DE2844059A1 - Integrierte sichtanzeigeeinrichtung - Google Patents

Integrierte sichtanzeigeeinrichtung

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Description

PATENTANWÄLTE
bfpl.-lng. A. Wasmeier
Dipl.-Ing. H. Graf
Patentanwälte Postfach 382 0400 Regensburg
An das 2 D-8400 REGENSBURG 1
Deutsche Patentamt GREFLINGER STRASSE 7
Telefon (0941) 5 4753
8 München Telegramm Begpatent Rgb.
Telex 6 5709 repat d
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3. Oktober 1978 W/He
W/p 9631
Anmelder: WAGNER ELECTRIC CORPORATION, 100 Misty Lane, Parsippany,
New Jersey 07054, USA
Titel: "Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung" Priorität: USA Serial No. 850.919 vom 14. November 1977
80982Ö/QS77
Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5839 Postscheck München 89369-801
Gerichtsstand Regensburg
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"Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung''
Eine in ihrer Verwendung rasch zunehmende Klasse von Sichtanzeigeeinrichtungen verwendet mit Phosphor überzogene segmentierte Anoden, die durch Thermoelektronen geringer Energie erregt werden, welche von einem mattroten Heizfaden emittiert werden, der durch ein Steuergitter gesteuert wird, welches dazwischen eingesetzt oder auf der Außenseite des Heizfadens angeordnet ist. Diese Einrichtungen werden in Gehäusen verwendet, in denen ein hohes Vakuum hergestellt ist. Ein transparentes Fenster im Gehäuse ermöglicht die Betrachtung der erregtenAnodensegmente üblicherweise über das Steuergitter. Die segmentierten Anoden können eine beliebige Konfiguration haben, z.B. eine numerische mit sieben Segmenten oder eine alphabetische mit Vielfachsegmenten, wie dies z.B. in US-PS 3.986.760 dargestellt ist, oder sie können in einer sequentiell beleuchteten linearen Anzeigevorrichtung verwendet werden, wie sie beispielsweise der US-Patentanmeldung Nr. 732.33O zu entnehmen ist.
Mit Vakuum arbeitende fluoreszierende Sichtanzeigeeinrichtungen werden in erheblichem Umfang für Sichtanzeigezwecke wegen ihrer Helligkeit, Zuverlässigkeit, Farbe und ihrBr Eigenschaft, daß sie durch diskrete oder integrierte Festkörperschaltungen betrieben werden können, gewählt. Bei dem typischen Anwendungsfall ist der in einer Sichtanzeige anzuzeigende Wert ein analoges oder digitales Signal, das dann verarbeitet werden muß, damit ein Binärsignal pro Anodensegment erhalten wird, so daß jedem Anodensegment aufgegeben wird, ob es zum Aufleuchten oder zum Erlöschen gebracht wird. Kompliziertere Systeme können zusätzlich in Zuwachsanteilen die Helligkeit der Anodensegmente zwischen voll eingeschaltet und voll ausgeschaltet steuern.
Die Anmelderin hat festgestellt, daß viele der mechanischen, chemischen und Abdichtvorgänge bei der Herstellung einer mit Vakuum arbeitenden fluoreszierenden Sichtanzeigeeinrichtung und einer integrierten Schaltung die gleichen sindo Beispielsweise ist bei beiden
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Einrichtungen ein Reinigen, Metallisieren, Aufbringen einer Photowiderstandsschicht, Ätzen und Entfernen der Photowiderstandsschicht erforderlich. Zusätzlich ist die Betriebsumgebung beider Einrichtungen vorzugsweise hohes Vakuum. Das Verbinden der integrierten Schaltung mit der Unterlage wird unter Verwendung einer Glasschablone niedriger Temperatur vorgenommen, die bei einer Temperatur von etwa 525° C schmilzt. Diese Temperatur ist niedrig genug, damit der Einfluß auf die integrierte Schaltung vernachlässigbar ist. Ferner wird die Abdeckung des Gehäuses mit der Unterlage bei der gleichen Temperatur verbunden. Infolgedessen schlägt die Anmelderin vor, die elektrischen Zwischenverbindungen zwischen den elektrischen Leitern, die auf der Unterlage ausgebildet werden, und der integrierten Schaltung vorzunehmen, dann die Abdeckung an Ort und Stelle anzuordnen und dieAntegrierte Schaltung mit der Unterlage bei dem gleichen Heizvorgang zu verbinden, der verwendet wird, um den Umfang der Abdeckung mit der Unterlage zu versiegeln bzw. abzudichten.
