DE3317947C2

DE3317947C2 -

Info

Publication number: DE3317947C2
Application number: DE3317947A
Authority: DE
Inventors: Yukio Sagamihara Jp Okamoto; Shinichi Kokubunji Jp Shinada; Tadao Okabe (Verstorben), Hachioji, Jp
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1983-05-17
Publication date: 1988-01-07
Also published as: GB2122404B; US4566006A; DE3317947A1; JPS58199390A; GB2122404A; GB8313591D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschiebe-Gas entladungs-Anzeigevorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, die vorteilhaft anstelle der bisher bekannten mechanischen Bewegungs punkt-(Läufer-)Anzeigevorrichtungen verwendet werden und weite Anwendungsmöglichkeiten für Meßinstrumente u. dgl. finden kann.

Eine aus der JP-GM-OS 57-72 487 bekannte Balkendiagramm- Anzeigevorrichtung, die eine typische Verschiebe-Gas entladungs-Anzeigevorrichtung ist, wird kurz anhand von Fig. 1 zusammen mit Fig. 2 erläutert, wobei Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Anzeigefeldes mit Leitungen oder Verbindungen zwischen den einzelnen Elektroden ist, während Fig. 2 ein Taktsteuerungsdiagramm zur Ver anschaulichung von Wellenformen der Steuerspannungen zeigt. In Fig. 1 erkennt man ein Substrat 10, auf dem Anodenelektroden 20 und Kathodenelektroden 30 abwechselnd angeordnet und über Zweiphasenverbindungen 80 und 90 mit zu gehörigen Anschlüssen 81, 82 bzw. 91, 92 verbunden sind.

Eine Frontplatte 40 ist mit Ausnahme der Bereiche (Anzeige elemente) 60 schwarz gefärbt, die den Kathodenelektroden (30) gegen überliegen, wodurch ein Schwarzmatrixmuster 50 gebildet wird. Das Feld ist aus dem Substrat 10 und der Front platte 40 zusammengesetzt, die unter Zwischenfügung von (nicht dargestellten) Abstandsstücken gestapelt sind, durch die ein Entladungshohlraum oder eine Entladungskammer 70 gebildet wird, die sich zum Aushalten eines Vakuums hohen Grades eignet.

Gemäß Fig. 2 werden Zweiphasenimpulsspannungen A Φ 1 und A Φ 2 einerseits und K Φ 1 und K Φ 2 andererseits den Anodenan schlüssen 81 und 82 bzw. den Kathodenanschlüssen 91 und 92 zugeführt. Da die Impulsspannungen auf einer Zeitfolge basis zugeführt werden, wird die zwischen der Anode und der Kathode auftretende elektrische Entladung nacheinander von der linken Seite zur rechten Seite, in Fig. 1 be trachtet, verschoben oder übergeführt. Wenn diese Entladungs verschiebung (als Selbstrücklauffunktion bezeichnet) in einer bestimmten Häufigkeit oder Periode wiederholt wird, wird ein Strich- oder Balkendiagramm angezeigt.

Die vorstehend erläuterte Gasentladungs-Anzeigevorrichtung hat folgende Vorteile:

1. Da alle Elektroden auf einer und derselben Ebene gebildet sind, läßt sich das Herstellungsverfahren verein fachen und erleichtern.
2. Eine Farbanzeige läßt sich leicht erzeugen, indem man lediglich einen Leuchtstoff auf die Anzeigelemente 60 aufbringt.
3. Aufgrund der Selbstrücklauffunktion kann die Gasentladungs-Anzeige vorrichtung durch vier Steuerkreise (Stationen) unab hängig von der Zahl der Anzeigeelemente gesteuert werden, wodurch auch die Betriebsverläßlichkeit verbessert werden kann.

Jedoch leidet diese Gasentladungs-Anzeigevorrichtung an folgenden ernstlichen Nachteilen:

a) Eine Anzeige mit einer hohen Auflösung (d. h. mit einem kleinen Einheitsabstand l ₁ der Anzeigeelemente) ist unmöglich, da die Anoden zwischen den benachbarten Kathoden angeordnet sind und so zwangsläufig den Einheitsabstand der Anzeigeelemente um die Summe der Breite l ₀ der Anode und eines Zwischenelektrodenspalts d erhöhen.
b) Wegen einer großen Abmessung des Anzeigeelements (d. h. der Anzeigefläche) 60 verkürzt sich die Nutzlebens dauer der Anzeigevorrichtung aufgrund der Senkung des Gasdrucks und/oder des Anstiegs des Entladestromes, wobei sich die Gleichmäßigkeit der Anzeige verschlechtert.

