DE2135888B2 - GAS DISCHARGE FIELD - Google Patents
GAS DISCHARGE FIELDInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsgerät mit einer ionisierbaren Gasfüliung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind.The invention relates to a gas discharge device with an ionizable gas filling in a discharge space, that of a pair of opposing charge storage surfaces made of dielectric material is formed, with a plurality of parallel electrodes on the sides facing away from the gas discharge space of the charge storage surfaces, the electrodes on the one charge storage surface being transversely related to the electrodes are arranged on the other surface.
Solche Gasentladungsfelder dienen zur Darstellung von Daten, Zahlen, Buchstaben, Fernsehbildern, Radarbildern, Binärwörtern usw.Such gas discharge fields are used to display data, numbers, letters, television images, radar images, Binary words etc.
Ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf dem den Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind, ist aus der DT-OS 19 48 476 bekannt.A gas discharge field with an ionizable gas filling in a discharge space created by a couple opposing charge storage surfaces is formed from dielectric material, with a plurality parallel electrodes on the side of the charge storage surfaces facing away from the gas discharge space, wherein the electrodes on one charge storage surface transversely with respect to the electrodes on the other Surface are arranged is known from DT-OS 19 48 476.
Bei anderen bekannten Gasentladungsfeldern (D. L Bitzer und H. G. Slottow, »The Plasma Display Panel — A Digitally Adressable Display With Inherent Memory«, According of the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966, S. 541-547) sind die Entladungseinheiten zusätzlich durch körperliche Strukturen, wie durch Zellen oder öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen begrenzt In jedem Fall, mit oder ohne begrenzende Strukturen, werden Ladungen (Elektronen, Ionen) nach Ionisierung des Gases in einer ausgewählten Entladungseinheit, wenn geeignete periodische Betriebspotentiale an die Elektroden angelegt werden, erzeugt, auf den Ladungsspeicherflächen an bestimmten festgelegten Orten gesammelt, bauen ein elektrisches Feld auf, das dem elektrischen Feld entgegengesetzt ist, welches sie hervorgerufen hat, so daß die Entladung für die restliche Halbperiode beendet ist und tragen zum Zünden einer Entladung bei der folgenden entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Spannung bei; solche Ladungen bilden, wenn sie gespeichert werden, ein elektrisches Gedächtnis.In other known gas discharge fields (D. L Bitzer and H. G. Slottow, “The Plasma Display Panel - A Digitally Addressable Display With Inherent Memory, "According to the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966, pp. 541-547) the discharge units are additional through physical structures such as cells or openings in perforated glass plates and the like limited In any case, with or without limiting structures, charges (electrons, ions) are after Ionization of the gas in a selected discharge unit if suitable periodic operating potentials applied to the electrodes, generated on the charge storage surfaces at certain specified Collected places, build up an electric field opposite to the electric field, which it has caused, so that the discharge is ended for the remainder of the half cycle and contribute to the Igniting a discharge at the following opposite half cycle of the applied voltage; such charges, when stored, form an electrical memory.
So verhüten die Ladungsspeicherflächen den Durchgang leitender Ströme von den Elektroden zum gasförmigen Medium und dienen als Sammeloberflächen für ionisierte Ladungen des gasförmigen Mediums (Elektronen, Ionen) während der aufeinanderfolgenden Halbperioden der Betriebsspannungen. Solche Ladungen sammeln sich erst auf einem elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächengebiet und dann auf einem gegenüberliegenden elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächengebiet bei aufeinanderfolgenden Halbperioden und bilden das elektrische Gedächtnis.In this way, the charge storage surfaces prevent the passage of conductive currents from the electrodes to the gaseous medium and serve as collecting surfaces for ionized charges of the gaseous Medium (electrons, ions) during the successive half-periods of the operating voltages. Such Charges only collect on an elementary or discrete dielectric surface area and then on an opposing elementary or discrete dielectric surface area in successive Half periods and form the electrical memory.
Die Elektroden können orthogonal zueinander angeordnet sein (aber auch jede andere Konfiguration der Elektroden kann verwendet werden), um eine Vielzahl von sich gegenüberliegenden Paaren von Ladungsspeichergebieten auf den Ladungsspeicherflächen festzulegen. So ist bei einer Elektrodenmatrix mit //-Zeilen und C-Spalten die Zahl der elementaren Entladungsvolumina das Produkt Hx Cund die Zahl der elementaren und diskreten Gebiete beträgt das Doppelte der Zahl der elementaren Ladungsvolumina.The electrodes can be arranged orthogonally to one another (but any other configuration of the electrodes can also be used) in order to define a plurality of opposing pairs of charge storage areas on the charge storage areas. Thus, in an electrode matrix with // - rows and C columns, the number of elementary volumes of the product discharge Hx C and the number of elementary and discrete regions is twice the number of elementary charge volumes.
