DE1809896A1 - Gasentladungs-Anzeige-Speicher-Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung - Google Patents

Gasentladungs-Anzeige-Speicher-Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung

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Description

Toledo j Ollio / USA ieiegr. negedapaiest München
Gasentladungs-Anzeige-Speicher-Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf gasförmige Anzeige- und/oder Speicher-Vorrichtungen, die ein. elektrisches Speiehervermögen aufweisen und auch in der Lage sind, eine Sichtanzeige oder -darstellung von Daten zu geben, z.B. von Ziffern, Buchstaben, Fernsehbildern, Radarbildern, Binärworten usw.
Gasförmige Entladungsvorrichtungen nach der Erfindung unterscheiden sich von den bekannten Entladungsvorrichtungen mit inneren Elektroden dadurch, dass dielektrisches Schichten einen wirklichen Leitungsstrom durch die Vorrichtung verhindern; die dielektrischen Schichten sind als Sammelflächen für die Ladungen (Elektronen, Ionen) während der aufeinander folgenden Halbperioden des angelegten wechselnden Betriebspotentiale nötig, wobei sich die Ladungen' jeweils auf dem einen elementaren oder diskreten dielektrischen
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Oberflächengebiet sammeln und sich- in der darauf folgenden Halbperiode auf dem gegenüberliegenden elementaren oder diskreten die- lektrischen Oberflächengebiet sammeln.
Die bekannten gasförmigen Anzeige™ und/oder Speichereinrichtungen, wie die in der Druckschrift "Das - Plasma- Anzeigefeld- Eine digital adressierbare Anzeige mit zugehörigem Speicher", IEEE Proceeding-Fall Joint Computer Konferenz- 1966 auf den Seiten 541-547 beschriebene Einrichtung, benötigen körperliche und/oder optische Trennung jeder einzelnen Entladungszelle, wobei jede dieser Einzelzellen durch eine Leitermatrix von orthogonalen Leiteranordnungen erregt wird.
Eine derartige Trennung wird gewöhnlich in Eorm einer relativ zerbrechlichen Scheibe oder eines gesonderten Mittelteils vorgesehen, die mit Perforationen oder Zellen versehen sind, wobei die Perforation mit den Kreuzungspunkten der Leitermatri» mit Bezug auf ihre Lage übereinstimmen müssen. Ein wichtiges ^iel und eine wichtige Eigenschaft der
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Erfindung ist die Schaffung eines gasförmigen Entladungsfeldes und eines Verfahrens, "bei denen körperliche und optische Trennelemente für jede Entladungszelle vermieden werden.
Es ist bekannt·(z.B. "Elektrischer Durchschlag von Argon in Glaszellen mit äusseren Elektroden "bei einem Gleich- und bei einem 60 Hz Wechselpotential" J.of Appl.Phys., Vol.33, No. 4, S." 1567 et seq., April 1962), dass die Querschnittsfläche einer Gasentladung u.a. eine Punktion des GsBärucks ist. Ein Ziel und eine Eigenschaft der Erfindung ist die Vermeidung des Zwangs zur körperlichen Eingrenzung der Entladungen, indem diese Erscheinung zur Schaffung einer besseren Bildauflösung in einer Yielfachgasentladungsanzeigevorrichtung ausgenutzt wird, wobei das Gas unter einen für den Einschluss im wesentlichen aller von der Entladung erzeugten Ladungen in einer streng umgrenzten, diskreten elementaren Querschnittsfläche innerhalb eines grossen unbegrenzten Gasvolumens ausreichenden Druck gesetzt wird. Man fand, dass als Ergebnis der Druckerhöhung sich der "Speiehergewinn" verbessert (sich dem Wert eintis nähert), wenn der Druck erhöht wird. Eine obere Grenze für den Gasdruck ist
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aber nicht bestimmt worden, aber aus praktischen Erwägungen scheint der Gasdruck in den meisten lallen . durch die Fähigkeit der das Gasvolumen einschllessenden Elemente bestimmt zu sein, den durch die Druckunterschiede zwischen dem Innendruck und den Umgebungsdrucken hervorgerufenen Kräften zu widerstehen. Die Kräfte auf die, Einschlusselemente werden z.B. in grossen Höhen, in Flugzeugen und Raumflugkörpern ziemlich gross, so dass die Stützelemente den resultierenden Kräften ohne bemerkenswerte Durchbiegung oder Verformung widerstehen können müssen.
Während höhre Betriebsdrucke eine Erhöhung des'Betriebspotentials bedeuten, wird diese Erhöhung wenigstens teilweise durch eine Potentialerniedrigung kompensiert, die durch den Gebrauch von dünnem dielektrischen Ladungs- ) speichermaterial mit einem kleinen Potentialabfall erreicht werden kann.
Ein andreres Problem bei den bekannten Ga sent ladungs-Anzeige- und Speichergeräten ist der hohe Pegel der für die Zündung und Aufrechterhaltung eines normalen Betriebs des Feldes nötigen einfallenden Strahlung.
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. Eine weitere Eigenschaft und ein Ziel der Erfindung ist die Verminderung oder.Vermeidung der für die Zündung und Aufrechterhaltung des Betriebs einer gasförmigen Anzeige-Speicher-Tafel nötige einfallende oder ruhenden Strahlung.
Relativ verwickelte und schwierige Herstellungsverfahren waren immer dort zur Sicherung einer genauen Überdeckung der Trennelemente (z.B. perforierten Elemente) und der Matrixleiter nötig, wo bisher eine körperliche und optische Trennung der einzelnen Entladungen für nötig gehalten wurde. Weiterhin war bekannt, dass trotz der körperlichen Trennung die Eleaentarzellen mit einem relativ freien Gasaustausch zwischen allen Zellen versehen sein sollten, um einen einheitlichen Gasdruck im ganzen PeId und in jeder einzelnen Zelle zu sichern, weil die Abhängigkeit der Entladungs- und Speicherfunktionen vom Gasdruck bekannt ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Bedingung der genauen Ausrichtung der Elektrodenanordnungen mit einem perforierten Trennbauelement zu vermeiden, wodurch ein vereinfachtes festes Anzeige-Speicher-Peld entsteht.
