DE2843427A1 - Fluoreszenz-anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing, A.Wasmeier

Dipl.-Ing. H. Graf

Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg 1

An das Deutsche Patentamt oOOO Nünchen 2	Ihre Nachricht Your Letter	Unser Zeichen Our Ref. W/p 9o1u	D-8400 REGENSBURG 1 GREFLINGER STRASSE 7 Telefon (0941) 54753 Telegramm Begpatent Rgb. Telex 6 5709 repat d
Ihr Zeichen Your ReJ.	Tag Date 3. Oktober 1970 Gr/Ja

Anmelder: WAGNER ELECTRIC CORPORATION

100 Misty Lane, Parsippany, New Jersey O7O04, USA

Titel:

Fluoreszenz-Anzeigevorrichtung

trfinder: Richard üuBois

55 Evergreen Drive, No. Caldwell, Uew Jersey 07006,

Priorität:

USA

Ur. G37 Q65

vom 20. Harz 1973

909839/0633

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750200 73) 5 839300 Postscheck München 893 69 - 801

Gerichtsstand Regensburg

riuoreszenz-Anzeigevorrichtung

wie Erfindung betrifft eine Fiuoreszanz-Anzeigeeinrichtung und insbesondere eine Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung, bei der Phosphormaterial, wie beispielsweise Znu:Zn usw., welches auf elektrisch leitenden Elementen aufgebracht ist, selektiv in den fluoreszierenden Zustand gebracht wird durch selektives Ansteuern der leitenden Elemente.

Fluoreszenz-. Jizeigeeinrichtungen iaseen sich grob in zwei blassen einteilen, nämlich in (a) Gasentladungseinrichtungen und in (b) Vakuumfluoreszenzeinrichtungen. Bei einer Gasentladungseinrichtung wird ein elektrisches Feld zwischen mit Phosphor bedeckten, geformten Kcthodensegmenten und einer oder mehreren Anoden in einer Athmosphäre aus einem leichtionisierbaren Gas, wie beispielsweise .!eon angelegt. Die geformten Kathodensegmente können die Form von Buchstaben, Ziffern oder anderen Symbolen aufweisen, auf denen dann der i-'hosphorüberzug ausgewühlt zum Leuchten gebracht wird, unci zwar dadurch, da>i spannungen an bestimmte diese Segmente angelegt werden, ein typisches oeispiel einer Gasentiadungseinrichtung ist beispielsweise in der U3-?3 S 209 003 gezeigt.

Bei einer Vakuumfluoreszenzeinrichtung liefert eine Elektronenquelle, z.3. eine thermische Elektronenquelle oder ein Feldelektronenemitter, Elektronen durch ein Vakuum an mit Phosphor überzogene Anodensegmente. Diese geformten «nodensegmente können selektiv zum Leuchten gebracht werden, und zwar in ähnlicher Weise wie die K'athodensegmente durch Auswahl der anliegenden Spannungen, .»lierdings unterscheiden sich die Polaritäten sowie Amplituden der Spannungen zwischen den beiden Einrichtungen (Gasentladungseinrichtung und Vakuumfluoreszenzeinrichtung.

909839/0631

Ein typisches Beispiel für eine Vakuumfluoreszenzeinrichtung ist im US-Patent 3 9S6 760 beschrieben.

Bei beiden Typen von Änzeigeeinrichtungen können zusätzliche Elektroden Verwendung finden, um gleichzeitig verschiedene Gruppen von Segmenten zu steuern, um die Einrichtung gegenüber äußeren elektrischen relciern abzuschirmen oder aber um Ladungsbiidunöen am dielektrischen Katerial dei" Einrichtungen zu vermeiden.

uei modernen Fluoreszenzanzeigeeinrichtungen wird im allgemeinen ein ebenes .Substrat aus isolierendem Material verwendet, welches an seiner ebenen Oberfläche die geformten /-,noden- oder iCcthodensegmente aus leitendem iiaterial aufweist. Es ist jedoch auch möglich, 6a2 diese Anoden- bzw. .Cathodensegmente in Ausnehmungen des Substrates bzw. Trägers angeordnet sind, -üblicherweise ist eine Vielzahl von veränderbaren Symbolen, wie beispielsweise aus sieben Segmenten bestehende Muster, auf dem Substrat angeordnet. Eine konkave Abdeckplatte, die üblicherweise aus uias besteht, ist an üirem Umfang mit den Substrat verbunden, um auf diese -,eise einen geschlossenen i.aum zu bilden, in dem die Anoden- oder iCathodensegmente· sowie die zugehörigen Elektroden angeordnet sind. Der Raum ist entweder evakuiert oder mit einem besonderen Gas gefüllt, wie dies bei dem jeweiligen besonderen Typ der Anzeigeeinrichtung erforderlich ist.

Die Steuerung der Segmente erfolgt normalerweise durch einen elektronischen Schaltkreis, der in seiner wirkung bzw. in seinem Ersatzschaltbild einen einfachen Ein- und Aus-Schalter entspricht. Dies bedeutet, daJ jeder schalter entweder eine Erregerspannung mit dem zugehörigen Segment verbindet oder aber dieses Segment von der Crregerspannung abgeschaltet ist, so daß das Segment feinen festen Spannungspegel aufweist·

