DE2642473C2

DE2642473C2 - Verfahren zur gleichspannungsmäßigen Ansteuerung einer flachen Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2642473C2
Application number: DE2642473A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Tokyo Mikoshiba; Shinichi Kokubunji Tokyo Shinada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-09-22
Filing date: 1976-09-21
Publication date: 1984-03-08
Also published as: US4079370A; JPS5238824A; DE2642473A1; JPS5533078B2; NL7610545A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichspannungsmäßigen Ansteuerung einer flachen Anzeigeeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Gattung.

Eine derartige Anzeigeeinrichtung ist in der Anmeldung gemäß der DE-OS 26 41 962 vorgeschlagen. Über ein Verfahren zur Ansteuerung dieser Anzeigeeinrichtung finden sich in der genannten Anmeldung keine detaillierten Angaben.

Andererseits sind aus folgenden Druckschriften Verfahren zur Ansteuerung flacher Anzeigeeinrichtungen bekannt:

1. Das Wechselstrom-Plasmafeld (H. J. Hohen und R. A. Martel, IEEE Trans. Electron Devices, Band ED-18, Nr. 9, Seite 659, 1971);

2. Das Gleichstrom-Speicherfeld mit Widerständen (J. Smith, IEEE Trans. Electron Devices, Band ED-20, Nr. 11, Seite 1103, 1973);

3. Das Gleichstrom-Speicherfeld mit abnormaler

Diese herkömmlichen Verfahren leiden jedoch jeweils unter den im folgenden angegebenen Nachteilen.

Bei dem Verfahren, das mit dem Entladungsfeld nach Ziffer 1. arbeitet, wird eine Polarität einer Wandladung zur Durchführung der Speicherfunktion ausgenützt, wobei es schwierig ist, eine Farbanzeige zu erzeugen. Außerdem verursachen kapazitive Ströme unzulässig große Energieverluste.

Bei dem Verfahren nach Ziffer 2. sind in Serie mit den jeweiligen Entladungs-Anzeigeelementen Ballastwiderstände geschaltet, wobei die Speicherfunktion durch das Differential zwischen der Durchbruchspannung und einer Löschspannung der Gasentladung durchgeführt wird. Infolge der Schwankungen in den Ballastwiderständen ist dei Spielraum für die Speicherung unvermeidbar klein, und die Schaltgeschwindigkeit ist niedrig. Außerdem wird die Lichtausbeute durch die Anwendung eines negativen Glimmlichts verringert. Unterschiede in der Lichtausbeute zwischen der halb angesteuerten und der nicht angesteuerten Entladungszelle verschlechtern das Anzeigeverhalten.

Auch das Verfahren nach Ziffer 3. hängt zur Erzielung der Speichereigenschaften vom Unterschied zwischen der Durchbruchspannung und der Löschspannung einer Gasentladung ab, wobei jedoch durch entsprechende Auswahl und Einstellung des Kathodenmaterials und des Entladungsg?.ses di.. Fntladungsspannung auf hohem Potential gehalten wird. Die hohe Entladungsspannung aber fuhrt zu einem verringerten Wirkungsgrad. Außerdem wird darauf hingewiesen, daß Entladungsspannung und Strom in weiten Grenzen schwanken und die Schaltgeschwindigkeit unzulässig niedrig ist. Auch bei diesem Verfahren ergibt sich unterschiedliche Leuchtdichte zwischen der halb angesteuerten und der nicht angesteuerten Entladungszelle.

Bei dem Verfahren nach Ziffer 4. hängt die Speichercharakteristik von einem Phänomen ab, gemäß dem sich die Durchbruchspannung eines Impulses mit dem Vorhandensein einer von dem jeweils vorhergehenden Impuls erzeugten Raumladung ändert. Die Anwendung der Impulsentladung verringert unvermeidlich den Wirkungsgrad, und der Arbeitsbereich wird schmaler. Außerdem ist zur Durchführung der Impulsentladung ein komplizierterer Aufbau erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gleichspannungsmäßigen Ansteuerung einer flachen Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, bei dem zur Realisierung einer Speicherfunktion die Entladung stets nur entweder im Haupt- oder im Hilfs-Entladungsraum stattfindet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruches angegeben. Danach läßt sich eine zuverlässige Umschaltung nur der jeweils voll angesteuerten Gasentladungsquellen durch eine verhältnismäßig wenig aufwendige Schaltung erzielen.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschrei-

bung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer in Form einer Matrix aufgebauten ebenen Anzeigeeinrichtung zur Erläuterung des Ansteuerungsverfahrens,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild für eine Entladungszelle nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Art und Weise, wie die Anzeigeeinrichtung angesteuert wird,

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild für eine Ansteuerungsschaltung,

Fig. 5A und 5B schesnatische Darstellungen zur Erläuterung verschiedener Schaltkreise in der Ansteuerungsschaltung nach Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Anzeigeeinrichtung, bei der sich das Ansteuerungsverfahren anwenden läßt,

Fig. 7A bis 7C perspektivische Darstellungen von Teilen der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 6,

