DE2643915A1

DE2643915A1 - Bildanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2643915A1
Application number: DE19762643915
Authority: DE
Inventors: David Walter Dr Branston
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-29
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1978-03-30
Also published as: US4130778A; JPS6237502B2; DE2643915C2; JPS5342674A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Unser Zeichen*^¹ ' "

Berlin und München

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Bildanzeigeeinrichtung

Zusatz zum Patent (Patentanmeldung P 24 12 869.6;

VPA 74/1039)

Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung P 24 12 869.6) ist eine Bildanzeigeeinrichtung mit einer Matrix aus Gasentladungszellen, denen Hilfsanoden zur Steuerung der Zeilen und Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung der Spalten zugeordnet sind, und mit einer Hilfsgasentladungsstrecke zwischen der Kathode und den Hilfsanoden sowie einer Elektronen-Beschleunigungsstrecke zwischen den Steuerelektroden und der Anode. Die aus einer Isolierstoffplatte gebildete Lochmatrix teilt den gemeinsamen Entladungsraum in einen Hilfsentladungsraum mit verhältnismäßig großer Länge zum Betrieb mit niedriger Spannung für den Gasentladungsstrom und einen zweiten Raum mit kurzer Weglänge und hoher Feldstärke zur Elektronenbeschleunigung. Die Isolier-Lochmatrix dient als Träger für die den Zeilen der Matrix zugeordneten Hilfsanoden. Gegebenenfalls können auf der gegenüberliegenden Flachseite der Matrix die Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung der Spalten der Matrix angeordnet sein. Kathode und Anode sind großflächig ausgebildet.

Die in der zeilenweise gesteuerten Hilfs-Glimmentladung entstehenden und zur Hilfsanode hin bewegten Elektronen werden in der nachgeschalteten Entladungsstrecke hoher Feldstärke durch die entsprechend aufgeteilte Steuerelektrode punktweise gesteuert auf die Anode beschleunigt und abgebildet, die vorzugsweise als zusammenhängende Schirmelektrode gestaltet sein kann und auf der die Elektronen als definierte Bildpunkte abgebildet

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v.rerden. Mit der Aussteuerung einer Zeile der Hilfsanoden brennt die Entladung gleichmäßig längs der gesamten Elektrode, während das negative Glimmlicht ein Gebiet bedeckt, dessen Fläche durch die bekannte Abhängigkeit der Stromdichte an der Kathode vom Gasdruck bestimmt wird. Besonders günstig für die Gesamtanordnung ist eine keilförmige Entladungsform.

Es ist bekannt, daß die Entladungsform wesentlich beeinflußt wird von der Beschaffenheit des Gases und der Elektrodenoberfläche. Es wurde ferner gefunden, daß die quadratische Form des Glimmlichtes an der Anode noch durch weitere Einflußgrößen gestört werden kann. Es hat sich außerdem gezeigt, daß die erwünschte keilförmige Entladung unter Umständen erst dann auftritt, wenn sie in die anomale Form übergeht, d.h. wenn der Entladungsstrom so weit erhöht wird, daß die gesamte Kathode bedeckt ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, in einer Bildanzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art in jedem Betriebszustand die keilförmige Entladung sicherzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kathode in Teilkathoden aufgeteilt ist. Diesen Teilkathoden ist jeweils eine Gruppe von Hilfsanoden zugeordnet. Dann fließt auf jedes Segment nur Strom von einer begrenzten Zahl von Hilfsanoden, nämlich den Hilfsanoden der zugeordneten Gruppe. Die Anzahl hängt unter anderem ab von der gewählten Gasart und deren Druck. Sie beträgt mindestens 3 und wird 30 nicht wesentlich überschreiten.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 der Aufbau einer Bildanzeigeeinrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Bild 2 zeigt ein mit der Elektrodengestaltung nach der Erfindung ausführbares Abtastsystem. In Figur 3 ist die Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 2 in einem Diagramm veranschaulicht.