Aus "Proceedings of the SID" Bd. 21/4, 1980, S. 321-325 ist eine Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art bekannt, bei der die Kathoden eine größere Breite und eine größere Fläche als die Anoden aufweisen, wobei die Kathoden und Anoden wie nach der oben genannten JP-GM-OS stets ihre Funktion bei behalten und die zugeführten Mehrphasenimpulse einpolig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschiebe- Gasentladungs-Anzeigevorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art dahingehend weiterzubilden, daß, ohne die Vorteile der bekannten Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung zu verlieren, eine erhöhte Nutzlebensdauer erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veran schaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung des Aufbaus einer Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, die erfindungsgemäß verbessert werden soll;

Fig. 2 ein Taktsteuerungsdiagramm zur Veranschaulichung von Wellenformen der zum Steuern des in Fig. 1 dargestellten Gasentladungs-Anzeigefeldes zugeführten Spannungen;

Fig. 3 bis 10 Darstellungen zur Veranschaulichung einer Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach einem Aus führungsbeispiel der Erfindung, worin

Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung eines in der Verschiebe-Gasent ladungs-Anzeigevorrichtung verwendeten Anzeige feldes ist,

Fig. 4A bis 4E Darstellungen zur Veranschaulichung von Beispielen von Anzeigemustern sind,

Fig. 5 ein Verbindungsleiterschema zeigt,

Fig. 6 Wellenform der Steuerspannungen zeigt,

Fig. 7 ein Blockschaltbild zur Darstellung einer Bei spielsanordnung eines Steuerimpulserzeugungs schaltkreises ist,

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm zur Darstellung einer beispielsweisen Anordnung eines Hochspannungs impuls-Erzeugungskreises ist,

Fig. 9(A) bis 9(C) Wellenformen von Eingangs- und Ausgangsspannungen der in Fig. 8 gezeigten Schaltung zeigen,

Fig. 10 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung des Anzeigefeldes ist; und

Fig. 11 eine Teilschnittdarstellung eines Anzeigefeldes der Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert.

Gemäß Fig. 3, die in einer Teilquerschnittsdarstellung ein in der Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendetes Anzeigefeld zeigt, ist eine Anzahl von Elektroden 25 auf einem Substrat 10 mit einem einheitlichen Abstand l ₃ gebildet. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Elektroden 25 ist mit d bezeichnet. Bei dieser Anordnung kann eine Auswahl von Anzeigemustern, wie die Fig. 4B bis 4E zeigen, für ein in Fig. 4A gezeigtes Elektrodenreihenmuster erzeugt werden. Beispielsweise kann ein Anzeigemuster 60 a mit einer Mehrzahl von Musterelementen, deren jedes jeweils einer der Elektroden 25 entspricht, erzeugt werden, wie Fig. 4B zeigt. Im Fall eines in Fig. 4E gezeigten Musters 60 d wird jedes der Musterelemente zwischen den benachbarten Elektroden erzeugt. Weiter können Kombinationen der Muster 60 a und 60 d erzeugt werden, wie in den Fig. 4C bzw. 4D gezeigt ist.

Weiter kann dank der Tatsache, daß die wirksame Fläche der Kathoden elektrode im Vergleich mit der des Anzeigefeldes nach Fig. 1 merklich verringert ist, die Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem niedrigen Strom in einem hohen Gasdruckbereich betrieben werden, da die Streufläche negativer Glimmentladung über der Kathodenoberfläche dem Entladungsstrom proportional ist und dem Quadrat des Gasdrucks umgekehrt proportional ist. Außerdem kann unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Zerstäubungsgeschwindigkeit dem Quadrat oder dem Kubikwert des Entladungsstromes proportional und der dritten oder fünften Potenz des Gasdrucks umgekehrt proportional ist, eine Verschlechterung der Leuchtdichte, die sich durch Abscheidung des zerstäubten Kathodenmaterials auf der Leuchtstoffschicht ergibt, beträchtlich unter drückt und so die Nutzlebensdauer der Verschiebe-Gasentladungs- Anzeigevorrichtung verlängert werden.