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung einer statischen Charakteristik der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 6, wenn diese nach dem beschriebenen Verfahren betrieben wird,

Fig. 9 und 11 Diagramme zur Darstellung dynamischer Charakteristiken der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 6 bei Impulsbetrieb,

Fig. 10 eine Ansteuerschaltung, wie sie zur Messung der Charakteristiken nach Fig. 9 und 11 verwendet wird,

Fig. 12 ein Diagramm mit weiteren Charakteristiken, die unter anderen Bedingungen aufgenommen worden sind als die nach Fig. 9 und 11, und

Fig. 13 eine Ansteuerschaltung, wie sie zur Messung der Charakteristiken nach Fig. 12 verwendet wird.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Anzeigeeinrichtung mit einzelnen Entladungszellen, von denen eine als Beispiel in Fig. 2 gezeigt ist. Die Bauweisen nach Fig. 1 und 2, bei denen die Entladungen parallel zur Fsldoberfläche auftreten, dienen nur der Erläuterung, ohne die Erfindung zu beschränken.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 eine Anode Λ, mit 2 eine Hilfsanode S, mit 3 eine Kathode K, mit 4 ein Anzeigeentladungsraum, mit 5 ein Hilfsentladungsraum, mit 6 ein Matrixfeld, mit 7 ein mit der Kathode 3 in Serie geschalteter Widerstand und mit 8 eine Vorspannungsquelle bezeichnet. Eine Energiequelle 9 für die Hauptentladung wird von der Vorspannungsquelle 8 und einer Hilfs-Energiequelle 9' für die Hauptentladung gebildet. In ähnlicher Wei^e wird eine weitere Energiequelle 10 Tür den Hilfsentladungsraum 5 von der Vorspannungsq-ielle 8 und einer weiteren Hilfs-Energiequelle 10' gebildet. Mit 11 sind externe Widerstände bezeichnet, mit 12 ein Haupt-Entladungsstrom und mit 13 ein Hilfs-Entladungsstrom.

Der Wert des Widerstandes 7 wird mit R bezeichnet, die Spannung der Vorspannungsquelle 8 mit KO, die Spannungen der Energiequellen 9 und 9' mit VA bzw. VA' und die Spannungen der Energiequellen für die Hilfsentladung 10 und 10' mit VS bzw. Ky. Die Hauptünd Hilfsentladungsströme werden durch IA und JS wiedergegeben.

Da sowohl die Anzeigeentladung, die zwischen Λ und K stattfindet als auch die Hilfsentladung, die zwischen S und K stattfindet, gemeinsam R benutzen, besteht die Entladung jeweils nur entweder in dem Anzeige- oder in dem Hilfsentladungs/rim. Der Arbeitsbereich fur die Speicherung ist durch den Unterschied zwischen dem Spannungspaar VA, VS, der die Entladung aus dem Hilfs- in den Anzeigeentlr itingsraum drückt, und dem Spannungspaar VA, VS, der die Entladung aus den". Anzeige- in den Hilfsentladungsraum drängt, d. h. durch den Unterschied in den Entladungs-Verschiebespannungen, gegeben.

Nimmt man, genauer gesagt, gemäß Fig. 2 an, daß die Hilfsentladung eingeschaltet und die Anzeige-Entladung ausgeschaltet ist, so sind die Spannungen zwischen der Hilfsanode 5 und der Kathode K [V(S-K)] und zwischen der Anode A und der Kathode K [V(A-K)] durch die folgenden Gleichungen gegeben:

V(S-K) = VSm = VS-IS ■ R ; V(A-K)= VA-ER-= VA-VS+VSm; (2)

wobei VSm die Spannung zum Autrechterhalten der Hilfsentladung ist Der Arbeitspunkt für diese Spannung ist in F i g. 3 bei α angegeben.

Nimmt VA zu, während VS konsta.^ gehalten wird, so gelangt V(A - K) zu einer Zeit, während der die Hilfsentladung eingeschaltet ist, auf einen Wert, der gleich ist der Überschlagsspannung VAbd für die Anzeige, so daß sich die Entladung von S-K nach A-K verschiebt. Die Spannung VA (en) ist in diesem Moment durch die aus Gleichung (2) abgeleitete folgende Gleichung gegeben:

VA(an) = VS+ (VAbd- VSm).

(3)

Der Wert von VA(ari) ist in F ig. 3 bei b angezeigt und als Funktion von VS dargestellt.

Wird die Anzeigeentladung eingeschaltet, während die Hilfsentladung abgeschaltet wird, so erzielt man folgende Gleichungen unter der Annahme, daß r> die Spannung zur Aufrechterhaltung der Anzeigeentladung mit VAm gegeben ist:

V(A-K)= VAm = VA-IA R;

(4)

V(S-K)= VS-IA R= VS-VA + VAm. (5)

Diese Werte entsprechen den Punkten b biw. a in Fig. 3. Wird dagegen VA verringert, während VS konstant i gehalten wird, so verschiebt sich die Entladung auf den Raum zwischen der Hilfsanode S und der Kathode K, wenn V(S-K) gleich VSbd wird, wobei VSbd die Überschlagsspannung für die Hilfsentladung bezeichnet.