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In der Anordnung nach Figur 1 ist eine Lochplatte 1 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Quarz, Glas, Keramik oder auch Kunststoff, mit einer Matrix von Löchern 2 versehen, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Diese Lochmatrix 1 ist auf der unteren Flachseite mit Hilfsanoden 3 versehen, die streifenförmig ausgebildet, als Zeilen parallel zueinander angeordnet und mit A^, Ap und A^ bezeichnet sind. Auf der oberen Flachseite ist die Lochmatrix 1 mit Steuerelektroden 4 versehen, die in gleicher Weise streifenförmig gestaltet, als Spalten gegenüber den Hilfsanoden 3 gekreuzt sind und zur Helligkeitssteuerung der Entladungsstrecken dienen. Die in der praktischen Ausführungsform der Anordnung nach Figur 1 etwa als Sandwich aneinander anliegenden bzi*. mit geringem Abstand einander zugeordneten Einzelteile sind in der Figur zur Verdeutlichung auseinandergezogen dargestellt.

Die Hilfsanoden 3 bilden jeweils mit dem zugeordneten Teil einer Kathode 5 eine Hilfsgasentladungsstrecke. Die Kathode 5 ist deshalb in einem verhältnismäßig großen Abstand, der beispielsweise wenigstens 10 mm betragen kann, von den Hilfsanoden 3 angeordnet. Demgegenüber ist der Abstand der Steuerelektroden 4 von einer Anode 6, die zur Beschleunigung dient und die Leuchtschirmelektrode bildet, verhältnismäßig gering; er kann beispielsweise etwa 1 mm betragen. Die Anode 6 ist mit einer Abdeckung 26 versehen, die aus optisch transparentem Material, beispielsweise aus Glas, besteht und hinter der die Bildpunkte entsprechend den Zeilen und Spalten der Bohrungen der Lochmatrix 1 sichtbar sind. Die Steuerelektroden 4 bilden mit der Anode 6 eine Beschleunigungsstrecke. Zwischen diesen Elektroden liegt deshalb eine hohe Beschleunigungsspannung von beispielsweise 5 kV.

An der Hilfsentladungsstreeke liegt demgegenüber eine verhältnismäßig niedrige Sehaltspannung, die beispielsweise 300 V betragen kann. Zur Zeilen- und Spaltensteuerung dienen elektronische Schaltelemente, die in der Figur nicht dargestellt sind. Über eine besondere Spannungsquelle kann vorzugsweise eine Vor-

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spannung von beispielsweise 50 V über jeweils einen Widerstand an die Hilfsanoden A₁ Ms A, gelegt werden.

Werden'die Hilfsanoden A. bis A^ mittels einer in der Figur nicht dargestellten Steuereinrichtung gesteuert, so erhält man keilförmige Entladungen zu der Teilkathode K₁, deren Begrenzungen in der Figur gestrichelt angedeutet sind. Nach der Erfindung sind nun weitere Teilkathoden vorgesehen, von denen in der Figur lediglich die zweite angedeutet und mit K₂ bezeichnet ist.

Nach Figur 2 sind Hilfsanoden A₁ bis A_n in Gruppen zu jeweils 10 Anoden A₁ bis A₁₀, A₁₁ bis ApQ und Ap₁ bis A™ sowie Aq bis A eingeteilt. Von diesen Gruppen bildet jeweils eine Hilfsanode durch Parallelschaltung mit jeweils einer Hilfsanode aller weiteren Gruppen eine gemeinsame Phase, beispielsweise die Anoden A₁, A₁₁, Ap₁ und Aq. Diese Phasen sind dann jeweils über ein elektronisches Schaltelement zwischen Nullpotential und die Spannung U₁ geschaltet; die Hilfsanoden A₁ bis A können somit Nullpotential oder die Spannung U₁ annehmen. Die elektronischen Schalter sind in der Figur mit 50 bis 59 bezeichnet. Diesen Schaltern ist eine Steuereinrichtung 40 mit der Funktion eines Ringzählers zugeordnet, deren Ausgänge in der Figur mit 60 bis 69 bezeichnet sind. Die Steuereinrichtung 40 erhält eine Impulsfolge von einem Taktgeber 80, der beispielsweise ein Oszillator sein kann. Mit jedem Eingangsimpuls wird ein Ausgangssignal von einem der Ausgänge 60 bis 69 auf den nächstfolgenden weitergeschaltet. Das Ausgangssignal des letzten Ausgangs 69 wird mit dem folgenden Taktimpuls wieder auf den ersten Ausgang 60 weitergeschaltet.

