DE2125683B2 - Gasentladungs-Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, bestehend aus einer mit einem ionisierbaren Gas bestimmten Druckes gefüllten und an gegenüberliegenden Wänden mit einer ersten und einer zweiten Elektrode versehenen Zelle, an die eine Wechselspannung angelegt wird, deren Amplitude so bemessen ist, daß sie die Ionisation innerhalb der Zelle zwar aufrechtzuerhalten, jedoch nicht einzuleiten vermag.

Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. So ist in der DT-OS 18 03 213 eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung beschrieben, die aus einer Vielzahl von einzelnen Anzeigezellen besteht. Diese bekannte Anzeigevorrichtung enthält ein erstes und ein zweites Substrat mit darauf angebrachten Elektrodenschichten, über den Elektrodenschichten aufgebrachten dielektrischen Schichten sowie eine die Gasentladungszellen bildende und eine Vielzahl von öffnungen aufweisende mittlere Platte. In dieser den Aufbau einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung beschreibenden Druckschrift ist jedoch nichts über die Ansteuerung und Betriebsweise einer solchen Anzeigevorrichtung zu entnehmen.

Aus der DT-OS 19 05 166 ist zwar auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Gasentladungszellen bekannt. Dort werden zum Zünden der Gasentladungszellen, zum Aufrechterhalten der Ionisation innerhalb der Zelle sowie zum Löschen Spannungen unterschiedlicher Höhe und Polarität verwendet, wodurch diese bekannte Vorrichtung relativ aufwendig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung zu schaffen, bei der zwischen den beiden Elektroden nur eine zum Aufrechterhalten der Ionisation innerhalb der Zelle,

ίο jedoch keine gesonderte Zündspannung erforderlich ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zelle mit einer Wärmequelle ausgestattet ist, die bei Aufheizung durch ein von einer Steuereinheit abgegebenen Stromimpuls kurzzeitig eine solche Wärmemenge erzeugt, daß der Druck des Gases auf einen solchen Wert ansteigt, daß die Ionisation in der Zelle durch die Wechselspannung eingeleitet wird.

fm folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der

so Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aus mehreren Anzeigevorrichtungen bestehende visuelle Anzeigeanordnung und

F i g. 2 eine Kurve, die die Zündspannung in Abhängigkeit von dem Druck veranschaulicht.

In Fig. 1 ist die Gasentladungs-Anzeigeanordnung allgemein mit der Bezugszahl 20 bezeichnet. Sie besteht aus Platten 22 und 26, deren große Flächen im folgenden als Außen- bzw. Innenseiten bezeichnet werden. Zumindest eine der beiden Platten, vorzugsweise die Platte 22, ist transparent und kann aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Glas, bestehen. Die Innenseite der Platte 22 ist mit einer transparenten Elektrode 28 mit einer Dicke von etwa 4000 A belegt. Diese transparente Elektrode 28 kann aus Zinnoxyd, Kadmiumoxyd oder einer dünnen Goldschicht bestehen. Die Ablagerung dieser Stoffe auf der Platte 22 kann mittels herkcmmlicher Ablagerungsverfahren erfolgen. Die transparente leitende Elektrode 28 wird mit einer dünnen dielektrischen Uberzugsschicht 38 mit einer Dicke von etwa 25 μΐη versehen. Diese Uberzugsschicht kann beispielsweise aus Glas bestehen.

Auf der Platte 26 ist eine Anordnung erwärmbarer Elektroden 30 aufgebracht, die eine Breite von etwa 0,5 mm und eine Dicke von etwa 0,1 μΐη aufweisen. Die Elektroden 30 können aus einem elektrischen Widerstandsmaterial, wie beispielsweise Chromnickel, Rhenium, Tantal oder einem ähnlichen Material bestehen. Die Ablagerung dieser Stoffe kann mittels bekannter Verfahren erfolgen. Jede Elektrode 30 ist mit einem Eingangsleiter 32 und mit einem gemeinsamen Ausgangsleiter 34 verbunden. Die erwärmbaren Elektroden 30 sind mit einer dünnen dielektrischen Schicht 36, beispielsweise aus Glas, bedeckt, um zu verhindern, daß die Elektroden 30 mit dem Gas in Berührung stehen. Die Glasschichten 36 und 38 sollen außerdem die Elektroden 28 und 30 vor Beschädigung schützen.