"><) In diesem Moment ist der Wert von VA(aus) durch die aus Gleichung (5) abgeleitete folgende Gleichung gegeben:

VA(aus) = Vs- (VSbd- VAm) ;

(6)

was dem Punkt c in Fig. 3 entspricht.

VA (aus) ist in Fif. 3 als Funktion von VSgezeigt. In F i g. 3 ist der mit (α) bezeichnete und durch die Punkte (I)-(7)-(?)-(i3)-(n)--(n)gegebene Bereich ein bistabiler BereicK, in dem IA und IS in gleicher Weise »ein« und »aus« sein können, während in dem mit (b) bezeichneten und durch die Punkte (7) - (T) - @ definierten Bereich »lAein« und »ISaus« sind In dem mit (c) bezeichneten und durch die Punkte (T)- (T)- @definierten Bereich sind »IA aus« und »!Sein«.

Nimmt man an, daß die Anzeige- und die Hilfsentladung mit normalem Glimmlicht arbeiten, so sind VAbd, VAm, VSbd und KSm konstant, so daß die

Gleichungen (3) und (6) Gerade mit der Steigung I sind, d. h. .v = y.

Dabei ist zu beachten, daß die Gleichungen (3) und (6) die Werte R und / nicht enthalten, so daß die Speicherfunktion nicht von dem Wert von R abhängt.

Der Speicher-Arbeitsbereich Λ/ist hier als Bedingung einer Konstanten VS folgendermaßen definiert:

M = [VA(an) - K4(oi«)]/0,5 VA(dn).

(7)

Gleichzeitig ergibt sich aus den Gleichungen (3) und (6) folgende Gleichung:

VA(ein)- VA(aus) = (VAbd- VAm) f (VSbd- VSm).

(8)

M ist immer positiv, da VAbd> VAnnind ist. In Fig. 3 sind die Werte von VA (ein) und VA (aus) entsprechend der Gleichung (8) auf VAbd, VAm, VSbd bzw. VSm bezogen.

Da es unter der Annahme, daß Anzeige- und Hilfsentladungsraum gleiche Form haben und M eine Funktion von VSbd ist, zur Erzielung einer guten Arbeitsweise des Feldes nicht empfehlenswert ist, VSbd größer zu machen als VAbd, wird Mein Maximum, und Gleichungen (7) und (8) lassen sich folgendermaßen modifizieren:

M =

VSI(VAbd-VAm)

(9)

Da VA (aus) größer ist als Null, erreicht M sein Maximum, das 2 beträgt, wenn VAbd - VAm hinreichend groß ist, d. h. wenn die Entladung genügend dünn und lang ist. Es empfiehlt sich, VSm zu erniedrigen, wenn M zu groß wird.

Im vorstehenden ist der Betrieb beschrieben worden, wenn VA geändert und VS konstant gehalten wird; wie ersichtlich, läßt sich der gleiche Effekt erzielen, wobei in den obigen Gleichungen A und S vertauscht sind, wenn VS geändert und VA konstant gehalten wird. Nimmt man dazu an, daß das Feld am Punkt a in F i g. 3 betrieben wird, so wird die Anzeigeentladung eingeschaltet, wenn KS auf b' abgesenkt und VA konstant gehalten wird, während die Anzeigeentladung ausgeschaltet wird, wenn VS auf c' angehoben wird.

Die Anzeige- und die Hilfsentladung sind zueinander inkompatibel, wie sich aus der folgenden Erläuterung ergibt. Nimmt man an, daß beide Entladungen gleichzeitig eingeschaltet sind, so ergeben sich folgende Gleichungen:

(10) (H)

(12)

VA =

VS = VSm + (IA+ IS)R. Daraus ergibt sich

VA-VAm = VS-VSm. V(S-K) = VS- VA(än) + VAm

= VSbd- [VA(an) - VA(aus)] < VSbd. (13)

Daher kann die Hilfsentladung nicht mehr eingeschaltet werden.

In Ähnlicher Weise ergibt sich kurz nach dem Einschalten der Hilfs- und Ausschalten der Anzeigeentladung durch Einsetzen von Gleichung (2) in to Gleichung (3):

V(A-K) = VA(OUS) - VS+ VSm

= VAbd- [VA(an) - VA(aus)] < VAbd. (14)

Daher kann die Anzeigeentladung nicht mehr eingeschaltet werden.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Phänomen können IA und IS nicht kleiner werden als die minima-

jo len Ströme lAmin und ISmin zum Aufrechterhalten der Entladungen, die durch die Form der Entladungsröhre und die Art des Füllgases bestimmt werden.