Gasentladungen erzeugen naturgemäss eine beachtliche
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Wärmemenge, die in einstüclcigen Vielfachentladungsfeldern die Einheitlichkeit des Betriebs der einzelnen Entladungsgebiete beeinflussen kann, besonders dort, wo einzelne Entladungspunkte häufiger erregt werden als Entladungspunkte auf anderen Tafelgebieten, wodurch ein Temperaturunterschied über demjPeld auftritt, und Veränderungen der Abmessungen der elementaren oder diskreten Entladungsvolumina möglich werden.
* Daher ist eine weitere Eigenschaft und ein Ziel der Erfindung ein Vielfachgasentladungs-Anzeige-Speicher-IPeld zu schaffen, bei dem die Temperatureinwirkung auf den Betrieb der Tafel verkleinert wird.
Erfindungsgemäss wird ein ununterbrochenes Volumen eines ionisierbaren Gases zwischen einem Paar photemittierender dielektrischer Flächen eingeschlossen, die mit Matrixelemente bildenden Leiteranordnungen hinterlegt sind. Die Kreuzleiteranordnungen können senkrecht zueinander ausgebildet sein (aber jede andere Zusammenstellung der Iieiteranordnungen kann auch benutzt werden), um eine Vielzahl von gegenüberliegenden paarigen Ladungssammelflachen auf den Flächen der das Gas bindenden oder einschliessenden dielektrischen Elemente zu begrenzen. Wenn also die Leitermatrix H ZedLen und C Spalten aufweist,
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-γίδι die Zahl der elementaren Gasentladungsvolumina gleich dem Produkt HxG, und die Zahl der elementaren oder diskreten Flächen ist doppelt so gross wie die Anzahl der Elementarvolumina.
Während der -^ntladung werden Licht und ein reichlicher Vorrat an Ladungen (Ionen und Elektronen) in dem Gasvolumen erzeugt, und das Gas ist vorzugsweise eine Gasmischung unter einem Druck, der zur seitlichen Einschliessung der in den elementaren oder diskreten Gasvolumina zwischen gegenüberliegenden paarigen elementaren oder diskreten Flächen erzeugten Ladungen auf die Abmessungen dieser Flächen ausreicht. Eine bevorzugte Mischung besteht aus Neon und einem kleinen Prozentsatz Stickstoff.
Der vom Gas eingenommene Raum zwischen den dielektrischen Flächen ermöglicht den in einem gesonderten elementaren oder diskreten Volumen bei einer Entladung erzeugten Photonen einen ungehinderten Durchgang durch den Gasraum und ein Auftreffen auf den vom besonderen Elementarvolumen entfernten Flächengebieten des dielektrischen Materials, wobei diese entfernten von den Photonen ge-
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troffenen dielektrischen Oberflächengebiete Elektronen emittieren und dadurch, die anderen und entfernten EIementarvolumina für eine Entladung "bei einem einheitlichen Potential vorbereiten.
Die mit Bezug auf die Speicherwirkung zulässige Entfernung zwischen den dielektrischen Flächen hängt u.a.
' von dar Frequenz der angelegten Wechselspannung abj dabei ist dieser Abstand bei kleineren Fusjuenzen grosser. Venn die Entfernung relativ gross ist, reicht die Zeit für die ladungen zur Bewegung in Richtung auf die elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächengebiete oder zur Sammlung auf diesen Flächen während einer Periode nicht aus, wenn die Frequenz der angelegten Wechselspannung zu hoch ist. Während nach dem Stand der Technik G-asentladungsvorrichtungen mit auss.en zur Zündung
γ der Gasentladung angebrachten. Elektroden, oft als "Elektrodenlose Entladungen" bezeichnet, bekannt sind, so gebrauchen die bekannten Vorrichtungen solche Frequenzen und Abstände oder Entladungsvolumina und Betreibsdrucke, dass solche Entladungen für eine Ladungserzeugung oder -Sammlung nach der Art der Erfindung wirkungslos sind oder nicht dafür benutzt werden, obwohl die Entladungen im gasförmigen Medium gezündet
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werden.
Der Ausdruck "Speiehergewinn" (Memory margin) wird definiert als
s.e.
dabei ist Y~ der Wert der angelegten Spannung, "bei dem eine Entladung in einem diskreten vorbereiteten (wie später erklärt wird), durch die gemeinsamen Flächen sich überlappender leiter begrenzten Gasvolumen gezündet wird, und Υσ der Wert der angelegten kleinsten periodischen Wechselspannung, die ausreicht, um die einmal gezündeten Entladungen "brennen zu lassen. Der elektrische Grundvorgang der Erfindung ist selbstverständlich die Erzeugung von ladungen (Ionen, und Elektronen), die abwechselnd auf gegenüberliegenden oder sich einander gegenüber erstreckenden paarigen Punkten oder Gebieten auf einem Paar dielektrischer Flächen gesammelt werden können, die mit an eine Betriebspotentialquelle angeschlossenen Leitern hinterlegt sind. Diese angesammelten Ladungen bauen ein elektrisches Feld auf, das dem Feld des zur Erzeugung der Ladungen angelegten Potentials entgegengerichtet ist und daher
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die Inonisierung In dem Elementargasvoiumen zwischen gegenüberliegenden oder sich, einander gegenüber erstreckenden Punkten oder Gebieten der dielektrischen Flächen zu beenden sucht. Der Ausdruck "Brennenlassen" besagt, dass eine Folge von Augenblicksentladungen erzeugt wird, und zwar eine Entladung für jede Halbperiode der angelegten Wechselbrennspannung nach Zündung des Elementargasvolumens, um ein abwechselndes Sammeln der ladungen auf gegenüberliegenden diskreten paarigen Gebieten auf den dielektrischen Flächen aufrecht zu erhalten.
