DE2703599C3

DE2703599C3 - Vorrichtung zum Invertieren des Anzeigezustandes einer Speicher-Gasentladungs-Anzeigezelle

Info

Publication number: DE2703599C3
Application number: DE2703599A
Authority: DE
Inventors: Peter Dinh-Tuan Colts Neck N.J. Ngo
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1981-09-10
Also published as: GB1563530A; FR2339923A1; JPS6119999B2; US4030091A; CA1070872A; NL7700913A; DE2703599B2; DE2703599A1; JPS52115629A; FR2339923B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs, wie es aus der DE-OS 12 800 bekannt ist.

Bekannte Speicher-Gasentladungs-Anzeigezellen besitzen einen lichtemittierenden und einen nicht-Iichtemittierenden Zustand entsprechend einer binären »1« und einer binären »0«, wobei im lichtemittierenden Zustand eine charakteristische Spannung über dem Gasvolumen in der Anzeigezelle gespeichert wird. Derartige Speicher-Gasentladungs-Anzeigezellen lassen sich in Form eines sogenannten »Plasmapanels« zu einer Anzeigevorrichtung zusammenfügen.

In seiner üblichsten Form weist ein Plasmapanel zwei dielektrische Platten oder Oberflächen auf, von denen wenigstens eine durchscheinend ist und zwischen denen ein zusammenhängendes Volumen eines gasförmigen Anzeigematerials, wie Neon, dicht eingeschlossen ist. Eine erste Gruppe von »Spalten«-Leitern ist in im wesentlichen vertikaler Richtung auf einer Platte angeordnet. Eine zweite Gruppe aus »Reihenw-Leitern ist in einer im wesentlichen horizontalen Richtung auf der anderen Platte angeordnet.

Die einzelnen Zonen des Panels, dir durch die Schnittoder Kreuzungspunkte der verschiedenen Reihen- und Spaltenteiler definiert sind, wirken als dessen Anzeigezellen. Bilder, Text und andere graphische Daten werden auf dem Panel dargestellt, indem unter der Steuerung beispielsweise eines Digitalcomputers an ausgewählten Kreuzungspunkten einzelne Glimmentladungen im Gas erzeugt werden. Der Computer leitet bei einer bestimmten Zelle eine Entladung ein, indem er dieser über ihr Reihen- und Spaltenleiterpaar einen ϊ »Schreibimpuls« aufprägt oder zuführt Die Amplitude des Schreibimpulses übersteigt die Durchbruchsspannung das Gases und es wird eine Raumladung oder ein Plasma aus Elektroden und positiven Ionen im Kreuzungspunktbereich erzeugt Eine damit einherge-

iü hende Lawinenvervielfachung erzeugt eine Glimmentladung und einen damit verbundenen kurzen (beispielsweise eine Mikrosekunde) Lichtimpuls im sichtbaren Spektrum. Der Schreibimpuls, der weiterhin an die Zelle angelegt bleibt, beginnt die Raumladungselektronen

ι ί und -ionen oder Ladungsträger zu gegenüberliegenden Zellenwänden, d. h, den gegenüberliegenden dielektrischen Oberflächen im Kreuzungspunktbereich, zu ziehen. Wenn der Schreibimpuls aufhört, bleibt über dem Gas am Kreuzungspunkt eine »Wand«-Spannung gespeichert, die von den sogenannten Wandladungen herrührt.

Ein einziger kurzdauernder Lichtimpuls kann natürlich vom menschlichen Auge nicht festgestellt werden. Deshalb werden zur Erzeugung einer Plasmaanzeige-

2¹) zelle, die kontinuierlich lichtemittierend (EIN, erregt) erscheint, weitere rasch folgende Glimmentladungen und damit einhergehende Lichtimpulse benötigt. Diese werden du^ch ein »Halte«-Signal erzeugt, das einer jeden Zelle des Panels zugeführt wird. Das Haltesignal

«ι kann beispielsweise in einer Folge von Impulsen mit wechselnder Polarität bestehen. Die Amplitude dieser Halteimpulse ist kleiner als die Durchbruchsspannung. Folglich ist die Spannung über Zellen, die nicht zuvor von einem Schreibimpuls erregt worden sind (AUS-Zu-

)5 stand), nicht ausreichend, um eine Entladung zu bewirken, und diese Zellen bleiben in einem nicht-lichtemittierenden Zustand.

Die Spannung über dem Gas einer zuvor erregten Zelle (EIN-Zustand) weist jedoch die Überlagerung der

4i) Haltespannung mit der zuvor in dieser Zelle gespeicherten Wandspannung auf. Die einem Schreibimpuls folgende Haltespannung hat einen diesem entgegengesetzte Polarität. Infolgedessen wirken die Wand- und die Hlatespannung über dem Gas additiv zusammen.

Vi Man kann annehmen, daß die zusammenwirkende Spannung die Durchbruchsspannung übersteigt. Daher werden eine zweite Glimmentladung und damit einhergehend ein Lichtimpuls erzeugt. Der Ladungsträgerfluß zu den Zellwänden baut nun eine Wandspan-

W nung entgegengesetzter Polarität auf. Die Polarität des nächsten Halteimpulses ist ebenfalls entgegengesetzt zu derjenigen seines Vorläufers, was noch eine weitere Entladung erzeugt, usw. Nach einigen Haltezyklen erreicht der Betrag der Wandspannung einen konstan-

^r>5 ten, charakteristischen Wert, der eine Funktion der Gaszusammensetzung, der Panelabmessungen, des Haltespannungswertes und weiterer Parameter ist. Die Haltesignalfrequenz kann im Bereich von 50 kHz liegen. Daher werden die von einer EIN-ZeIIe auf das Haltesignal hin emittierten Lichtimpulse vom Auge des Betrachters verschmolzen, und die Zelle erscheint als kontinuierlich erregt.