909839/0633

BAD

wie Anoden- oder iCathodensegmente werden auf das Substrat entweder durch Druck (oeidenschirmdruck), liiographisch oder durch chemisches ».tzen einer durchgehenden ichicht aus leitendem Material oder aber durch andere bekannte iiethoden aufgebracht. Einander benachbart liegende oegmente sind gewöhnlich durch einen bpait voneinander getrennt, dex" beispielsweise eine ^reite von I^ bis 20 10 ^ Zoll (Ο,-ν/'-0,5 mm) aufweist, urn einen i\urzschiu.3 zwischen oen einzelnen ^egmenten zu vermeiden. ~as leuchtende Material, welches in der vorliegenden Anmeldung der Einfachheit halber als "Phosphormaterial" oder als "Phosphor" bezeichnet wird, besteht beispielsweise aus einem mit Zink aktivierten linkoxyd ZnO:Zn oder aber aus einen mit Luropäum aktivierten Zinnoxyd ^nO:Üu· Es können jedoch auch andere, bekannte Leuchtmaterialien verwendet werden. Jieses Leuchtmaterial bzw. Phosphormaterial wird durch eine Maske aufgebracht, um die einzelnen Segmente getrennt mit dem »^:*hosphormaterial zu bedecken, ohne dal zugleich das substrat zwischen diesen Jegmenten bedeckt wird, hierbei mu'3 besonders dafür gesorgt werden, aa2 das Substrat zvischen den Segmenten frei bleibt, Ca ZnU:Zn zwar eine geringe Leitfähigkeit aufweist, diese Leitfähigkeit jedoch genügend groJ ist, um eine leitende Verbindung zwischen einander benachbarten Segmenten herzusteilen. Oiese leitende Verbindung bzw. .berbrückung reicht aus, um ein nichtangesteuertes und somit kein festes rotential aufweisendes Segment zusammen mit einem benachbarten, angesteuerten Jegment zum Aufleuchten zu bringen. i£s ist daher unbedingt notwendig, zwischen benachbarten Segmenten im •hosphor- bzw. im Leuchtstoffmaterial einen opait vorzusehen, um ein selektives /.u fleucht en der „egniente sicherzustellen.

.-•ie Abstünde zwischen zwei einander benachbarter Elemente führen jedoch zu einer Unterbrechung in der leuchtenden Linie, wenn zwei benachbarte oegmente angesteuert sind. Diese Unterbrechung beeinflußt die Genauigkeit der darstellung von Symbolen (Ziffern oder Buchstaben).

909839/0833 BAD ORIGINAL

üarüberhinaus werden die Herstellungskosten wesentlich dadurch erhöht, daß das Aufbringen des Leuchtstoffmaterials auf die Segmente mit höchster Sorgfalt erfolgen muiS, um die Bildung von leitenden uberbrückungen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigeeinrichtung aufzuzeigen, die diese Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung erfindungsgemäB so ausgebildet, daß der Leuchtstoff- bzw. Phosphorbereich zumindest einen Teil des Substrates in einem kontinuierlichen bzw. nichtunterbrochenen Bereich zwischen wenigstens zwei Elektroden bedeckt und eine widerstandsbrücke zwischen den Elektroden bildet, wobei die Bedeckung in diesem nichtunterbrochenen Bereich elektrisch leitend ist und einen höheren Widerstand aufv/eist als die beiden Elektroden.

Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, da.3 leitende, in Segmente unterteilte Elektroden mit einem Leucht- bzw. Phosphormaterial geringer Leitfähigkeit durchgehend bedeckt werden können, ohne dai3 Unterbrechungen im Leuchtstoff material zwischen einander benachbarten Segmenten notwendig sind. Das Leuchtstoff- bzw. Phosphormaterial bedeckt dabei das Substrat im Dereich des Spaltes zwischen zwei Segmenten.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen bestimmten i³hosphor- bzw. Leuchtstoff beschränkt. Jeder geeignete, bekannte Phosphor kann Verwendung finden.

Die leitenden Elektroden können aus irgendeinem bekannten Material bestehen, welches für die Verwendung in einer Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung geeignet ist. Derartige Materialien sind beispielsweise

909839/0633

Metalle wie <-J.u minium, kupfer, Gold, Platin oder andere Metalle oder I.etallverbindungen. Weiterhin können Verbindungen bzw. Zusammensetzungen, die Metalle enthalten, verwendet werden, v/ie beispielsweise Eisenoxyd, Zinnoxyd sowie andere, relativ leitende Materialien. Hs ist keineswegs notwendig, uaJ die leitenden Elektroden die Leitfähigkeit von Metall aufweisen, "-s kann beispielsweise feinverteilter Kohlenstoff auf das wubstrat oder aber auf ein metallisches Segment aufgebracht werden, worauf das Phosphor- bzw. Leuchtstoffmaterial dann den iCohienstoff bedeckt, wichtig ist bei der Erfindung die Beziehung zwischen der Leitfähigkeit der von Segmenten gebildeten Elektrode und der Leitfühigkeit des Leuchtstoffs. Der Flüchenwiderstand (Ohm pro Flächeneinheit) sollte für das Leuchtstoffmateriai mindestens um den Faktor größer sein als der Flächenwiderstand der Elektroden aus leitendem Material, uie besten Ergebnisse werden dann erhalten, wenn der Flächenwiderstand des Leuchtstoffmaterials um den Faktor 100 größer ist als der Flächenwiderstand der leitenden öegment-Elektroden.

bei derErfindung kann jede Art von Leuchtstoff bzw. Phosphor zur Anwendung kommen, welcher (Leuchtstoff) bei der jeweiligen ineren Umgebung der Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung sowie bei dem Material, aus dem die leitenden Segmenteiektroden hergestellt sind, verwendbar ist. Verschiedene Oxyde oder Sulfide sowie andere Verbindungen von Metall, wie beispielsweise Beryllium, Lariurn, .Cadmium, Kalzium, Zinn und Zink sind bei der Erfindung geeignet. In den ÜS-Fatenten 2 451 590 und Z 967 125 sind verschiedene Verbindungen dieser Materialien sowie andere Verbindungen beschrieben, die bei der vorliegenden Erfindung Anwendung finden können. Die besten Ergebnisse werden allerdings mit ZnU:Zn oder 3nO:Eu erreicht. Ändere Leuchtstoffverbindungen, auf die in den genannten US-Patentschriften bezug genommen wird, haben unterschiedliche Farben, Helligkeit, Temperaturtoleranzen sowie andere Parameter und setzen andere Spannungenvoraus. Für einen Fachmann ist es jedoch ohne weiteres möglich, aufgrund der Lehre der vorliegenden

909839/0633

BAD ORIGINAL

Anmeldung geeignete Leuchtstoffe sowie geeignete iiaterialien fürddie Elektrode auszuwählen, ohne c!^:a3 hierzu umfangreiche Untersuchungen notwendig sind.