Die hierbei gebrauchte Bildauflösung hängt von dem Querschnitt ab, auf den 3ede einzelne Gasentladung begrenzt oder isoliert werden kann, und von der Anzahl der Entladungen, die dicht an dicht in einem vorgegebenen Gebiet von einander getrennt und noch einzeln gesteuert werden können. Nach der Erfindung werden die bekannten perforierten Scheiben usw. vermieden, die eine Bildauflösung durch körperlichen Einschluss und optische Schranken erreichen. Im Aufbau sind die körperlichen Grundelemente zur Abgrenzung eines diskreten Entladungsgebiets (und der Querschnittsfläche elementarer oder diskreter Gasvolumina, in denen eine Entladung ausgelöst wird) die Leiterüberlappungs- oder Gemeinsamkeitsgebiete
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der einander gegenüberstehenden Leiteranordnungen, wobei ein besonderer Leiterabstand ausgewählt wird, um eine Minimalwirikung der Eandfeider zu erreichen, z.B. die Dicke der Gassdaicht und die Benutzung dielektrischer «Dünner Schichten. Weil diese Parameter relativ fest vorgegeben sind, wird bei der Erfindung der Gasdruckeffekt als Hilfsmittel bei der örtlichen Begrenzung der Entladungen benutzt.
!. bisherigen Ausführungen, aber auch andere Ziele,
Eigenschaften und Torteile der Erfindung werden unter
der
Berücksichtigung/folgenden ausführlichen Beschreibung deutlich und besser verständlich, wenn diese mit den beigefügten Zeichnungen zusammen betrachtet wird. Es zeigen:
Pig. 1 eine Aufsicht eines teilweise aufgeschnittenen Gas entladungs-Anze i ge-Sp e i cher-Peldes na ch der Erfindung in Verbindung mit einer schaubildlich gezeichneten Quelle der Betriebspotentiale,
Pig. 2 einen Querschnitt (vergrössert, aber nicht masstabsgericht, weil die Dicke des Gasvolumens,
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der dielektrischen Elemente und der Leiteranordnungen aus BeschreibU'-ingsgründen'Yergrössert worden sind) nach der linie 2-2 in Pig. 1,
Pig. 3 einen der Beschreibung dienenden Querschnitt ähnlich der Pig. 2 (vergrössert, aber nicht masstabsgerecht),
Pig. 4 eine isomentrische Darstellung eines grösseren Gasentladungs-Anzeige-Speicher-Peldes nach der Erfindung,
Pig. 5 eine Spannungs-Druck-Kurve zur Beschreibung des Einflusses des Gasdrucks auf die Verbesserung des "Speichergewinns" und
Pig. 6 einen isometrischen Querschnitt (vergrössert, aber nicht masstabsgetreu) einer abgewandelten Porm eines Gasentladungs-AnzeigeSpeicher-Peldes nach der Erfindung.
Die Erfindung benutzt zwei durch eine dünne Schicht oder
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ein Volumen eines gasförmigen Entladungsmediums 12 getrennte dielektrische Filme oder Überzüge 11 und 12, wobei das Medium 12 einen reichen Vorrat an Ladungen (Ionen und Elektronen) erzeugt; diese Ladungen können wechselseitig auf den,Oberflächen der dielektrischen Elemente auf gegenüberliegenden oder zu einander ausgerichteten Elementar- oder Zellflächen X und Y gesammelt werden, die durch die Leitermatrix auf den das Gas nicht berührenden Seiten der dielektrischen Elemente abgegrenzt werden. Die dielektrischen Elemente weisen eine grosse freie Fläche und eine Vielzahl von paarigen Elementarflächen X und Y auf. Da die elektrisch wirksamen Bauelemente - wie die dielektrischen Elemente Io und und die Leitermatrixelemente J.3 und 14 - alle relativ dünn sind, werden sie jeweils auf starren nichtleitenden Stützelementen 16 und 17 ausgebildet und von diesen getragen.