Die Anmelderin schlägt eine Einrichtung vor, bei der die integrierte Schaltung und die unter Vakuum arbeitende fluoreszierende Sichtanzeigeeinrichtung beide auf einer einzigen Unterlage mit direkten Zwischenverbindungen zwischen den Einrichtungen hergestellt werden. Beide Einrichtungen sind innerhalb eines einzigen evakuierten Gehäuses abgeschlossen bzw. abgedichtet. Damit wird erreicht, daß die hermetischen Abdichtungen für die Leiter und die Zwischenverbindungen entfallen können, wobei in allen Fällen bestimmte Gleichstromverbindungen, z.B. für die Heizfadenspannungen, durch das Vakuumgehäuse eingeführt werden müssen.
Gemäß der Erfindung ist eine integrierte Sichtanzeigeeinrichtung mit einer Unterlage, einem auf dieser Unterlage ausgebildeten stromleitenden Anodenschema, Phosphormaterial auf dem stromleitenden Anodenschema, und einer Vorrichtung zum Erregen des Phosphormateriales in optische Emission gekennzeichnet durch eine integrierte Schaltung auf der Unterlage zur Steuerung der Erregungsvorrichtung, Zwischenverbindungsleiter auf der Unterlage zum Verbinden von Signalen aus der integrierten Schaltung mit dem stromleitenden AnodenschemaJ eine konkave Abdeckplatte, die gegen die Unterlage
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abgeschlossen ist und das stromleitende Anodenscliema, die integrierte Schaltung und wenigstens einen Teil der Zwischenverbindungsleiter einschließt, und ein von der Abdeckplatte und der Unterlage gebildetes Gehäuse, das evakuiert und abgedichtet werden kann.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden ein voll ständiger, digitaler Taktgeber und eine Vielzahl von numerischen Sichtanzeige einrichtungen sowie die Zeit- und Steuerelektronik gemeinsam auf einer- einzigen Unterlage hergestellt, miteinander verbunden und in einem einzigen evakuierten Gehäuse eingeschlossen.
Zur Verbesserung des Vakuums kann ge ge tterüt werden.
Die ganz entscheidende Verringerung des Arbeitsanfalles wie auch die Erhöhung der Zuverlässigkeit, die sich aus der viel geringeren Anzahl von hermetischen Abdichtungen und .Zwischenverbindungen ergibt, stellen die entscheidende praktische Bedeutung vorliegender Erfindung dar.
Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
ig. 1 ein Ausführungsbeispiel bekannter Art mit einer sieben Segmente umfassenden alphanumerischen Sichtanzeige, die durch eine integrierte Schaltung gesteuert wird,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel bekannter Art, bei dem eine Anzeigevorrichtung mit linearer Skala verwendet wird,
Fig. 3 eine Ausführungsform vorliegender Erfindung, und Fig. 4- eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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I1Xg. 1 zeigt -die bei bekannten Ausführungen verwendete Methode zur Durchführung der einfachen Funktion der Ansteuerung der aus sieben Segmenten bestehenden numerischen Sichtanzeigeeinrichtung 10 aus einem binärcodierten dezimalen Eingang 12 mit vier Leitern. Ein evakuiertes Gehäuse 14- der Sichtanzeigeeinrichtung 10 ist auf einem entsprechenden Träger, z.B. einer Schaltplatte 16 befestigt. Eine integrierte Schaltung 18 in ihrem evakuierten Gehäuse 20 ist ebenfalls auf der Schaltplatte 16 angeordnet. Eine Signalleitung 22 pro Segment, und damit eine Gesamtanzahl von sieben Leitungen im dargestellten Ausführungsbeispiel, ist zwischen dem evakuierten Gehäuse 20 und dem evakuierten Gehäuse 14 