Eine Zelle, die in einen lichtemittierenden Zustand gebracht worden ist, wird durch Entfernen ihrer

(>■> Wandladung in einen nicht-lichtemittierenden Zustand 'AUS) geschaltet. Im speziellen wird der betrachteten /.eile ein »Lösch«-lmpuls zugeführt, und zwar wiederum über ihr Reihen· und Spaltenleiterpaar. Die Polarität

des Löschimpulses ist entgegengesetzt zu derjenigen des vorausgehenden Halteimpulses, und obwohl seine Amplitude typischerweise etwas kleiner als diejenige eines Halteimpulses ist, ist sie ausreichend groß, um eine Entladung bei einer EIN-Zelle zu bewirken. Somit beginnt die Wandspannung ihre Polarität umzukehren. Der Löschimpuls weist jedoch relativ zum Halteimpuls eine derart kurze Dauer auf, daß die Wandspannungsumkehr vorzeitig beendet wird, und zwar zu einer Zeit, zu der die Wandspannung kleiner ist als die Differenz zwischen dir Durchbruchs- und der Haltespannung. Infolgedessen treten keine weiteren Durchbrüche auf und wird die Zelle in einen AUS-Zustand zurückgebracht

Aus dem Vorausgehenden erkennt man, daß ein Plasmapanel das aufweist, was als »inhärenter Speicher« bezeichnet wird; wenn der Computer oder ein anderes Steuergerät erst einmal einen Schreibimpuls an eine ausgewählte Zelle angelegt hat, bleibt die Zelle ohne weitere Computereinflußnahme in einem erregten Zustand. Der Computer ist folglich für andere Aufgaben freigestellt, bis irgendeine Änderung im angezeigten Bild vorzunehmen ist Im Gegensatz dazu weist eine Kathodenstrahlröhren^CRTOAnzeigevorrichtung beispielsweise keinen inhärenten Speicher auf; ihre Phosphorbereiche emittieren Licht lediglich in Abhängigkeit von einem auftreffenden Elektronenstrahlbündel, und wenn das Strahlenbündel bei seiner Abtastung über die Anzeigevorrichtung einmal eine bestimmte Zone durchlaufen hat, hinterläßt das Strahlenbündel keinen Hinweis, daß eine bestimmte Zone erregt worden war. Folglich benötigen CRT-Vorrichtungen einen gesonderten »Einzelbildspeicher«, um eine Darstellung des anzuzeigenden Bildes zu speichern. Die Steuervorrichtung muß kontinuierlich auf diesen Speieher zurückgreifen (typischerweise 30 mal pro Sekunde), um die Anzeige zu erneuern, selbst wenn das angezeigte Bild nicht geändert werden soll.

Die Tatsache, daß eine typische Plasmaanzeigevorrichtung keinen Einzelbildspeicher hat, kann jedoch Probleme erzeugen. Wie nachstehend erläutert werden wird, erfordert eine Anzahl von Anzeigeanwendungen die Möglichkeit zum Invertieren der Zustände einer oder mehrerer Zellen auf einer wählbaren, adressierbaren Basis — d. h., die Möglichkeit, eine Zelle von einem bestimmten ihrer Zustände in den anderen Zustand umzuschalten. Und für eine Anzahl von Anzeigeanwendungen wäre dies von Vorteil. Eine Zellzustandsinversion kann man leicht bei einer Anzeigevorrichtung mit einem Einzelbildspeicher durchführen, da beispielsweise der Steuercomputer eine Aufzeichnung über den Zustand einer jeden Anzeigezelle besitzt und auf deren Grundlage geeignete Signale erzeugen kann, um das angezeigte Bild wunschgemäß abzuändern.

Im Gegensatz dazu weist der ein Plasmapanel steuernde Computer typischerweise keine solche Aufzeichnungen auf, auf die er zurückgreifen kann. Folglich kann er nicht leicht bestimmen, ob ein Schreiboder ein Löschimpuls benötigt wird, um den Zustand einer bestimmten Zelle umzukehren. Eine Lösung besteht darin, das System um einen ansonsten überflüssigen und unnötigen Einzelbildspeicher zu vermehren. Eine andere Lösung besteht darin, den Zustand der zu invertierenden Zelle (in bekannter Weise) »auszulesen«. Nachteiligerweise erhöhen jedoch beide diese Alternativen die Kosten und die Komplexität des Anzeigesystems.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber

darin, bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art auf einfachere, kostengünstigere Weise den Anzeigezustand der Speicher-Gasentladungs-Anzviigezelle umzukehren, wobei die individuelle Adressierbarkeit der Anzeigezellen erhalten bleiben soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform näher erläutert In eier Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Plasmaanzeigesystem, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht ist;

Fig.2 mehrere Wellenformen, die bei der Erläuterung der Arbeitsweise des Systems der F i g. 1 hilfreich sind, zur Schaffung herkömmlicher Schreib- und Löschfunktionen;

F i g. 3 mehrere Wellenformen, die bei der Erläuterung der Arbeitsweise des Anzeigesystems der F i g. 1 hilfreich sind, zur Bildung der erfindungsgemäßen Zellenzustandsumkehr;

F i g. 4 und 5 je graphische Darstellungen, die bei der Erläuterung des zuvor beschriebenen Wandspannungsaufbaumechanismus hilfreich sind und

F i g. 6 mehrere innerhalb des Anzeigesystems der F i g. 1 erzeugte interne Zeitsteuerungswellenformen.

Erfindungsgemäß ist der erste Impuls einer Folge ein »invertierender Schreibimpuls«, der eine Zelle, die ursprünglich AUS war, in den EIN-Zustand umkehrt, der aber wie irgendein Schreibimpuls den Zustand der Zelle nicht beeinflußt wenn diese ursprünglich EIN war. Der zweite Impuls der Folge ist ein »invertierender Löschimpuls«, der die Zelle in einen AUS-Zustand invertiert, wenn sie ursprünglich EIN war. Der invertierende Löschimpuls kann einem herkömmlichen Löschimpuls ähnlich oder identisch sein. Wie nun erläutert werden wird, ist der invertierende Schreibimpuls jedoch erfir.dungsgemäß dazu angepaßt, eine Zelle von einem AUS- zu einem EIN-Zustand auf solche Weise zu ivertieren, daß die Zelle nicht durch den folgenden invertierenden Löschimpuls beeinflußt wird, was sie ansonsten zu einem AUS-Zustand zurückinvertieren würde.