Vorzugsweise lässt eins oder beide der nichtleitenden Stützelemente 16 und 17 das von der Gasentladung im Gaselementarvolumen erzeugte Licht hindurch. Vorzugsweise sind die Stützelemente aus durchsichtigen Glasbauteilen aufgebaut und bestimmen wesentlich die Gesamt-
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dicke und die Festigkeit der Tafel. Die Dicke der Gasschicht 12 wird durch den Abstandhalter 15 bestimmt und beträgt z.B. unter o,25 mm (lo mil), vorzugsweise o,13 mm - o,15 mm (5-6 mil), die Dicke der dielektrischen Schichten Io und 11 (über den Leitern der Elementar- oder Zellflächen X und Y) beträgt zwischen o,o35 mm (1 mil) und o,o5o mm ( 2 mil), die der Leiter 13 und 14 ungefähr 8ooo ängström (Zinnoxyd). Die Stützelemente 16 und 17 sind aber viel dicker (besonders grössere Felder), um die für die Kompensation der Spannungen im leid gewünschte Festigkeit zu erreichen. Die Stützelemente 16 und 17 dienen auch zur Ableitung der von den Entladungen erzeugten Wärme und verkleinern somit den Temperatureffekt bei Betrieb der Vorrichtung. Wenn nur die Speicherfunktion ausgenutzt werden soll., braucht keines der Stützelemente durchsichtig zu sein, obwohl vorzugsweise eines der Stützelemente und der darauf geformten Bauteile aus noch zu beschreibenden Gründen durchsichtig sein oder UV-Strahlung hindurchlassen sollte*
Die elektrischen Eigenschaften der Stütseleraente 16 und 17 sind nicht kritisch, ausser dass sie lichtleiter
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oder gute Isolatoren sein sollen. Die Hauptaufgabe der Stützelemente 16 und 17 ist die Absteifung und Festigung des gesamten Feldes, besonders mit Bezug auf den auf das Feld einwirkenden Druckunterschied und auf den Wärmeschock. Wie schon bemerkt, sollten sie Wärmeausdehnungseigenschaften besitzen, die den Ausdehnungseigenschaften der dielektrischen Schichten Io und 11 im wesentlichen entsprechen. Gewöhnliche 6,2 mm (l/4 ")-Sodakalkspiegelgläser handelsüblicher Qualität wurden für diesen Zweck benutzt. Andere Gläser wie Gläser mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten oder durchsichtige entglaste Gläser können benutzt werden, vorausgesetzt, dass sie die Bearbeitung aushalten und ihren Ausdehnungseigenschaften im wesentlichen den Ausdehnungseigenschaften der dielektrischen Überzügen Io und 11 entsprechen. Bei gegebenen Druckunterschieden und Scheibendicken können Belastung und Terbiegung der Scheiben nach den folgenden Standardbelastungs- und -formänderungsformeln bestimmt werden: R.J. Roark, Belastungs- und -formänderungsformeln, McGraw - Hill, 1954.
Der Abstandshalter 15 kann aus derselben Glassorte hergestellt werden wie die dielektrischen Filme Io und 11
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und kann als einstückige Rippe auf einem der dielektrischen Elemente ausgebildet und mit dem anderen Element verschmolzen werden, um eine das xonisierbare Grasvolumen 12 umhüllende und einschliessende aüsheizbar*?e hermetische Dichtung zu bildenο'Es kann aber eine getrennte hermetische Dichtung durch ein Dichtungsmittel 15S aus hochfestem entglastem Glas bewirkt werden. Zum Auspumpen des Raumes zwischen die dielektrischen Elementen Io und 11 und zum Füllen des Raumes mit einem ionisierbaren Gas ist ein röhrenförmiger Ansatz 18 vorgesehen. Bei grossen Feldern kann ein. perlenförmiger Abstandshalter aus lötglas - wie bei 15B gezeigt zwischen die Leiterüberschneidungen gelegt und mit den dielektrischen Elementen Io und 11 verschmolzen werden, um die Belastung des Feldes abzufangen und eine gleichmassige Dicke des Gasvolumens 12 aufrechtzuerhalten.
Auf den Stützelementen 16 und 17 können die Leiteranordnungen 13 und 14 durch eine Vielzahl bekannter Prozesse ausgebildet werden, wie Photätzen, Yakuumbedampfung, Siebdruck usw. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Feld beträgt der Mittenabstand der Leiter in den einzelnen Leiteranordnungen 13 und 14 ungefähr o,76 mm (3o mils). Zur Ausbildung der Leiteranordnungen können durchsichtige oder halbdurch-
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lässige leitende Materialien wie Zinnoxyd Gold oder Aluminium benutzt werden, deren Widerstand kleiner ^aIs 3ooo Ohm pro Leiterstrang sein sollte. Wichtig ist dabei, dass das Leitermaterial bei der Bearbeitung nicht durch das dielektrische Material angegriffen wird.
Selbstverständlich können die leiteranordnungen 13 und 14- aus Drähten oder Fäden aus Kupfer, Gold, Silber, Aluminium oder einem anderen leitenden Metall oder Material aufgebaut werden. Es sind z.B. o,o25 mm (l mil) dicke Drahtfäden auf dem Markt und können bei der Erfindung benutzt werden. Die an Ort und Stelle geformten Leiteranordnungen werden aba? bevorzugt, weil sie leichter und gleichmässiger auf die Stützplatten 16 und 17 aufgebraü; und an ihnen befestigt werden können.
Die dielektrischen Schichten Io und 11 werden aus unorganischem Material aufgebaut und vorzugsweise an Ort und Stelle als anhaftender Film oder Überzug geformt, der beim Ausheizen des Feldes weder chemisch noch physikalisch beeinflusst wird. Ein solches Material ist ein Lötglas wie die Sorte Eirable SG- 68, die von dem Anmelder der Erfindung hergestellt und vertrieben wird.
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Dieses Glas "besitzt im wesentlichen die gleichen thermischen Ausdehnungsei genschaft en wie "bestimmte Sodakalkgläser und können für die dielektrischen Schichten "benutzt werden, wenn die Stützelemente 16 und 17 aus Sodakalkglasscheiben "bestehen. Die dielektrischen. Schichten Io und 11 müssen glatt sein, eine Durchschlagfestigkeit von ungefähr looo Y haben und in einem mikroskopischen Masstab elektrisch homogen sein (es dürfen z.B . keine Sprünge, Blasen, .llystalle. Schmutz, Oberflächenfilme usw. vorhanden sein). Die Oberflächen der dielektrischen Schichten Io und 11 sollten zusätzlich nach dem Ausheizen gute Photoemitter von Elektronen sein.. Durch den Einschluss von radioaktivem Material im Glas oder im Gas-Volumen kann aber ein Yorrat an freien Elektronen zur Yor- - bereitung des Gasvolumens 12 für den Ionisierungsvorgang bereitgestellt werden. Ein Bevorzugter Dickenbereich für If die über den leiteranordnungen 13 und 14 liegenden dielektrischen Schichten Io und 11 sindO»25 mm (l mil) o,o5o mm (2 mil). Natürlich muss für eine optische Anzeige wenigstens eine der dielektrischen Schichten Io und 11 für das in der Gasentladung erzeugte Iiüit durchlässig sein; sie kann durchsichtig oder halbdurchlässig sein«. Vorzugsweise sind beide dielektrischen Schichten durchsichtig.
