Brevet FR2121567A1 — publié le 19720825

i 2121567 La présente invention concerne des dispositifs d'affichage et de mémorisation d'informations fonctionnant par décharges électriques multiples dans un gaz et qui comportent une mémoire électrique et sont capables d'effectuer un affichage visuel com-^ prenant la représentation d'informations telles que des chiffres, des lettres, des images de télévision, des images de radar, des mots en code binaire, etc. Les panneaux d'affichage et/ou à mémoire à décharges multiples dans un gaz, du type auquel se rapporte la présente 10 invention, sont caractérisés par la présence d'un agent gazeux ionisable, habituellement un mélange d'au moins deux gaz à une pression appropriée, dans une mince chambre ou enceinte à gaz entre deux éléments diélectriques opposés d'emmagasinage de charges au dos desquels sont supportés des éléments conducteurs •j_5 (électrodes), ces éléments conducteurs qui se trouvent au dos de chaque élément diélectrique étant orientés transversalement de manière à délimiter un grand nombre de volumes à décharges discrets dent chacun constitue une unité à décharge. Dans certains dispositifs de la technique antérieure, les unités à décharge 20 sont en outre délimitées par une structure physique environnante ou d'emprisonnement comme, par exemple, des cellules ou ouvertures présentes dans des plaques de verre perforées et analogues de manière à être isolées physiquement vis-à-vis des autres unités. De toute façon, avec ou sans structure physique d'emprisonne-25 ment, les charges (électrons, ions) engendrées lors de l'ionisation du gaz d'une unité à décharge choisie, lorsque des potentiels de commande alternatifs sont appliqués à des conducteurs choisis de ladite unité, s'accumulent sur les surfaces du diélectrique à des endroits spécifiquement déterminés et constituent un champ 20 électrique s'opposant au champ électrique qui les a créées de manière à mettre fin à la décharge pour le restant de la demi-période ou alternance et à contribuer au déclenchement d'une décharge lors de la demi-période ou alternance opposée suivante de la tension appliquée, ces charges, telles qu'elles sont emmagasinées, constituant une mémoire électrique„ De ce fait, les couches diélectriques empêchent le passage de tout courant de conduction depuis les éléments conducteurs jusqu'à l'agent gazeux et servent également de surfaces collectrices aux charges (électrons, ions) de l'agent gazeux ioni-40 sé pendant les demi-périodes alternées de potentiels de fonctionne- 72 0C136 2 2121567 ment ou de commande alternatifs, de telles charges s'accumulant d'abord sur une des régions superficielles diélectriques élémentaires ou discrètes puis sur une région superficielle diélectrique élémentaire ou discrète opposée lors des demi-périodes alternées 5 de façon à constituer une mémoire électrique. UneKemple d'une structure de panneau comportant des unités à décharges non isolées physiquement, c'est-à-dire ouvertes, est décrit dans le brevet U.S. N° 3.499.167. Un exemple d'ion panneau contenant des unités physique-10 ment isolées est décrit dans les brevets britanniques n° 1.1610832 et 1.161.833 ainsi que dans l'article de D.L. Bitzer et H.G. Slottow intitulé "The Plasma Display Panel - A Digitally Adressable Display With Inherent Memory", Proceeding of the Pall Joint Computer Conférence, IEEE, San Francisco California, 15 Nov. 1966, pages 541-547,, Au cours du'fonctionnement du panneau un volume continu de gaz ionisable est emprisonné entre deux surfaces diélectriques au dos desquelles se trouvent des rangs de conducteurs formant les éléments d'une matrice. Les rangs de conducteurs croisés 20 peuvent être disposés mutuellement perpendiculairement (mais toute autre disposition de rangs de conducteurs peut être utilisée) de manière à délimiter un grand nombre de paires opposées de régions d'emmagasinage de charges sur les surfaces du diélectrique délimitant, c'est-à-dire emprisonnant, le gaz. De ce fait, pour 25 une matrice de conducteurs comportant H rangées et C colonnes, le nombre de volumes à décharge élémentaires sera égal au produit H x C et le nombre de régions élémentaires ou discrètes sera égal à deux fois le nombre de volumes à décharge élémentaires. Le gaz peut être -un gaz qui produit de la lumière (si 30 l'on recherche un affichage visuel) ainsi qu'une quantité abondante de charges (ions et électrons) pendant la décharge. Dans un panneau à cellules ouvertes du type décrit dans le brevet U.S. N° 3.499.167 déjà cité, la pression du gaz et le champ électriquè sont suffisants pour confiner latéralement les charges engendrées 35 lors de la décharge à 1'intérieur de volumes de gaz élémentaires ou discrets entre les paires opposées de régions diélectriques élémentaires ou discrètes à l'intérieur du périmètre de ces régions, particulièrement dans un panneau contenant des unités non isolées. 