angeschlossen, um die sieben Binärsignale dazwischen zu verbinden. Somit hat mit Ausnahme der Gleichstromleistungseingänge das evakuierte Gehäuse 20 der integrierten Schaltung elf hermetisch abgedichtete Leitungen 24, die. es durchdringen, und das evakuierte Gehäuse Ί4 für die Sichtanzeige besitzt sieben hermetisch abgedichtete Leitungen 24, die es durchdringen. Ferner sind die Leitungen 24 mit den Signalleitern 22 durch Zwischenverbindungen 26 an jedem der beiden Enden eines jeden Signalleiters 22 verbunden. Somit sind vierzehn Zwischenverbindungen 26 für die sieben Signalleiter 22 vorhanden. In der Elektronik sind fehlerhafte Zwischenverbindungen 22 zu einem großen Teil die Ursache von erhöhtem Arbeitsaufwand beim Zusammenbau und von Fehlern der Einrichtung. Ein noch deutlicheres Beispiel für die Anforderungen an die Zwischenverbindung läßt sich der Anzeigevorrichtung mit linearer Skala der oben bezeichneten US-Anmeldung entnehmen. Die Anzeigevorrichtung 28 mit vierzig Segmenten und linearer Skala nach Fig. 2 erfordert vierzig Signalleiter 22, achtzig hermetische Abdichtungen und achtzig Zwischenverbindungen zur Steuerung der vierzig Segmente aus einer integrierten Ansteuerungsschaltung 30. Bei einem typischen Anwendungsfall ist nur ein einziger Analogeingangs-Signalleiter 22 in die integrierte Schaltung 30 erforderlich. Die integrierte Schaltung 30 erzeugt einen zusammenhängenden Satz von binären Einsen auf den Signalleitern 22 zu der Anzeigevorrichtung 28 mit linearer Skala prportional der Amplitude des Analogsignals auf dem Signalleiter 32.
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In Jig. 3 ist mit 34- eine integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Eine Unterlage 36, die zweckmäßigerweise aus Glas oder Keramik "besteht, "besitzt eine Sichtanzeigeeinrichtung 37j die auf der Unterlage angeordnet ist, und die aus einem stromleitenden Schema von segmentierten Anoden 38 und integralen Zwischenverbindungsleitern 40 "besteht, welche nach bekannten und herkömmlichen Methoden ausgebildet werden. Wenigstens ein Teil der Anoden 38 ist mit einem durch Elektronen erregbaren Phosphormaterial überzogen. Eine integrierte Schaltung 18 ist mit der gleichen Unterlage 36, die die Sichtanzeigeeinrichtung 37 und die Zwischenverbindungsleiter 40 enthält, innerhalb des gleichen evakuierten Gehäuses 42 befestigt. Das evakuierte Gehäuse wird durch eine konkave Abdeckplatte gebildet, die über die Unterlage 36 gesetzt ist und die mit ihr über die anstoßenden Umfangslinien abgedichtet ist. Auf diese Weise sind nur Innenverbindungen zwischen der Sichtanzeigeeinrichtung 37 und der integrierten Schaltung 18 erforderlich. Daraus ergibt sich, daß die Einrichtung nach Pig. 3 im- "Vergleich zu der bekannten Einrichtung nach Jig. 1 vierzehn Zwischenverbindungen 26 und vierzehn hermetische Abdichtungen für die Leitungen 24 nicht mehr benötigt.
Noch wesentlich höhere Einsparungen an Zwischenverbindungen und hermetischen Abdichtungen ergeben sich, wenn eine bekannte Einrichtung der Art nach Mg. 2 in ein einziges, evakuiertes Gehäuse integriert wird. Achtzig der einundachtzig hermetischen Abdichtungen und achtzig Zwischenverbindungen entfallen in der Einrichtung mit vierzig Segmenten und werden durch außerordentlich zuverlässige, durch Maschine hergestellte Zwischenverbindungsleiter ersetzt, die innerhalb des einzigen evakuierten Gehäuses abgedichtet und geschützt sind.
