnet sind, daß jeweils eine dieser Öffnungen 60 genau über einer zugeordneten Zentralöffnung 30 der Gitterelektroden liegt. Die Öffnungen 60 sind zylindrisch und weisen vorzugsweise kre'sförmigcn oder regelmäßig polygonalen Querschnitt auf. Als Anodenelektroden A, die den Zeilen entsprechen, dienen dünne Drähte, die über die offenen oberen Stirnflächen der Öffnungen 60 In der zweiten Isolatorbchicht 90 laufen. Die Schar der senkrecht zu den Gitterelektroden G verlaufenden Anodendrähle I und die von diesen nicht bedeckte Oberfläche der zweiten Isolaiorschicht 19 sind mit einer Schicht eines elektrisch isolierenden und durchsichtigen Werkstoffs 100 bedeckt. Die Isolatorschicht 100 weist eine nach Innen welsende Oberfläche 102 und eine äußere Oberfläche 101 auf. Statt der vorzugsweise eingesetzten Drähte können die Anoden A auch streifenförmig ausgebildet sein. Bei streifenförmiger Ausbildung der Anoden sind diese vorzugsweise auf die innere Oberfläche 102 des oberen durchsichtigen Substrats 100 gedruckt. Die Anoden A verlaufen parallel zu den Kathodenleiterbahnen 71. Bei streifenförmiger Ausbildung der Anoden A werden diese über den Öffnungen 60 ebenfalls mit kleinen Öffnungen versehen, wenn ein undurchsichtiges Anodenmaterial verwendet wird. Diese Anodenöffnungen sind nicht erforderlich, wenn auch die streifenförmig ausgebildeten Anoden A aus durchsichtigem Werkstoff, vorzugsweise aus Zinnoxid oder Indiumoxid, bestehen. Sowohl die Kathode K als auch die Anode A werden vorzugsweise aus im Handel erhältlicher Leiterdruckpaste hergestellt.

Zur Farbdarstellung ist die Innere Zylinderwand der Öffnungen 60 und bzw. oder die dem Hauptentladungsraum zugekehrte Oberfläche der Steuerelektrode im Öffnungsbereich mit einem Leuchtstoff 110 beschichtet.

Der Hilfsentladungsraum 50 und der Hauptentladungsraum 60 sind mit Gas gefüllt. Als Entladungsgase werden vorzugsweise Edelgase, Quecksilberdampf oder Caesiumdampf verwendet. Vorzugsweise werden vor allem folgende Gase, Gasgemische bzw. Gas-Dampf-Gemische verwendet. Xe, He-Xe. Ne-Xe. Ar-Hg. Ne-Ar und Ar-Cs. Die Entladungsgase werden unter einem Druck von 13 bis 66 666 Pa gegen die Umgebung abgedichtet in die Entladungsräume gefüllt.

Um die Widerstände Rs und die Kathodenleiterbahnen 71 vor der Einwirkung streuender beschleunigter Elektronen zu schauen, sind diese Bauelemente vorzugsweise zusätzlich mit ,Mner isolierenden Schutzschicht bedeckt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gasentlad.mgsanzeigeelementes ist in F i g. 11 gezeigt. Statt eines jeder einzelnen Zelle gesondert zugeordneten Widerstandes Rs weist das In F i g. 11 gezeigte Anzeigeelement zwei Gitterelektroden auf. Die den Zellen jeweils einer Zeile gemeinsamen Kathodenleiterbahnen 71, die vorzugsweise auch als dünne Drähte ausgebildet sein können, dienen direkt als Emissionskathode. Das zweite Gitter Gl weist Öffnungen 31 auf. die der Matrtxanordnung der Struktur entsprechend ausgerichtet sind. Zwischen dem zweiten Gitter Gl und dem Substrat 70 ist ein Abstandhalter 120 eingefügt. Die im zweiten Gitter Gl angebrachten Öffnungen 31 entsprechen in ihrer Lage den Öffnungen 50 In der ersten Isolatorschicht 80. An den Kathodenleiterbahnen 71 liegen die Widerstände RK und am zweiten Gitter Gl der Widerstand RG.
Wird zwischen das ?welte Gitter Gl und die Kathodenlelterbahnen 71 über die Widerstände RG und RK die Gleichspannung der Quelle 51 angelegt, so wird eine zweite Hilfsentladung zwischen der zweiten Gitterelektrode Gl und den gemeinsamen Kathodenleiterbahnen 71 verstärkt. Bei dieser Schaltung kann der Widerstand RG gegebenenfalls auch entfallen.

Die der zweiten Hilfsentladung entstammenden Elektronen treten durch die Öffnungen 31 und diffundieren in die Öffnungen 50. Zwischen dem Gitter Gl und dem Gitter G liegt die Gleichspannung der Quelle 52. die auf das Gitter Gl ebenfalls über den Widerstand RG gelangt. Die erste Hilfsentladung zwischen dem Gitter G und dem zweiten Gitter Gl wird dadurch verstärkt. Statt nur einer Hilfsentladung werden also eine erste und eine zweite Hilfsentladung erzeugt. Auf diese Welse werden mit der in Fig. Il gezeigten Ausbildung des Anzeigeeiementes der Erfindung folgende Vorteile erzielt:

(1) Der der Stabilisierung der Hilfsenlladung dienende Widerstand Rs wird nicht für jede einzelne EmIadungszelle benötigt. Er wird durch die Widerstünde A¹A' ersetzt, die nur jeweils tür jede Kathodenleiterbahn, also nur für jede Zeile, erlorderlich sind.

