DE10133949C1

DE10133949C1 - Device for generating gas discharges, which is constructed on the principle of dielectric barrier discharge, for light sources and visual display devices

Info

Publication number: DE10133949C1
Application number: DE2001133949
Authority: DE
Inventors: Siegfried Mueller; Wolfgang Reich; Rolf-Juergen Zahn
Original assignee: Institut fur Niedertemperatur-Plasmaphysik Ev An Der Ernst-Moritz-Arndt-Universitaet Greifswald; INST NIEDERTEMPERATUR PLASMAPH
Current assignee: Leibniz Institut fuer Plasmaforschung und Technologie eV
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: WO2003009329A3; WO2003009329A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasentladungsladungen, die nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung aufgebaut ist, für die Anwendung auf dem Gebiet der Lichtquellen, insbesondere für Gasentladungslichtquellen und für Sichtanzeigeeinrichtungen, insbesondere für Plasmasichtanzeigevorrichtungen. DOLLAR A Die neue Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem ausgebildeten Gasraum (5) bzw. in den ausgebildeten Gasräumen (5) der Entladungszellen zwischen den Elektroden (1) und (3) mindestens eine Schicht, bestehend aus einzelnen Körpern (6, 6a) oder von zusammengeführten Körpern bzw. zusammenhängenden Gebilden (6b) aus dielektrischem Material angeordnet ist, wodurch die Körper oder zusammenhängenden Gebilde in die Entladung einbezogen werden. DOLLAR A Einerseits wird damit die Zündspannung merklich abgesenkt, da so kleinere Gasraumdicken zu den Elektroden hin ausgebildet sind. Somit können niedrigere Betriebsspannungen benutzt werden. Das vereinfacht und verbilligt die Energieversorgung. Andererseits sind die zum Gasraum hin freien Oberflächen von einem Plasma bedeckt, so daß die Transformation von UV/VUV-Strahlung in sichtbares Licht im Fall, daß die Körper oder zusammenhängenden Gebilde aus dielektrischem Material mit Leuchtstoff versehen sind oder aus Leuchtstoff bestehen, effektiver wird. Ferner wird durch die Einbringung von Körpern oder von zusammenhängenden Gebilden aus dielektrischem Material in den Gasraum das Gasvolumen ...The invention relates to a device for generating gas discharge charges, which is constructed according to the principle of dielectric barrier discharge, for use in the field of light sources, in particular for gas discharge light sources and for visual display devices, in particular for plasma visual display devices. DOLLAR A The new device is characterized in that in at least one gas space (5) or gas spaces (5) of the discharge cells between the electrodes (1) and (3), at least one layer consisting of individual bodies (6, 6a) or of merged bodies or coherent structures (6b) made of dielectric material, whereby the bodies or coherent structures are included in the discharge. DOLLAR A On the one hand, the ignition voltage is noticeably reduced because smaller gas space thicknesses are formed towards the electrodes. Thus lower operating voltages can be used. This simplifies and reduces the cost of energy supply. On the other hand, the free surfaces towards the gas space are covered by a plasma, so that the transformation of UV / VUV radiation into visible light is more effective in the event that the bodies or connected structures made of dielectric material are provided with phosphor or consist of phosphor. Furthermore, the introduction of bodies or connected structures made of dielectric material into the gas space, the gas volume ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasentladungen, die nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung aufgebaut ist, für die Anwendung auf dem Gebiet der Lichtquellen, insbesondere für Gasentladungslichtquellen und für Sichtanzeigeein richtungen sowie eine entsprechend aufgebaute Plasmasichtanzeigevorrichtung.The invention relates to a device for generating gas discharges, according to the Principle of dielectric barrier discharge is built for use on the Field of light sources, especially for gas discharge light sources and for visual display directions and a correspondingly constructed plasma display device.

Vom Stand der Technik sind verschiedene Arten von Gasentladungslichtquellen und Plasma sichtanzeigevorrichtungen bekannt. Sie lassen sich insbesondere nach den physikalischen Parametern unterscheiden. Eine grobe Einteilung läßt sich dabei nach dem Druckbereich und der Art der Gasfüllung, der Anregungsform und der Amplitude, der Betriebsspannung sowie der Bauform treffen. Solche Gasentladungen können verschiedene Einsatzgebiete haben. Ne ben der Anwendung für Beleuchtungszwecke sind z. B. Reklameleuchten oder Effektbe leuchtungen bekannt, im letzten Fall auch Ausführungen mit Körpern im Entladungsraum zur kanalartigen Verteilung der Entladung in blitzartiger Form zwischen den Elektroden (siehe z. B. US 5,281,898 und US 5,383,295). Wegen der langen Entladungsstrecken zwischen den im Gasraum befindlichen Körpern und der Elektrodenanordnung und -form handelt es sich hierbei um speziell aufgebaute Entladungskonfigurationen, die für Beleuchtungszwecke nicht geeignet sind.Various types of gas discharge light sources and plasma are known from the prior art display devices known. They can be classified according to the physical Differentiate parameters. A rough division can be made according to the pressure range and the type of gas filling, the form of excitation and the amplitude, the operating voltage and the design. Such gas discharges can have different areas of application. ne ben the application for lighting purposes are such. B. advertising lights or Effektbe lights known, in the latter case also designs with bodies in the discharge space channel-like distribution of the discharge in a flash between the electrodes (see z. US 5,281,898 and US 5,383,295). Because of the long discharge distances between the bodies and the electrode arrangement and shape located in the gas space this involves specially designed discharge configurations that are not for lighting purposes are suitable.