Wird die minimale Versorgungsspannung zur Aufrechterhaltung der Anzeigeentladung unter Vernach-

_>> lässigung der Wechselwirkung zwischen der Anzeige- und der Hilfsentladung mit VAext und die minimale Versorgi'ixfsspannung zur Aufrechterhaltung der Hilfsentladung unter Vernachlässigung der genannten Wechselwirkung mit VSext bezeichnet, so ergeben sich

jo die nachstehenden Gleichungen:

Gleichung (12) kann nicht existieren, da VA und VS voneinander unabhängige Variable sind, während VAm und VSm konstant sind.

Kurz nach dem Einschaten der Anzeige und dem Ausschalten der Hilfsentladung ergibt sich durch Einsetzen von Gleichung (6) in Gleichung (5):

VA > VAext - VAm + IAmR ; KS > VSext - VSm + ISmR.

(15) (16)

Werden die obigen Gleichungen erfüllt, so wird die Anzeige- bzw. die Hilfsentladung unabhängig von der jeweils anderen Entladung abgeschaltet. Diese Gleichungen entsprechen dem Bereich (d), der durch die Punkte © - ® - © - ® definiert ist, bzw. dem Bereich (e), der durch die Punkte ©-©-©-© definiert ist. VAext und VSext hängen von R ab und schwanken gemäß den Schwankungen von R.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird hier ein Feld angenom-

men, das aus in Matrixform miteinander verbundenen

Gasenüadungszellen nach Fig. 2 besteht, wobei die Anoden horizontal und die Hilfsanoden vertikal liegen.

Es sei angenommen, daß die folgenden Spannungen angelegt werden:

VA'l + KO = VA'l + VO = VA'3 + VO-VA (> VAext) ;

(17)

_. VS\ + VO = VA'l +VO = VSZ + V0 - VS(> VSext).

(18)

Da die Hilfsentladung normalerweise leichter erreicht wird als die Anzeigeentladung, werden sämtliche Hilfsentladungen eingeschaltet, wobei der Arbeitspunkt sämtlicher Anzeigeelemente beispielsweise auf den Punkt d nach Fig. 3 eingestellt wird, während die Anzeigeentladungen ausgeschaltet sind.

Es wird nun definiert, daß die in Zeile m und Spalte η befindliche Gasentladungszelle mit (Am, Sn) bezeichnet ist, wobei die Anode A, die Hilfsanode S und die gemeinsame Kathode die Symbole nach Fig. 1 tragen.

Soll die Anzeigeentladung der Gasentladungszelle (A2,52) eingeschaltet, d.h. die Gasentladungszelle M2,52) adressiert werden, sowird VA'lumA VA angehoben, während KS'2 um Δ VS abgesenkt wird. Daher wird der Punkt (/12,52) in den Punkt g nach Fig. 3 verschoben und gelangt in den Bereich »IA ein«. Die tiauntladungszellen (/42,51), (Al, S3), die sich im halb-angesteuerten Zustand befinden, werden in den Punkt e verschoben, während die Gasentladungszelle^/! 1,52), (A3,52), die sich ebenfalls im halbangesteuerten Zustand befinden, in den Punkt/ verschoben werden, so daß in diesen Gasentladungszellen keine Entladung stattfindet. Die Gasentladungszellen (Al,Si), (Al,S3), (A3,Sl) und (A3,S3) bleiben am Punkt d.

Die eingangs unter den Ziffern 2. bis 4. erwähnten herkömmlichen Verfahren haben den gemeinsamen Nachteil, dall sich die Intensität oder Leuchtdichte mit dem Entladungsstrom an den halb-ausgesteuerten Punkten ändert, so daß die Bilder in Richtung parallel zur Elektrode verfließen bzw. Leuchtschlappen aufweisen. Nach dem im folgenden beschriebenen Verfahren wird jedoch im Falle einer Fernsehdarstellung durch die halbe Ansteuerung keine Änderung im Entladungsstrom verursacht, wenn die Anoden A gemäß Fig. 1 horizontal und die Hilfsanoden 5 vertikal liegen, da die eine Halbansteuerung an der Hilfsanode ausgeführt wird.

Für Fernsehzwecke erfolgt die »Haftung« für die einzelnen horizontalen Zeilen, die längs den Anoden A verlaufen. Nimmt man an, daß pro Zeile sechs Adressierungen erfolgen, so wird ein Bild mit 6 Bits, d. h. 64 Tonwerten, erhalten. Da nach der vollständigen Adressierung einer Zeile vor Beginn der nächsten Adressierung keine Entladung erforderlich ist, kann KS nach dsr Adressierung abgesenkt werden, so daß der Arbeitspunkt der betreffenden Gasentladungszelle vom Punkt d zum Punkt Λ in Fig. 2 verschoben wird, wodurch ohne Beeinträchtigung der Entladung Energie gespart wird. ■

Vor Adressierung der gleichen Zeile muß jedoch der Arbeitspunkt vom Punkt A zum Punkt d zurückgeführt werden. Die Geschwindigkeit dieser Rückführung dürfte in der Größenordnung von einigen M ikrosekünden liegen. Dies beruht auf der Tatsache, daß die vorhergehende Zeile, die bereits eingeschaltet worden ist, als »Quelle« oder Trigger wirkt. Für die erste Zeile ist es daher erforderlich, eine Rückstellentladung vorzusehen, die geeignet ist, als eine derartige »Quelle« oder als Trigger zu wirken.