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Der bevorzugte Abstand zwischen den Oberflächen der dielektrischen Filme beträgt o,13 im (5 mils) bis o,15 mm (6 mils) bei einem Mittenabstand innerhalb der Leiteranordnungen von ungefähr o,76 mm (3o mils).
Die Enden der Leiten 14-1 14-4 und des Stützelements 17 erstrecken sich über das Gasvolumen 12 hinaus und sind für den elektrischen Anschluss der Abschnitts- und Adressierkreise 19 ίINTERFACE AND ADRESSING CIRCUITRY) freigelegt. Genauso erstrecken sich die Enden der Leiter 13-1 .... 13-4 auf dem Stützelement 16 über das eingeschlossene Gasvolumen hinaus und sind für den elektrischen Anschluss der Abschnitts- und Adressierkreise 19 freigelegt.
Bei den bekannten Anzeigeeinrichtungen kann die Abschnitts und Adressierschaltung oder -einrichtung 19 eine relativ billige Horizontalablenkungseinrichtung oder eine etwas teurere Hochgeschwindigkeitseinrichtung mit zufallsverteiltem Zugriff sein. Bemerkenswerterweise hilft aber ein kleinerer Wert der*Betriebspotentiale dabei, die mit den Abschnittskreisen zwischen der Adressiereinrichtung und dem Anzeige-Speicher-Fäd an sich verbundenen Schwierigkeiten zu verkleinern. Durch Schaffung eines Sides
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mit grösserer Einheitlichkeit der Gasentlaaungseigenschaften über das ganze Feld werden daher die zulässigen Massabweichungen und Betriebseigenschaftendes'Peldes, mit dem die Abschnittsschaltkreise zusammenarbeiten,, weniger starr gemacht,,
Die Kurve in fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Gasdruck und dem Zündpoteiitial V~ und dem Breimpotential V-Der "Speichergewinn81 war als Verhältnis der Differenz von Zündpotential und Brennpotential (V~-V ) zum Brenhpotential (V_) definiert worden» Die Kurven zeigen
eine Verbesserung des Speichergewinns mit Erhöhung des Gasdrucks, wenigstens im gezeigten Bereich. Die in Pig«, gezeigten Kurven umfassen einen Druckbereich von ungefähr Io Sorr bis etwa über 76o Torr oder eine Atmosphäre. Der Abstand zwischen den dielektrischen Schichten } betrug ungefähr o,97 mm (38 mil), die Frequenz des angelegten Potentials lag bei ungefähr look Hz und das Gas war ein Gemisch von ungefähr 97$ Ne«*on und ungefähr 3 io Stickstoff.
Der erhöhte Gasdruck kann auch der örtlichen Begrenzung der Querschnittsfläche der Gasentladung dienen. Zur Verbesserung des Auflösungsvermögens ist ein weiterer
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wichtiger Faktor die Verkleinerung der Dicke und des Abstands der beiden, dielektrischen Schichten Io und 11j die Verkleinerung setzt auch die Randwirkung der elektrischen Felder zwischen den Leitern herab.
Um den Einfluss des Gasdrucks auf die örtlich begrenzten Gasentladungen zu zeigen, wurde eine Anzeigebaugruppe gebaut, bei der der Abstand zwisEhen den dielektrischen Oberflächen ungefähr 0*254 mm (lo mils)betrug, und das Gas ein Io : 1 Heon-Stickstoff-Gemisch.war. Die leiter hatten einen Abstand von 1,6 mm (1/16"), und zwischen sie wurde eine 6okHz~Spannung im Bereich looo - 15oo Volt gelegt. Die einzelnen Entladungen waren sauber örtlich begrenzt und am Auge leicht aufgelöst; bei einem Gasdruck unter o,5 Atmosphären trat aber eine Ausbreitung der Gasentladung auf.
Eine Art der Inbetriebnahme des Feldes wird mit Bezug auf die I1Ig. 5 beschrieben, die die Bedingung für ein Gaselementarvolumen 5o mit einer Elementarquerschnittsfläche und -volumen zeigt, die ziemlich klein relativ zur Gesamtquerschnittsfläche und zum Gesamtvolumen 12
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sind. Die Querschnittsfläche des Elementarvolumens 3o wird durch die überlappenden, gemeinsamen Elementarflachen der Ieiteranordnungen begrenzt, und das Volumen ist gleich dem Produkt des Abstandes der dielektrischen Flächen und der Elementarfläche. Wenn, die Leiteranordnungen einheitlich und linear ausgebildet sind und ausserdem orthogonal (im rechten Winkel) zueinander stehen, sind die einzelnen Elementarflächen X und Y selbstverständlich Quadrate; und wenn die Leiter der einen leiteranordnung breiter als die der anderen Leiteranordnung sind, haben die Elementarflächen Rechteckform. Wenn die Leiteranordnungen einen anderen Winkel als 9o mit einander bilden, werden die Elementarflächen rautenförmig sein, so dass die Querschnittsform eines jeden Elementarvolumens in erster Linie allein durch die Gestalt der gemeinsamen Überlappungsfläche der Leiter in den Leiteranordnungen 13 und 14 bestimmt wird. Die gestrichelten Linien 3o· sind gedachte Linien zur Darstellung der Grenzen eines Elementarvolumens, um dessen Mitte herum eine Elementargasentladung stattfindet. Wie schon beschrieben, ist es bekannt, dass die Querschnittsfläche einer Entladung in einem Gas unter anderem durch den Gasdruck beeinflusst wird, so dass die Gasentladung nach Wunsch
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auf eine Fläche "begrenzt werden kann, die kleiner ist als die Leiterüberlappungsflache. Durch die Ausnutzung dieser Erscheinung kann die Lichterzeugung im wesentlichen auf die Fläche der elementaren Querschnittsfläche, die durch die Leiterüberlappung "bestimmt wird, begrenzt oder aufgelöst werden. Darüberhinaus sind beim Betrieb unter solchen Druckbedingungen die in der Entladung erzeugten Ladungen (Ionen und Elektronen) seitlich eingeschlossen, so dass sie den Betrieb der benachbarten Entladungselementarvolumen stofflich nicht beeinflussen können.