Auch für Plasmasichtanzeigevorrichtungen sind diese Ausführungen nicht einsetzbar. Wegen der Eletrodenanordnung und der diversen im Gasraum befindlichen Körper ist die Entla dungsstrecke nicht eindeutig definiert und die Entladung sucht sich jeweils unterschiedliche Durchbruchkanäle. Dadurch ist auch keine Ansteuerung definierter Bildpunkte möglich.These designs cannot be used for plasma display devices either. Because of the electrode arrangement and the various bodies located in the gas space is the discharge distance is not clearly defined and the discharge looks different each time Breakthrough channels. This means that it is not possible to control defined pixels.

Die vorliegende Erfindung betrifft vom Prinzip der Gasentladung insbesondere das Gebiet von dielektrisch behinderten Entladungen, teilweise auch als stille Entladung bezeichnet, Wechselspannungsentladungen zwischen isolierten Elektroden oder Glimmentladungen bei Normaldruck. Bei Displayanwendungen werden diese auch als Wechselspannungs-Plasma display (ac plasma display) bezeichnet. The present invention relates in particular to the field of the principle of gas discharge of dielectrically impeded discharges, sometimes also called silent discharges, AC discharges between insulated electrodes or glow discharges Normal pressure. In display applications, these are also called AC plasma display (ac plasma display).

Bei der dielektrisch behinderten Entladung handelt es sich um eine Konfiguration mit wenig stens zwei elektrisch leitfähigen, sich gegenüberstehenden Elektroden, von denen mindestens eine mit einer durchgängigen Schicht aus einem Dielektrikum bedeckt ist und zwischen denen ein Gasraum ausgebildet ist oder bei denen der Raum zwischen den beiden Elektroden eine Isolierstoffplatte eines durchgängigen Dielektrikums enthält, so daß zwei Gasräume ausgebil det sind. Im Gasraum bzw. in den Gasräumen befinden sich geeignete Füllungen aus Gasen (zumeist Edelgase) oder Gasgemischen, teilweise auch mit verschiedenen Zusätzen, mit Ge samtdrücken im Mittel- bis Normaldruckbereich. Die Gasraumdicken liegen zwischen einigen 1/10 mm und einigen mm. Dabei wird mit Wechselspannungen unterschiedlicher Form, Fre quenz und Amplitude eine Gasentladung zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung betrieben. Eine Anordnung zur Erzeugung von UV/VUV-Licht ist z. B. in EP 0 312 732 A1 beschrieben. In der DE 41 40 497 C2 wird zur Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik die Spaltweite des Entladungsraumes und/oder die wirksame Dielektrikumskapazität variiert. Unter Einsatz von auf mindestens einer Elektrodenisolation angebrachtem Leuchtstoff wird auch kurzwellige UV- oder VUV-Strahlung in den sichtbaren Spektralbereich für Beleuch tungszwecke transformiert. Eine solche Anordnung und Verfahren sind beispielsweise in DE 197 29 175 A1 und WO 94/23442 A1 beschrieben. Dabei ist in der Anordnung nach DE 197 29 175 A1 und DE 199 19 363 A1 zusätzlich eine lichtreflektierende Schicht auf der Innenwandung der Bodenplatte angebracht. Es werden bei Flachstrahlern auch Abstandshalter eingesetzt, die zusätzlich mit Leuchtstoff belegt sein können (z. B. DE 199 19 363 A1).Dielectric barrier discharge is a low configuration at least two electrically conductive, opposing electrodes, of which at least one is covered with a continuous layer of a dielectric and between them a gas space is formed or in which the space between the two electrodes is one Contains insulating plate of a continuous dielectric, so that two gas spaces are formed det. Suitable gas fillings are located in the gas space or in the gas spaces (mostly noble gases) or gas mixtures, sometimes also with different additives, with Ge velvet pressures in the medium to normal pressure range. The gas space thicknesses are between a few 1/10 mm and a few mm. Here, AC voltages of different shapes, Fre frequency and amplitude of a gas discharge for the generation of electromagnetic radiation operated. An arrangement for generating UV / VUV light is e.g. B. in EP 0 312 732 A1 described. DE 41 40 497 C2 uses the to influence the radiation characteristic Gap width of the discharge space and / or the effective dielectric capacitance varies. Using phosphor attached to at least one electrode insulation also short-wave UV or VUV radiation in the visible spectral range for lighting transformation purposes. Such an arrangement and method are, for example, in DE 197 29 175 A1 and WO 94/23442 A1. It is in the order of DE 197 29 175 A1 and DE 199 19 363 A1 additionally have a light-reflecting layer on the Inner wall of the base plate attached. Spacers are also used for flat spotlights used, which can also be coated with phosphor (z. B. DE 199 19 363 A1).

