-
PLASMA - PANEL
-
Die Erfindung betrifft Plasma-Panels,die aus zwei Elektroden, die
auf den dem Gasraum der Entladungsstrecke abgewandten Oberflächen zweier, in einem
bestimmten Abstand voneinander planparallel angeordneten Isolatorschichten angebracht
sind, bestehen.
-
Plasma-Panels sind besonders geeignet für die Anwendung als Computer
Display. Es wurden aber auch Anwendungen als flacher
Fernsehbildschirm
für Schwarz-Weiß- und Farbfernsehen beschrieben. Hinsichtlich ihrer Arbeitsweise
sind zwei Arten von Plasma-Panels bekannt (z.B. IEEE Trans.Electron Devices ED 18
(1971), s. 642-672, ED 20 (1973), S. 1078-1108, ED 23 (1976), S. 313-331).
-
Die mit Wechselstrom betriebenen AC-Panels bestehen aus zwei Glasplatten,
die mittels eines Abstandhalters im gegenseitigen Abstand von ca. 0,1 mm zueinander
montiert werden. Auf jede der Glasplatten sind parallele Leiterbahnen aufgebracht,
die mit einer dünnen Glasschicht von ca. 50 /u Dicke überzogen werden.
-
Die Leiterbahnen auf den beiden Glasplatten verlaufen kreuzweise zueinander.
Jeder Kreuzungspunkt stellt ein Plasma-Element dar. Die Glasplatten werden am Rand
miteinander versiegelt. Der Gasraum zwischen den Platten wird mit einem geeigneten
Gas, z.B.
-
Neon + 0,1,96 Argon,gefüllt. Die Zündung eines Elements erfolgt durch
Anlegen einer genügend hohen Spannung an die entsprechenden Leiterbahnen. Gleichzeitig
liegen sämtliche Elemente an einer Wechselspannung, die zwar zum Zünden nicht ausreicht,
wohl aber zum Betrieb eines gezündeten Elements. Wird in einem Element eine Entladung
gezündet, so können die Ladungsträger nicht über die Elektroden abfließen. Sie werden
vielmehr an den isolierenden Wänden festgehalten und bilden ein elektrisches Feld,
das dem ursprünglichen Feld entgegengerichtet ist und damit bereits nach kurzer
Zeit, ca 1 /us, zum Abbruch der Entladung führt. Wird nun eine Spannung umgekehrter
Polarität wie
oben angelegt, so addieren sich diese Spannung und
die von den Wandladungen hervorgerufene Spannung, so daß wiederum eine Entladung
gezündet wird, aber in umgekehrter Richtung wie vorher.
-
Dadurch wird die vorhandene Wandladung zunächst abgebaut und mit umgekehrter
Polarität wieder aufgebaut, so daß die Entladung wiederum nach ca. 1 /us abbricht.
Durch Anlegen einer Wechselspannung läßt sich dieser Vorgang fortsetzen. Wegen der
jeweils unterstützenden Wirkung der Wandladungen kann diese Wechselspannung kleiner
sein als die Zündspannung. Damit kann ein einmal eingeschriebenes Bild beliebig
lange erhalten werden, ohne daß eine ständige Auffrischung durch einen externen
Speicher erforderlich ist. Durch Anlegen eines in Höhe und Phase geeigneten Spannungsimpulses
an ein gezündetes Element können die Wandladungen beseitigt werden.
-
Bei den AC-Panels werden wegen des selbstlöschenden Charakters der
Entladungen keine Vorwiderstände benötigt. Die Zündung eines Elements erfolgt, bedingt
durch die Feldemission an den blockierenden Elektroden, nahezu ohne Zündverzögerung.
Dadurch ist eine relativ hohe Schreibgeschwindigkeit möglich. Ferner kann eine gleichzeitige
Rückflächenprojektion erfolgen, da das Panel transparent ist. Bei den AC-Panels
ist jedoch die mittlere Bildhelligkeit relativ gering und eine kontinuierliche Grauwertwiedergabe
nicht möglich. Durch das ständige Anlegen einer Wechselspannung fließt ständig ein
Verschiebungsstrom auch in den nicht gezündeten Elementen, was zu hohem Stromverbrauch
führt.