Das Gas muß sichtbares Licht erzeugen, wenn Sichtanzeige erwünscht ist und muß während der Entladung reichlich Ladung (Ionen und Elektronen) liefern. In einem Gasentladungsfeld, wie es in der US-PS 34 99167 beschrieben ist, reichen Gasdruck und elektrisches Feld aus, die bei der Entladung entstandenen Ladungen in den elementaren Gasvolumina zwischen gegenüberstehenden Paaren elementarer dielektrischer Gebiete innerhalb des Umfangs solcher Gebiete zu begrenzen, ohne daß körperliche Strukturen erforderlich sind. Dabei können Photonen, die bei der Entladung in einem elementaren Gasvolumen gebildet werden, den Entladungsraum frei passieren und auf Oberflächengebiete der Ladungsspeicherflächen, die von den ausgewählten diskreten Volumina entfernt sind, auftreffen. Diese Oberflächengebiete, auf die die Photonen aufschlagen, senden dadurch Elektronen aus und schaffen in anderen und noch entfernter liegenden elementaren Volumina die Voraussetzungen für Gasentladungen bei einem gleichbleibenden angelegten Potential.The gas must produce visible light when visual display is desired and must during the Discharge will provide plenty of charge (ions and electrons). In a gas discharge field, as described in US Pat 34 99167 is described, the gas pressure and electric field generated during the discharge are sufficient Charges in the elementary gas volumes between opposing pairs of elementary limit dielectric areas within the perimeter of such areas without affecting physical structures required are. Thereby photons, which are formed during the discharge in an elementary gas volume are, the discharge space freely pass and on surface areas of the charge storage areas that are distant from the selected discrete volumes. These surface areas to which the Photons hit, thereby sending out electrons and creating in others and even more distant ones elementary volumes the conditions for gas discharges with a constant applied Potential.
Mit Bezug auf die Gedächtnisfunktion eines gegebenen Gasentladungsfeldes hängt der zulässige Abstand zwischen den Ladungsspeicherflächen u. a. von der Frequenz der Wechselspannung ab, wobei der Abstand bei höheren Frequenz größer sein kann.The permissible distance depends on the memory function of a given gas discharge field between the charge storage areas, among other things. on the frequency of the alternating voltage, where the distance can be greater at higher frequency.
Während bekannte Gasentladungsvorrichtungen extern angeordnete Elektroden zur Auslösung einer Gasentladung aufweisen, wobei dies als »elektrodenlose Entladung« bezeichnet wird, sind jedoch die Frequenzen und Abstände des Entladungsvolumens sowie die Betriebsdrücke so bemessen, daß zwar Entladungen in dem Gasmedium ausgelöst werden, die Entladungen jedoch unwirksam sind oder zur Ladungsbildung und Speicherung, wie es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, nicht ausreichen.While known gas discharge devices externally arranged electrodes for triggering a Have gas discharge, this being referred to as "electrodeless discharge", however, are the frequencies and the distances between the discharge volume and the operating pressures are dimensioned in such a way that discharges in triggered by the gas medium, but the discharges are ineffective or for charge formation and Storage, as required by the present invention, is not sufficient.
Der Ausdruck »Speichergewinn« ist hierin definiert alsThe term "memory gain" is defined herein as
worin Vr die Größe der angelegten Spannung, bei welcher eine Entladung in einem diskreten, in denwhere Vr is the magnitude of the applied voltage at which a discharge occurs in a discrete, in the
entsprechenden entladungsbereiten Zustand gebrachten Gasvolumen, das durch gemeinsame Gebiete sich überkreuzender Elektroden begrenzt ist, ausgelöst wird, und Vj die Größe der niedrigsten angelegten periodischen Brennspannung, die zum Aufrechterhalten einer einmal gezündeten Entladung ausreicht, bedeuten. Die gespeicherten Ladungen resultieren in einem elektrischen Feld, das dem Feld, das durch die angelegte Spannung erzeugt ist und welches sie hervorgerufen hat, entgegengesetzt ist und bewirkt daher die Beendigung der Ionisation in dem elementaren Gasvolumen zwischen den sich gegenüberstehenden Gebieten der dielektrischen Oberfläche. Der Ausdruck »Aufrechterhalten« bedeutet die Erzeugung einer Folge von kurzzeitigen Entladungen, eine Entladung für jede Halbperiode der angelegten Brennspannung, nachdem das elementare Gasvolumen gezündet worden ist, um die aufeinanderfolgende Speicherung von Ladungen an Paaren gegenüberstehender diskreter Gebiete auf den Ladungsspeicherflächen aufrechtzuerhalten, Der Ausdruck Spannung, wie er im folgenden gebraucht wird, umfaßt jede Spannung, die zum Betreiben des Feldes erforderlich ist, einschließlich Zünd- und Brennspannungen sowie irgendwelche andere Spannungen zur Handhabung der Entladung.corresponding gas volume brought ready for discharge, which is limited by common areas of intersecting electrodes, is triggered, and Vj is the size of the lowest applied periodic operating voltage which is sufficient to maintain a discharge once ignited. The stored charges result in an electric field which is opposite to the field which is generated by the applied voltage and which has produced it and therefore causes the termination of the ionization in the elementary volume of gas between the opposing areas of the dielectric surface. The term "sustaining" means the creation of a series of brief discharges, one discharge for each half cycle of the applied burning voltage after the elementary volume of gas has been ignited in order to maintain the successive storage of charges on pairs of opposing discrete areas on the charge storage surfaces, the term voltage as used hereinafter includes any voltage required to operate the field, including ignition and burning voltages, as well as any other voltages used to handle the discharge.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeit zu vergleichmäßigen und eine höhere Stabilität zu erreichen.The object underlying the invention is the field operating voltages for a to equalize the given field operating time and to achieve a higher stability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Ladungsspeicherfläche mit mindestens einem Bleioxyd in einer zur Schaffung stabiler Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeit ausreichenden Menge beschichtet ist.According to the invention, this object is achieved in that each charge storage area has at least one Lead oxide at a level sufficient to create stable field operating voltages for a given field operating time Amount is coated.