Zu diesem Grundprinzip zählen auch Bauformen, bei denen mindestens zwei Elektroden ne beneinander auf einem Substrat angeordnet sind, von denen mindestens eine mit einem Di elektrikum bedeckt ist und bei denen mit einer weiteren Gefäßwand vor diesen Elektroden ein Gasraum ausgebildet ist. Es werden dann an der Oberfläche des die Elektroden tragenden Substrates Entladungen, sogenannte Oberflächenentladungen, erzeugt. Einsatzgebiete solcher Entladungsformen sind zumeist Displayzwecke und die plasmachemische Stoffumwandlung. Eine Übersichtsdarstellung zu dem Gebiet der dielektrisch behinderten Entladung ist bei spielsweise gegeben in: U. Kogelschatz et al., XXIII ICPIG, Toulouse/France, J. de Physique IV, 7 (1997) C4-47. Im Fall von Displayanwendungen sind in der Regel eine Vielzahl von Entladungspunkten einzeln ansteuerbar in Form von Arrays angeordnet. Bei Farbanzeigege räten, z. B. Fernsehbildschirmen, sind auf einem Substrat geeignete Leuchtstoffe zur Trans formation von kurzwelliger UV/VUV-Strahlung in den gewünschten sichtbaren Spektralbe reich angebracht. This basic principle also includes designs in which at least two electrodes are arranged next to one another on a substrate, at least one of which is covered with a dielectric and in which a gas space is formed with a further vessel wall in front of these electrodes. Discharges, so-called surface discharges, are then generated on the surface of the substrate carrying the electrodes. Areas of application for such forms of discharge are mostly display purposes and plasma-chemical material conversion. An overview of the field of dielectric barrier discharge is given for example in: U. Kogelschatz et al., XXIII ICPIG, Toulouse / France, J. de Physique IV, 7 ( 1997 ) C4-47. In the case of display applications, a large number of discharge points are generally arranged in the form of arrays which can be controlled individually. When color display advises z. B. television screens, suitable phosphors for trans formation of short-wave UV / VUV radiation in the desired visible spectral range are attached to a substrate.

Die bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung einer Gasentladung, die nach dem Prinzip der DBE aufgebaut sind, weisen für die Nutzung als Lichtquellen und für die Sichtanzeige eine Reihe von Nachteilen auf. Beim Stand der Technik mit Systemen zur Lichterzeugung nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung wird für viele Anwendungen insbesonde re eine zu geringe Lichtausbeute erreicht. Ferner sind die Betriebsspannungen relativ hoch, was die Ansteuerung aufwendig macht. Bei teuren Füllgasen wie Xe ist auch die Füllmenge möglichst klein zu halten. Beim Stand der Technik mit Systemen nach dem Prinzip von die lektrisch behinderten Entladungen für Sichtanzeigezwecke wird ebenfalls eine zu geringe Lichtausbeute erreicht. Insbesondere ist stets ein Kompromiß zwischen Betriebsspannung, Fülldruck, Gasraumdicke und optimaler Strahlungstransformation zu suchen. Auch hier ist bei teueren Füllgasen wie Xe die Füllmenge möglichst klein zu halten.The known devices for generating a gas discharge based on the principle of DBE are built, have a for use as light sources and for visual display Series of disadvantages. In the state of the art with systems for light generation according to The principle of dielectric barrier discharge is used in many applications re achieved too little light output. Furthermore, the operating voltages are relatively high, which makes the control complex. With expensive filling gases such as Xe, the filling quantity is also to keep it as small as possible. In the state of the art with systems based on the principle of die Electrically disabled discharges for visual display purposes will also be too low Luminous efficacy reached. In particular, there is always a compromise between operating voltage, Filling pressure, gas space thickness and optimal radiation transformation to look for. Here too is at expensive filling gases such as Xe to keep the filling quantity as small as possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasentladungen, die nach dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung aufgebaut ist, für die Anwendung auf dem Gebiet der Lichtquellen, insbesondere für Gasentladungslichtquellen, und für Sichtanzeige einrichtungen, sowie Plasmasichtanzeigevorrichtungen, zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte Betriebseigenschaften aufweisen.The object of the invention is to provide a device for generating gas discharges the principle of dielectric barrier discharge is built for use on the Field of light sources, in particular for gas discharge light sources, and for visual display devices, as well as plasma display devices, to create, compared to the stand the technology have significantly improved operating properties.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention the object is achieved by the features of claim 1. advantageous Refinements result from the subclaims.

Durch die gegenüber dem Stand der Technik zusätzliche weitgehende Auffüllung des Entla dungsraumes mit einzelnen (oder zusammenhängenden) dielektrischen Körpern kommt ees zur Einbeziehung der einzelnen (oder zusammenhängenden) dielektrischen Körper in die Entladung. Einerseits wird damit die Zündspannung merklich abgesenkt, da so kleinere Gas raumdicken zu den Elektroden hin ausgebildet sind. Somit können niedrigere Betriebsspan nungen benutzt werden. Das vereinfacht und verbilligt die Energieversorgung. Andererseits sind die zum Gasraum hin freien Oberflächen von einem Plasma bedeckt, so daß die Trans formation von UV/VUV-Strahlung in sichtbares Licht im Fall, daß die Körper oder die zu sammenhängenden Gebilde aus dielektrischem Material mit Leuchtstoff versehen sind oder aus Leuchtstoff bestehen, effektiver wird. Ferner wird durch die Einbringung von Körpern oder von zusammenhängenden Gebilden aus dielektrischem Material in den Gasraum das Gasvolumen beträchtlich verkleinert, so daß der Gasbedarf für eine Füllung entsprechend reduziert ist. Due to the additional filling of the discharge compared to the prior art space with individual (or connected) dielectric bodies for the inclusion of the individual (or connected) dielectric bodies in the Discharge. On the one hand, the ignition voltage is noticeably reduced because of the smaller gas are formed to the thickness of the electrodes. Thus lower operating spans can be used. This simplifies and reduces the cost of energy supply. on the other hand the free surfaces towards the gas space are covered by a plasma, so that the trans formation of UV / VUV radiation in visible light in the event that the body or the body coherent structures made of dielectric material are provided with phosphor or made of fluorescent, becomes more effective. Furthermore, by introducing bodies or of contiguous structures made of dielectric material in the gas space Gas volume significantly reduced, so that the gas requirement for a filling accordingly is reduced.