Fig. 4 zeigt einen Aufbau für eine Ansteuerschaltung zur Durchführung des hier in Rede stehenden Verfahrens. Eine Eingangsklemme 101 dient zur Aufnahme eines Eingangssignals in Form eines Analogsignals, etwa des üblichen Fernsehsignals, oder eines codierten Digitalsignals. Ein Codierer 102 dient dazu, die Analog- bzw. Digitalsignale in an die nachgeschalteten Schaltkreise angepaßten Codes zu codieren. In einem Umsetzer 103 wird das Eingangssignal in die Leuchtzeitspanne umgesetzt. Der Umsetzer 103 ist erforderlich, da die Leuchtdichte der Gasentladungszelle durch die Einschalt-Zeitspanne gegeben ist Der Umsetzer 103 besteht aus Laufzeitgliedern, deren Verzögerung für die jeweiligen digitalen Eingangssigssk (d.h. die Ausgangssignale des Codierers 112) vorbestimmt sind. Insbesondere besteht der Umsetzer 113 aus einer Vielzahl von Laufzeitgliedern, wie etjra Schiebewiderständen oder Schieberegistern, deren Anzahl von Stufen so gewählt ist, daß die gewünschte Verzögerung erzielt wird.

Der Umsetzer 103 bestimmt also die Zeitfolge der Schaltimpulsspannungen A VA, A VS, die den Gasentladungszellen an der Anode A bzw. der Hilfsanode 5 zugeführt werden, und führt ein die Zeitfolgen darstellendes Signal einer Aussteuerschaltung 9" für die Anode A und einer weiteren Aussteuerschaltung 10" für die Hilfsanoden 5 zu.

ίο Die Aussteuerschaltung 9" umfaßt eine Gleichspannungsquelle mit Spannungen VA'I, VA'2, VA'3 usw. sowie ein Schaltelement, das dazu dient, zu dem von dem Umsetzer 103 bestimmten Zeitpunkt der Gleichspannungsquelle den Wert A VA zu überlagern, während die weitere Aussteuerschaltung 10" eine Gleichspannungsquelle mit Spannungen KS' 1, KS" 2, KS'3 usw. sowie ein Schaltelement umfaßt, das zu einem ebenfalls von dem Umsetzer 103 bestimmten Zeitpunkt den WerLd VS der Gleichspannungsquelle überlagert.

In Fig. 5A ist die Aussteuerschaltung 9" für die Anode A und in Fig. 5B die weitere Aussteuerschaltung 10" für die Hilfsanoden 5 schematisch dargestellt. Dabei haben Gleichspannungsquellen 104 und 107 Ausgangsspannungen von beispielsweise VA'2 bzw. KS'2, während Gleichspannungsquellen 105 und 108 Ausgangswerte von A VA bzw. A VSaufweisen. Mit den Bezugsziffern 106 und 109 sind Schaltelemente bezeichnet, die dazu dienen, bei Empfang eines Signals von dem Umsetzer 103 auf die eine bzw. andere Gleich-Spannungsquelle 105 bzw. 108 umzuschalten.

Bei zu einer Matrix zusammengeschalteten Gasentladungszellen gibt es zwei Arten von Übersprech- oder Einstreustörungen. Bei der ersten Art handelt es sich um eine außergewöhnliche Entladung, die den Entladungsraum nicht durchsetzt Diese Störung läßt sich durch verstärkte isolation zwischen den Gssenüsdur.gszellen vermeiden. Die zweite Störung findet statt, wenn gemäß Fig. 1 von der Hilfs-Energiequelle 9' über den externen Widerstand 11, die Anode Λ1 der Gasentladungszelle (Al, 51), die Kathode ATIl, die Hilfsanode 51 der Gasentladungszelle (Al,Sl), die KathodeKIl, den Widerstand?, die Vorspannungsquelle 8 Strom nach Erde fließt.
In diesem Zustand wirken die Hilfsanoden 51 der Gasentladungszellen (A 1,51) und (Al, 51) als.Kathoden, so daß eine der Anzeigeentladungen dieser Gasentladungszellen einsetzt. Diese Übersprechstörung tritt auf, wenn die Differenz zwischen VA und KS außerordentlich hoch ist, was dann weniger wahrscheinlieh ist, wenn der Anzeigeentladungsraum 4 und der Hilfsentladungsraum 5 gleiche Gestalt haben. Wird die Differenz zwischen VA und KS^- größer, so fließt gleichzeitiggemäß Fi g. 2 Strom von der Energiequelle 9 über die Anode 1, die gemeinsame Kathode 3 und die Hilfsanode 2 zur weiteren Energiequelle 10. Dieser Strom bewirkt einen Lichtbogen, da die Hilfsanode 5 als Kathode arbeitet Die auf derartigen Übersprechstörungen beruhenden Lichtbogen und Beschädigungen der Anzeigeeinrichtung lassen sich dadurch vermeiden, daß in Serie zu den Energiequellen 9', 10' usw. die externen Widerstände 11 eingefügt werden.