-
Diese Nachteile sind durch DC-Panels teilweise beseitigt. Da bei den
DC-Panels mit einer Gleichstromentladung zwischen metallischen Elektroden gearbeitet
wird, kann die Bildhelligkeit wesentlich höher sein. Ferner ist durch die Variation
des Entladungsstroms eine kontinuierliche Grauwertwiedergabe möglich.
-
Bei einem DC-Panel mit Matrixansteuerung benötigt jedoch jedes Einzelelement
einen Vorwiderstand. Ferner ergeben sich bei Metallelektroden hohe Zündverzögerungen,
so daß die mögliche Schreibgeschwindigkeit gering ist Bei dem sogenannten Self-Scan-Panel,
das eine Abwandlung des DC-Panels darstellt, sind diese Nachteile beseitigt. Allerdings
kann ein Bildpunkt nur während der Anwesenheit der längs der einzelnen Zeilen wandernden
Hilfsentladung an dieser Stelle leuchten, so daß die mittlere Helligkeit wieder
relativ gering ist. Ferner wird hier zum Festhalten eines Bildes ein externer Bildspeicher
benötigt.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, ein neues Plasma-Panel
zu entwickeln, das die Vorteile von bekannten AC-und DC-Panels in sich vereinigt,
ohne deren Nachteile aufzuweisen, insbesondere ein Plasma-Panel zu schaffen, dessen
Elemente die Zündcharakteristik des AC-Panels und die Brenncharakteristik des DC-Panels
besitzen und dessen gespeicherte Information mit hoher Geschwindigkeit elektronisch
lesbar ist.
-
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß auf den dem Gasraum
der
Entladungsstrecke zugewandten Oberflächen der Isolatorschichten je eine Ringelektrode
vorgesehen ist. Die vorteilhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind
in den Unteransprüchen 2 bis 4 erläutert.
-
In den beigefügten Abbildungen zeigen Figur 1 a) das Einzelelement
im Ausgangszustand b) das Einzelelement bei der Zündung c) das Einzelelement nach
der Zündung Figur 2 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Panels ohne Grauwertwiedergabe
Figur 3 den Aufbau eines Panels für Fernsehbildwiedergabe.
-
Das Einzelelement, das in Figur 1 schematisch dargestellt ist, besitzt
einen symmetrischen Aufbau und besteht aus zwei leitfähigen Elektroden 1 und 2,
die auf den dem Gasraum der Entladungsstrecke 7 abgewandten Oberflächen zweier Isolatorschichten
3 und 4, die mittels eines Abstandhalters im gegenseitigen Abstand von ca. 100-500
/um zueinander planparallel montiert werden, angebracht sind. Die Isolatorschichten
3 und 4 weisen vorzugsweise eine Dicke von 20-50 /um auf. Auf den dem Gasraum der
Entladungsstrecke 7 zugewandten Oberflächen der Isolatorschichten 3 und 4 ist ferner
je eine Ringelektrode 5 und 6 vorgesehen. Die Ringelektroden 5 und 6 liegen an einer
Gleichspannung,
die der Brennspannung der Gasentladung entspricht. Im Ausgangszustand erfolgt keine
Entladung, da die Brennspannung zum Zünden nicht ausreicht.
-
Die Zündung erfolgt nach Figur 1b durch Anlegen einer entsprechenden
Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2. Diese Entladung bricht wegen der gebildeten
Wandladung und dem dadurch entstehenden Gegenfeld sofort wieder ab.
-
In Figur 1c wird dargestellt, daß die gezündete Entladung von den
beiden Ringelektroden 5 und 6 durch die dort anliegende Brennspannung übernommen
wird und dort als Gleichstromentladung weiter brennt. Die bei der Zündung gebildeten
Wandladungen werden durch Ladungsträger aus der Gleichstromentladung neutralisiert.
-
Das Löschen der Entladung geschieht durch Abschalten der Gleichspannung
zwischen den Ringelektroden 5 und 6. Durch erneutes Anlegen dieser Gleichspannung
wird der Ausgangszustand nach Figur 1a wieder hergestellt.
-
Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Panels, das
sich insbesondere für Computer Displays eignet. Das Panel besteht aus den beiden
Glasplatten 8 und 9, auf welche die Elektroden 1 und 2 in Form von Leiterbahnen
aufgebracht sind.