Für ein gegebenes Plasmapanel ist die anfängliche Anzahl der Raumladungsträger, die durch einen Schreibimpuls erzeugt und durch diesen zu den Zellenwänden gezogen werden, prinzipiell durch die Amplitude und die Dauer des Schreibimpulses bestimmt. So kann ein Scheibimpuls, obwohl er eine ausreichende Amplitude zur Bewirkung eines Gasdurchbruchs aufweist, eine unzulängliche Amplitude und/oder Dauer aufweisen, um unmittelbar eine Wandspannung mit dem zuvor erwähnten charakteristischen Wert zu speichern. Wenn jedoch die anfangs gespeicherte Wandspannung einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, der prinzipiell durch die Amplitude und die Dauer des Halteimpulses bestimmt ist, baut sich die Wandspannung über mehrere Haltezyklen hinweg zum charakteristischen Wert auf.

Das Zeitintervall oder die Periode, die zwischen dem Ende eines Schreibimpulses und dem Beginn des folgenden Halteimpulses vergeht, ist ein wichtiger Faktor beim Wandladungsaufbauvorgang. Für längere Perioden kann die Mehrzahl der Ladungsträger, die durch den Schreibimpuls nicht zu den Zellenwänden gezogen worden sind, durch Rekombination oder Diffusion weg von der Kreuzungspunktstelle vor der nächsten Entladung verschwinden. Dies führt zu einer kleineren Anfangswandspannung und es wird eine

größere Anzahl von Haltezyklen in Anspruch genommen, um die Wandspannung zum charakteristischen Wert aufzubauen. Es wird eine maximale Verzögerun.gsperiode erreicht, die als die Entionisierungszeit bekannt ist, oberhalb welcher so viele der Anfangsladungsträger verlorengehen, raß die Wandspannung niemals den genannten Schwellenwert erreicht und sich niemals bis zum charakteristischen Wert aufbaut. Vielmehr kehrt die Wandspannung letztlich auf Null zurück. Für ein bestimmtes Panel ist die Entionisierungszeit prinzipiell eine Funktion der Amplitude und der Dauer des verwendeten Schreibimpulses.

Die vorliegende Erfindung zieht Nutzen aus dem eben beschriebenen Wandspannungsaufbaumechanismus. Der beschriebene Schreibimpuls weist ausreichende Amplitude. Dauer und Nähe zum folgenden Halteimpuls auf, um sicherzustellen, daß eine AUS-ZeI-Ie, der er zugeführt wird, letztlich in einen EIN-Zustand gebracht wird. Diese drei Parameter werden jedoch so eingestellt, daß der Wanuspannungswert, der zu demjenigen Zeitpunkt erhalten wird, zu welchem der in Frage stehenden Zelle der invertierende Löschimpuls zugeführt wird, in Kombination mit diesem Impuls nicht dazu ausreicht, einen Gasdurchbruch zu bewirken und die Anfangswandladung zu entfernen. Der invertierende Löschimpuls löscht somit lediglich eine Zelle, die für einen Anzahl von Haltezyklen EIN gewesen ist und bei der somit sichergestellt ist, daß sich die Wandspannung auf ihrem charakteristischen Wert befindet.

Fig. 1 zeigt ein Anzeigesystem 100, in dessen Herz sich eine Matrixanzeigevorrichtung befindet, beispielsweise ein Plasmapanel 80. Das Panel 80 umfaßt zwei dielektrische Platten oder Oberflächen, von denen wenigstens eine durchscheinend ist und zwischen denen ein zusammenhängendes Volumen aus gasförmigem Anzeigematerial, wie Neon, dicht eingeschlossen ist. Eine erste Gruppe von 512 »Spaltenleitern« CX bis C512 ist auf einer Platte in einer generell vertikalen Richtung angeordnet. Eine zweite Gruppe von 512 »Zeilenleitern« Ri bis /?512 ist auf der anderen Plane in einer generell horizontalen Richtung angeordnet. Die Leiter einer jeden Gruppe sind in einem sehr dichten Abstand zueinander angeordnet, beispielsweise 24 Zeilen pro cm.

Die einzelnen Bereiche des Panels 80, die durch die Überlappungen oder Kreuzungspunkte der verschiedenen Reihen- und Spaltenleiter definiert sind, fungieren als deren Anzeigezellen. Bilder, Text und andere graphische Daten werden auf dem Panel dargestellt durch Erzeugen von einzelnen Glimmentladungen in dem Gas an ausgewählten Kreuzungspunkten, beispielsweise unier der Steuerung eines Digitaicomputers 2öü. Letzterer ist extern vom Anzeigesystem 100 dargestellt, da die Komponenten innerhalb des Systems lOO typischerweise als eine Einheit hergestellt und verkauft werden, die mit dem eigenen Computer des Abnehmen, oder einem anderen Steuersystem zu verbinden ist. Wie Wellenform (A) in Fig.2 zeigt, wird eine Entladung einer bestimmten Zelle des Panels 80, wie eine Entladung der Zelle 81. begonnen durch Aufprägen oder Anlegen eines »Schreibimpulses« WP, welcher der Zelle über ihr Zeilen- und Spaltenleiterpaar R 2. C512 zugeführt wird, und zwar zur Zeit t\. Die Amplitude V₁. des Schreibimpulses WP übersteigt die Durchbruchsspannung Vt, des gasförmigen Anzeigematerials in der Umgebung der Zelle 81. Als Ergebnis wird im Kreuzungspunktbereich eine Raumladung oder ein Plasma mit Elektronen und positiven Ionen erzeugt.

Eine damit einhergehende Lawinenvervielfachung erzeugt eine erste Glimmentladung und einen dabei auftretenden kurzen (beispielsweise eine Mikrosekunde) Lichtimpuls im sichtbaren Spektrum genau nach der Zeit i|, wie es Wellenform (C) in Fig. 2 zeigt. Der Schreibimpuls WP, der fortdauernd an der Zelle anliegt, beginnt die Raumladungselektronen und -ionen oder Ladungsträger zu den entgegengesetzten Zellen wänden zu ziehen, d. h., zu den sich gegenüberliegenden dielektrischen Oberflächen im Kreuzungspunktbereich. Wenn der Schreibimpuls WP zur Zeit ^ aufhört, bleibt eine durch diese Wandladungen erzeugte positive »Wandspannung« e„, über dem Gas im Kreuzungspunktbereich gespeichert, wie es Wellenform (B) zeigt. Diese Wandspannung spielt eine wichtige Rolle beim nachfolgenden Betrieb des Panels, wie man in Kürze sehen wird.