Da die Anzeige- und die Hilfsentladungen sich gegenseitig triggern, können die in herkömmlichen Anordnungen häufig anzutreffenden Übersprechstörungen, die auf elektrischen Streuladungen aus anderen Entladungsräumen beruhen, kaum auftreten.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Anzeigeeinrichtung, bei der sich das erläuterte Ansteuerungsverfahren

bequem anwenden läßt, während Fig. 7A bis 7C perspektivische Darstellungen wesentlicher Teile der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 6 sind.

In Fig. 6 und 7 ist mit 14 ein Verbindungsraum, mit 15 ein auf die Wandung des Anzeigeraums 4 aufgebrachtes Fluoreszenzmaterial, mit 16 eine transparente isolierend:. Platte, mit 17 ein isolierendes Substrat, mit 18 eine weitere isolierende Platte, mit 19 eine Leiter für die Anode 1, mit 20 ein Deckglas für die Anode, mit 21 einen Leiter für die Kathoden 3 und mit 22 ein Kathoden-Deckglas bezeichnet.

Die Speicheraussteuerung erfolgt dadurch, daß an das gemäß Fig. 1 und 2 geschaltete Feld der Fig. 6 Spannung angelegt wird.

In dem Entladungsfeld nach Fig. 6 hat der Anzeigeraum 4 eine Breite von 0,25 mm, eine Tiefe von 0,23 mm und eine Länge von 1,5 mm, während der Hilfsentladungsraum 5 eine Breite von 0.25 mm. eine Tiefe von 0,38 mm und eine Länge von 0,8 mm aufweist. Der Verbindungsraum 14 hat einen Durchmesser von 0,3 mm und eine Länge von 0,5 mm. Die Kathode 3 besteht aus Nickel und hat eine Oberfläche von 0,2 mm². Als Gas wird Xenon bei einem Druck von 44 mbar verwendet. Die statischen Eigenschaften dieses Entladungsfeldes werden unter Verwendung von Widerstandswerten 1 Mii, 2 Mil bzw. 5 MU Tür den Widerstand 7 gemäß Fig. 8 gemessen.

In Fig. 8 ist der durch die Punkte@-(25)-(i8)-(i9)- @ - @ - definierte Bereich mit (α) bezeichnet, während der durch die Punkte @ - © - @ definierte Bereich mit (b) bezeichnet ist. In ähnlicher Weise wird der Bereich (c) durch die Punkte (n) - @ - @ der Bereich (d) durch die Punkte@-(i6Wi7)-ßj)und der Bereich (e) durch die Punkte(u)-(i5-(i^-(^definiert. Die Bereiche (α) bis (e) nach Fig. 8 entsprechen den gleich bezeichneten Bereichen nach Fig. 1.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, treten in den Werten von VA (ein) und VA (aus) keine wesentlichen Änderungen auf, selbst wenn R von 1 MU auf 5 Mii erhöht wird. Dies bedeutet, daß Schwankungen in dem Wert von R die Speichereigenschaften nirto wesentlich beeinflussen.

Im Gegensatz dazu ändern sich die Werte von VAext und VSext mit R. Daher macht es bei dem eingangs erwähnten herkömmlichen Verfahren gemäß Ziffer 2. die Schwankung von R schwierig, mit großen Matrixfeldern zu arbeiten. Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden dagegen VAext und VSext nicht zur Erzeugung der Speichereigenschaften herangezogen.

Bei der Messung der Kennlinien nach Fig. 8 waren die folgenden Bedingungen gegeben:

; ftfm=370V, KSe/=420V; VSm=35QV.

Daher lassen sich die Gleichungen (3), (6) und (8) folgendermaßen umschreiben:

Im allgemeinen ist ein Speicher-Arbeitsbereich M von 0,5 oder mehr annehmbar. Der obige Wert erfüllt diese Bedingung üurchaus. Keine andere Anordnung ist in der Lage, einen derart großen Speicher-Arbeitsbereich M von 1,0 oder mehr zu vermitteln.

Bei dem erfindungsgemäßen Aussteuerungsverfahren erscheinen Schwankungen im Widerstandswert von R als Schwankungen im Entladungsstrom. Da die Leuchtdichte eines Fluoreszenzmaterials mit dem

ίο Strom linear steigt und dann einen Sättigungswert erreicht, bewirken Schwankungen von R entsprechende Leuchtdichte-Schwankungen, wenn die Anzeigeeinrichtung im Bereich geringeren Stromes betrieben wird, während bei Betrieb im Bereich höherer Stromstärke keine wesentlichen Leuchtdichteschwankungen auftreten. Allerdings würde der letztere Fall gegenüber dem ersteren einen schlechteren Wirkungsgrad haben.