Nun soll der Betrieb der Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung anhand der Fig. 5 und 6 erläutert werden, von denen Fig. 5 eine beispielsweise Anordnung und gegenseitige Verbindung der Elektroden in dem in Fig. 3 gezeigten Anzeigefeld zeigt, während Fig. 6 beispielsweise Wellen formen und Taktfolgen von den einzelnen Anschlüssen des Anzeigefeldes zugeführten Steuerspannungen veranschaulicht. In Fig. 6 sind die Wellenformen der Spannungen mit denselben Bezugszeichen wie denen der Anschlüsse (Fig. 5) ver sehen, denen sie jeweils zugeführt werden. Gemäß Fig. 5 wird eine Zahl von auf einer und derselben Ebene gebildeten Elektroden 25 in Mehrphasenanordnung, z. B. in Vier phasenanordnung 85 zur Verbindung mit Anschlüssen A, B, C und D untereinander verbunden. Entladungsstrom-Begrenzungs widerstände r sind in den geradzahligen bzw. ungeradzahligen Phasenanschlüssen eingefügt. Weiter sind an einem Ende der aus den einzelnen Elektroden (E ₂, E ₃, . . . E _n) 25 zusammengesetzten Elektrodengruppe eine mit einem Anschluß (Rückstellanschluß) R verbundene Rückstellelektrode (E ₁) 26 und ein Paar von Hilfselektroden 27 vorgesehen.

Bipolare Impulsspannungen der in Fig. 6 bei A, B, C und D gezeigten Wellenformen werden den zugehörigen Anschlüssen A, B, C und D auf der Zeitfolgebasis mit der in Fig. 6 veranschaulichten Taktfolge zugeführt. Nach Zuführen der Impulsspannung tritt zunächst eine Rück stellentladung zwischen den Elektroden E ₁ und E ₂ auf, die dann nacheinander zu den Elektroden E ₂ und E ₃, E ₃ und E ₄, . . ., und E _N _-1 verschoben wird. Diese Verschiebung wird als Selbstrücklauffunktion bezeichnet. Im Lauf der Verschiebung der Entladung dienen die einzelnen Elektroden abwechselnd als Anode und als Kathode. Wenn die Polarität der dem Rückstellanschluß R zugeführten Impulsspannung um gekehrt wird, wird auch die Polarität aller anderen Impulsspannungen umgekehrt. Wenn die Periode T (Fig. 6) so gewählt wird, daß ein Flimmern nicht merkbar (z. B. Kürzer als 30 ms) ist, ergibt sich ein Aussehen, als wenn sämtliche Anzeigeelemente gleichzeitig arbeiteten (d. h. Licht ausstrahlen), um eine balkenartige Anzeige zu erzeugen. Die Länge des Balkens (angezeigte Information) läßt sich durch Steuern der Zahl der Impulse (entsprechend t _H) mindestens in den geradzahligen Phasen oder ungeradzahligen Phasen steuern.

Wenn die Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung mit der oben erwähnten Selbstrücklauffunktion versehen ist, kann die Anzeigevorrichtung mit Hilfe eines einzelnen Rückstell steuerkreises und der vier Steuerkreise ohne Rücksicht auf die Zahl der vorhandenen Elektroden (oder die Zahl der Anzeigeelemente) betrieben werden. Die Anzeigevorrichtung kann so unaufwendig mit verbesserter Verläßlichkeit sehr vorteilhaft hergestellt werden.

Fig. 7 zeigt eine Schaltkreisanordnung zur Erzeugung der oben beschriebenen Impulsspannungen. In dieser Figur ist das in Fig. 3 gezeigte Anzeigefeld mit 200 bezeichnet.