40 En ce qui concerne la fonction mémoire d'un panneau 72 OG'.^ô 3 2121567 à décharges donné, la distance ou espaoematadmissible entre les surfaces diélectriques dépend, entre autres, de la fréquence du courant d'alimentation alternatif, la distance étant, de façon caractéristique, plus grande pour des fréquences plus basses. 5 Bien que la technique antérieure décrive des disposi tifs à décharges dans un gaz comportant des électrodes extérieures servant à amorcer une décharge dans le gaz, décharge que l'on appelle parfois "décharge en l'absence d'électrodes" de tels dispositifs de la technique antérieure utilisent des fréquences et 10 des espacements ou volumes à décharge et des pressions de fonctionnement tels que bien que les décharges soient dans l'agent gazeux, elles sont incapables d'engendrer et d'emmagasiner des charges de la manière décrite dans la présente invention et ne sont pas utilisées à cette fin. 15 L'expression "marge de mémoire" est définie dans le présent exposé par la formule suivante % Vf = Vs M.M. = — - Vs où est la valeur de la tension appliquée à laquelle une décharge est amorcée dans un volume de gaz mis en état d'amorçage (comme expliqué dans le brevet U.S. précité) délimité par des régions de conducteurs se chevauchant et V est la valeur :- S de la tension alternative périodique minimale appliquée qui est 2^ suffisante pour maintenir des décharges une fois que celles-ci ont été amorcées. On comprendra que les phénomènes électriques fondamentaux utilisés dans la présente invention sont la création de charges (ions et électrons) pouvant être emmagasinées alternativement aux paires de points ou régions discrets opposés 20 ou en regard sur une paire de surfaces diélectriques au dos desquelles se trouvent des conducteurs reliés à une source de potentiel de fonctionnement. De telles charges emmagasinées se traduisent par la présence d'un champ électrique opposé au champ produit par le potentiel appliqué qui les a créées et par consé-quent agit de manière à mettre fin à l'ionisation dans le volume de gaz élémentaire entre les points ou régions discrets opposés ou en regard des surfaces diélectriques. L'expression "maintenir une décharge" signifie produire une séquence de décharges momentanées à raison d'une décharge pour chaque demi-période de ten-sion de maintien alternative appliquée, une fois que le volume de gaz élémentaire a été amorcé, de manière à maintenir un 72 ic:.?- 4 2121567 emmagasinage alterné de charges à des paires de régions discrètes opposées sur les surfaces diélectriques. Quand une unité à décharge se trouve dans un tel état, on dit qu'elle se trouve à l'état amorcée. 5 Dans le fonctionnement d'un dispositif à décharges multiples dans un gaz du type décrit précédemment, il est nécessaire de préparer ou mettre en. état d'amorçage le volume de gaz élémentaire discret de chaque unité à décharge en fournissant au moins à cette dernière un électron libre, de telle sorte qu'une 10 décharge puisse être amorcée lorsque l'unité a été choisie, c'est-à-dire adressée, au moyen d'un signal de tension de commande. La technique antérieure a décrit et mis en pratique divers dispositifs permettant de mettre en état d'amorçage les unités à décharge dans un gaz. 15 Un tel procédé consiste à utiliser des radiations externes, par exemple à soumettre une partie ou la totalité de l'agent gazeux du panneau à des radiations ultraviolettes. Ce procédé de mise en état d'amorçage à partir de l'extérieur présente l'inconvénient qu'il n'est pas toujours commode ou possible de 20 soumettre un panneau à des radiations extérieures, spécialement si le panneau se trouve à une position éloignée. De même, une source extérieure de rayons ultraviolets exige un matériel auxiliaire. C'est pourquoi on préfère généralement utiliser une préparation ou mise en état d'amorçage interne. 25 Un des moyens de mise en état d'amorçage par l'inté rieur consiste à utiliser des radiations internes, par exemple des radiations obtenues par l'inclusion d'une matière radioactive et/ou par l'utilisation d'une ou plusieurs unités à décharges dites "pilotes" pour la création de photons. 