Im folgenden soll eine Erläuterung über die dynamischen Eigenschaften gegeben werden, die die Anzeigeeinrichtung bei Umschaltung durch pulsierende Spannungen aufweist.

Fig. 9 und 10 zeigen die Beziehung zwischen der Impulsspannung Vp und der Impulsbreite 7", wie sie zum Umschalten der Anzeigeentladung aus - ein erforderlich sind. Um beispielsweise die Anzeigeentladung mit einem Impuls von 5 us einzuschalten, wenn die Hilfsentladung bei VA = 800 V und VS = 500 V besteht, ist eine Impulsspannung von 100 V oder mehr erforderlich. Dabei ist zu beachten, daß sich die Impulsbreite

jo gegenüber VA abrupt ändert, was bedeutet, daß die Umschaltung durch die Impulsbreite nicht allzu stark beeinflußt wird.

Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen Vp und VA, me sie zum Umschalten mittels eines Impulses von 5 μ5

» erforderlich sind, wenn in der Schaltung nach Fig. 10 VS konstant gehalten wird.

In Fig. 11 dient der Bereich Vp si 0 zum Umschalten der Anzeigeentladung aus-ein, während der Bereich Kp <0 zum Umschalten der Anzeigeentladung einaus dient. In dem Bereich Vp SO läßt sich die Funktion Vp (VA) für den Bereich von Vp > 50 V näherungsweise folgendermaßen angeben:

VA (en) = KS+350 V;

VA(Oa)= VS- 50 V;

VA (ein) - VA (aus) = 400 V.

(30 (60 (80 Vp*VAo(än)-

(19)

ftf σ (an) gibt hier den Wert von VA (ein) an, wenn

Vp = O ist. Gleichung (19) zeigt, daß die Spannung bei

der Impulsbreite von 5 μ5βο größer sein muß als bei Gleichspannung, um die Umschaltung mit einem solchen Impuls zu bewirken.

Andererseits läßt sich im Bereich Vp S0 Vp(VA) für den Bereich | Vp\< 50 V folgendermaßen wiedergeben:

Vp at VAo (aus) -VA.

(20)

Diese Gleichungen folgen gut den Kurven in Fig. 8. Der durch Gleichung (T) gegebene Speicher-Arbeitsbereich M berechnet sich zu 1, da ftf (an) = 800 V und VA (aus) = 400 V ist, wenn /E=IMu und VS = 450 V sind. Erfolgt die Entladungs-Umschaltung durch VS, so ist M = U, da VS (ein) = 750 V und KS (aus) = 300 V sind, wenn R=I ΜΩ und VA = 700 V betragen.

Es ist also keine zusätzliche Spannung erforderlich. Wirdjedoch der Punkt (VA, VS) zur Aufrechterhaltung der Entladung gegenüber der Kurve VA (aus) über 50 V einwärts verlagert, so wird es sehr schwierig, die Anzeigeentladung auszuschalten.

Fig. 12 zeigt die Werte von Vp, die zum Umschalten erforderlich sind, wenn in der Schaltung nach Fig. 13 KS geändert und VA konstant gehalten wird. Die zum Umschalten benutzte Impulsbreite beträgt wiederum 5 μβ. Der Bereich Vp S 20 dient zum Ausschalten und der Bereich Vp S 0 zum Einschalten der Anzeige-Entladung, so daß diese Bereiche denen nach Fig. Il entsprechen.

Die obige Beschreibung gilt für den Fall, daß zur Durchführung des Verfahrens die Anzeigeeinrichtung nach Fig. 6 verwendet wird. Die Erfindung läßt sich jedoch ebenso gut auch bei Verwendung einer Anzeigeeinrichtung durchführen, das im Vergleich zu dem nach F i g. 6 mit einem kürzeren Hilfsentladungsraum 5 arbeitet, bei dem der Hilfsentladungsraum 5 senkrecht zu der transparenten isolierenden Platte 16 angeordnet ist und für die Hilfsentladung mit negativem Glimmlicht gearbeitet wird. Außerdem kann das Fluoreszenzmaterial 15 durch in das Feld eingefüllte Gase wie Neon oder Argon zum Emittieren von sichtbarem Licht ersetzt sein.

Die vorteilhaften Eigenschaften des oben beschriebenen Verfahrens lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

1) Für die Anzeige- und die Kiifseniiaüung zusammen ist nur ein Widerstand erforderlich.

2) Der Speicher-Arbeitsbereich M ist im wesentlichen frei von Änderungen im Widerstandswert des Widerstands 7.

3) Es wird eine im wesentlichen konstante Intensität oder Leuchtdichte erzielt, selbst wenn Änderungen im Widerstandswert Änderungen im Entladungsstrom bewirken, wenn die Anzeigeeinrichtung in einem Bereich betrieben wird, in dem der Entladungsstrom gesättigt i&:.

<·) Mit Hilfe einer Entladung mit hoher Überschlagspannung, etwa der positiven Säule, läßt sich ein außerordentlich großer Speicher-Arbeitsbereich M über 1 erreichen.