Ein einziger kurzdauernder Lichtimpuls kann natürlich vom menschlichen Auge nicht festgestellt werden. Um einer Plasmaanzeigestelle das Aussehen einer kontinuierlich lichtemittierenden (EIN, erregt) Zelle zu geben, werden weitere rasch aufeinanderfolgende Glimmentladungen und damit einhergehende Lichtimpulse benötigt. Diese werden durch ein »Haltesignal« erzeugt, das über jeder Zelle des Panels über deren Leiterpaar aufgeprägt wird. Wie Wellenform A zeigt, umfaßt das Haltesignal beispielsweise eine Folge abwechselnd positive und negative Polarität aufweisender Halteimpulse PS bzw. NS. Die Amplitude V₅ dieser Halteimpulse ist kleiner als die Durchbruchsspannung Vb- Folglich ist die Spannung über Zellen, die zuvor nicht durch einen Schreibimpuls erregt worden sind, nicht ausreichend, um eine Entladung zu bewirken, und diese Zellen bleiben in einem nicht-lichtemittierenden Zustand.

Jedoch tritt bei einer zuvor erregten Zelle, wie der Zelle 81, eine Spannung auf, welche der Überlagerung der Haltespannung mit der zuvor in dieser Zelle gespeicherten Wandspannung e_m entspricht. Man beachte, daß der dem Schreibimpuls WPfolgende und zur Zeit /j beginnende Halteimpuls ein negativer Halteimpuls NS ist. Als Folge davon wirkt die durch den Impuls WP erzeugte Wandspannung e_OT additiv mit dem negativen Halteimpuls über dem Anzeigezellengas zusammen. Es wird angenommen, daß die Summe aus Wandspannung und Haltespannung über dem Gas den Wert Vt. übersteigt, so daß eine zweite Glimmentladung und ein damit einhergehender Lichtimpuls genau nach der Zeit ti erzeugt werden. Der Ladungsträgerfluß zu den Wänden der Zelle 81 bildet nun eine Wandspannung negativer Polarität, jedoch mit einem Betrag, der etwa gleich dem zuvor ernaiitrilcii iii. Su fcSüiUeri der folgende, positive Halteimpuls, der zur Zeit η beginnt, in einer noch weiteren Entladung, und so weiter. Nach mehreren Haltezyklen erreicht die Größe der Wandspannung e„, einen konstanten, charakteristischen Wert V_1n, der eine Funktion der Gaszusammensetzung, der Panelabmessungen, des Haltespannungswertes und weiterer Parameter ist. Die Haltesignalfrequenz kann im Bereich von 50 kHz liegen. Somit werden die Lichtimpulse der Wellenform (C) vom Auge des Betrachters verschmolzen, und die Zelle 81 erscheint als kontinuierlich erregt.

Die Zelle 81 wird zu einem nicht-lichtemittierenden (AUS. entregt) Zustand durch Entfernen ihrer Wandladung zurückgeschaltet. Dies geschieht durch Anlegen eines »Löschimpulses« EP an die Zelle, wie zur Zeit r> und zwar wieder über das Leiterpaar R 2, C51Z Die

10

15

2(1

Amplitude Vedes Impulses EPist V_e > V₆- V_n,. Da der positive Impuls EP einem negativen Halteimpuls NS folgt, bewirkt der impuls EP eine Entladung einer EIN-ZeIIe, wie sie der folgende positive Halteimpuls PS bewirken würde. Die Wandspannung e_m beginnt ihre Polarität umzukehren. Der Loschimpuls EP ist jedoch bezogen auf einen Halteimpuls von derart kurzer Dauer, daß die Wandspannungsumkehr vorzeitig beendet wird, wie zur Zeit fe, wenn die Wandspannungsamplitude beispielsweise in der Nähe von Null liegt. Folglich treten keine weiteren Durchbrüche auf und die Zelle 81 ist zu einem nicht-lichtemittierenden Zustand zurückgebracht Der Rest der Wandspannung e_m verschwindet schließlich aufgrund einer Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern und deren Diffusion weg von der Kreuzup.gspunktstelle.

Die Wellenformen der F i g. 3 erläutern die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Speziell Wellenform (A) der F i g. 3 zeigt die Zwei-Impuls-Zellenzustandsinversionsfolge gemäß der Erfindung. Beim ersten Impuls der Folge handelt es sich um einen »invertierenden Schreibimpuls« /^positiver Polarität, welcher der Zelle während der herkömmlichen Schreibperiode zugeführt wird, d. h, nach einem positiven Halteimpuls. Beim zweiten Impuls der Folge handelt es sich um einen »invertierenden Löschimpuls« IEpositiver Polarität, der beispielsweise identisch mit dem herkömmlichen Löschimpuls EPist.

Es sei angenommen, daß die Zelle 81 invertiert werden soll und daß sie sich anfangs in einem EIN-Zustand befindet Ihre Wandspannung e_m variiert zwischen V_n, und - V_m und zwar in Abhängigkeit von den abwechselnden Polaritäten des Haltesignals, wie es Wellenform (B) der Fig.3 zeigt Ein invertierender Schreibimpuls IW wird der Zelle zur Zeit f₇ zugeführt, wenn e_m auf dem Wert V_n, ist Der Impuls IWwirkt mit der Wandspannung e_m nicht additiv, sondern subtraktiv zusammen. Die kombinierte Spannung über der Zelle ist somit kleiner als Vb. Folglich hat der Impuls IW keine Auswirkung auf den Zellenzustand. Da jedoch der invertierende Löschimpuls IE, der zur Zeit iio beginnt beispielsweise identisch mit einem herkömmlichen Löschimpuls ist invertiert er die Zelle 81 wunschgemäß in einen AUS-Zustand. Wellenform (C) der F i g. 3 zeigt das Lichtausgangssignal der invertierten Zelle.