Bestimmte Arten von Einrichtungen nach vorliegender Erfindung erfordern keine Signaleingänge oder Signalausgänge mit Ausnahme der Leistungs- und Abgleichsignale. Ein vollständiger digitaler Taktgeber ist mit 44 in Pig. 4 dargestellt. Eine integrierte Schaltung 46 des digitalen Talctgebers ist auf der gleichen Unterlage 48 wie die Sichtanzeigeelemente 50 mit vier Ziffern und der Begrenzer 52 für Stunden
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und Minuten befestigt. Entsprechend der Arbeitsweise der unter Vakuum arbeitenden fluoreszierenden Sichtanzeigeeinrichtungen nach den Entgegenhaltungen bestimmt ein Steuergitter 54- über jedem Sichtanzeigeelement 50» 0^ es aufleuchtet oder gelöscht bleibt. Jedes Steuergitter 54- ist mit der integralen Schaltung 46 des digitalen Taktgebers über einen Steuerleiter 58 verbunden, der wenigstens teilweise integral auf der Unterlage 48 während der Herstellung der Sichtanzeigeelemente 50 ausgebildet ist. Die entsprechenden Anoden 56 aus jedem Sichtanzeigeelement 50 sind parallel zu den Ausgängen der integrierten Schaltung 46 des digitalen Taktgebers über Signalleiter 60 gelegt, die wenigstens teilweise integral auf der Unterlage 48 während der Herstellung der Sichtanzeigeelemente 50 ausgebildet werden. Die Steuerleiter 58 und die Signalleiter 60 können auf der Vorderseite oder der Rückseite der Unterlage angeordnet sein oder zwischen eine oder mehrere Schichten aus Isoliermaterial eingesetzt werden. Ferner können Teile der Steuerleiter 58 und Signalleiter 60 auf einer Oberfläche und andere Teile auf anderen Oberflächen vorgesehen werden. Zwischenverbindungen zwischen den Sichtanzeigeelementen 50, der integrierten Schaltung 46 und Teilen der Steuer- und Signalleiter 58, 60 können direkt oder über Löcher in den Isolierschichten oder durch andere Vorkehrungen vorgenommen werden. Die Sichtanzeigeelemente 50, die integrierte Schaltung 46 und wenigstens ein Teil der Steuer- und Signalleiter 58, 60 sind in einem einzigen evakuierten Gehäuse 62 eingeschlossen.
Der digitale Taktgeber 44 beleuchtet jedes der Sichtanzeigeelemente nacheinander mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt den visuellen Eindruck, daß alle Sichtanzeigeelemente 50 kontinuierlich mit ihren ausgewählten Ziffern beleuchtet werden. Beispielsweise können die Steuerleiter 58 die Beleuchtung eines Sichtanzeigeelementes 50 zu einem bestimmten Zeitpunkt mit der Geschwindigkeit von 400 pro Sekunden wirksam machen. Somit wird jedes der vier Sichtanzeigeelemente 50 hundert mal pro Sekunde beleuchtet. Gleichzeitig wird ein spezielles Sichtanzeigeelement 50 durch seinen Steuerleiter 58. wirksam gemacht, und alle Steuerleiter 60 nehmen den digitalen Code an, derer forderlich isb, im die Dezimalziffer zur Anzeige zu bringen, I if;
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für diese Position erforderlich ist. Wenn das nächste Sichtanzeigeelement 50 durch ihren Steuerleiter 58 wirksam gemacht wird, ändert sich der Digitalcode auf allen Signalleitern 60 zur Anzeige der Dezimalziffer, die für diese Position erforderlich ist.
Bei allen erläuterten Einrichtungen sind G-leichstromleistungseingangsleitungen durch hermetische Abdichtungen hindurch erforderlich. Diese sind der Einfachheit halber weggelassen worden.
Zusammenfassung:
Eine mit hohem Vakuum arbeitende fluoreszierende Sichtanzeigeeinrichtung enthält eine Festkörper-Ansteuerungsschaltunginnerhalb eines einzigen evakuierten Gehäuses.
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Claims (1)

  1. 3.10.1973 W/Ee -J^- W/p 9631
    Patentansprüche:
    Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung mit einer Unterlage, einem auf dieser Unterlage ausgebildeten sbromleitenden Anodenschema, Phosphormaterial auf dem stromleitenden Anodenschema, und einer Vorrichtung zum Erregen des Phosphormateriales in optische Emission,
    gekennzeichnet durch eine integrierte Schaltung (18 oder 46) auf der Unterlage (36 oder 48) zur Steuerung der Erregungsvorrichtung (54, 56) Zwischenverbindungsleiter (40 oder 58, 60) auf der Unterlage (36 oder 48) zum Verbinden von Signalen aus der integrierten Schaltung (18 oder 46) mit dem stromleitenden Anodenschema (37 oder 50), eine konkave Abdeckplatte, die gegen die Unterlage (36 oder 48) abgeschlossen ist und das stromleitende Anodenschema (37 oder 50), die integrierte Schaltung (18 oder 46) und wenigstens einen Teil der Zwischenverbindungsleiter (40 oder 58, 60) einschließt, und ein von der Abdeckplatte und der Unterlage gebildetes Gehäuse (42 oder 62), das evakuiert und abgedichtet werden kann.