In dem in Fig. 3 beschriebenen Augenblick ist durch das Anlegen eines Zündpotentials an die Leiter 13-1 und 14-1 eine Vorbereitungsgasentladung um die Mitte des Elementarvolumens 3o ausgelöst worden, wobei das Potential V '
Jx.
aus einer Quelle 35 mit z.B. veränderlicher Phase und das Brennpotential Vg aus einer Quelle 36 abgeleitet werden und Vg z.B. einen sinusförmigen Verlauf haben kann. Das Potential V ' wird dem Brennpotential Vg hinzugefügt, während das Potential Vg in seiner Srösse zur Auslösung der Vorbereitungsentladung um die Mitte des Elementarvolumens 3o (Fig.3) herum anwächst. Die Phase der Quelle
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- 24 35 des Potentiale Y' ist dabei so eingestellt, dass V ' zur Brexraweehelspannung Y43 der Quelle 36 ^um Aufbau einer Spannung Υ™8 hinzugefügt wlrd9 die bei geschlossenem Schalter 33 an den das G-aselementarvolumen 3o "bestimmenden Leitern 13-1 und 14-1 anliegt und ausreicht (mit Bezug auf die Zeit und/oder die G-rösse)^ um eine lichter^eugende Entladung um.die Mitte des besonderenEle» mentarroluinens 3o zu- ermöglichen.,, Da bei dem beschriebenen Augenblick der Leiter 13-1 gerade posits istP haben sich die Elektronen auf einer Elemeatarfläche des dielektrischen Elements Io gesammelt oder bewegen sich, auf sie Zu5, wobei die Fläche im wesentlichen dem Querschnitt des Slementarrolumens 3o entspricht °s die weniger beweglichen positiven Ionen 31 fangen an, sich auf der gegenüberliegenden Elementarfläche des dielektrischen Elements 11 25U sammeln„ da dieses Element negativ ist«, Während sich die Ladungen ansammeln* bauen sie eine der an die Leiter 13-1 und 14-1 angelegten Spannung entgegen gerichtete Rückspannung auf und dienen der Löschung der Entladung im Gaselementarvolumen 3o für den Rest einer Halbperiode.
Während der Entladung um die Mitte eines elementaren Gasvolumens 3o werden Photonen erzeugt; die sich im
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Gasmedium 12 frei bewegen oder durch es hindurchlaufen können, um auf entfernte Oberflächengebiete der photoemittierenden dielektrischen Elemente Io und 11 aufzuschlagen oder aufzutreffen und dabei aus diesen Gebieten Elektronen 38 zu befreien, wie es durch die Pfeile 57 angezeigt wird. Diese Elektronen 38 sind tatsächlich freie Elektronen im G-asmedium 12 und bereiten die anderen diskreten elementaren Gasvolumina für einen Betrieb bei kleinerem Zündpotential vor, das dem Werte nach kleiner ist als das für die Anfangsentladung um die Mitte des Elementarvolumens 3o nötige Zündpotential T'ff und das im wesentlichen für alle anderen elementaren Gasvolumen gleich ist.
Bei Vermeidung von stofflichen Hindernissen oder Grenzen zwischen den diskreten Eleraentarvolumina können also die Photonen durch den vom Gasvolumen 12 eingenommenen Eaum hindurchlaufen, um auf den entfernten Plächen der dielektrischen Elemente Io und 11 aufzuschlagen und es kann ein Mechanismus zur Bereitstellung von freien Elektronen in allen elementaren Gasvolumina ablaufen, wodurch alle diskreten Elementarvolumina auf nachfolgende Entladungen bei einem einheitlichen niedrigeren angelegten Potential vorbereitet werden.
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Während in Pig. 3 nur ein einziges Elementarvolumen 3o gezeigt wird, kann selbstverständlich auch eine ganze Zeile (oder Spalte) der elementaren Gasvolumina während des normalen Betriebs der Anordnung in einem "gezündeten" Zustand gehalten werden, wobei das von ihr ' erzeugte Licht von der normalen Sichtfläche abgedeckt w ' oder maskiert und nicht für Anzeigezwecke verwendet wird. Bs ist zu erwarten, dass bei einigen Abwendungsarten sich wenigstens immer ein Elementarvolumen in einem "gezündeten" Zustand befindet und Licht in dem Tafelfeld erzeugt, und dass bei solchen Anwendungsbeispielen nicht für eine gesonderte Entladung oder Photonenproduktion für die früher beschriebenen Zwecke gesorgt werden muss.
k Durch die Anwendung von äusseren oder inneren Strahlangsquellen kann aber, wie schon beschrieben, das gesamte Gasvolumen für einen Betrieb bei einheitlichen Zündpotentialen vorbereitet werden, so dass für eine Quelle mit grösserem Potential zur Auslösung einer Erstentladung kein Bedarf vorhanden ist«. Durch Bestrahlung des Feldes mit ultravioletter Strahlung oder durch den Einschluss von radioaktivem Material in den Glasmaterialien oder in dem Gasvolumen können, also alle Entladungsvolumina
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bei einem einheitlichen Potential von den Abschnittsund Adressierkreisen 19 betrieben werden.