Andererseits sei angenommen, daß sich die Zelle 81 anfangs in einem AUS-Zustand befindet Deshalb ist gemäß Wellenform (D) der F i g. 3 ihre Wandspannung e_m anfangs Null. Die Amplitude V,v des invertierenden Schreibimpulses /W ist beispielsweise gleich der Amplitude V». des herkömmlichen Schreibimpulses. Somit werden in der Zelle gemäß Wellenform (E) der F i g. 3 eine Glimmentladung und ein damit einhergehendes Lichtsignal genau nach der Zeit f₇ induziert Die Dauer W des invertierenden Schreibimpulses IW ist jedoch beispielsweise kleiner als diejenige des herkömmlichen Schreibimpulses IVP. Wenn der Impuls IW zur Zeit % aufhört ist folglich nur eine kleine Wandspannung Vm, erzeugt worden. Es wird jedoch angenommen, daß V_mo+V_s> V₆ist so daß der zur Zeit w f₉ beginnende negative Halteimpuls einen zweiten Gasdurchbruch bewirkt Der Betrag der auf diesen Halteimpuls hin erzeugten Wandspannung ist V_mc.

Eine der Hauptbestimmenden für die Amplitude von V_mc ist die Amplitude von Vm₀, wenn man eine t>5 vorbestimmte Amplitude und Dauer des Halteimpulses annimmt Dies kann folgendermaßen verstanden werden: Die Amplitude der einen Durchbruch bewirkenden

J

50

55 Spannung bestimmt prinzipiell die Größe der während dieses Durchbruchs erzeugten Raumladung. Sie bestimmt auch die Zeit, zu welcher der Durchbruch auftritt, bezogen auf den Beginn der den Durchbruch bewirkenden Spannung. (Die Stärke des emittierten Lichtimpulses ist ebenfalls eine Funktion dieser Spannung.) Beispielsweise ist die kombinierte Spannung V_mo+ V» die zur Zeit i₉ über der Zelle 81 angelegt wird, relativ klein, d. h., gerade ein wenig größer als Vb- Es wird eine relativ kleine Raumladung erzeugt und der Durchbruch tritt zu einem späten Zeitpunkt während des Halteimpulses auf. (Der emittierte Lichtimpuls ist ebenfalls sehr schwach.) Ein wesentlicher Teil des Halteimpulses, der zur Zeit f₉ begann, ist zu dieser Zeit bereits vorbei. Folglich sind am Ende dieses Halteimpulses nicht alle zur Zeit des Durchbruchs erzeugten Raumladungsträger zu den Zellenwänden gezogen worden. Man kann jedoch annehmen, daß der neue Wert V_mc der erzeugten Wandspannung größer als der alte Wert V_mo ist. Daher erzeugt der Durchbruch, der auf den zur Zeit in beginnenden positiven Halteimpuls hin erzeugt worden ist, eine etwas größere Raumladung, und er erzeugt sie zu einem früheren Zeitpunkt während des Halteimpulses. Zur Zeit f₎₂ ist dann die Wandspannungsamplitude größer als V_mc- Nach einer Anzahl von Halteimpulsen erreicht dann die Wandspannung e_m den Wert V_m. Die Zelle 81 ist somit in einen EIN-Zustand gebracht, der von demjenigen nicht unterscheidbar ist, welcher von einem herkömmlichen Schreibimpuls erzeugt worden ist.

Erfindungsgemäß ist jedoch die Amplitude von V_mft welches der Wert der Wandspannung e_m ist wenn zur Zeit iio der invertierende Löschimpuls /fan die Zelle 81 angelegt wird, derart, daß ihre Summe mit dem Impuls IE kleiner als die Durchbruchsspannung ist d. h„ V_me+ Ve < V_b oder alternativ ausgedrückt, Vme < Vi-V* Wie gewünscht tritt dann keine Entladung und keine Änderung der Wandspannung auf den invertierenden Löschimpuls hin auf. Somit wird eine Zelle, die vom Impuls /IV in einen EIN-Zustand invertiert worden ist durch den Impuls IEnicht zu ihrem ursprünglichen AUS-Zustand zurückgebracht sondern in diesem EIN-Zustand gehalten.

Das Zeitintervall oder die Periode Θ, die zwischen dem Ende irgendeines (beispielsweise herkömmlichen oder invertierenden) Schreibimpulses und dem Beginn des folgenden Halteimpulses vergeht, ist ein wichtiger Faktor bei dem beschriebenen Wandladungsaufbauvorgang. Wenn θ klein ist bleibt ein beträchtlicher Bruchteil der Raumladungsträger, die auf den Impuls IW hin erzeugt aber nicht zu den Zellenwänden gezogen worden sind, zur Zeit ig noch vorhanden. Das Vorhandensein dieser Ladungsträger bnngt verschiedene Mechanismen ins Spiel, einschließlich beispielsweise einer vorübergehend verringerten Durchbruchsspannung. Dies führt zu einem V_me, das größer ist als es der Fall wäre, wenn diese Anzahl von Ladungsträgern nicht vorhanden wäre. Bei größeren Werten von θ kann der größere Teil der vom Impuls IWerzeugten Raumladung vor der nächsten Entladung durch Rekombination und Diffusion weg von der Kreuzungspunktstelle verschwinden. Dies resultiert in einem kleineren V_ma und es ist eine erhöhte Anzahl von Halteimpulsen erforderlich, um die Wandspannung zu V_m aufzubauen.

F i g. 4 zeigt wie sich der Wandspannungsaufbau mit θ ändert, wobei eine vorbestimmte Amplitude und Dauer des invertierenden Schreibimpulses angenommen ist Wenn θ ausreichend klein ist nimmt e_m den

charakteristischen Wert V_n, als Folge des unmittelbar folgenden Halteimpulses an, wie es für θι gezeigt ist. Wenn θ vergrößert wird (θι < Θ2, usw.), bedarf es einer zunehmenden Anzal von Hlateimpulsen, bis die Wandspannung den Wert V_n, erreicht. Wie F i g. 4 zeigt, kann die Wandspannung um einen kleinen Betrag über V_n, hinausschießen, bevor die sich in diesem Wert einfindet. (Zur Vereinfachung ist dieses Darüberhinausschießen jedoch in Wellenform (D) der Fig.3 nicht gezeigt.)