Den einzelnen· Gruppen von Anoden ist jeweils eine Teilkathode zugeordnet, die in der Figur mit K₁, K₂, K, und K_n bezeichnet sind. Jede Anodengruppe, beispielsweise die Anoden A₁ bis A₁Q, die einer Teilkathode, beispielsweise der Teilkathode K₁, zugeordnet sind, enthält vorzugsweise mindestens 3 Hilfsanoden. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 enthält jede Gruppe 10 Hilfs-

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anoden. Die einzelnen Phasen der Anoden sind jeweils über einen Begrenzungswiderstand an eine Anodenspannung U^ gegen Masse angeschlossen. Die Begrenzungswiderstände sind in der Figur mit 70 bis 79 bezeichnet. Die Kathoden sind jeweils abwechselnd parallelgeschaltet, d.h. die Kathode K. ist parallelgeschaltet mit der Kathode K, sowie allen weiteren ungeraden Kathoden und liegt über einen Begrenzungswiderstand 81 an einer Kathodenspannung Up gegen Masse. In gleicher Weise liegt die Kathode K₂ mit weiteren in der Figur nicht dargestellten Kathoden sowie der Kathode 1L· über einen Begrenzungswiderstand 82 an der Kathodenspannung U₂.

Den Hilfsanoden A^ bis A ist zur Vorionisierung noch eine Rückstellentladungsstrecke AK zugeordnet. Die Rückstellanode A ist über einen elektronischen Schalter 84 an Nullpotential gelegt und über einen Begrenzungswiderstand 85. an die Anodenspannung U^ angeschlossen. In gleicher Weise ist die Rückstellkathode K über einen Abfallwiderstand 86 und einen elektronischen Schalter 88 an eine Kathodenspannung U^ angeschlossen. Die Schalter 84 und 88 erhalten ihre Steuerimpulse vom Taktgeber 80 vorzugsweise über einen Zeilenzähler 92. Den ersten Taktimpuls erhalten nur die Steuerelemente 84 und 88, während die übrigen Taktimpulse zugleich auch der Steuereinrichtung zugeführt werden. Das Signal am Ausgang 60 der Steuereinrichtung 40 wird auch einem Impulsgeber 94 mit symmetrischem Ausgang zugeführt, der beispielsweise ein elektronischer bistabiler Kippschalter sein kann, dessen Ausgänge die Kathodenschalter und 97 steuern. Über den Schalter 96 liegt die Kathode K₁ in Reihe mit einem Abfallwiderstand 98 an einer Kathodenspannung U,. In gleicher Weise ist die Kathode K₂ über einen Abfallwiderstand 99 und den Schalter 97 an die Schaltspannung U, für die Kathoden gelegt. Durch die Ausgangsimpulse des Impulsgebers 94 werden die beiden Kathodenschalter 96 und 97 jeweils abwechselnd ein- und ausgeschaltet und damit werden die angeschlossenen Teilkathoden jeweils abwechselnd auf die Kathodenspannung U^ und die Kathodenspannung U₂ geschaltet.

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Die Zündspannung U- einer Entladungsstrecke ist kleiner, wenn

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in der Entladungsstrecke bereits Ladungsträger vorhanden sind, d.h. wenn die Entladungsstrecke bereits vorionisiert ist; sie vermindert sich dann auf einen Betrag U .. Die Brennspannung Ug ist von der Vorionisation unabhängig. Die Spannungsniveaus in Figur 2 sollen negativ gegen Masse sein. Die Spannung U^ ist negativer als die Zündspannung U . Die S ehalt spannung U^. für

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die Teilkathoden ist größer als die Zündspannung U ., aber

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kleiner als die Zündspannung U__M. Die Anodenspannung U_-1 muß die

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Bedingung erfüllen; U^ - U₁ <1 Ug. Die Kathodenspannung U₂ ist ebenfalls kleiner als Ug.