Da jede Entladung durch den Aufbau oder das Sammeln von Ladungsmengen auf gegenüberliegenden paarigen Elementar« flächen beendet wird, hört die Lichterzeugung ebenso auf. ÜJatsächlich dauert die Lichtersseuguyg nur einen kleinen Bruchteil der halben P-eriodendauer des angelegten Vechselpotentials an und liegt in Abhängigkeit von den Konstruktionsparametern im Nanosekundenbereich.
Nach dem anfänglichen Zünden oder Entladen des diskreten elementaren Gasvolumens 3o durch ein Zündpotential Y^* kann der Schalter 33 geöffnet werden, so dass nur die Brennspannung Y2 <*er Quelle 35 an den Leitern 13-1 und 14-1 anliegt. Wegen der LadungaansamtDlung (des Speichervermögens) auf den gegenüberliegenden Slementarflachen X und Y wird das elementare Gasvolumen 3o bei «der in der Nähe der Maximalamplitude der negativen Halbperiode der angelegten Brennspannung V- wiederum zünden und einen kurzen Lichtimpuls aussenden. Yfegen der Umkehr der PeIdrichtung werden sich die Elektronen 32 zu diesem Zeitpunkt auf der Elementarfläche X des dielektrischen
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Elements 11 sammeln und dort gespeichert werden, während die positiven Ionen auf der Elementarfläche X auf der Oberfläche des dielektrischen Elements' Io gesammelt und gespeichert werden.lach einigen Perioden der Brennspannung V_ werden die Entladungszeitpunkte symmetrisch mit Bezug auf die Wellenform der Brennspannung Vn liegen. An entfernten Elementarvolumina , wie z.B./aufch den Leiter 14-1 mit den Leitern 13-2 und 13-3 definierten Elementarvolumina, wird ein einheitliches Potential der Quelle 6o über einen oder beide Schalter 34-2 oder 34-3 selektiv der mit 36 f bezeichneten Brennspannung V hinzugefügt, um eines oder beide dieser Entladungselementarvolumina zu zünden. Wegen des Vorhandenseins der mittels der Entladung um die Mitte des Elementarvolumens 3o erzeugten freien Elektronen ist jedes dieser entfernten diskreten Volumina auf einen Betrieb bei einem einheitlichen Zündpotential V^ vorbereitet worden.
TJm eine Gaselementarvolumen "Abzuschalten" (d.h. die Reihe der den "Ein"-Zustand darstellenden Entladungen abzubrechen), muss die Brennspannung abgeschaltet werden. Da aber damit auch die anderen Elementarvolumina einer Zelle oder einer Spalte abgeschaltet würden, werden diese
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Volumina vorzugsweise selektiv abgeschaltet, indem an ausgesuchte "Ein"-Elemente eine Spannung angelegt wird, die die auf den gegenüberliegenden paarigen Elementarflächen gespeicherten ladungen ausgleichen kann.
Dies kann auf vaschiedenen. Wegen erreicht werden, z.B. indem die Phasen- oder Zeitlage des Potentials der Quelle 60 so geändert wird, dass die Spannung zusammen mit dem Potential der Quelle 36' wesentlich unter die Brennspannung abfällt.
Selbstverständlich brauchen die Scbeiben 16 und 17 nicht eben zu sein, sondern sie können gekrümmt sein, wobei die Krümmungen der gegenüberliegenden Flächen komplementär zueinander sein müssen. Während die bevorzugte Leiteranordnung von der hier beschriebenen Kreuzgitterart ist, können die Leiter dort, wo eine unbegrenzte Vielfalt der zweidimensionalen Anzeigefiguren nicht nötig ist, z.B. wo genormte Schauzeichen (Ziffern, Buchstaben, Worte usw.) geformt werden, und die Bildauflösung nicht kritisch ist, selbstverständlich entsprechend ausgebildet werden.
Die in Pig. 4 gezeigte Vorrichtung ist ein Feld mit einer grossen Anzahl von dem Elementarvolumen 3o (Fig. 3) ähnliehen Elementarvolumina. In diesem Falle ist mehr Platz
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für den elektrischen Anschluss der Leiteranordnungen 13' und 14' vorgesehen, indem die Oberflächen der Stützelemente 16' und 17' über die Dichtung 15S' hinaus verlängert und die Leiter abwechselnd auf verschiedenen Seiten herausgeführt worden, sind. Die Leiteranordnungen 13' und 141 und die Stützelemente 16' und 171 sind-.durchsichtig. Die dielektrischen Überzüge werden in 3!ige—4 nicht gezeigt, sind aber auch durchsichtig, so dass das Feld von beiden. Seiten betrachtet werden kann.
Bei der in. Pig. 6 gezeigten Abwandlung ist jedes Stützelement mit einer Vielzahl feiner Nuten oder Kanäle 5oA und 5oB versehen, und in jeder Hut ist ein. Leiter der Leiteranordnungen 13" bzw. 14" abgesetzt. Ein dielektrischer Überzug Io" wird über jedem Leiter der Anordnung 13" gelegt, und ein. dielektrischer Überzug 11" über die Leiter der Anordnung 14". Die liefe der Nuten oder Kanäle 5o ist grosser als die. Gesamtdicke der Leiter und der dielektrischen Überzüge, so dass die Mündung 51 einer jeden. Nut oder eines jeden Kanals 5o über die ganze Länge einer jeden Nut offen ist. Die Stützelemente 16" und 17" sind so ausgerichtet, dass die Nuten der entsprechenden Elemente rechtwinklig zueinander verlaufen, wobei die Stege 52 der Nuten auf dem Stützelement 16" die Stege 53 der Nuten auf dem Stützelement 17" berühren. Damit wird der Abstand von gegenüberliegenden
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Elementarpaaren von dielektrischen Oberflächen an den Kreuzungsstellen der leiter "bei Drucken kleiner als derAussenwelts- oder Umgebungsdruck gleichbleibend gehalten . Um die durch Druckunterschiede verursachten Spannungen zu vermeiden oder zu verkleinern, wenn der Gasdruck grosser als der Aussenwelts- oder Umgebungsdruck ist, können die sich berührenden Stege der Stützelemente mit einem dielektrischen oder einem anderen schmelzbaren Material überzogen und mit einander verschmolzen werden. Bei dieser Ausführungsform ist das unter Druck stehende Gasvolumen 12" stetig längs des liutenmundes und waffeiförmig ausgebildet längs der Nute an jeder Kreuzungsstelle mit den Leiter aufweisenden Kanälen der gegenüberliegenden Stützscheibe. In diesem Falle können die Photonen frei über die Gesamtlänge eines Kanalpaares laufen, um auf die dieelektrischen Überzüge längs der Kanäle aufzuprallen und dadurch die Elementärvolumina längs eines Paares sich kreuzender Kanäle auf die Entladung vorzubereiten.