Die elektrische Ansteuerung jedes -egmentes erfolgt durch ein SchaXterelement, weiches als Wechselschalter wirkt. In dem einen Schaltzustand dieses Schaiteiernentes ist die Srregerspannung mit dem zugehörigen -egment verbunden, wodurch der Leuchtstoff zum Leuchten angeregt wird. In dem anderen Zustand des öchaitelementes liegt eine spannung an dem zugehörigen Segment an, welche eine Erregung des Leuchtstoffs verhindert und somit das betreffende Segment bzw. den im bereich dieses Segmentes vorgesehenen Leuchtstoff zum Erlöschen bringt. ^r.»enn einander benachbarte Segmente angeregt werden, so leuchtet auch der Leuchtstoff im ~.palt zwischen diesen Segmenten auf, und zwar zusammen mit dem Leuchtstoff auf den erregten Segmenten, hierdurch wird eine durchgehende, nicht unterbrochene leuchtende Linie erreicht. Ist jedoch lediglich eines von zwei einander benachbarten Segmenten erregt, so leuchtet der Leuchtstoff auf dem nichterregten Segment nicht, άα dieses segment mit der den nichterregten Zustand bestimmenden Spannung verbunden ist. S-ie Leuchtstoffüberbrückung zwischen dem erregten und nichterregten Segment weist einen opannungsverlauf auf, der sich von einer Spannung an der iCante des erregten Segmentes, die dem erregten Zustand entspricht, zu einer Spannung an der Kante des nichterregten Segmentes ändert, die dem nichterregten Zustand entspricht. Aus diesem Grunde leuchtet das Leuchtstoffmaterial im Spalt auch noch in einiger Entfernung des erregten Segmentes auf, und zwar bis zu einem Punkt,, an dem die anliegende Spannung nicht mehr ausreicht, um die Fluoreszenz aufrecht zu erhalten.

Der spezifische Widerstand des Leuchstoff- bzv/. Phosphormaterials ist auJer durch die Beziehung der Flächenwiderstiinde des Leuchstoffmaterials

909839/0633

843427

und der leitenden Elektroden auch durch die ohm'sche Erwärmung des Leuchtstoffs im Spalt begrenzt. Dei Verwendung von ZnO:Zn wird bereits bei einer Temperatur über 350 C eine Fluoreszenz-Wirkung im Leuchtstoff allein durch die Wärme erreicht. Hierdurch wird die Möglichkeit einer reinen elektrischen erregung des Leuchtstoffs genommen, -vus diesem Grunde mu-s die Temperatur im Leuchtstoff auf einen Wert unter 350 C begrenzt werden. Die besten Ergebnisse lassen sich dann erreichen, wenn die Leuchtstofftemperatur auf einen Wert unter 125 C begrenzt ist. Aus diesem Grunde sollte uie ohm'sche Zrwürmung des Leuchtstoffs auf einen Wert begrenzt werden, der etwa 100 C über der Umgebungstemperatur von ungeführ 25 C liegt. Abgesehen von den Leistunysverlusten, die im Leuchtstoffmaterial im Jpalt auftreten, begrenzen auch andere Faktoren diesen möglichen Temperaturanstieg. Derartige Faktoren sind beispielsweise die Abgabe oder Übertragung von '.icirme an andere Stellen durch Strahlung, konvektion oder Leitung. Der jeweilige Temperaturanstieg und damit die Grenzen des"- ' spezifischen '.,ic-erstandeS/ der Grü.3e des Spaltes sov/ie der spannungen können ohne weiteres berechnet \-icx.aen. Die Temperatur- und Wiäerstänascharakteristiken von anderen Leuchtstoffen, dis beispielsweise in den genannten US-Patentschriften beschrieben sind, sind ebenfalls bekannt, so da.3 ein Fachmann bei Kenntnis der Lehre der vorliegenden Erfindung ohne Schwierigkeiten die jeweiligen Grenzen aufgrund dieser Parameter bestimmen kann.

l>as Leuchten im i>palt hört nicht an einer bestimmten Stelle abrupt auf, sondern die Helligkeit dieses Leuchtens nimmt allmählich ausgehend vom erregten Segment zu einem Punkt in der Hitte zwischen beiden Segmenten hin ab, an dem (Punkt) das Leuchten nicht mehr sichtbar ist. Hierdurch v/ird ein gewünschter übergang am Ende der leuchtenden Linie erreicht.

909839/0633

Oie Sreite des Spaltes, der ger.ici3 der Erfindung ausgefüllt ist, hängt von der Leitfähigkeit des Leuchtstoffmaterials, von der geometrie der Segmente, von der Energie der Jas Leuchtstoffmaterial erregenden elektrischen Teilchen sowie von der Grü3e der Spannungen ab, die dem erregten und/oder dem nichterregten Zustand entsprechen. Für einen Fachmann ist es bei Kenntnis der Lehre der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich, diese Parameter einer Fiuoreszenz-Anzoig-eeinrichtung ohne aufwendige experimentelle Versuche festzulegen.