F i g. 5 zeigt, daß bei einer festgelegten Amplitude V_!w des invertierenden Schreibimpulses die Anzahl der Halteimpulse, die erforderlich ist, damit die Wandspannung e_m den Wert V_n, erreicht, sich sowohl mit θ als auch mit der Dauer Wdes Impulses ändert. Wieder sieht man, daß eine Erhöhung von θ (für ein gegebenes IV) die Anzahl der Halteimpulse erhöht, die erforderlich sind, damit die Wandspannung sich bis zum Wert V_n, aufbaut. Zusätzlich sind für ein gegebenes θ mehr Halteimpulse erforderlich, wenn die Dauer VV des invertierenden Schreibimpulses verringert wird (Wi W2 VV3 VV4). Eine entsprechende theoretische Untersuchung eines schrittweisen Aufbaues der Wandspannung findet sich in »IEEE Transactions« ED 1971, Vol. 18, No. 9, S. 650-654.

Betrachtet man beispielsweise die Kurve für die Dauer Wi, sieht man. daß sich diese Kurve asymptotisch einem bestimmten Wert von θ nähert, nämlich Ti, der als die »Rückkehrzeit« oder auch »Entionisierungszeit« bekannt ist, oberhalb welcher keine Halteimpulszahl die Wandspannung bis auf V_n, aufbaut Dies liegt daran, daß für θ > Ti so viele Raumladungsträger, die auf den Anfangsdurchbruch hin erzeugt worden sind, aufgrund von Rekombination oder Diffusion verlorengehen, daß der resultierende Wert von V_mc kleiner ist als ein Schwellenwert, der zur Erzeugung einer Folge von zunehmenden Wandspannungen, wie sie zuvor beschrieben worden sind, erforderlich ist In diesem Fall wird die Wandspannungsamplitude über eine Anzahl von Halteimpulsen schlechter und kehrt schließlich zu Null zurück.

Für ein gegebenes Panel weist jede Kombination von Amplitude und Dauer des invertierenden Schreibimpulses ihre eigene zugehörige Rückkehrzeit (im englischsprachigen Raum recovery time genannt) auf. So haben in F i g. 5 die Impulse mit den Dauern W₂, W₃ und W₄ zugehörige Rückkehrzeiten von Τ2, Ti bzw. -«, wenn wieder dieselbe Amplitude des invertierenden Schreibimpulses angenommen wird. Die Rückkehrzeit erhöht sich für größere Impulsamplituden, da anfangs eine größere Raumladung erzeugt wird. Folglich kann man es sich leisten, daß mehr davon verlorengeht Da es erfindungsgemäe erforderlich ist, daß eine Zelle, der ein invertierender Schreibimpuls zugeführt wird, schließlich in einen EIN-Zustand gebracht wird, muß θ kleiner als diejenige Rückkehr- oder Entionisierungszeit sein, welche der gewählten Amplitude und Dauer des invertierenden Schreibimpulses zugeordnet ist

Vorausgehendes läßt erkennen, daß jemand, der ein Plasmapanelsystem erstellen will, einen großen Spielraum bei der Wahl von Signalparametern zur Erzeugung einer erfindungsgemäßen Zellenzustandsinversion zur Verfügung hat Wie zuvor erläutert, können beispielsweise die herkömmlichen und die invertierenden Schreibimpulse die gleiche Amplitude haben, wodurch die Kosten und die Komplexität des Entwurfs möglichst klein gemacht werden. Die Tatsache, daß der invertierende Löschimpuls einem herkömmlichen Löschimpuls identisch sein kann, ist ein weiterer bedeutender Faktor, der zur Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der vorliegenden Lösung für eine Plasmazellenzustandsumkehr beiträgt

Es werden nun der Aufbau des Anzeigesystems 100 und dessen Arbeitsweise in Verbindung mit dem Computer 200 für die Erzeugung der Schreib-, Lösch- und Invertierfunktionen, wie sie zuvor diskutiert worden sind, erläutert

Das Anzeigesystem 100 umfaßt einen Haupttaktgeber 10, der die Folgebildung und Dauer aller dem Panel 80 zugeführten Signale steuert. Zu diesem Zweck weist der Taktgeber 10 sieben Logikwert-(beispielsweise 5 V)Ausgangsleitungen U bis 17 auf. Wie Fig.6 zeigt, definieren die Zeitsteuerungssignale auf jeder dieser Leitungen den Beginn- und den Endpunkt eines dem Panel 80 zugeführten unterschiedlichen Impulstyps innerhalb eines jeden Haltezyklus T. Beispielsweise definieren die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 16 und 17 diejenigen Perioden innerhalb eines jeden Haltezyklus, während welcher positive bzw. negative Halteimpulse den Zellen des Panels zuzuführen sind. Gleichermaßen definieren die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 11, 12 und 14 diejenigen Zeitperioden innerhalb eines jeden Haltezyklus, während welcher dem Panel Schreibimpulse, invertierende Schreibimpulse bzw. Löschimpulse (sowohl herkömmliche als auch invertierende) zuzuführen sind. Die Zeitsteuerungssignale auf den Leitungen 13 und 15 werden nachfolgend

jo diskutiert.

Die Haltezeitsteuerungssignale auf den Leitungen 16 und 17 werden einer Haltespannungsversorgung 60 zugeführt Diese Einheit reagiert auf jeden Impuls auf der Zeitsteuerungsleitung 16 für positive Halteimpulse mit der Erzeugung eines Potentials VJ2 auf einer Reihenhalteleitung SR und eines Potentials - VJ2 auf einer Spaltenhalteleitung SC Das Potential auf Leitung SR wird einem jeden der Reihenleiter R1 bis R 512 über einen Reihendekodierer/Treiber 87 zugeführt, während das Potential auf Leitung SC einem jeden der Spaltenleiter Cl bis C512 über einen Spaltendekodierer/Treiber 88 zugeführt wird. Bezüglich dieser Potentiale wird keine Dekodierfunktion von den Dekodierern/Treibern 87 und 88 durchgeführt Somit wird jeder Kreuzungspunktzelle des Panels 80 eine positive (Reihenleiter-zu-Spaltenleiter-)Haltespannung der Größe VJ2-{- VJ2) = V₁ aufgeprägt Die Potentiale auf den Leitungen SR und SC kehren nach Beendigung des Impulses auf Leitung 16 zu Null zurück.