Diese Erfindung kann nicht durch die in den Zeichnungen gezeigten genauen Ausbildungsformen beschränkt v/erden, da offenkundig viele Abänderungen durchgeführt werden
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können, die innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen, wobei einige solche Änderurigen bereits in der Beschreibung vorgeschlagen worden sind.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche 1. Gasentladungsvorrichtung., in der eine Entladung
    in. einem hermetisch eingeschlossenen ionisierbaren Gas wechselseitig auf einem Paar diskreter Flächen eines Elementenpaares mit dielektrischen Oberflächen sammelbare ladungen zur Schaffung eines elektrischen Speichers erzeugt, wobei jede der dielektrischen Oberflächen mit einer Leiteranordnung zur Bildung einer Vielzahl gegenüberliegender diskreter paariger Flächen und mit Mitteln zum Anlegen von Betriebspotentialen an die leiter hinterlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Oberflächen aufweisende Elementenpaar mit Abstand voneinander zur Bildung einer dünnen Entladungskammer angeordnet ist, die dünne Entladungskammer ein in zwei Richtungen nicht begrenztes die dielektrischen Oberflächen berührendes Gas enthält, wodurch eine Vielzahl von Entladungen in der Entladungskammer in offener Photonenverbindung miteinander über den vom Gas eingenommenen Raum stattfinden können.
  2. 2. Gasentladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
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    zeichnet, dass der Gasdruck zur seitlichen EinSchliessung der in der Entladung erzeugten Ladungen im wesentlichen .in dem Gasvolumen hoch genug ist, in dem sie erzeugt worden sind, und dass Stützelemente für die eine dielektrische Schicht aufweisenden Elemente vorhanden sind, wobei diese Elemente genügend fest sind, um den infolge •des Druckunterschieds zwischen dem Gasdruck und dem Umgebungsdruck der Anordnung auf die Torrichtung einwirkenden Kräften, zu widerstehen.
  3. 3. Gasentladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Entladung eine lichterzeugende Elementarentladung ist und wenigstens eine der dielektrischen Oberflächen und eine der entsprechenden Leiteranordnungen das von dieser lichterzeugenden Elementarladung erzeugte Licht hindurchlassen..
  4. 4. Gasentladungsvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteranordnungen und die dielektrischen Oberflächen, an Ort und Stelle auf den .gegenüberliegenden Flächen der Stützelemente ausgebildet werden, dass die Stützelemente, mit den Wärmeausdehnungseigenschaften der dielektrischen Oberflächen vergleichbare Wärmeausdehnungs-
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    eigenschaften aufweisen, wobei wenigstens die die lichtdurchlässige dielektrische Schicht und Leiteranordnung tragenden Elemente das Licht der lichterzeugenden Elementarentlaöungen hindurchlässt, dass unorganische Abstandsmittel die Stützscheiben auf Abstand voneinander halten, um ein zweidimensional unbegrenztes Gasvolumen abzugrenzen, dass Mittel die Kanten der Scheiben verbinden, um mit ihnen eine hermetische Abdichtung auszubilden, wodurch nach der Ausbildung der dielektrischen Oberflächen, der Leiteranordnungen und nach der Verbindung der Scheibenkanten und vor dem Einlassen des Gases in den abgeschlossenen Raum die Vorrichtung ciur Entfernung von Verunreinigungen in dem abgeschlossenen Raum und aus dem Inneren seiner Wände unter Vakuum ausgeheizt werden kann.
  5. 5. Gasentladungsvorrichtung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Oberflächen aus einer dünnen Schicht von hitzebeständigen anorganischem Material geformt werden.
  6. 6. Gasentladungarorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die i>Aittel zum Anlagen der Betriebspotentiale an die Leiter wenigstens eine aus der
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    Vielzahl der Entladungen während der ganzen Betriebszeit der Vorrichtung aufrechterhalten.
  7. 7. Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens in einem Gasentladungsanzeigetafelfeld, bei dem eine diskrete Entladung in einem hermetisch abgeschlossenem ionisierbarem
    Gas Ladungen erzeugt, die abwechselnd auf einem Paar diskreter gegenüberliegender Flächen auf der berfläche eines Paares gegenüberliegender dielektrischer Oberflächenmittel gesammelt werden, wobei diese dielektrischen Oberflächenmittel mit Leiteranordnungen zur Bildung einer Vielzahl von mit geringem Abstand von einander angeordneten" gegenüberliegenden diskreten paarigen Flächen hinterlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas unter einen solchen Druck gesetzt wird, der ausreicht, um im wesentlichen ) alle zwischen irgend einem Flächenpaar erzeugten elektrischen Ladungen auf das Gasvolumen zwischen dem Flächenpaar seitlich zu begrenzen.
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