Das als W'echselschalter wirkende Schaltelement kann entweder mechanische Schalter, Elektronenröhren oder Testkörpereinrichtungen enthalten. Jei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Schaltelement ein komplementärer Hetailoxydhalbleiter-Logikschaltkreis (CiiuS-Logikschaltkreis) verwendet. Dieser CWOS-Logikschaitkrcis bzw. -Schalter weist den besonderen Vorteil geringer Leistung, hoher Geschwindigkeit sowie hoher !(ompatabiiität mit den Eingangs- und Ausgangsspannungen auf, die in der modernen Display-Technologie erforderlich sind. Eine genaue Beschreibung des Aufbaus sowie der Funktionsweise von CKUS-Schaltkreisen erscheint nicht erforderlich, da diese Schaltkreise an sich bekannt sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren an Äusführungsbeispielen naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine aus sieben Segmenten bestehende numerische Anzeigevorrichtung bekannter Art;

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch die Anzeigevorrichtung gemä/3 Fig. Ί zusammen mit dem Ersatzschaltbild eines Steuerkreises;

909839/0633

Fig. 2 clic .inzeigc Orrichtung gemä.3 Fig. 1 im erleudteten Zustand;

Fig. 4 oinen Teil eines iymbois bei einer Anzeigeeinrichtung g email der ilrfindung;

Fig. C eine ähnliche Darstellung wie Fig. 4, wobei jedoch das oymbol nur teilweise erleuchtet ist;

Fig. u in schematischer Darstellung einen Teil einer Anzeigeeinrichtung gemü'j der Erfindung sowie den zugehörigen jteuer.'creis;

Fig. 7 einen Ci^--Logik-Schalter;

Fig. wf eine v/eitere Ausvührungsform der Erfindung in Form einer proportionalen erregbaren Anzeigeeinrichtung;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer proportional erregboren Anzeigeeinrichtung geniä3 der Erfindung.

909839/0633

- 284342?

In Fig. 1 ist ein typisches Ausführungsbeispiel einer aus sieben Segmenten bestehenden Symbol-Anzeige 10 bekannter Art dargestellt. Jedes Segment 12 besteht aus einem Katerial mit hoher elektrischer Leitfähigkeit/ beispielsweise aus Metall oder Kohlenstoff und ist von dem jeweils benachbarten Segment durch einen Spalt 14 getrennt.

Ein Phosphorbereich oder -abschnitt Io ist auf jedem Segment 12 aufgebracht, wobei dieser Phosphorabschnitt Io das zugehörige Segment

Leuchtstoff- Dxw. 12 ganz oder teilweise bedecken kann. uer/.'⁵hosphorbereich 1o reicht

allerdings nicht über den Spalt 14.

Jedes Segment 12 kann weiterhin getrennt mit einem äußeren Ansteuerkreis verbunden werden, um so das Aufleuchten einer beliebigen Kombination von Segmenten zu ermöglichen. Durch geeignete Auswahl der Ansteuerung dieser Segmente ist eine Darstellung einer beliebigen Ziffer zwischen O und 9 möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, durch geeignete Auswahl einer bestimmten Anzahl von entsprechend geformten Segmenten - ggf. zusätzlich zur Darstellung von ,Ziffern - auch andere Symbole oder üuchstaben zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt den zugehörigen Steuerkreis 13 zum Ansteuern der beiden Segmente 12a und 12b einer aus sieben Segmenten oder Einzelsymbolen bestehenden Anzeigeeinrichtung 10 des Vakuum-Fluorescenz-Typs, der lediglich zur Erläuterung als Deispiel gewählt wurde und auf den selbstverständlich der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt ist. Ein Glüh- oder Heizfaden 20 wird durch eine Wechselspannungs- oder Gleichspannungsquelle 21 auf eine Temperatur erhitzt, bei der dieser Glühfaden Elektronen emittiert.

Der Steuerkreis lö enthält die beiden einpoligen Schalter 22a und 22b, die jeweils zwischen der positiven Klemme 24 einer Gleich-

909839/0633

spannungsquelle 2ό und dem Segment 12a bzw. 12b angeordnet sind. Die negative Quelle 2o der Gleichspannungsquelle 26 ist mit dem Heizfaden 20 verbunden.

der ichalter 22a geschlossen ist, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, liegt an dem Segment 12a eine positive Spannung, die die aus dem Heizfaden 20 austretenden Elektronen auf das Segment 12a hin beschleunigt. Die auf dieses Segment 12a auftreffenden Elektronen bringen den auf diesem Segment aufgebrachten Phosphor zum Leuchten.

wenn sich der Schalter 22b in der offenen Stellung befindet, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, so schwankt das Potential am Segment 12b. Dies bedeutet, daä keine Seschleunigungsspannung bzw. kein Beschleunigungspotential zwischen dem Segment 12b und dem Heizfaden 20 vorhanden ist. Die Elektronen werden daher nicht für ein Auftreffen auf das Segment 12b beschleunigt, so aad der Phosphor-Überzug dieses Segmentes nicht aufleuchtet.

Es versteht sich, da3 die Schalter 22a und 22b entweder mechanische einpolige Schalter sein können oder aber nur das Ersatzschaltbild für andere als Schalter wirkende Elemente bilden. In der Regel werden diese Schalter 22a und 22b von Transistoren oder integrierten Schaltkreisen beispielsweise des riJüS-Typs, des iJi.üS-Typs oder eines anderen Typs gebildet. Wenn elektronische Schalter in dem Steuerkreis 15 Verwendung finden, so werden die Schalter 22a und 22b durch elektrische Signale gesteuert, die an den Steuerleitungen 30a und 30b anliegen.