In der praktischen Ausführung der Schaltung nach Figur 2 sollen beispielsweise 10 Anodengruppen gebildet sein, von denen in der Figur lediglich die ersten drei Anodengruppen und die letzte dargestellt sind. Diesen Anodengruppen ist jeweils eine der Teilkathoden K₁, Kp, K-, bis K zugeordnet. Da benachbarte Teilkathoden nicht auf gleicher Spannung liegen dürfen, sind jeweils die ungeraden Kathoden K₁, K^ und die in der Figur nicht dargestellten weiteren ungeraden Teilkathoden parallelgeschaltet. In gleicher Weise sind die geraden Teilkathoden, von denen in der Figur lediglich die Teilkathode K₂ und die letzte Kathode K_n angedeutet sind, parallelgeschaltet. Zum Zurückschalten nach einem Durchlauf bis zur Anode A braucht man wieder eine Vorionisation für die erste Anode A. der ersten Hilfsanodengruppe (A₁ bis A₁₀). Zu diesem Zweck sind die Rückstellanode A_r und die Rückstellkathode K vorgesehen, die entweder eine etwas höhere Zündspannung haben oder die sich in einem etwas geringeren Abstand gegenüberliegen. Mit dieser Entladungsstrecke AK erhält man sowohl beim Einschalten der Gesamtanordnung als· auch nach einem Durchlauf der Entladung eine Vorionisation der Hilfsentladungsstrecken.

In den Figuren 3a bis 3d ist Jeweils der Verlauf verschiedener Spannungen bzw. Impulse der Schaltung nach Figur 2 über der Zeit t in einem Diagramm aufgetragen. Alle Transistoren sollen zunächst gesperrt sein* Zur Zeit t_Q werden nach Figur 3a vom

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Taktgeber 80 die Schalter 84 und 88 ausgesteuert, während der Ausgang zur Steuereinrichtung 40 durch eine in der Figur nicht dargestellte Elektronik gesperrt ist. Die Spannung U. an der Rückstellanode A geht von der Spannung IL auf Nullpotential und die Spannung U"_K an der zugeordneten Rückstellkathode K versucht nach Figur 3b die Schaltspannung U^ anzunehmen. Schon bei einem Spannungsunterschied von U <; U» zwischen der Rück-

stellanode A und der Rückstellkathode K zündet die Entladungsr r

strecke durch und brennt anschließend mit der Brennspannung U_ß bis die Transistoren 84 und 98 wieder gesperrt werden. Zur Zeit t. wird nach Figur 3e der zweite Taktimpuls des Taktgebers 80 auf beiden Ausgangsleitungen sowohl über die Steuereinrichtung 40 auf den Schalter 50 als auch über die Steuereinrichtung 94 auf den Schalter 96 gegeben. Die Spannung U. ^ an der Anode A₁ wird Null. Die Spannung U_R1 an den Kathoden K₁ und K, nähert sich nach Figur 3c der Schaltspannung U,. Wegen der Vorionisation zündet die Strecke A₁K₁ aber schon bei der Spannung U . durch. Die Spannung zwischen der Anode A₂₁ und der Kathode K, wird dadurch auf die Brennspannung Ug begrenzt, so daß diese Strecken nicht durchzünden. Das Potential U„-₂ ^an ä-^er Kathode Kp bleibt nach Figur 3d auf der Kathodenspannung U₂. Deshalb ist der Spannungsunterschied zwischen der Anode A₂₁ und der Teilkathode 2 zu klein, um die Strecke durchzuzünden. Die Entladung brennt somit nur zwischen der Anode A₁ und der Kathode K₁. Die Stromstärke wird so eingestellt, daß die Entladung die Teilkathode K₁ völlig bedeckt, d.h. diese Entladung brennt anomal.