30 Comme décrit dans le brevet précité, l'espace compris entre les surfaces diélectriques occupées par le gaz est tel qu'il permet à des photons engéndrés lors de la décharge dans un volume de gaz discret ou élémentaire choisi (imité à décharge) de traverser librement l'espace gazeux du panneau de manière à 35 préparer ou mettre en état d'amorçage d'autres volumes élémentaires plus éloignés d'autres unités à décharges. Toutefois, une telle préparation ou mise en état d'amorçage du milieu gazeux par des électrons et par la création interne de photons devient incertaine lorsqu'une unité à décharge 40 donnée devant être adressée se trouve éloignée (de 25,4 mm ou plus) 72 ?C_"3- s 2121567 par rapport à la source de mise en état d'amorçage, par exemple l'unité pilote. De ce fait, un grand nombre d'unités ou cellules pilotes peut être nécessaire pour la mise en état d'amorçage d'un panneau comportant une surface géométrique importante. 5 Un autre moyen pour mettre en état d'amorçage un panneau comprend ce que l'on appelle un processus électronique grâce auquel un signal ou impulsion de mise en état d'amorçage par voie électronique est appliqué périodiquement à la totalité des unités à décharge du panneau, comme décrit par exemple dans 10 le brevet britannique n° 1.161.832, page 8 lignes 56 à 76. Toutefois, une mise en état d'amorçage par voie électronique s'effectue par elle-même et n'est efficace que lorsqu'une unité à décharge a été précédemment mise en état d'amorçagej en d'autres termes, une mise en état d'amorçage par voie électronique implique qu'une 15 unité soit le siège d'une décharge périodique et -constitue, par conséquent, une façon de maintenir la présence d'électrons libres. C'est pourquoi on ne peut pas attendre trop longtemps entre les impulsions de mise en état d'amorçage appliquées périodiquement, étant donné qu'il faut qu'au moins un électron libre soit présent 20 pour effectuer la décharge et la mise en état d'amorçage d'une unité. Conformément au moyen général de la présente invention, la demanderesse a créé un procédé perfectionné de mise en état d'amorçage de panneaux à décharges dans un gaz, spéciale-25 ment de panneaux ayant une surface géométrique importante. D'une façon plus particulière, la demanderesse a créé un procédé permettant de mettre en état d'amorçage rapidement et de façon sûre un grand nombre d'unités à décharge dans un gaz réparties sur la surface géométrique relativement impor-30 tante d'un dispositif à décharges électriques dans un gaz comportant au moins une unité pilote à l'état amorcé, procédé qui consiste à appliquer sélectivement un signal de tension d'adressage à une série d'unités à décharge de liaison qui se trouvent entre au moins une unité pilote et chaque unité à décharge à adresser, 35 ladite tension étant suffisante pour propager la mise en état d'amorçage du milieu gazeux à partir de l'unité pilote à travers les unités intermédiaires de liaison jusqu'à chaque unité à adresser. Il n'est pas nécessaire que les imités intermédiaires 40 de liaison soient adjacentes les unes aux autres ou adjacentes à 7.? :ir 6 2121567 l'unité pilote ou à l'unité à adresser. De même, il n'est pas nécessaire que les unités soient disposées suivant une ligne droite. Le seul point essentiel est que ces unités intermédiaires soient disposées et placées géométriquement de telle sorte qu'une 5 unité soit reliée, du point de vue photonique, à une autre unité qui est reliée, du point de vue photonique, à une autre unité et ainsi de suitej en d'autres termes, il faut que les unités intermédiaires soient reliées, du point de vue photonique, de manière à transmettre le processus de mise en état d'amorçage 10 depuis l'unité pilote jusqu'à l'unité à adresser. Dans la pratique, les unités de liaison peuvent être adjacentes. On va se référer aux fig. 1 et 2. Dans chacune de ces figures, on a représenté un signal de tension de pré-adressage ou mise en état d'amorçage ayant une forme d'onde carrée ou rec-15 tangulaire et une largeur ou durée d'impulsion t. Le signal de tension commence à l'état initial 0 et revient à cet état. Sur la fig. 1, on a en outre représenté line tension de réglage VQ a permettant de faire revenir de façon plus commode le signal à l'état initial 0. 20 Bien que la forme d'onde carrée ou rectangulaire des fig. 1 et 2 soit préférable, on peut utiliser toute autre forme d'onde ou toute autre forme géométrique appropriées pourvu que la durée ou largeur _t de l'impulsion soit suffisante pour permettre à toutes les unités à décharge intermédiaires de liaison d'être le 25 siège d'une décharge. Bien que le même signal soit appliqué simultanément à la totalité des unités à décharge intermédiaires, chacune est le siège d'une décharge à un moment différent mais séquentiel, c'est-à-dire à une position ou point différent sur la courbe représentant le signal de tension. Il est par conséquent 30 essentiel que la durée globale t (largeur de l'impulsion) soit suffisante pour permettre à chacune (et à la totalité) de ces unités d'être indépendamment le siège d'une décharge et de fournir un électron libre à l'unité suivante et ainsi de suite jusqu'à ce que l'unité devant être adressée ait été mise en état d'amorçage. 