Die Fig. 3 zeigt den optischen Eindruck, den die erregten und somit leuchtenden Phosphorbereiche 16, die in nichtunterbrochenen Linien

903839/0633

. m.

dargestellt sind, zur Darstellung der Ziffer "3" vermitteln, wobei dieser Figur auch zu entnehmen ist, oa'3 die dargestellte Ziffer an jedem Spalt 14 eine Unterbrechung aufv/eist. Da bei den bekannten Steuerkreisen 14 jedes nicht angesteuerte Segment kein festes Potential aufweist, sind diese Spalte notwendig, um eine elektrisch leitende Überbrückung durch das Phosphormaterial von einem angesteuerten Segment zu einem nichtangesteuerten Segment zu vermeiden. Die nichtangesteuerten Segmente sind in der Fig. 3 mit unterbrochenen Linien angedeutet.

Die FAg. 4 zeigt nun eine Ecke einer aus sieben Segmenten bestehenden

Leuchtstoff- bzw. Anzeigeeinrichtung 32 gemäß der Erfindung. Oer/Phosphorbereich Io erstreckt sich hier durchgehend von dem Segment 12a zum Segment li-b, wobei das Phosphormaterial auch eine elektrisch leitende überbrückung 34 bedeckt, die am Substrat bzw. Träger 36 im Bereich des Spaltes 14 vorgesehen ist. Wenn beide Elemente 12a und 12b angesteuert werden, so leuchtet der gesamte Phosphorbereich einschlie31ich des Abschnittes im Bereich der überbrückung 34 auf, wie dies in der Fig. 4 durch die parallele Schraffur angedeutet ist.

In der Fig. 5 ist die Ecke der aus sieben Segmenten bestehenden Anzeigeeinrichtung 32 gezeigt, wobei das Segment 12a angesteuert ist, wie dies durch die parallele Schraffur des zugehörigen Phosphorbereiches angedeutet ist. Das Segment 12b ist nicht angesteuert, wie dies durch die gekreuzte Schraffur angedeutet ist. Im Bereichcbs Spaltes 14 leuchtet die elektrisch leitende überbrückung 34 in der Nähe des Segmentes 12a, wobei die Helligkeit des leuchtenden Phosphormaterials progressiv zum nichtangesteuerten Segment 12b hin abnimmt und dieses Leuchten bzw. die Helligkeit schließlich an einem Grenzbereich 38, der mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, vernachlässigbar wird. Der Grenzbereich kann näher beim Segment 12a oder

909839/0633

aber näher beim Segment 12b liegen, und zwar in Abhängigkeit von den opannungen, die am angesteuerten sowie am nichtangesteuerten Segment anliegen sowie ggf. von Vorspannungen, die fürdie anderen Elemente der Anordnung verwendet werden.

In der Fig. 6 ist ein Mquivalentschaltbild für einen Steuerkreis 40 dargestellt, welcher zur Ansteuerung der beiden Segmente 12a und 12b dient. Dieser Steuerkreis enthält Schaltelemente, die im kquivalentschaltbiid von zwei Wechselschaltern 42a und 42b gebildet sind, wobei jeweils ein „echselschalter zur Ansteuerung eines Segmentes 12a bzw. 12b dient, jie .«echseischalter lla und 12b besitzen vordere Kontakte 44a und 44b, die mit der positiven Klemme 24 einer Gleichspannungsquelle 26 verbunden sind, sowie rückwärtige Kontakte 4oa bzw. 4üb, die mitder negativen Klemme 2j der Gleichspannungsquelle 26 verbunden sind.

Üefindet sich der Schalter 42a in der geschlossenen Stellung, wie sie in der Fig. ο gezeigt ist, so liegt eine positive Beschleunigungsspannung zwischen dem Heizfaden 20 und dem Segment 12a, wodurch das am Segment 1-a vorgesehene rhosphormateriai aufleuchtet, befindet sich der Schalter 42 in der offenen Stellung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, so verbindet der rückwärtige Kontakt das Segment 12b mit der negativen Spannung, die auch als "Äuslö'schspannung" bezeichnet v/erden kann. Die elektrisch leitende überbrückung 34, die durch ein Widerstandssymbol angedeutet ist, besitzt einen genügend hohen Widerstand, um den Strom zwischen den Segmenten 12a und 12b entsprechend zu begrenzen, um eine Stromüberlastung der als Versorgungsquelle dienenden Gleichspannungsquelle 26 zu vermeiden·

Die als Ersatzschaltbild wiedergegebenen Schalter 42a und 42b können entweder mechanische, elektronische oder gleichartige Wechselschalter sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden Schalter in Form von

909839/0633

integrierten Schaltkreisen, vorzugsweise von CKOS-Schaltkreisen verwendet.

Ein typischer Ciiüo-ochalter ist in der Fig. 7 dargestellt. Zin ?-i\anaitransistor Ql liegt in Serie mit einem ii-.\'analtransistor C.2 zwischen der positiven Klemme 24 der Gleichspannungsquelle 26 und der Schaltungsmasse. Die an der SfceuerMtung 30a anliegende spannung ündert sich von 0 auf dnen opannungspegei, der gleich der positiven Spannung an der Klemme 24 ist. V>enn das steuersignal an der Steuerieituno GOa klein ist bzv/. der rege! dieses Steuersignales in etwa dem Pegel der ichaltungsmasse entspricht, ist der Tor-Quellen-Schwellpegei für den Transistor Cj2 kleiner als der Spannungspegel/ der benötigt wird, um diesen Transistoriin den leitenden Zustand überzuführen. Aus diesem Grunde ist c!er Transistor Q2 abgeschaltet. Uei niedriger Steuerspannung steigt am Transistor QI die Spannung zwischen Quelle und Tor an. Oa das Potential am Tor negativer ist als das Potential an der Quelle befindet sich dieser Transistor im leidenden Zustand und verbindet damit die positive Klemme 24 mit dem Segment 12a. Dies führt dazu, da.3 das Segment 12a aufleuchtet.