Bei Plasmasichtanzeigevorrichtungen der erfindungsgemäßen Art ergibt sich der Vorteil, daß sich unabhängig vom Gasdruck stets eine optimale Entladungsstrecke einstellen kann, die dem Minimum in der Abhängigkeit der Zündspannung vom Produkt von Gasdruck und Gas raumdicke entspricht. Bei Anordnungen nach dem Stand der Technik wäre dazu eine starke Verringerung der Gasraumdicke erforderlich, was aber auch eine starke Verkleinerung des aus der Entladungszelle gebildeten Leuchtpixels bedeuten würde. Es ist so auch stets ein Be trieb bei niedriger Spannung möglich. Das vereinfacht und verbilligt die Energieversorgung. Nach der Zündphase werden dann im Verlauf der weiteren Ausbildung der Entladung die an deren freien Flächen der Körper oder zusammenhängenden Gebilden aus dielektrischem Ma terial von einem Plasma umhüllt. Das ermöglicht, daß die Transformation von UV/VUV- Strahlung in sichtbares Licht im Fall, daß die Körper oder zusammenhängenden Gebilde aus dielektrischem Material mit Leuchtstoff versehen sind oder aus Leuchtstoff bestehen, effekti ver wird. Dies hängt insbesondere mit dem engeren Kontakt von Plasma und Leuchtstoff zu sammen. Sehr deutlich wird dieser Effekt insbesondere bei Nutzung von kurzwelliger Reso nanzstrahlung aus der Entladung. Die Resonanzstrahlung wird mit zunehmendem Druck mehr und mehr absorbiert (Selbstabsorption), so daß bei Anordnungen nach dem Stand der Technik größere Verluste nicht zu vermeiden sind. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können auch für die Transformation der kurzwelligen Strahlung in den sichtbaren Spektralbereich optimalere Gasfüllungen eingesetzt werden.The advantage of plasma visual display devices of the type according to the invention is that an optimal discharge path can always be set regardless of the gas pressure the minimum depending on the ignition voltage on the product of gas pressure and gas corresponds to the room thickness. With prior art arrangements this would be a strong one Reduction of the gas space thickness is required, which is also a large reduction in the would mean light pixels formed from the discharge cell. So it is always a Be possible at low voltage. This simplifies and reduces the cost of energy supply. After the ignition phase, the discharge will then continue in the course of further training the free surfaces of the body or connected structures made of dielectric Ma material covered by a plasma. This enables the transformation of UV / VUV Radiation into visible light in the event that the body or connected entity is made up dielectric material are provided with phosphor or consist of phosphor, effekti ver will. This is due in particular to the closer contact between plasma and phosphor together. This effect becomes particularly clear when using short-wave resonance nuclear radiation from the discharge. The resonance radiation increases with increasing pressure and more absorbed (self-absorption) so that in prior art arrangements larger losses cannot be avoided. With the arrangement according to the invention also for the transformation of short-wave radiation into the visible spectral range optimal gas fillings are used.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Sie zeigen das Grundprinzip sowie verschiedene Möglichkeiten der Umsetzung der Erfindung. Die zugehö rigen Zeichnungen Fig. 1a bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Gasentladungslichtquelle, die Fig. 5a bis 7 Ausführungsbeispiele zur Plasmasichtanzeigevor richtung; im einzelnen zeigenExemplary embodiments of the invention are described below. They show the basic principle as well as different ways of implementing the invention. The associated drawings FIGS . 1a to 4 show exemplary embodiments of the gas discharge light source according to the invention; FIGS . 5a to 7 show exemplary embodiments of the plasma display device; show in detail

Fig. 1a die Draufsicht einer Anordnung von Körpern mit Kugelform, FIG. 1a is a plan view of an arrangement of bodies of spherical shape,

Fig. 1b einen Schnitt AA durch eine Vorrichtung mit 8 Kugeln nebeneinander, FIG. 1b a section AA through a device with 8 balls next to each other,

Fig. 2 den Schnitt einer weiteren Ausführung einer Gasentladungslichtquelle mit zwei Lagen aus Kugeln, Fig. 2 shows the section of another embodiment of a gas discharge light source having two layers of balls,

Fig. 3 den Schnitt einer Ausführung bei mit Leuchtstoff bedeckten Kugeln als Füll körper und Fig. 3 shows the section of an embodiment with balls covered with phosphor as a filling and

Fig. 4 den Schnitt einer Ausführung mit einem zusammenhängenden Gebilde aus verwobenen bzw. verflochtenen Strukturen, Fig. 4 shows the section of an embodiment with a cohesive structure of woven or braided structures,

Fig. 5a die Draufsicht einer Anordnung von Körpern in Kugelform und mit Leucht stoff, FIG. 5a is a top view of an arrangement of bodies in spherical form and with luminescent material,

Fig. 5b einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit 8 Kugeln nebeneinander und mit Leuchtstoff, Fig. 5b shows a section through a device with 8 balls next to each other and with phosphor,

Fig. 6 eine Draufsicht einer anderen Ausführung einer Plasmasichtanzeigevorrichtung mit 4 Modulen und zusammengeführten Elektrodengruppen und Fig. 6 is a plan view of another embodiment of a plasma display device with 4 modules and merged electrode groups and

Fig. 7 eine Draufsicht einer weiteren Ausführung einer Plasmasichtanzeigevorrich tung mit 4 Modulen und breiten Elektroden. Fig. 7 is a plan view of another embodiment of a plasma display device with 4 modules and wide electrodes.