    2. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung (46) eine Digitaltaktintegrierschaltung ist, die Zeitsignale erzeugt, und daß das stromleitende Anodenschema (50) in einem Schema angeordnet ist, das in der Lage ist, die Zeitsignale anzuzeigen, die durch die Digitaltakt integrier schaltung erzeugt werden.
    3. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Zwischenverbindungsleiter (40 oder 60, 58) einteilig mit wenigstens einem Teil des Anodenschemas ausgebildet ist (37 oder 50).
    4. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (42, 62) evakuiert und abgedichtet ist.
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    5. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregervorrichtung einen Heizfaden aufweist, der im beheizten Zustand Thermoelektronen emittiert.
    6. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Gitter (54-) vorgesehen ist, das parallel zu wenigstens einem Teil des Anodenschemas (50) angeordnet ist.
    7. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (54-) zwischen Heizfaden und Anodenschema (5°)· angeordnei?ist.
    8. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung mit einer Unterlage, einem stromleitenden Anodenschema auf der Unterlage, Phosphormaterial auf dem stromleitenden Anodenschema, und einer Vorrichtung zum Erregen des Phosphormaterials in optische Emission, gekennzeichnet durch eine digitale integrierte Schaltung (18 oder 46) auf der Unterlage (36 oder 48) zur Steuerung der Torrichtung für die Erregung (37 oder 50 und 54-), Zwischenverbindungsleiter (4-0 oder 58 und 60) auf der Unterlage (36 oder 48) zum Verbinden von Signalen aus der integrierten Schaltung (18 oder 46) mit dem stronileitenden Anodenschema (37 oder 50)» eine Abdeckplatte, die gegen die Unterlage (36 oder 48) abgeschlossen ist und das stromleitende Anodenschema (38 oder 50) sowie die integrierte Schaltung (18 oder 46) und wenigstens einen Teil der Verbindungsleiter (40 oder 58 und 60) enthält, wobei Abdeckplatte und Unterlage (36 oder 48) ein Gehäuse (42 oder 62) bilden, das evakuierbar und verschließbar ist.
    9. Verfahren zur Herstellung einer integrierten Sichtanzeigeeinrichtung auf einer Unterlage, bei dem segmentierte Anoden auf der Unterlage ausgebildet werden, wenigstens ein Teil der segmentierten Anoden mit Phosphor überzogen wird, elektrische leiter auf der Unterlage ausgebildet werden und Steuergitter und Heizfaden mit der Unterlage befestigt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine integrierte Schaltung (18 oder 46) auf die Unterlage (36 oder 48) aufgebracht wird, daß die integrierte
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    Schaltung (36 oder 48) mit den elektrischen Leitungen (40 oder 58 und 60) verbunden wird, daß eine Abdeckung auf die segmentförmigen Anoden (38 oder 50), das Steuergitter (54), den Heizfaden und die integrierte Schaltung (18 oder 46) aufgebracht wird, daß die integrierte Schaltung (18 oder 46) und die Abdeckung mit der Unterlage (36 oder 48) im gleichen Hexzvorgang verbunden werden, daß die Abdeckung und die Unterlage (36 oder 48) ein einziges abgedichtetes bzw. verschlossenes Gehäuse (42 oder 62) bilden, und daß das abgedichtete bzw. verschlossene Gehäuse.(42 oder 62) auf hohes Vakuum evakuiert wird.
    10. Integrierte Sichtanzeigeeinrichtung mit einem evakuierten Gehäuse, einer Mehrzahl von Anoden, die in dem Gehäuse befestigt sind, einer ersten Vorrichtung im Gehäuse zur Steuerung wenigstens einer der Anoden zur Ausbildung einer optischen Sichtanzeige, und einem Fenster im Gehäuse zur Betrachtung der erregten Anoden, gekennzeichnet durch eine integrierte Schalung (18 oder 46) im Gehäuse (42 oder 62), um die erste Vorrichtung (54) zur Erregung einer oder mehrerer Anoden (50) zu steuern.
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