Wenn die Spannung an der Steuerleitung 30a einen hohen Pegel annimmt, erhöht sich die Tor-Quelien-Spannung am Transistor Q2. ^er Transistor Q2 wird hierdurch in den leitenden Zustand übergeführt und wirkt somit als 'widerstand mit sehr hoher Leitfähigkeit, wodurch das Segment 12a mit der Schaltungsmasse verbunden wird. Gleichzeitig bewirkt diese positive Spannung an der Steuerleitung 30a, daß die Steuerspannung am Transistor Ql unter den Schwellwert sinkt, der notwendig ist, um diesen Transistor in den leitenden Zustand überzuführen. Dementsprechend wird der Transistor Ql abgeschaltet.

Der dargestellte integrierte Schaltkreis bzw. Schalter des CiiüS-Typs liefert einen sehr niedrigen Widerstand zwischen der positiven Klemme

909839/0633

der Yersorgungsspannung und den Segment l£a, wenn sich dieser Schaltkreis in dem einen Zustand befindet, und liefert darüberhinaus auch einen sehr niedrigen !-«'ic!erstand zwischen der cchaltungsmasse und dem jecjment 1^a, wenn sich dieser Schaltkreis im anderen Zustand bzw. im abgeschalteten Zustand befindet. Aus diesem Grunde entspricht der dargestellte integrierte Schaltkreis des CfiüS-Typs in seinem/satzschaltbild den V/echseischalter 42a, wie er oben im Zusammenhang mit dem Ersatzschaltbild des Sieuerkreises 40 gemä-3 Fig. ό beschrieben wurde.

Obwohl sich die voranstehenden Ausführungen auf Anzeigevorrichtungen und deren Steuerung mit Hilfe einer ersten Spannung, die das Aufleuchten eines Segmentes bewirkt, sowie mit einer zweiten Spannung, die das L'rlüschen des „egmentes bewirkt, bezogen, beinhaltet die vorliegende Erfindung auch die proportionale Steuerung von Fluorescenz-Anzeigeeinrichtungen.

Leuchtstoff- o:!er rig. ~ zeigt eine langgestreckte/. hosphorlinie-KJ, die auf ein Subtrct Cd aufgebracht ii,t un..'. die Elektroden 50a und 5Gb aus leitendem iiaterial überdeckt, die an den Enden der Linie 4S vorgesehen sind. Durch Steuerung des Spannungspotontials des Spannungspotentials zwischen diesen elektroden 50a und 50b sov/ie durch die Steuerung der an diesen Elektroden anliegenden Spannungen im Vergleich zu Spannungen, die an anderen Elementen der Anordnung anliegen, kann der Teil der Phosphorlinie 4u, der aufleuchten soll, gesteuert werden. Beispielsweise bei einer Vakuumfluoreszenz-Einrichtung leuchtet ein gro.*3er Teil der Lunge der Phosphorlinie 4J auf, wenn an der Elektrode 50b eine starke positive Spannung anliegt und wenn an der Elektrode 50a der Spannungswert HuIl anliegt. bei einer Auswahl der Spannungen kann daher beispielsweise das Ende der leuchtenden Linie bei 5£ liegen, also der Elektrode 50a sichtbar näher als der Elektrode 50b. Wenn andererseits die Elektrode 50b eine geringere positive Spannung aufweist als in dem voranstehend gegebenen Leispiel und wenn an der Elektrode 50a eine starke negative Spannung

909839/0633

BAD ORIRIMAI

anliegt, ist diese Grenze des leuchtenden Abschnittes nach 64- auf der Phosphorlinie verschoben und liegt somit der Elektrode 50b sehr viel näher. Durch Steuerung der Spannungen kann somit die Länge der leuchtenden Linie analog gesteuert werden, und zwar proportional zu den verwendeten Spannungen. Die Länge der Phosphorlinie 4~ ist begrenzt durch die Leitfähigkeit des verwendeten Phosphormaterials sowie durch die Grü^e und Spannungen brauchbarer Anzeigeeinrichtungen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle von der dargestellten geradlinigen Phosphorlinie 43- andere Muster vorzusehen. Die Fig. 9 zeigt beispielsweise eine dynamische Anzeigeeinrichtung ähnlich einem magischen Auga.Diese Einrichtung besitzt eine zentrale Elektrode δόα sowie konzentrisch hierzu angeordnete bogenförmige Elektroden 56b, 5öc und 5od, wobei diese Elektroden beispielsweise auf einem Träger aus isolierendem Material angebracht sind.

Durch Steuerung der Spannungen zwischen den Elektroden 56a-56d kann das Phosphormaterial, welches den Bereich zwischen zwei Elektroden bedeckt, beispielsweise das Phosphormaterial im Bereich 5ΰ zwischen den Elektroden 5ob und 50c ganz oder teilweise zum Leuchten gebracht werden. Durch dynamische Steuerung der Spannungen an allen Elektroden 5oa-56d ist es möglich, ein sich von der inneren Elektrode 5όα nach außen zur äußeren Elektrode änderndes Aufleuchten der gesamten halbkreisförmigen Anzeige in ein kontinuierliches Aufleuchten zu ändern. Weiterhin können die Bereiche 5-J auch stufenweise in jeder beliebigen Kombination zum Aufleuchten gebracht werden, und zwar durch Ansteuerung der Elektroden 5oa-56d in der oben beschriebenen 'weise.