-
Die Leiterbahnen 1 laufen dabei senkrecht zu den Leiterbahnen 2.
-
Diese Leiterbahnen werden von den Isolatorschichten 3 und 4 bedeckt,
auf denen die Lochelektroden 5 und 6 aufgebracht sind.
-
Diese Lochelektroden stellen eine Parallelschaltung der Ringelektroden
des Einzelelements dar. Die einzelnen Entladungsstrecken sind durch die Löcher der
Glasscheibe 7 gebildet. Diese Scheibe stellt gleichzeitig den Abstandhalter für
die Glasplatten 8 und 9 dar und bestimmt damit die Länge der Entladungsstrecken.
Die Glasplatten 8 und 9 werden am Rand mit Glaslot verlötet und das Panel mit Neon
+ 0,1 % Argon gefüllt.
-
Die einzelnen Entladungsstrecken werden über die Leiterbahnen 1 und
2 gezündet, an deren Kreuzungsstellen sich jeweils ein Element befindet. Die Elemente
sind mit wahlfreiem Zugriff ansteuerbar. Durch Strombegrenzung der Entladungen zwischen
den Elektroden 5 und 6 genügt ein einziger elektronisch regelbarer Vorwiderstand
10. Dieser Widerstand, der z.B. durch einen Transistor gebildet werden kann, wird
in Abhängigkeit von der Zahl der gezündeten Elemente so eingestellt, daß der auf
jedes Element entfallende Stromanteil und damit die Lichtemission jedes Elements
unabhängig von der Zahl der gezündeten Elemente konstant bleibt. Der Vorwiderstand
10 wird mit Hilfe einer Zählvorrichtung 11 eingestellt, die die Zahl der gezündeten
Elemente registriert. Das einmal geschriebene Bild kann nun beliebig lange bestehen
bleiben. Das Löschen des Bildes erfolgt durch kurzzeitiges Abschalten, ca. 100 /us,
der Gleichspannung zwischen den Elektroden 5 und 6. Mit Hilfe der Elektroden 1 und
2 kann der Zustand eines Elements statisch mit einer Zugriffszeit von ca. 200 ns
abgefragt werden.
-
Der Aufbau eines Panels für Fernsehbildwiedergabe, der in Figur 3
in auseinandergezogener Form schematisch wiedergegeben wird, unterscheidet sich
von der Anordnung für Computer Displays dadurch, daß die Leiterbahnen 1 und 2 parallel
zueinander verlaufen und die Elektroden 5 und 6 in einzelne parallele Leiterbahnen
aufgeteilt sind. Die Leiterbahnen 5 verlaufen dabei senkrecht zu den Leiterbahnen
6. Die Ansteuerung der Zeilen erfolgt einerseits durch ein vierphasiges Impulsprogramm
an den parallel geschalteten Leiterbahnen 1 und 2 und andererseits durch Schließen
eines der Schalter Z über die Leiterbahnen 2.
-
Dadurch werden jeweils sämtliche Elemente einer Zeile innerhalb von
1 /us gezündet. Die Zuführung der Videoinformation erfolgt über die Leiterbahnen
6.
-
Jeder dieser Leiterbahnen wird über zwei Analog-Speicherelemente angesteuert.
Die Information der gesamten Zeile wird zunächst in die jeweils ersten der beiden
Speicherelemente eingeschrieben und wird dann nach Beendigung der Zeile gleichzeitig
in die zweiten Speicherelemente übertragen. In diesem Moment erfolgt die Zündung
der entsprechenden Zeile. Der Stromfluß durch jedes Einzelelement der Zeile wird
über die in den zugehörigen zweiten Speicherelementen vorhandenen Analoginformationen
gesteuert.
-
Währenddessen wird die Information der nächsten Zeile jeweils wieder
in die ersten Speicherelemente eingeschrieben. Die Information jeder Zeile wird
also so lange angezeigt, wie zum Schreiben der nächsten Zeile benötigt wird (Line-At-A-Time).
Das
erfindungsgemäße Panel hat gegenüber dem Self-Scan-Tanel den Vorteil, daß nicht
ständig Ililfsentladungen für eine gesamte Zeile brennen müssen, wodurch der erhebliche
Leistungsbedarf reduziert wird Diese IIilfsentladungen wirken zudem kontrastmindernd;
Leerseite