5) Bei Benutzung der positiven Säule wird ein höherer Leuchtdichte-Wirkungsgrad und gleichzeitig eine geringere Abnahme der Intensität erreicht.

6) Es wird erheblich Leistung gespart, da die eine Entladung aufhört, wenn die andere Entladung einsetzi.

7) Da die Anzeige- und die Hilfsentladung einander wechselweise einleitende Triggerentladungen bilden, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, daß Schwankungen in VA (ein) und VA (aus) ouftre'en.

8) Als Schaltelement kann eine integrierte Schaltung verwendet werden, da die zum Umschalten erforderliche Spannung unabhängig von der Spannung zur Aufrechterhaltung der Entladung genügend klein ist.

ίο 9) Eine hohe Schaltgeschwindigkeit unter 5 μβ läßt sich erzielen und eignet sich für Fernsehzwecke. 10) Da zu den Anzeigeelementen wahlfreier Zugriff möglich ist, eignet sich die Erfindung zur Darstellung von Daten an Rechner-Ein/Ausgabegeräten.

11) Die Wahrscheinlichkeit einer Beeinflussung durcL die Impulsbreite bei Umschaltung mit Hilfe von Impulsen ist geringer.

12) Es tritt keine Änderung in u6r jucuciituiCiitc eier Anzeige aufgrund von Stromänderungen bei HaIbansteuemng auf.

13) Die Hilfsentladung kann, falls sie nicht erforderlich ist, aufgehoben werden, ohne daß die Anzeige-Entladung beeinträchtigt wird.

14) Beim Einschalten der Hilfsentladung aus dem Zustand, in dem beide Entladungen abgeschaltet sind, kann eine Hilfsentladung der vorhergehenden Stufe als Triggerentladung benutzt werden, so daß die Anstiegszeit der eigentlichen Entladung abgekürzt wird.

jo 15) Ähnlich Ziffer 14) läßt sich dann, wenn aus dem Zustand, daß beide Entladungen abgeschaltet sind, die Hilfsentladung eingeschaltet werden soll, die Anstiegszeit der eigentlichen Entladung dadurch abkürzen, daß eine speziell ausgelegte Triggerent-

J5 ladung für die Hilfsentladung angewandt wird.
16) Der Grauton der Anzeigefarbe läßt sich durch Steuern des Entladungsstroms bzw. der Einschaltdauer der Entladung e

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur gleichspannungsmäßigen Ansteuerung einer flachen Anzeigeeinrichtung aus matrixförmig angeordneten Gasentladungszellen, deren jede einen zwischen einer Anode (A) und einer Kathode (K) liegenden Anzeigeentladungsraum (4) und einen zwischen einer Hilfsanode (S) und der Kathode (K) liegenden Hilfsentladungsraum (S) enthält, wobei die Anoden (A) der einzelnen Gasentladungszellen zeilenweise und die Hilfsanoden (S) spaltenweise jeweils mit gleichen Spannungen beaufschlagbar sind und die Kathoden (K) sämtlicher Gasentladungszellen jeweils über einen Widerstand (R) an einem gemeinsamen Potential liegen, und wobei die Entladung in jeder einzelnen Gasentladungszelle bei von Aufbau und Art der Gasentladungszellen abhängigen Spannungsänderungen zwischen Anode (A) - Kathode (K) und

Hilfsanode (S) — Käihöuc (K) VOIii riilfSciiiisdungS-

raum (S) zum Anzeigeentladungsraum (4) über- und auch wieder rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß an alle Anoden (A) und Hilfsanoden (S) derartige Spannungen (VA, VS) abgelegt werden, daß in den einzelnen Gasentladungszelle!! eine Entladung in Abhängigkeit von der vorhergegangenen Ansteuerung im Anzeigeentladungsraum (4) oder im Hilfsentladungsraum (5) aufrechterhalten wird, daß zum Ums. halten einer ausgewählten Gasentladungszelle in den Anzeigezu«tand die an deren Anode (A) liegende Spannung (VA) angehoben und gleichzeitig die an deren HilfwUKle (S) liegende Spannung (VS) abgesenkt wird, wobei nur durch die Summierung dieser beiden Spannungsänderungen der definierte Anzeigezustand erreichbar ist, und
daß zum Umschalten einer ausgewählten Gasentladungszelle in den Nicht-Anzeigezustand die an deren Anode (A) liegende Spannung(VA) abgesenkt und gleichzeitig die an deren Hilfsanode (S) Siegende Spannung (VS) angehoben wird, wobei nur durch die Summierung dieser beiden Spannungsänderungen der definierte Nicht-Anzeige/.ustand erreichbar ist.

Glimmentladung (J. Smith und K. E. Johnson, 1974 Conf. Display Devices and Systems, Seite 110, 1974);

4. Das impulsbetriebene Gasentladungsfeld mit Speicher (G. E. Holz, Symp. Soc. Information Display, Digest Papers, Seite 36,1972; C. D. Lustig et al., Symp. Soc. Information Display, Digest Papers, Seite 128, 1974);

5. DE-OS 20 23 409.