Die voranstehend beschriebenen, proportional steuerbaren Fluoreszenz-Anzeigevorrichtungen machen von dem Umstand Gebrauch, da3 das Anlegen

909839/0633

-*■'■ 2 »43427

einer „pannung zwischen zwei rüumlicii getrennten Punkten im .hosphorrnaterial ein elektrisches -jpannuncisfeld erzeugt, welches sich im ?hosphormacerial zwischen den XonLakten ändert. C-Le Erregung bzw. Anregung des rhosphorinateriais ist proportional zu der Grü je der Spannung an einem bestimmten runkt, wobei diese cpannumj durch die räumlich getrennten elektroden steuerbar ist. es gibt selbstverständlich auch andere iiöglichkeiten, ur:. die Spannungen des elektrischen Feldes zu steuern, oo ist eü beispielsweise möglich, daW das -ubstrat bzv/. der Trüger mit einem ..iderstanäsmateriai, wie beispielsweise cisenoxyc usw. bedeckt ist, weiches (Widerstandsmaterial) elektrisch mit zwei oder mehreren elektrischen .'ontakten verbunden ist. Durch Anlegung von Spannungen an die Elektroden werden unterschiedliche elektrische Potentiale in dem Widerstund stnuterial erzeugt. Ein /berzug aus Phospnor, der auf das widerstandsmaterial aufgebracht ist, wird, durch die im V.'iderstandsmaterial erzeugten spannungen beeinflußt, um in /.bhängigkeit von der spannung, die an jedem »-'unkt anliegt, aufzuleuchten. Oie Steuerung der Spannung folgt vorzugsweise im Widerstandsmaterial und weniger im Phosphormateriai. u.ies lci.3t sich dadurch erreichen, όαύ ein Widerstandsmaterial mit geringem spezifischen widerstand in Kombination mit einem rhosphormaterial mit hohem spezifischen 'Widerstand verwendet wird, oder aber dadurch, da.i das ^hosphorniaterial in voneinander getrennte uereiche aufgeteilt ist, um so zu erreichen, dal die ^pcnnungsverteilung in erster Linie durch das "Widerstandsmaterial und nicht durch das Phosphormaterial erfolgt.

urfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, da-j ..nderungen sowie Abwandlungen von den beschriebenen ausführunysformen müglich sind, und daJ diese Ausfuhrungsformen, an denen die Erfindung erläutert wurde, keineswegs den cchutzumfang der vorliegenden Erfindung begrenzen.

909839/0633

- 55-

L e e r s e i t e

Claims (1)

1. atentansprüche

   1. Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung mit einem Substrat aus isolierendem Material, mit wenigstens zwei getrennten Elektroden am Substrat, die elektrische Leiter sind, sowie mit einem Leuchtstoffbereich, der in elektrischem Kontakt mit den !Elektroden steht, dadurch gekennzeichnet, da3 der Leuchtstoffbereich (Ιό) zumindest einen Teil des Substrates (So) in einem kontinuierlichen bereich zwischen den beiden Elektroden bedeckt und eine Widerstandsbrücke (34) zwischen den Elektroden bildet, die in dem Bereich leitend ist und einen höheren spezifischen '.aderstand aufweist als die beiden elektroden (12a, 12b).

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJ das Leuchtstoffmaterial in dem Leuchtstoffbereich ZnO:Zn ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch Ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 ein Steuerkreis vorgesehen ist, da.3 jede Elektrode (12a, 12b) durch ein Schaltelement, welches vorzugsweise in seiner Wirkung einen V.'echselschalter (42a, 42b) entspricht, in einer ersten Stellung dieses Schaltelementes mit einer ersten Spannungsquelie (2o) und in einer zweiten Stellung des Schaltelementes mit einer zweiten Spannungsquelle (21) verbunden ist, und dai3 die erste Spannungsquelle (2ό) wenigstens einen Teil des Leuchtstoffbereiches (lo) zum Leuchten anregt.

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Uechselschalter (42a, 42b) wirkenden Schaltelemente komplementäre iSOS-Logik-Schalter sind.

   909839/0633

   ORIGINAL INSPECTED

   -Z-

   b. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da..^ die einrichtung ein Vakuumfluoreszenz-Anzeigeeiement mit einer heizbaren ivathode (2ö) sowie mit wenigstens zwei Anoden (12a, 12b) ist.

   ύ. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, άα3 wenigstens ein Teil der Anoden mit dem Leuchtstoffmaterial bedeckt ist, und da3 das Leuchtstoffmateial (Ιό) auf den Anoden (i£a, 12b) mit der Widerstandsbrücke (34) in elektrischer Verbindung steht.

   7. Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung mit Anzeigeelement, bestehend aus einem substrat aus isolierendem Material, aus wenigstens zwei Elektroden aus leitendem Material auf diesem Substrat, und aus einer lichtdurchlässigen Abdeckung, die über dem Substrat sowie über den leitenden Elektroden angeordnet ist, sowie mit einem Jteuerkreis/ dadurch gekennzeichnet, daJ eine liiderstandsbrücke (34) an dem Substrat zwischen den Elektroden (I2a, 12b) aus leitendem iiaterial vorgesehen ist, dai3 zumindest auf der i'iderstandsbrücke (34) ein Leuchtstoffbereich aufgebracht ist, dai3 wenigstens eine weitere Elektrode (20) vorgesehen ist, daß der Steuerkreis (40) als Wechselschalter (42a, 42b) wirkende Schaltelemente aufweist, die einen ersten sowie einen zweiten Zustand besitzen, aaS jedes Schaltelement eine Elektrode in seinem ersten Zustand mit einer ersten Spannung (26) und in seinem zweiten Zustand mit einer zweiten Spannung (21) verbindet, wobei die erste Spannung (26) wenigstens einen Leuchtstoffbereich (Ιό) in der Nähe der Elektrode (12a, 12b) zum Leuchten bringt, während die zweite Spannung (21) den Leuchtstoffbereich in der Nähe der Elektrode zum Erlöschen bringt, und da3 die erste und zweite Elektrode (12a, 12b), die Widerstandsbrücke (34) und das Leuchtstoffmaterial (16) in

   909839/0633

   Kombination bewirken, da3 das gesamte Leuchtstoffmaterial, welches mit der Widerstandsbrücke (34) in elektrischem Kontakt steht, aufleuchtet, wenn die als i.echselschalter (42a, 42b) wirkenden und den beiden Elektroden (12a, 12b) zugeordneten Schaltelemente sich beide in ihrem ersten Zustand befinden.