35 Dans la mise en oeuvre spécifique de ce procédé, la valeur de la tension de mise en état d'amorçage doit être suffisante pour déclencher une décharge, dans l'unité à décharge. Toutefois, si le signal de tension est appliqué à une unité à décharge à l'état amorcé et en cours de fonctionnement, la valeur 4o ne doit pas être grande au point de gêner ou d'interrompre le 2121567 fonctionnement de cette unité; de plus, la polarité du signal VQ doit être la même que la polarité de la demi-période de tension de maintien précédente appliquée à l'unité amorcée. Comme on l'a noté précédemment, on s'est aperçu 5 dans le passé qu'un procédé de mise en état d'amorçage d'un panneau (c'est-à-dire la création d'électrons de déclenchement afin qu'un site adressé s'amorce à coup sûr) consiste à déclencher une décharge dans une ou plusieurs cellules pilotes du panneau. Un des problèmes que pose ce procédé de mise en état 10 d'amorçage est que l'amorçage se révèle incertain lorsque le site adressé se trouve à une certaine distance (25,4 mm ou une distance de cet ordre) de la cellule pilote. De ce fait, on a considéré qu'il n'était pas pratique d'utiliser seulement un nombre relativement faible de cellules pilotes (par exemple une) 15 pour des panneaux de grandes dimensions. La présente invention surmonte cette difficulté en modifiant quelque peu le procédé d'adressage ou d'écriture et en utilisant le fait que le processus de mise en état d'amorçage peut se propager à travers un panneau à des vitesses élevées. Plus spécialement, la présente 20 invention utilise le fait que le processus de mise en état d'amorçage peut se propager à travers un panneau à une vitesse supérieure à 50,8 mm/microseconde, ce qui permet à une cellule pilote de mettre à coup sûr en état d'amorçage un site éloigné pourvu que le processus de mise en état se propage à travers un certain 25 nombre de sites intermédiaires. Dans une des mises en oeuvre spécifiques de la présente invention on propose d'appliquer un signal de tension tel que celui représenté sur les fig. 1 et 2 à chaque cellule d'un panneau, immédiatement avant l'adressage ou l'écriture d'un site 30 quelconque. Un tel signal représenté sur les fig. 1 et 2 entraîne l'apparition d'une décharge de durée trop courte à chaque site à l'état non amorcé et ne déclenche aucune décharge à des sites se trouvant à l'état amorcé. Dans dos projets d'adressage normaux, la cellule 35 pilote est trop éloignée des sites distants adressés pour assurer un amorçage sûr. La présente invention propose un amorçage sûr de n'importe quel site du panneau en appliquant un signal de préadressage ou pré-écriture, par exemple comme représenté sur les fig. 1 ou 2, à la totalité ou à une partie des sites de cellules 40 du panneau, signal que l'on fait suivre d'un signal d'amorçage / .✓ 7? ; v: s 2121567 au site adressé seulement. Bien que la cellule pilote se trouve à line trop grande distance du site adressé pour le mettre en état d'amorçage de façon sûre, elle peut mettre en état d'amorçage de façon sûre les sites proches de la cellule pilote, 5 ce qui les amène à être le siège d'une décharge pendant le signal de pré-écriture. Ces cellules, à leur tour, peuvent mettre en état d'amorçage leurs cellules voisines et le processus de mise en état se propage ainsi le long du panneau jusqu'au site adressé. Etant donné que la vitesse de propagation est d'environ 10 50,8 mm par microseconde, le processus de mise en état peut se propager sur environ 50 cm pendant une durée ou largeur d'impulsion de 10 micro.secondes pour le signal de pré-écriture représenté sur la fig. 1. Si des distances plus grandes sont nécessaires, on peut augmenter la largeur d'impulsion du signal de 15 pré-écriture. Il est bien entendu possible d'utiliser plus d'une cellule pilote et ceci peut être souhaitable dans certains cas. Toutefois, il semble qu'une seule cellule pilote, avec un signal de pré-écriture d'une largeur d'impulsion de 20 microsecondes, soit suffisante pour mettre en état d'amorçage un panneau de 20 60,8 x 60,8 cm. On remarquera que le signal de pré-écriture ne doit pas être réappliqué au panneau