Gas discharge light source

In Fig. 1a und 1b ist das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Gasentladungslichtquelle schematisch verdeutlicht. Sie besteht aus Elektroden 1 und 3, darauf befindlichen Isolierstoff schichten 2 und 4 sowie einem Gasraum 5, in den gegenüber dem Stand der Technik zusätz lich kugelförmige Körper 6a eingebracht sind. In Fig. 1a ist dazu eine entsprechende Drauf sicht gegeben, wobei nur die Anordnung der Kugeln dargestellt ist, und in Fig. 1b eine Schnittdarstellung. Nicht näher eingezeichnet sind seitliche Verschlußelemente für den Gas raum 5 und die darin befindlichen Kugeln sowie Füllstutzen für die Gasbefüllung. Die Elek troden 1 und 3 sowie die Isolierstoffschichten 2 und 4 sind so ausgeführt, daß die jeweils ge wünschte elektromagnetische Strahlung ausgekoppelt werden kann, d. h. sie für diese Strah lung transparent oder teiltransparent sind.The basic principle of the gas discharge light source according to the invention is schematically illustrated in FIGS. 1a and 1b. It consists of electrodes 1 and 3 , there insulating layers 2 and 4 and a gas space 5 , in which compared to the prior art additional Lich spherical body 6 a are introduced. In Fig. 1a there is a corresponding top view, only the arrangement of the balls is shown, and in Fig. 1b a sectional view. Lateral closure elements for the gas space 5 and the balls therein and filler neck for the gas filling are not shown. The elec trodes 1 and 3 and the insulating layers 2 and 4 are designed so that the respective ge desired electromagnetic radiation can be coupled out, ie they are transparent or partially transparent for this radiation.

An die Elektroden 1 und 3 werden geeignete Wechselspannungen angelegt, so daß es im Gas raum 5 zu entsprechenden Gasentladungen kommt. Dadurch wird eine elektromagnetische Strahlung erzeugt.Suitable AC voltages are applied to the electrodes 1 and 3 , so that corresponding gas discharges occur in the gas space 5 . This generates electromagnetic radiation.

Vorteilhaft bei dieser Art der Anordnung ist, daß die Entladungsstrecke zwischen den Elek troden durch die Kugeln verkürzt wird und sich durch die Kugelform entsprechend dem je weiligen Füllgasdruck stets eine minimale Zündspannung entsprechend einem optimalen Wert aus dem Produkt von Gasdruck und Gasraumdicke einstellen kann. Nach der Zündphase wer den dann im Verlauf der weiteren Ausbildung der Entladung die anderen freien Flächen der Kugeln von einem Plasma umhüllt. Damit sind sowohl niedrigere Betriebsspannungen mög lich als auch eine effektive Transformation von im Plasma erzeugter UV/VUV-Strahlung in sichtbares Licht über im Gefäß angebrachte Leuchtstoffe. Ferner wird durch die eingebrach ten Kugeln der Gasraum gegenüber Anordnungen nach dem Stand der Technik um über 50% verkleinert. Das bewirkt eine deutliche Gaseinsparung.This type of arrangement has the advantage that the discharge path between the elec tread is shortened by the balls and by the ball shape according to the ever filling gas pressure always a minimum ignition voltage corresponding to an optimal value can adjust from the product of gas pressure and gas space thickness. After the ignition phase who which then in the course of the further development of the discharge the other free areas of the Bullets enveloped by a plasma. This means that both lower operating voltages are possible Lich as well as an effective transformation of UV / VUV radiation generated in the plasma Visible light via fluorescent substances in the vessel. It is also broke through balls the gas space compared to arrangements according to the prior art by more than 50% reduced. This leads to significant gas savings.

Die Form des Gesamtgefäßes richtet sich vor allem nach dem vorgesehenen Einsatz und ist für den erfindungsgemäßen Gebrauch nicht entscheidend. So können beispielsweise planare, zylinderförmige oder kugelförmige Anordnungen gewählt werden. Auch das Material und die Form der Elektroden können unterschiedlich gewählt werden, ohne daß das Prinzip der Erfin dung verändert wird. So ist es z. B. günstig, auf der Abstrahlseite des Gefäßes transparente ITO-Schichten oder maschendrahtförmige Elektroden einzusetzen.The shape of the overall vessel depends primarily on the intended use and is not decisive for the use according to the invention. For example, planar, cylindrical or spherical arrangements can be selected. Also the material and the The shape of the electrodes can be chosen differently, without the principle of the invention change. So it is z. B. cheap, transparent on the radiation side of the vessel Use ITO layers or wire mesh electrodes.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt einer weiteren Ausführung einer Gasentladungslichtquelle mit zwei Lagen von kugelförmigen Körpern 6a. Die anderen Elemente entsprechen der Darstel lung nach Fig. 1b. Die Anordnung der kugelförmigen Körper 6a ist vorzugsweise so gewählt, daß die in der Draufsicht von Fig. 1a erkennbaren freien Flächen zwischen den Kugeln abge deckt sind. Dadurch ergibt sich eine höhere Packungsdichte. Die Funktion ist wieder wie bei Fig. 1a/1b beschrieben. Fig. 2 shows the section of another embodiment of a gas discharge light source with two layers of spherical bodies 6 a. The other elements correspond to the presen- tation according to Fig. 1b. The arrangement of the spherical body 6 a is preferably chosen so that the free surfaces recognizable in the plan view of Fig. 1a between the balls are covered. This results in a higher packing density. The function is again as described in Fig. 1a / 1b.