   3. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da3 die als Wechselschalter (42a, 42b) wirkenden Schaltelemente komplementäre MOS-Logikschalter sind.

   9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, dai das Änzeigeiement ein Vakuumfluoreszenz-Anzeigeelement ist, da3 die erwähnte andere Elektrode eine beheizte Kathode (20) ist, und daß die erste sowie zweite Elektrode (12a, I2b) Anoden sind.

   10. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 3, doürch gekennzeichnet, OaB das Anzeigeelement eine Fluoreszenz-Gasentladeeinrichtung ist, daß die beiden Elektroden (12a, 12b) Kathoden sind, daß die zweite Spannungsquelle (21) zum Erlöschen der Fluoreszenzwirkung in wenigstens einem Teil des Leuchtstoffmaterials dient, und daß die erste und zweite Elektrode (12a, 12b) sowie die Widerstandsbrücke (34) in Kombination eine Anregung im wesentlichen des gesamten Leuchtstoffmaterials in der V.'iderstandsbrücke (34) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (12a, 12b) bewirken, wenn die als Viechseischalter (42a, 42b) wirkenden Schaltelemente, die mit der ersten und der zweiten Elektrode (12a, 12b) verbunden sind, sich beide im ersten Zustand befinden.

   11. Fluoreszenz-Anzeigeeinrichtung mit einem Substrat aus isolierendem Material sowie mit einer Vielzahl von Kontakten auf diesem Substrat, gekennzeichnet durch einen Leuchtstoff (48) auf dem Substrat (36*),

   §09839/0833

   wobei der Leuchtstoff wenigstens zwei Kontakte (,5Oa; IiOhj überbrückt, durch einen Steuerkreis (40), der die den Kontakten (GOa, 5Qb) zugeführten Spannungen steuert, wobei dieser Steuerkreis in Kombination mit dem Leuchtstoff und den beiden Kontakten (50a, 50b) einen ausgewählten Teil des Leuchtstoffs in den fluoreszierenden Zustand überführen kann.

   12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da.ß die den Kontakten (50a, 50b) zugeführten Spannungen zwei .-'egei aufweisen.

   13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kontakten (50a, 50b) zugeführten Spannungen mehr als zwei Pegel aufweisen.

   14. einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kontakten (£0a, 50b) zugeführten Spannungen kontinuierlich zwischen einem tlinimalwert und einem Maximalwert veränderbar sind.

   15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, da3 der Steuerkreis so betätigbar ist, daß der Leuchtstoff (4ü) in der Nähe eines ersten der beiden Kontakte (50a, 50b) aufleuchtet, während der Leuchtstoff in der Nähe des zweiten der beiden Kontakte (50a, 5öb) nicht leuchtet, wobei der leuchtende und der nichtleuchtende Bereich an einer Trennlinie (52, 54) ineinander übergehen, und da3 der Steuerkreis (40) weiterhin so steuerbar ist, daß diese Grenze auf den ersten oder auf den zweiten der Kontakte hin verschoben werden kann.

   909839/0633

   ~* tj ^mm

   16. Fiuoreszenz-Anzeigeeinrichtung mit einer Vielzahl von getrennten und mit Leuchtstoff überzogenen Elektroden/ die se. ektiv zum Leuchten gebracht werden können, um wenigstens ein symbol anzuzeigen, gekennzeichnet durch Kittel (04) zuin Ausleuchten des Spaltes (14j zwischen einander benachbarten leuchtenden Elektroden (Ha₇ 12b), wobei ein nichtunterbx'ochener leuchtender bereich (54), der die leuchtenden Elektroden \Y<-q, 12b) verbindet, gebildet ist, durch l.ittei 1,4G) zum selektiven .'.usiöschen der mit leuchtstoff überzogenen Elektroden, sowie durch i.ittel (4G₇ 21 j zum /.uslüschen des ^paltes (14j zwischen einander benachbarten nichtieuchtenden Elektroden.

   17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, ,daJ die räumlich voneinander getrennten Elektroden (Ha, 12b) zumindest teilweise aus Kohlenstoff bestehen.

   Ίυ. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daZ der Leuchtstoffbereich (Ιό) einen Fiüchenwiderstand aufweist, der wenigstens das Zehnfache des Elüchenwiderstandes der beiden tiektroden (12g, 1^-b) entspricht.

   19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1^, dadurch gekennzeichnet, ua3 der Leuchtstoffbereich (lo) einen Flächenwiderstand besitzt, der mindestens lOOmal grö.ler ist als der Flüchenwiderstand der beiden Elektroden (12a, 12b).

   20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daJ der Temperaturanstieg in der Widerstandsbrücke (34) kleiner als 100 C ist.

   909839/0833

   BAD ORIGINAL

   -1. Einrichtung nach einem der .-.nsprüche Ί bis 19, dadurch gekennzeichnet, düii die Temperatur der '»„iderstandsbrücke (34) kleiner als 350 C ist.

   .2o Hinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, aaä das Leuchtstoffmaterial im Leuchtstoffbereich (16) JnU:Eu ist.

   909839/0633

   BAD ORIGINAL