périodiquement pour maintenir ce dernier en état d'amorçage. Par exemple, si chaque site du panneau est à l'état non amorcé pendant me longue période (par 25 exemple plusieurs heures), il suffirait encore de n'appliquer qu'un signal de pré-écriture, immédiatement avant le signal d'écriture, pour obtenir une écriture à coup sûr à n'importe quel site pourvu qu'au moins une cellule pilote se trouve amorcée lorsque le signal de pré-écriture est appliqué. De plus, si 30 l'écriture est effectuée à une cadence rapide, il n'est pas nécessaire de faire précéder chaque signal dfécriture d'un signal de pré-écriture. On ne gagne habituellement rien si les signaux de pré-écriture successifs apparaissent à des intervalles de temps inférieurs à environ 500 microsecondes. 72 1C136 9 2121567 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations par décharges électriques dans ion gaz comprenant un agent gazeux ionisable présent dans une chambre formée par 5 deux éléments diélectriques opposés servant à l'emmagasinage de charges et au dos desquels se trouvent respectivement une série d'électrodes, les électrodes se trouvant au dos de chaque élément diélectrique étant orientées transversalement par rapport aux électrodes se trouvant au dos de l'élément diélectrique opposé 10 de manière à délimiter un grand nombre de volumes à décharge discrets dont, chacun constitue une unité à décharge, au moins une de ces unités à décharge se trouvant à l'état amorcé de manière à servir d'unité pilote pour mettre en état d'amorçage l'agent gazeux d'autres unités à adresser, le dispositif d'affi-15 chage et de mémorisation d'informations susvlsé-étant caractérisé par le fait que dans ce dispositif tin signal de tension de préadressage est appliqué à une série d'unités intermédiaires qui _ relient au moins une unité pilote à au moins une unité à adresser, ladite tension étant suffisante pour propager le processus 20 de mise en état d'amorçage de l'agent gazeux depuis l'unité pilote jusqu'à chaque unité à adresser cela par l'intermédiaire des unités intermédiaires. 2. Dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations suivant la revendication 1, caractérisé par le fait 25 que la tension de pré-adressage est appliquée simultanément à la totalité des unités à décharge du panneau. 3. Dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la tension de pré-adressage est suffisante pour déclencher une 30 décharge dans toutes les unités intermédiaires de liaison mais n'est pas suffisante pour gêner le fonctionnement de toute unité qui se trouve à l'état amorcé. 4. Dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations suivant la revendication 1, caractérisé par le 35 fait que la tension de pré-adressage a une forme d'onde carrée ou rectangulaire. 5. Dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la largeur d'impulsion de la tension de pré-adressage est suf- 40 fisante pour permettre à la totalité des unités à l'état non 72 ?c:.^ 10 2121567 amorcé que comporte le panneau de déclencher une décharge au moins line fois. 6. Procédé de fonctionnement d'un dispositif d'affichage et de mémorisation d'informations selon la revendication 1 et comprenant un agent gazeux ionisable dans un grand nombre d'unités à décharge pouvant être adressées par une tension, le procédé susvisé étant caractérisé par le fait que l'on met en état d'amorçage l'agent gazeux d'au moins une unité n'ayant pas été adressée et n'étant pas en fonctionnement en appliquant un signal de tension de déclenchement de pré-adressage à une ou plusieurs unités reliant l'unité précitée qui n'est pas en fonctionnement à une unité en fonctionnement, ledit signal de tension étant suffisant pour déclencher une décharge dans lesdites unités intermédiaires. 7. Procédé suivant la revendication 6S caractérisé par le fait que la tension de pré-adressage est suffisante pour déclencher une décharge dans toutes les unités intermédiaires de liaison mais n'est pas suffisante pour gêner le fonctionnement de toute unité se trouvant à l'état amorcé. 8. Procédé suivant la revendication 7* caractérisé par le fait que la tension de pré-adressage est appliquée simultanément à la totalité des unités à décharge du panneau. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que la largeur d'impulsion de la tension de pré-adressage est suffisante pour permettre à la totalité des imités se trouvant à l'état non amorcé du panneau d'être le siège d'une décharge au moins une fois. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que la tension de pré-adressage a une forme d'onde carrée ou rectangulaire.