Zwischen den Platten 22 und 26 ist eine dritte Platte 24 angeordnet, die eine Dicke von 0,4 mm und eine Vielzahl von öffnungen 40 besitzt. Die öffnungen 40 sind innerhalb der Platte 24 so angeordnet, daß sie jeweils mit der Lage einer Elektrode 30 übereinstimmen. Die Platten 22, 24 und 26 werden mittels Kitt oder Fritte luftdicht zusammengeklebt. Jedoch wird zumindest eine Seite der Platte 24 auf-

gerauht, so daß eine Übertragung des Gases von einer Zelle zur anderen möglich ist, wobei jedoch die Geschwindigkeit der Übertragung des Gases so bemessen ist, daß sich ein Druckgefälle zwischen den einzelnen Zellen auszubilden vermag. Mittels einer nicht gezeigten Evakuierungsvorrichtung werden die durch die öffnungen 40 gebildeten Gaszellen evakuiert, um anschließend eine Gasmischung, wie beispielsweise Neon, Argon und Stickstoff, in den Zellen einzubringen.

Die Eingangsleiter 32 sind mit einer Stromquelle 42 und die Ausgangsleiter 34 mit Masse verbunden. Ein aus einer digitalen Steuereinheit oder einem Computer bestehende Auswähleinheit 44 dient dazu, selektiv Siromimpulse an die gewünschten Elektroden anzulegen. Die auf der Platte 22 aufgebrachte transparente Elektrode 28 ist mit einer Spannungsquelle 46 verbunden.

Bevor die Arbeitsweise der Gasentladungs-Anzeigeordnung 20 näher beschrieben wird, sei kurz auf die grundlegenden Vorgänge innerhalb einer Zelle beim Anlegen einer Spannung hingewiesen. Die Ionisation einer Zelle wird durch eine Zündspannung V₁ eingeleitet. Die Höhe der Zündspannung V₁ hängt von dem Druck der in der Gasentladungszelle enthaltenen Gasmischung und von dem Abstand der Elektroden ab, an denen die Zündspannung anliegt. Die in F i g. 2 dargestellte Kurve zeigt die Zündspannung V₁ in Abhängigkeit vom Gasdruck P des in einer starren Anordnung enthaltenen Gases. Aus dieser Kurve ist ersichtlich, daß mit steigendem Druck die Zündspannung V₁ zunächst auf einen Minimalwert absinkt und anschließend wieder ansteigt. Der Druck des Gases in einer geschlossenen Zelle ist von der, Temperatur abhängig, da die Anzahl der Gasmoleküle, das Gasvolumen und der Abstand zwischen den Elektroden, an die die Zündspannung V_f angelegt wird, konstant sind. Der Druck verhält sich proportional zur absoluten Temperatur und umgekehrt proportional zum Volumen. Da sich das Volumen in einer starren Zelle nicht ändern kann, hängt der Druck ausschließlich von der Temperatur ab. Aus diesem Grunde kann durch Änderung des Druckes durch Absenken oder Erhöhen der Zellentemperatur die Zündspannung V₁ erhöht oder vermindert werden. Es ist erwünscht, die Zündspannung möglichst niedrig zu halten, da dadurch die Herstellungskosten und die Kosten für die für den Betrieb erforderlichen Treiberschaltungen vermindert werden.