Ein Rückstellimpulsgenerator 210 erzeugt den in Fig. 6 bei R gezeigten Rückstellimpuls. Ein Taktimpulsgenerator 220 erzeugt ein Taktimpulssignal synchron zum Rückstellimpuls. Die bei A, B, C und D gezeigten Vierphasensteuer impulssignale werden vom Ausgangstaktimpulssignal durch einen Kathodenimpulsgenerator (Kathoden-Vierphasenimpulsgenerator) 240 und einen Anodenimpulsgenerator (Anoden-Vierphasenimpulsgenerator) 250 abgeleitet. Dabei wird eine Phasenjustierung durch einen Phasensteuerkreis 230 derart bewirkt, daß die Phasendifferenz zwischen dem Vierphasenimpulssignal der negativen Polarität und dem Vierphasenimpulssignal der positiven Polarität t _D ist. Die Zahl der Steuerimpulse wird durch eine Impulszahlsteuer einrichtung 270 entsprechend einem anzuzeigenden Signal 260 gesteuert. Die Impulsspannungssignale werden auf ein geeignetes Spannungsniveau durch Steuerkreise 280, 290, 291, 292 und 293 verstärkt, um den zugehörigen Anschlüssen und damit den im Anzeigefeld 200 vorgesehenen Elektroden zugeführt zu werden.

Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Schaltkreisanordnung des Steuerkreises 290. Es versteht sich, daß auch die anderen Steuerkreise 291, 292 und 293 in gleicher Art ausge führt sind. Die Vierphasenimpulssignale negativer und positiver Polaritäten, die in Fig. 9 bei (A) bzw. (B) dargestellt sind, werden Eingangsanschlüsse I ₁ und I ₂ des in Fig. 8 dargestellten Schaltkreises zugeführt, so daß als Ergebnis an einem Ausgangsanschluß O _u ein bipolares Impulsspannungssignal der in Fig. 9 bei (C) gezeigten Wellenform erzeugt wird, deren Amplitude in Abhängigkeit von den Spannungen einer Anodenstromquelle E _A (von 0 bis V _A variierend) und einer Kathodenstromquelle E _K (von 0 bis -V _K variierend) bestimmt wird. Durch Einstellen der Quellenspannung von E _A oder der Quellenspannung von E _K auf Erd potential läßt sich der Schaltkreis mit einer einzigen Stromquelle steuern.

Fig. 10 zeigt in einer auseinandergezogenen Perspek tivdarstellung einen beispielsweisen Aufbau des in Fig. 3 gezeigten Anzeigefeldes. Es sind danach auf dem isolierenden Substrat 10 aus Natronglas od. dgl. die Anschlüsse 86, Verbindungsleiter 26 a und 27 a für die Rückstellelektrode 26 und die Hilfselektroden 27 und Anschlußleiter 25 a für die Elektroden 25 unter Verwendung von Goldpaste od. dgl. nach einem Druck- und Einbrennverfahren gebildet. Anschließend werden die Elektroden 25, die Rückstell elektrode 26 und die Hilfselektroden 27 aus Nickelpaste od. dgl. nach dem Druck- und Einbrennverfahren gleichzeitig gebildet. Die Zahl der Verfahrensschritte kann so bei Steigerung der Ausbeute verringert werden. Anschließend wird eine (nicht dargestellte) Isolierschicht aus Glaspaste od. dgl. über der gesamten Oberfläche des Substrats 10 nach einem Druck- und Einbrennverfahren mit Ausnahme der Flächen gebildet, wo die Elektroden 25, der Anschluß 86 und die Anschlußleiter 25 a mit den Mehrphasenverbindungsleitern 85 zu verbinden sind (d. h. an den Stellen, wo durchgehende Löcher zu bilden sind). Die Mehrphasenverbindungsleiter 85 werden aus Goldpaste od. dgl. auf der Isolierschicht nach einem Druck- und Einbrennverfahren gebildet. In dieser Weise werden die Elektroden 25 mit den Anschlüssen 86 durch die Vielschichtverbindungsanordnung verbunden. Schließlich wird eine (nicht dargestellte) dünne Isolier schicht aus Glaspaste nach einem Druck- und Einbrennverfahren mit Ausnahme für die Bereiche gebildet, wo die Anschlüsse 86 und die einzelnen Elektroden angebracht sind.

Auf der so vorbereiteten Substrateinheit wird ein Abstandskörper 75 angeordnet, der aus einem Isoliermaterial, wie z. B. Natronglas od. dgl., gebildet ist, um den Entladungshohlraum 70 zu bilden. Schließlich wird die aus einem transparenten Isoliermaterial, wie z. B. Natron glas, gebildete Grundplatte 40 als Frontplatte auf dem Abstandskörper 75 angeordnet. Die Rückseite der Frontplatte 40 wird mit einer Schwarzmatrix 50 versehen, die aus schwarzer Glas paste nach einem Druck- und Einbrennverfahren gebildet ist, um äußere Lichtstrahlen abzuschirmen und dadurch den Kontrast der Anzeige zu verbessern. Falls die Anzeige in Farbe zu erzeugen ist, werden die Anzeigeelemente mit geeignetem Leuchtstoff überzogen.