Die Haltespannungsversorgung 60 reagiert auf jeden Impuls auf der Leitung 17 für negative Haltesteuerung, indem sie die Potentiale VJl und — VJl auf den Spalten- und Reihen-Halteleitungen SC bzw. SR erzeugt und dadurch für die Dauer des Zeitsteuerungsimpulses auf Leitung 17 über jeder Zelle eine Spannung (- VJ2)-(VJ2) = - ^aufprägt

Befehle zum Anlegen von Schreib- oder Löschimpulsen an eine ausgewählte Zelle oder ausgewählte Zellen des Panels 80 oder zum Anlegen der Zwei-Impuls-Zellenzustandsinversionsfolge gemäß vorliegender Erfindung stammen vom Computer 200. Der Computer 200 wiederum kann solche Befehle in Abhängigkeit von irgendeinem von mehreren unterschiedlichen Anregungen formulieren. Beispielsweise kann die Reihen- und Spaltenadresse einer bestimmten Zelle und die gewünschte Funktion, beispielsweise Schreiben, Löschen oder Invertieren, vom Computer 200 intern unter einer Programmsteuerung erzeugt werden. Diese Betriebsart

umfaßt Anwendungen, wie die Anzeige intern erzeugter graphischer Darstellungen und Diagramme. Alternativ dazu können zu erregende, entregende oder invertierende bestimmte Zellen für den Computer 200 vom Benutzer beispielsweise Ober ein Tastenfeld 214 und/oder einen Lichtstift 208 identifiziert werden, was nachfolgend ausführlicher erläutert werden wird. Oder der Computer 200 kann Instruktionen von einem anderen, entfernt angeordneten Computer erhalten, und zwar über eine zwischen diesen eingerichtete Datenver- _{: u} bindungsstrecke.

Beispielsweise sei angenommen, daß ein Schreibimpuls an die Zelle 81 angelegt werden soll. Zu diesem Zweck erzeugt der Computer 200 Mehrfachbit-Kodewörter auf Zeilen- und Spaltenadressenkabeln 221 bzw. , 222, wodurch R 2 und C512 als die die interessierende Zelle definierenden Leiter identifiziert werden. Wenn der nächste positive Übergang auf die Leitung 16 für die positive Haltezeitsteuerung dem Computer 200 anzeigt, daß ein neuer Haltezyklus begonnen hat, erzeugt der _>() Computer 200 auf einer Schreibbefehlsleitung 201 einen Impuls mit dem Logikwert »1«. Dieser Impuls, der auf Leitung 201 für den gesamten Haltezyklus fortdauert, wird ein Eingang eines UND-Gatters 21 zugeführt. Das andere Eingangssignal für das Gatter 21 stammt von Leitung 11. Das UND-Gatter 21 reagiert auf den nächsten auftretenden Schreibzeitsteuerungsimpuls auf Leitung 11, indem sie über eine Leitung 22, ein ODER-Gatter 33 und eine Leitung 34 die Schreibspannungsversorgung 40 pulst.

Die Schreibspannungsversorgung 40 erzeugt daraufhin ein Potential VJ2 auf einer Zeilenschreibleitung WR und ein Potential — VJ2 auf einer Spaltenschreibleitung WC Der Zeilendekodierer/Treiber 87 dekodiert die Zeilenadresse auf Kabel 221, und auf die 3s Identifizierung des Leiters R 2 als den die interessierende Zelle definierenden Zeilenleiter koppelt er das Potential VJ2 auf Leitung WR zum Leiter R 2 durch. Gleichermaßen reagiert der Spaltendekodierer/Treiber 88 auf die Spaltenadresse auf Kabel 222, indem er das Potential - VJ2 auf Leitung WC zum Leiter C512 durchkoppelt. Das Potential über der Zelle 81 ist folglich VJ2-(- VJ2) = V^ d. h, die Amplitude des Schreibimpulses WP. Die Signale auf den Leitungen WR und WC werden natürlich notwendigerweise auch an jede andere Zelle in der Reihe R2 bzw. der Spalte C512 angelegt Da diese zwei Potentiale jedoch nur über der Zelle 81 zusammenwirken, erhält lediglich diese Zelle einen Schreibimpuls mit voller Amplitude und folglich wird nur diese Zelle erregt Die Beendigung des so Schreibzeitsteuerungssignals auf Leitung U beendet den Impuls auf Leitung 34 und damit den Schreibimpuls, der von der Versorgung 4C über der Zeile Sl aufgeprägt wird.

Wenn andererseits ein Löschimpuls an Zelle 81 angelegt werden soIL erzeugt der Computer 200 einen Löschbefehlsimpuls auf Leitung 204, der auf einen Eingang eines UND-Gatters 27 geführt wird. Der nächst auftretende Impuls auf der Leitung 14 für die Lösch- und die invertierende Löschzeitsteuerung bewirkt, daß das ω UND-Gatter 27 über eine bis 28, ein ODER-Gatter 37 und eine Leitung 38 eine Löschspannungsversorgung SO pulst Die Versorgung 50 erzeugt die Potentiale VV2 und -VJ2 auf den Leitungen ER bzw. EC Die Dekodierer/Treiber 87 und 88 koppein diese Potentiale auf ist Reihenleiter R2 bzw. den Spaltenleiter C512, wodurch ein Löschimpuls der Amplitude V_c über der Zelle 81 aufgeprägt wird. Dieser Löschimpuls hört bei Beendigung des Zeitsteuerimpulses auf Leitung 14 auf.

Soll der Zustand der Zelle 81 erfindungsgemäß invertiert werden, erzeugt der Computer 200 bei Beginn eines Haltezyklus einen Invertierbefehlsimpuls auf Leitung 202. Der Impuls auf Leitung 202 wird einem Eingang eines UND-Gatters 23 und einem Eingang eines UND-Gatters 31 zugeführt. Der nächstauftretende Zeitsteuerungsimpuls auf Leitung 12 koppelt einen Impuls über eine Leitung 24, ODER-Gatter 35 und 33 und eine Leitung 34 auf die Schreibspannungsversorgung 40. Die Dauer des Impulses auf Leitung 12 und somit die Dauer des der Zelle 81 zugeführten Impulses ist W, die vorbestimmte Dauer des invertierenden Schreibimpulses. Danach bringt der nächstauftretende Impuls auf Leitung 14 das UND-Gatter 31 dazu,, über eine Leitung 32, ODER-Gatter 39 und 37 und eine Leitung 38 die Löschspannungsversorgung 50 zu pulsen, wodurch ein invertierender Löschimpuls an Zelle 81 angelegt wird.