In Fig. 3 ist der Schnitt einer Ausführung bei mit Leuchtstoff 7 bedeckten Kugeln 6a als Füll körper dargestellt. Auch hier entsprechen die anderen Elemente der Darstellung nach Fig. 1b. Im Betrieb wird in diesem Fall kurzwellige UV/VUV-Strahlung durch den Leuchtstoff 7 in den sichtbaren Spektralbereich gewandelt und kann so für Beleuchtungszwecke genutzt wer den.In Fig. 3 the section of an embodiment with 7 covered with phosphor balls 6 a is shown as a filling body. Here, too, the other elements correspond to the illustration in FIG. 1b. In operation, short-wave UV / VUV radiation is converted by the phosphor 7 into the visible spectral range in this case and can thus be used for lighting purposes.

Die Form der Körper 6a ist nicht auf kugelförmige Ausführungen beschränkt und kann an derweitig gewählt werden. So können die Körper aus dielektrischem Material die Form von Polyedern, Pyramiden und Zylindern haben, oder diesen Formen oder der Kugelform angenä hert sein. Auch ist es für das Grundprinzip der Erfindung nicht wesentlich, daß einzelne Kör per 6a aus dielektrischem Material benutzt werden. Die gleiche Funktion wird auch durch ein oder mehrere zusammenhängende Gebilde aus dielektrischem Material erreicht, wenn die zusammenhängenden Gebilde diesen geometrischen Ausbildungen angenähert sind. Darüber hinaus können die zusammenhängenden Gebilde aus verwobenen bzw. verflochtenen Struk turen bestehen. Ein solches Beispiel ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 zeigt den Schnitt einer Ausführung mit einem zusammenhängenden Gebilde aus verwobenen bzw. verflochtenen Strukturen 6b, alle anderen Elemente entsprechen den zuvor beschriebenen. The shape of the body 6 a is not limited to spherical designs and can be chosen in other ways. The bodies made of dielectric material can have the shape of polyhedra, pyramids and cylinders, or can be approximated to these shapes or the spherical shape. It is also not essential for the basic principle of the invention that individual bodies are used per 6 a of dielectric material. The same function is also achieved by one or more contiguous structures made of dielectric material if the contiguous structures are approximated to these geometric configurations. In addition, the coherent structures can consist of interwoven or intertwined structures. Such an example is shown schematically in FIG. 4. Fig. 4 shows the section of an embodiment with a coherent structure of interwoven or interwoven structures 6 b, all other elements correspond to those previously described.

Für das Füllgut können diverse Materialien eingesetzt werden. Bei der Materialauswahl ist wesentlich, daß die Funktion erfüllt wird. Beispielsweise besteht das Füllgut vorzugsweise aus Keramik oder Glas. Darüber hinaus können neben kompakten Körpern oder zusammen hängenden Gebilden aus dielektrischem Material auch Hohlkörper eingesetzt werden.Various materials can be used for the filling material. When choosing materials essential that the function is fulfilled. For example, the filling material preferably consists made of ceramic or glass. In addition to compact bodies or together hanging structures made of dielectric material can also be used hollow bodies.

Neben den oben anhand von Zeichnungen beschriebenen Ausführungen sind weitere Varian ten möglich, wodurch aber das Grundprinzip der Erfindung nicht verändert wird.In addition to the designs described above with the aid of drawings, there are further variants ten possible, but this does not change the basic principle of the invention.

Plasma display device

In Fig. 5a und 5b ist das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Plasmasichtanzeigevorrichtun gen schematisch verdeutlicht. Es besteht aus Elektroden 1 (hier vier eingezeichnet) und 3 (hier acht eingezeichnet), darauf befindlichen Isolierstoffschichten 2 und 4 sowie einem Gas raum 5, in den gegenüber dem Stand der Technik zusätzlich kugelförmige Körper 6 einge bracht sind. Die kugelförmigen Körper 6 sind zusätzlich mit Leuchtstoff 7 belegt. In Fig. 5a ist dazu eine entsprechende Draufsicht gegeben, wobei nur die Anordnung der Kugeln mit den Elektroden dargestellt ist, und in Fig. 5b eine Schnittdarstellung. Nicht näher eingezeich net sind seitliche Verschlußelemente für den Gasraum 5 und die darin befindlichen Kugeln sowie Füllstutzen für die Gasbefüllung. Die Elektroden 1 und 3 sowie die Isolierstoffschich ten 2 und 4 sind so ausgeführt, daß die jeweils gewünschte elektromagnetische Strahlung aus gekoppelt werden kann, d. h. sie für diese Strahlung transparent oder teiltransparent sind.In Fig. 5a and 5b is the basic principle of the invention Plasmasichtanzeigevorrichtun gen schematically illustrated. It consists of electrodes 1 (four shown here) and 3 (here eight shown), there are insulating layers 2 and 4 and a gas chamber 5 , in which, compared to the prior art, additional spherical bodies 6 are introduced. The spherical bodies 6 are additionally coated with phosphor 7 . A corresponding plan view is given in FIG. 5a, only the arrangement of the balls with the electrodes being shown, and in FIG. 5b a sectional view. Not shown in detail are lateral closure elements for the gas space 5 and the balls therein and filler neck for the gas filling. The electrodes 1 and 3 and the Isolierstoffschich th 2 and 4 are designed so that the desired electromagnetic radiation can be coupled from, ie they are transparent or partially transparent to this radiation.