(2) Das Gasentladungsanzelgeelement weist einen ungewöhnlich hohen Wirkungsgrad auf, da neben der elektrostatischen Doppelschicht in der Hauptentladung auch eine elektrostatische Doppelschich' in der Hilfsentladung erzeugt wird.

(3) Die erste Hilfsentladung benötigt eine niedrigere Unterhaltspannung, wenn sie durch eine zweite Hilfsentladung unterstützt wird. Die von der Quelle 6 aufzubringende Gleichspannung und die von den Signalgeneratoren 7 und 8 aufzubringenden Anregungsspannungen können dadurch wesentlich niedriger als bei den bekannten Plasmaanzeigeelementen gehalten werden. Dadurch wiederum können die Treiber als integrierte Halbleiterschaltungen ausgebildet sein. Dies ermöglicht die Herstellung !!einer und raumsparender Sichtgeräte, insbesondere Fernsehgeräte.

I'm eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung der Hilfsentladungen der einzelnen Rasterpunkte zu unterdrücken oder auszuschließen, sind vorzugsweise im Substrat 70 Abschirmungen zwischen den einzelnen Katliodenleiterbahnen 31 ausgebildet. Auch kann das zweite Ciit'.er Gl in Form einer Elektrodenschar ausgebildet sein, die unter Bildung einer Matrix so ausgerichtet ist. daß sie die einzelnen Leiterbahnen der Kathodenlef.erschar schneidet. Die Streifenelektroden des zweiten Gitters Gl sind dabei vorzugsweise in Form einer Beschichtung der unteren Oberfläche der ersten Isolatorschicht ausgebildet. Bei kombinierten und komplizierter aufgebauten Strukturen des Anzeigeelementes braucht außei dem die Anzahl der Kathodenleiterbahnen 71 und der Streifenelektroden des zweiten Gitters Gl nicht gleich der Anzahl der Zeilen- und bzw. oder Spaltenelektroden zu sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 15 dargestellt. Gegenüber dem in Fig. II gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine bessere Isolation der Hilfsentladungen gegeneinander gewährleistet. Im elektrisch isolierenden Substrat 70 sind mehrere paralie! zueinander verlaufende Nuten 130 ausgebildet, von denen je eine eine Kathodenleiterbahn 71 aufnimmt und einen Hilfs-

epth'hingsrau:■., definiert. Die zweite Hllfsentladung wird Jso In den Nuten 130 erzeugt. Die zweiten Hllfsentladungen sind auf diese Welse zeilenweise durch das stehengebliebene Substratmaterial gegeneinander abgeschirmt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Pjiwntanspröche:

1. Flaches Gasentladungsanzelgegerät mit mehreren In einer Matrix engeordneten Zellen, deren jede einen zwischen einer Anode und einem Gitter gelegenen Hauptentladungsraum, In dem die Anzeige-Entladung stattfindet, und einen von diesem durch das Gitter getrennten und auf seiner anderen Seite durch eine weitere Elektrode begrenzten Hllfsentladungsraum umfaßt, wobei die Anzeige-Entladung durch Ladungsträger steuerbar ist, die aus dem Hllfsentladungsraum durch eine öffnung im Gitter In den Hauptentladungsraum gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hllfsentladungsraum (10) begrenzende weitere Elektrode als Kathode (K) geschaltet und Ober einen Widerstand (RS, RK) mit dem Gitter (G) verbunden Ist.

2. Gaseniladungsanzelgegeräi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (RS) jeweils zwischen die Kathode (K) des betreffenden Hllfseniladungsraums und eine die In einer Richtung miteinander fluchtenden Kathoden (K) verbindende Kathodenleiterbahn (71) eingeschaltet ist (Fig. 10).

3. Gasentladungsanzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (RS) aus einer auf ein Isolierendes Substrat (70) aufgedruckten und gesinterten Widerstandspaste bestehen (Fig. 10).

4. Gasentladungsanzeigegerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (RS) und Kathodenleiterbahnen (71) mil einer isolierenden Schutzschicht bedeckt sind (Flg. 10).

5. Gasentladungsanzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (71) von jeweils in einer Richtung miteinander fluchtenden Hllfsentladungsräumen miteinander verbunden und über jeweils einen gemeinsamen Widerstand (RK) an das Gitter (G) angeschlossen sind, und daß zwischen diesem Gilter (G) und den Kashoden (71) ein zweites Gitter (GV angeordnet ist (FSg. 11).

6. Gasentladungsanzeigegerät nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (71) In die Hilfsentladungsräume bildende Nuten (130) eines Substrats (70) eingelegt sind (Flg. 15).

7. Verfahren zur Aussteuerung des Gasentladungsanzeigegerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anoden als Zelleneleklroden und die Gitter als Spaltenelektroden geschaltet werden, wobei jeweils zwischen Anode und Gitter eine Hauptentladung und zwischen Gitter und der zweiten Elektrode eine Hilfsentladung erzeugt werden, wobei In der Hllfsentladung erzeugte Ladungsträger zum Unterhalt der Hauptentladung durch das Gitter treten können, und wobei auf die Zellenelektroden Tastspannungslmpulse und auf die Spaltenelektroden Signalspannungsimpulse geprägt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Information durch Modulation der Phasendifferenz zwischen der Tasti pulsphase und der Signalimpulsphase optisch dargestellt wird.