Nach dem Einleiten der Ionisation kann diese mittels einer niedrigeren Spannung, d. h. mit der Spannung V_s aufrechterhalten werden. In den meisten bekannten Vorrichtungen dieser Art werden deshalb für den Betrieb der Gaszellen zwei verschiedene Spannungspegel benötigt. Der normale Zellendruck — d. h. der Druck des Gases in einer Zelle bei Raumtemperatur — ist in F i g. 2 durch die mit NCP bezeichnete Gerade angedeutet. Aus F i g. 2 ist auch ersichtlich, daß durch Erhöhen des Druckes

ίο zwischen NCP und A die Zündspannung für die Gaszelle vermindert wird. Innerhalb des Bereiches von A und B kann somit eine geringere Zündspannung V₁ verwendet werden. Auf diese Weise ergibt sich innerhalb der Zelle eine Ionisation (d. h. die-Bildung eines Plasmas), die durch die Spannung V_s aufrechterhalten wird. Durch die Erfindung wird somit das Erfordernis zweier Spannungspegel dadurch vermieden, daß die zum Aufrechterhalten der Ionisation erforderliche Spannung V_s durch einfaches Erhöhen des Zellendruckes auch als Zündspannung verwendet werden kann.

In der folgenden Operationsbeschreibung wird vorausgesetzt, daß das in der Anzeigeanordnung enthaltene Gas sich in seinem nichtionisierten Zustand befindet. Durch Anlegen einer Wechselspannung V₅ mittels der Spannungsquelle 46, die ein beliebiger geeigneter Transformator sein kann, entsteht innerhalb aller Zellen der Anordnung 20 ein elektrisches Wechselfeld. Die Stärke des elektrischen Feldes ist für die Ionisation des Gases nicht ausreichend. Diese wird dadurch erreicht, daß ein elektrischer Impuls durch ausgewählte der erwärmbaren Elektroden 30 geschickt wird. Die Auswahl der Elektroden 30 erfolgt mittels der Auswähleinheit 44. Der Stromimpuls

bewirkt für eine Zeitperiode von etwa 3 bis 10 Millisekunden eine rasche Temperaturerhöhung auf etwa 300° C, wodurch eine Druckerhöhung in den den ausgewählten Elektroden zugeordneten Zellen eintritt. Durch den sehr schnellen Druckanstieg ist eine Ionisation der nicht ausgewählten Zellen durch das auf Grund der aufgerauhten Oberfläche der Platte 24 in diese entweichende Gas nicht möglich. Durch den erhöhten Druck zusammen mit dem pulsierenden elektrischen Wechselfeld durch die Spannung V_s wird eine Ionisation der ausgewählten Gaszelle bewirkt, wodurch diese aufleuchtet. Um ein dargestelltes Muster zu löschen, ist lediglich eine kurzzeitige Unterbrechung der Spannung V_s erforderlich, wodurch das ionisierte Gas in seinen normalen Zustand zurückkehrt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

2! 25 683 Patentansprüche:

1. Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, bestehend aus einer mit einem ionisierbaren Gas bestimmten Druckes gefüllten und an gegenüberliegenden Wänden mit einer ersten und einer zweiten Elektrode versehenen Zelle, an die eine Wechselspannung angelegt wird, deren Amplitude so bemessen ist, daß sie die Ionisation innerhalb der Zelle zwar aufrechtzuerhalten, jedoch nicht einzuleiten vermag, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (40) mit einer Wärmequelle (30) ausgestattet ist, die bei Aufheizung durch ein von einer Steuereinheit (42, 44) abgegebenen Stromimpuls kurzzeitig eine solche Wärmemenge erzeugt, daß der Druck des Gases auf einen solchen Wert ansteigt, daß die Ionisation in der Zelle (40) durch die Wechselspannung eingeleitet wird.

2. Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (30) die Wärmequelle bildet und aus einem elektrischen Widerstandsmaterial besteht.

3. Gasentladungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Elektrode vom Innenraum der Zelle durch jeweils eine auf den Elektroden (28, 30) angeordnete dieelcktrische Schicht (38, 36) getrennt sind.

4. Gasentladungs-Anzeigeanordnung, bestehend aus einer Vielzahl von Gasentladungs-Anzeigevorrichtungen nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Elektroden gemeinsam mit der Wechselspannungsquelle (46) verbunden sind und daß die Steuereinheit (42,44) einzelne mit den zweiten Elektroden verbundene Leiter besitzt.