An die Elektroden 1 und 3 werden geeignete Wechselspannungen angelegt, so daß es im Gas raum 5 zu entsprechenden Gasentladungen kommt. Dadurch wird elektromagnetische Strah lung erzeugt. In diesem Fall wird die kurzwellige UV/VUV-Strahlung durch den Leuchtstoff 7 in den sichtbaren Spektralbereich gewandelt und kann so für Anzeigezwecke genutzt wer den. Wegen der sich kreuzend gegenüberstehenden Elektroden können die einzelnen Entla dungszellen selektiv angesteuert werden, so daß Zeichen und Bilder dargestellt werden kön nen.Suitable AC voltages are applied to the electrodes 1 and 3 , so that corresponding gas discharges occur in the gas space 5 . This generates electromagnetic radiation. In this case, the short-wave UV / VUV radiation is converted into the visible spectral range by the phosphor 7 and can thus be used for display purposes. Because of the intersecting opposing electrodes, the individual discharge cells can be controlled selectively so that characters and images can be displayed.

Vorteilhaft bei dieser Art der Anordnung ist, daß die Entladungsstrecke zwischen den Elek troden durch die Kugeln optimiert wird und sich durch die Kugelform entsprechend dem je weiligen Füllgasdruck stets eine minimale Zündspannung entsprechend einem optimalen Wert aus dem Produkt von Gasdruck und Gasraumdicke einstellen kann. Nach der Zündphase wer den dann im Verlauf der weiteren Ausbildung der Entladung die anderen freien Flächen der Kugeln von einem Plasma umhüllt. Damit sind sowohl niedrigere Betriebsspannungen mög lich als auch eine effektive Transformation von im Plasma erzeugter UV/VUV-Strahlung in sichtbares Licht über die auf den Kugeln angebrachten Leuchtstoffe. Insbesondere werden so Strahlungsverluste durch Selbstabsorption von Resonanzstrahlung verringert. Es können da mit optimalere Gasfüllungen und Gasdrücke benutzt werden.This type of arrangement has the advantage that the discharge path between the elec treading is optimized by the balls and by the ball shape according to the ever filling gas pressure always a minimum ignition voltage corresponding to an optimal value can adjust from the product of gas pressure and gas space thickness. After the ignition phase who which then in the course of the further development of the discharge the other free areas of the Bullets enveloped by a plasma. This means that both lower operating voltages are possible Lich as well as an effective transformation of UV / VUV radiation generated in the plasma visible light via the fluorescent substances attached to the spheres. In particular, be like this Radiation losses through self-absorption of resonance radiation are reduced. It can be there can be used with more optimal gas fillings and gas pressures.

Ferner wird durch die eingebrachten Kugeln der Gasraum gegenüber Anordnungen nach dem Stand der Technik um über 50% verkleinert. Das bewirkt eine deutliche Gaseinsparung. Die Form des Gesamtgefäßes ist vorzugsweise planar, die Größe richtet sich nach der An wendung.Furthermore, the gas space is compared to arrangements according to the introduced balls State of the art reduced by over 50%. This leads to significant gas savings. The shape of the overall vessel is preferably planar, the size depends on the type turn.

Das Material und die Form der Elektroden können unterschiedlich gewählt werden, ohne daß das Prinzip der Erfindung verändert wird. So ist es z. B. günstig, auf der Betrachtungsseite des Gefäßes transparente ITO-Elektrodenstreifen einzusetzen.The material and the shape of the electrodes can be chosen differently without the principle of the invention is changed. So it is z. B. cheap, on the viewing side of Use a transparent ITO electrode strip.

Die Fig. 6 zeigt eine Draufsicht einer anderen Ausführung einer Plasmasichtanzeigevorrich tung mit vier Modulen 8 und zusammengeführten Elektrodengruppen. Es sind wieder die Elektroden 1 und 3 dargestellt sowie eine Anordnung von 8 × 8 kugelförmigen Körpern 6 mit Leuchtstoff 7. Die anderen Elemente entsprechen der Darstellung nach Fig. 1b. Bei dieser Ausführung sind je vier Elektroden 1 und 3 zu Gruppen zusammengeführt. Ferner sind Mo dule 8 ausgebildet. Die Module 8 können selektiv angesteuert werden. In diesem Beispiel besteht ein Modul 8 aus 4 × 4 Entladungszellen mit entsprechend 4 × 4 Körpern 6. Damit kön nen große, bei Bedarf verschiedenfarbige, Leuchtpunkte realisiert werden. Dies läßt sich vor zugsweise für Großbilddarstellungen und Reklamezwecke nutzen. Fig. 6 shows a plan view of another embodiment of a plasma display device with four modules 8 and merged electrode groups. Electrodes 1 and 3 are shown again, as is an arrangement of 8 × 8 spherical bodies 6 with phosphor 7 . The other elements correspond to the illustration in FIG. 1b. In this embodiment, four electrodes 1 and 3 are combined into groups. Mo modules 8 are also formed. The modules 8 can be controlled selectively. In this example, a module 8 consists of 4 × 4 discharge cells with correspondingly 4 × 4 bodies 6 . This enables large, differently colored, illuminated dots to be realized. This can be used preferably for large-screen displays and advertising purposes.