Beim dritten Taktimpuls zur Zeit t₂ bleibt der Schalter 96 offen, während der Schalter 50 gesperrt wird und der Schalter 51 über den Ausgang 61 einen Steuerimpuls erhält, so daß nunmehr die Entladung zwischen der Anode A₂ und der Kathode K₁ brennt und die Anodenspannung U_A2 an der Anode A₂ Null wird. Beim vierten Taktimpuls zur Zeit t, und den folgenden Taktimpulsen springt die Entladung jeweils auf die nächscfolgende Anode über. Dementsprechend werden nacheinander die Anodenspannungen U«, bis ^UA10 Null. Nach dem elften Taktimpuls brennt somit zur Zeit t_1Q die Entladung zwischen der letzten Anode A₁₀ der ersten Gruppe

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und der Teilkathode K₁. Beim zwölften Impuls zur Zeit t^ wird der Schalter 59 gesperrt und der Schalter 50 wieder gezündet. Zugleich wird aber der Schalter 96 gesperrt und der Schalter leitend. Es ist somit die zweite Gruppe bereits vorionisiert und die erste Anode A₁₁ zündet nach Figur 3d zur zweiten Teilkathode Kp durch. Die folgenden Taktimpulse zünden jeweils nacheinander die folgenden Anoden der zweiten Gruppe und die Entladung brennt jeweils zwischen diesen Anoden und der Teilkathode K₂. In gleicher Weise werden die Anoden der folgenden Anodengruppen nacheinander gezündet. Wenn die Entladung die letzte Anode A der letzten Gruppe erreicht hat, ist es nur notwendig, die Rückstellanode A und die zugehörige Rückstellkathode K_r zu zünden, um den Entladungsablauf erneut einzuleiten.

Die üblichen fernsehbilder werden bekanntlich dadurch zusammengesetzt, daß der Kathodenstrahl zunächst einzelne Zeilen und anschließend die dazwischenliegenden Zeilen durchläuft. Bei einem Bildschirm mit beispielsweise 625 Zeilen werden dann die den Bildzeilen entsprechenden Anoden in der Reihenfolge 1, 3, 5 ... bis 625 und dann die fehlenden Zeilen 2, 4, 6 ... bis angesteuert. Auch für eine derartige Bildwiedergabe ist das Abtastsystem einer Wiedergabeeinrichtung nach der Erfindung geeignet. Es hat sich nämlich erwiesen, daß die beschriebene Vorionisation noch wirksam ist, wenn einige Anoden übersprungen werden.

4 Patentansprüche
3 Figuren

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Leerseite ΆΌ -

Claims

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Patentansprüche

1J Bildanzeigeeinrichtung mit einer Matrix aus Gasentladungszellen, denen Hilfsanoden zur Steuerung der Zeilen und Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung der Spalten zugeordnet sind, und mit einer Hilfsgasentladungsstrecke zwischen der Kathode und den Hilfsanoden und einer Elektronen-Beschleunigungsstrecke zwischen den Steuerelektroden und der Anode, nach Patent ... (Anmeldung P 24 12 869.6; VPA 74/1039), dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (5) in Teilkathoden (K₁, K₂, K,, K_n) aufgeteilt ist, denen jeweils eine Gruppe von Hilfsanoden (A₁ bis A₁₀, A₁₁ bis Ap₀, Ap₁ bis A,_Q) zugeordnet ist.
2. Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen jeweils aus mindestens drei Hilfsanoden bestehen.
3. Bildanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der Hilfsanoden (A₁, A₁₁, A₂₁ ... aller Gruppen (A₁ bis A₁₀, A₁₁ bis A₂₀, A₂₁ bis A,_Q) durch Parallelschaltung eine gemeinsame Phase (A₁, A₁₁, A₂₁, Aq ...) bilden, der eine gemeinsame Steuerung (5O,6O;51,61;52,62 ...) zugeordnet ist.
4. Bildanzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Hilfsgasentladungsstrecken (A₁ bis A₁₀, K₁; A₂ bis A₂₀, K₂ ...) eine Rückstellentladungsstrecke (A K„) zur Vorionisierung zugeordnet ist.

ORIGINAL INSPECTED

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