Der gestapelte Aufbau des Substrats 10, des Abstands körpers 75 und der Frontplatte 40 wird unter Verwendung von Glasfritte od. dgl. hermetisch abgedichtet und nach Evakuieren auf ein hohes Vakuum mit Ne-Ar oder He-Xe-Gas mit einem Druck von 130 bis 650 mbar gefüllt. Dabei kann dem Füllgas eine geringe Hg-Menge zugesetzt werden, um ein Zerstäuben zu verhindern.

Fig. 11 zeigt in Schnittdarstellung ein Anzeigefeld nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich durch eine dielektrische Schicht 100 aus Glaspaste od. dgl. über der Anzahl von Elektroden 25 kennzeichnet, welche Schicht 100 nach einem Druck- und Einbrennverfahren aufgebracht ist. Eine Schicht aus MgO od. dgl. kann noch auf der dielektrischen Schicht 100 angeordnet sein. Bezüglich der anderen Einzel heiten des Aufbaus ist das in Fig. 11 gezeigte Anzeigefeld dem in den Fig. 3 und 10 gezeigten gleichartig. Mit dem in Fig. 11 gezeigten Aufbau ist dem Anzeigefeld eine Speicherfunktion verliehen, und es eignet sich zur Erzeugung der Anzeige mit hoher Leuchtdichte.

Es zeigt sich, daß das Anzeigefeld gemäß der Erfindung graphische Muster u. dgl. mit hoher Dichte (Feinheit oder Auflösung) dank dieser Anordnung anzeigen kann, bei der die gleichen Elektroden zum abwechselnden Dienen als Anode und Kathode auf Zeitaufteilungsbasis eingerichtet sind. Außerdem lassen sich die Anzeigeelemente mit großer Flächenausdehnung stabil und gleichmäßig mit einem schwachen Strom steuern, wodurch die Netzlebensdauer des Anzeige feldes beträchtlich vergrößert werden kann. Außerdem weist das erfindungsgemäße Anzeigefeld andere Vorteile, wie z. B. die Selbstrücklauffunktion, Farbanzeige u. a. m., auf.

Claims

1. Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, die ein Gasentladungs-Anzeigefeld mit mehreren auf einem Substrat zueinander parallel angeordneten Elektroden unter gegenseitigem Abstand und mit Anschlußleitern zur Verbindung der Elektroden und mit einer An steuereinrichtung zur Zuführung von Mehrphasenimpulsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der gleiche Breite und Länge aufweisenden Elektroden während eines Verschiebevorganges abwechselnd als Anode und als Kathode durch Zuführung bipolarer Mehr phasenimpulse ansteuerbar ist.

2. Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuereinrichtung einen Taktimpulsgenerator (220), einen mit diesem verbundenen Kathodenimpulsgenerator (240) zum Erzeugen von Mehrphasenimpulsen negativer Polarität synchron mit den Taktimpulsen, einen mit dem Taktimpuls generator (220) verbundenen Anodenimpulsgenerator (250) zum Erzeugen von Mehrphasenimpulsen positiver Polarität mit einer Phase, die hinter der Phase der Mehrphasenimpulse negativer Polarität um eine Breite der Impulse der negativen Polarität zurückeilt, und
zur Ansteuerung der Elektroden über die Anschlußleiter dienende Steuerkreise (290-293) aufweist, welche die Mehrphasenimpulse des Anoden- und des Kathodenimpuls generators (250 bzw. 240) in bipolare Mehrphasen impulse umwandelt.

3. Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung außerdem eine mit dem Anoden- und dem Kathodenimpulsgenerator (250 bzw. 240) verbundene, durch ein anzuzeigendes Signal (260) gesteuerte Impulszahlsteuereinrichtung (270) zum Steuern des Anoden- und des Kathodenimpulsgenerators (250 bzw. 240) aufweist.

4. Verschiebe-Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung einen zwischen dem Taktimpuls generator (220) und dem Anodenimpulsgenerator (250) liegenden Phasensteuerkreis (230) zum Einstellen des Phasenunterschieds aufweist.