Die Funktionsweise und andere Vorteile sind wie bei Fig. 1a/1b beschrieben.The mode of operation and other advantages are as described in FIGS. 1a / 1b.

In Fig. 7 ist eine Draufsicht einer weiteren Ausführung eines Plasmasichtanzeigevorrichtun ges mit 4 Modulen und breiten Elektroden. Alle Elemente entsprechen den bei Fig. 6 be schriebenen. Die Elektroden 1 und 3 sind dabei aber breit ausgeführt, so daß die ganze Mo dulbreite mit ihren Gruppen von Entladungszellen bedeckt ist. Dies ist für größere Module und eine größere Anzahl von diesen günstig, da so bei dünnen Elektrodenschichten höhere Ströme transportiert werden können.In Fig. 7 is a top view of another embodiment of a plasma display device with 4 modules and wide electrodes. All elements correspond to those described in FIG. 6. The electrodes 1 and 3 are made wide, however, so that the entire module width is covered with their groups of discharge cells. This is advantageous for larger modules and a larger number of these, since higher currents can be transported in the case of thin electrode layers.

Die Form der Körper 6 ist nicht auf kugelförmige Ausführungen beschränkt und kann ander weitig gewählt werden. So können die Körper aus dielektrischem Material die Form von Po lyedern, Pyramiden und Zylindern haben, oder diesen Formen oder der Kugelform angenähert sein. The shape of the body 6 is not limited to spherical designs and can be chosen otherwise. For example, the bodies made of dielectric material can have the shape of polyhedra, pyramids and cylinders, or can be approximated to these shapes or the spherical shape.

Auch ist es für das Grundprinzip der Erfindung nicht wesentlich, daß einzelne Körper 6 aus dielektrischem Material benutzt werden. Die gleiche Funktion wird auch durch ein oder meh rere zusammenhängende Gebilde aus dielektrischem Material erreicht, wenn die zusammen hängenden Gebilde den geometrischen Ausbildungen der einzelnen Körper 6 angenähert sind. Darüber hinaus können die zusammenhängenden Gebilde aus verwobenen bzw. verflochte nen Strukturen bestehen. Für das Füllgut können diverse Materialien eingesetzt werden. Bei der Materialauswahl ist wesentlich, daß die Funktion erfüllt wird. Beispielsweise besteht das Füllgut vorzugsweise aus Keramik oder Glas. Darüber hinaus können neben kompakten Kör pern oder zusammenhängenden Gebilden aus dielektrischem Material auch Hohlkörper einge setzt werden.It is also not essential for the basic principle of the invention that individual bodies 6 made of dielectric material are used. The same function is also achieved by one or more contiguous structures made of dielectric material if the connected structures are approximated to the geometric configurations of the individual bodies 6 . In addition, the coherent structures can consist of interwoven or interwoven structures. Various materials can be used for the filling material. When selecting the material, it is essential that the function is fulfilled. For example, the contents are preferably made of ceramic or glass. In addition to compact bodies or coherent structures made of dielectric material, hollow bodies can also be used.

Claims

1. Device for generating gas discharges, which is constructed according to the principle of dielectric barrier discharge, for use in the field of light sources, in particular for gas discharge light sources and for visual display devices, in particular for plasma visual display devices, characterized in that in at least one trained gas space ( 5 ) or in the formed gas spaces ( 5 ) of the discharge cells, extensive filling by individual bodies ( 6 , 6 a) or connected bodies or structures ( 6 b) made of dielectric material, this being an orderly filling of form one or two layers.

2. Device for generating gas discharges according to claim 1, characterized in that the body ( 6 , 6 a) or continuous body or structure ( 6 b) from the dielectric material for transforming UV / VUV radiation into visible light with Fluorescent ( 7 ) are provided or consist of fluorescent or that in addition at least one surface delimiting the gas space is provided with a fluorescent layer.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the body ( 6 , 6 a) of dielectric material, the shape of spheres, polyhedra, pyramids or cylinders have ben or these shapes are approximated or that the contiguous structures ( 6 b) of dielectric material are also approximated to these geometrical formations or that the connected structures consist of interwoven or interwoven structures.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 6 , 6 a) or continuous structures ( 6 b) made of dielectric material are solid or hollow.

5. The device according to claim 1, characterized in that at least one surface delimiting the gas space ( 5 ) is provided for the transformation of UV / VUV radiation into visible light with a phosphor layer.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the body ( 6 , 6 a) or continuous structures ( 6 b) made of dielectric material with coating layers to increase the secondary electron emission.

7. Plasma display device according to one of the preceding claims che, characterized in that several discharge cells are combined into groups are.

8. Plasma display device according to claim 7, characterized in that the group Discharge cells by at least two electrodes connected together stripes are formed.

9. Plasma display device according to claim 7, characterized in that the group Pen of discharge cells are formed by at least one wide electrode, wherein the width of the electrode is chosen so that at least two bodies or these bodies coherent structures of dielectric material approximated in shape are covered.

10. Plasma display device according to claim 8 or 9, characterized in that groups of discharge cells form a module ( 8 ).

11. Plasma display device according to claim 10, characterized in that two or more modules ( 8 ) form a display unit.

12. Plasma display device according to one of the preceding claims, characterized in that the in the gas space ( 5 ) arranged body ( 6 , 6 a) or coherent structure ( 6 b) from dielectric material form characters or symbols or that the electrodes character characters or Form symbols or that such characters or symbols are formed by assembling modules.