Die Möglichkeit der Zellenzustandsinversion, mit der erfindungsgemäß ein Anzeigesystem versehen wird, kann vorteilhaft bei vielen Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise beschreibt die US-PS 39 37 878 (10. Februar 1976) eine bedingte Regenerierungsmethode zur Anzeige bewegter »Zitter«-Bilder auf einem Plasmapanel oder einer ähnlichen Zwei-Pegel-Anzeigevorrichtung. Der Zustand einer jeden Zelle des Panels in einem gegebenen Einzelbild des bewegten Bildes wird mit dem Zustand derselben Zelle im vorhergehenden Einzelbild verglichen. Eine Zelle wird nur adressiert, wenn sich ihr Zustand von einem Einzelbild zum nächsten geändert hat Infolgedessen braucht bei der Übertragung des bewegten Bildes über eine Datenleitung zu einem entfernt angeordneten Anzeigepanel nur die Information auf den neuesten Stand gebracht zu werden, d. h.. Information bezüglich derjenigen Zellen, welche ihren Zustand zwischen den Einzelbildern geändert haben, gesendet zu werden. Typischerweise müssen sowohl die Zellenadresse als auch der neue Zustand übertragen werden, da die empfangende Anzeigevorrichtung typischerweise keinen Einzelbildspeicher oder eine andere Einrichtung zur Bestimmung der momentanen Zellenzustände aufweist und somit zur Bestimmung, ob ein Schreib- oder Löschimpuls benötigt wird, um eine Zelle gegenüber ihrem momentanen Zustand zu ändern. Wenn das empfangende Panel jedoch eine erfindungsgemäße Zellenzustandsinversionsschaltungsanordnung aufweist brauchen nur die Adressen derjenigen Zellen übertragen zu werden, deren Zustände sich geändert haben, wodurch die zur Übertragung des Bildes erforderliche Bandbreite und/oder Zeit auf kleinem Wert gehalten wird.

Eine weitere Anwendung der vorliegenden Zeüenzustandsinversionsmethode besteht darin, eine bestimmten Bereich eines angezeigten Bildes durch Invertieren aller seiner Zellen herauszustellen, um eine negative Version des Bildes in diesem Bereich zu erzeugen. Ein solches Herausstellen kann weiter verbessert werden durch kontinuierliches Invertieren und Rückinvertieren des bestimmten Panelbereiches mit einer relativ niedrigen Wiederholungsfrequenz, beispielsweise 3 bis 15 Hz, wodurch eine Blitz- oder Biinkwirkung erzeugt wird.

Obwohl die Erfindung in Verbkidung mit einer speziellen Plasmaanzeigevorrichtung erläutert worden ist ist sie keinesfalls auf diese beschränkt Beispielsweise ist die Anzeigeanordnung 100 nur dazu in der Lage, zu einem Zeitpunkt eine Zelle des Panels 80 zu

adressieren. Es sind jedoch Anordnungen bekannt, bei denen eine Anzahl von Zellen gleichlaufend adressiert werden kann. Bei solchen Systemen könnte dann die erfindungsgemäße Zvei-Impuls-Zellenzustandsinversionsfolge einer Anzahl von Zellen auf einmal zugeführt werden, wie allen Zellen in einer gegebenen Reihe des zuvor beschriebenen blinkenden Läufers.

£s versteht sich ferner, daß die hier benutzten Bezeichnungen »Reihe« und »Spalte« sowie »positiv« und »negativ« beliebig sind und vertauscht werden können, wenn dies konsequent durchgeführt wird.

Überdies sind zahlreiche verschiedene Anordnungen

zur Erzeugung von Signalen und zum Anlegen dieser Signale an ein Plasma oder ein ähnlich matrixadressiertes Panel bekannt So sind auch zahlreiche verschiedene Halte- und andere Wellenformen bekannt. Bei manchen dieser Anordnungen werden beispielsweise Schreibund andere Wellenformen den Haltesignalen überlagert, anstatt diese zu wechselseitig sich ausschließenden Zeiten anzulegen, wie es bei der erläuterten Ausführungsform der Fall ist Für den Fachmann stellt es kein Problem dar, irgendwelche dieser bekannten Anordnungen praktisch anzupassen, um die erfindungsgemäße Zellenzustandsinversion zu erzielen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Invertieren des Anzeigezustandes einer Speicher-Gasentladungs-Anzeigezelle, die ein Gasvolumen mit einer zugehörigen Durchbruchsspannung aufweist und im lichtemittierenden Zustand über dem Gasvolumen durch Ladungsspeicherung eine charakteristische Wandspannung erzeugt, wobei zum Betrieb der Anzeigezelle Haltespannungsimpulse alternierender Polarität angelegt sind, durch Anlegen eines ersten Spannungsimpulses (Schreibsignal) die Durchbruchsspannung überschritten, ein Lichtimpuls abgegeben und die charakteristische Wandspannung aufgebaut wird (»Schreiben«) und sodann durch Zusammenwirkung von Wand- und Haltespannung die Zelle periodisch Lichtimpulse abgibt und somit im lichtemittierenden Zustand ist, und durch Anlegen eines zweiten Spannungsimpulses (Löschsignal) in Zusammenwirkung mit der charakteristischen Wandspannung die Durchbruchsspannung überschritten, die Wandspannung aber nicht wieder aufgebaut wird (»Löschen«), dadurch gekennzeichnet, daß zum Invertieren aufeinanderfolgend ein verkürztes Schreibsignal (IW) und dann ein Löschsignal (IE) angelegt werden, wobei das verkürzte Schreibsignal (IW) in seiner Zeitdauer (W) so in bezug auf seinen Betrag (V_m) verkürzt ist, daß bei nicht-lichtemittierendem Ausgangszustand (D) der Zelle die erzeugte Wandspannung (V_mo) zunächst ausreichend kleiner als die charakteristische Wandspannung (V_n,) ist, damit in Zusammenwirkung mit dem folgenden Löschsignal (IE) keine Löschung erfolgt, während bei einem lichtemittierenden Ausgangszustand das Löschsignal die Löschung bewirkt.