Der überraschende Vorteil liegt darin, daß die Gleichmäßigkeit oder Stabilität der Gasentladungsfeldspannung als Funktion der Betriebszeit des Gasentladungsfeldes wesentlich erhöht und verbessert werden kann, indem mindestens ein Bleioxyd auf die Oberfläche des dielektrischen Materials aufgebracht wird. Genauer gesagt wird ein Bleioxyd auf die dielektrische Ladungsspeicherfläche aufgebracht, um Betriebsspannungen für das Gasentladungsfeld zu schaffen, die sich nicht merklich ändern oder über eine gegebene Feldbetriebszeit nicht wesentlich schwanken und dadurch die Brauchbarkeit und Lebensdauer des Gasentladungsfeldes erhöhen.The surprising advantage is that the uniformity or stability of the gas discharge field voltage can be significantly increased and improved as a function of the operating time of the gas discharge field can by applying at least one lead oxide to the surface of the dielectric material. More accurate said a lead oxide is applied to the dielectric charge storage surface in order to generate operating voltages for the gas discharge field that do not change noticeably or above a given Field operating time does not fluctuate significantly and thereby the usability and service life of the Increase gas discharge field.
Es ist ferner gefunden worden, daß der Alterungszyklus des Feldes durch die Anwesenheit von Bleioxyd auf dem dielektrischen Material auch verbessert werden kann. Genauer gesagt, die erforderliche Gesamtalterungszeit oder Vorbetriebszeit des Feldes ist wesentlich kleiner, wenn auf der dielektrischen Oberfläche Bleioxyd aufgebracht ist Feldalterung ist definiert als die summierte Gesamtbetriebszeit des Feldes. Beispielsweise benötigt ein Feld mindestens 25 Stunden Alterung oder Vorbetriebszeit, oft sogar 50 Stunden, bevor die zuerst unruhigen Feldeigenschaften anfangen stabil zu werden oder zu verflachen. Gleicherweise brauchen viele zweckmäßige Feldeigenschaften, wie Speichergewinn, nicht bis zu einer geeigneten Feldalterung geprüft zu werden. Durch die Erfindung vermindert sich die Feldalterungszeit auf unter 25 Stunden, meist auf unter 10 Stunden.It has also been found that the aging cycle of the field is caused by the presence of lead oxide the dielectric material can also be improved. More precisely, the total aging time required or pre-operation time of the field is much less when on the dielectric surface Lead oxide is applied Field aging is defined as the cumulative total operating time of the field. For example A field needs at least 25 hours of aging or pre-operational time, often even 50 hours before the first restless field properties begin to become stable or to flatten. Need alike many useful field properties, such as memory gain, are not checked until the field has aged properly to become. The invention reduces the field aging time to less than 25 hours, usually less than 10 hours.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die ausgewählte Bleioxydschicht in einer Dicke von mindestens 100A auf die Ladungsspeicherflärhen aufgebrachtAccording to an advantageous embodiment of the invention, the selected lead oxide layer is in a Thickness of at least 100A on the charge storage surfaces upset
Das Bleioxyd kann in situ auf der dielektrischen Ladungsspeicherfläche gebildet werden; z.B. durch Aufbringen von elementarem Blei (oder einer Quelle dafür) und anschließende Oxydatioa Ein solches In-situ-Verfahren umfaßt das Aufbringen einer Bleischmelze auf die dielektrische Oberfläche und Oxydieren der Schmelze während sie abkühlt Ein anderes In-situ-Verfahren besteht im Aufbringen einer oxydierbaren Quelle für Blei auf die Oberfläche. Beispiele fürThe lead oxide can be formed in situ on the charge storage dielectric surface; e.g. through Application of elemental lead (or a source thereof) and subsequent oxidation In-situ processes involve applying a molten lead to the dielectric surface and oxidizing it the melt as it cools Another in-situ process is the application of an oxidizable Source of lead on the surface. examples for
ίο solche Quellen sind Mineralien und/oder Verbindungen, die das Element enthalten, insbesondere solche Organometalle, welche durch Wärme schnell zersetzt werden oder pyrolisieren.ίο such sources are minerals and / or compounds, which contain the element, especially those organometals which are rapidly decomposed by heat or pyrolyze.
Das Bleioxyd oder das metallische Blei (einschließlich einer Bleiquelle) wird auf die dielektrische Oberfläche nach irgendeiner bekannten Methode aufgebracht, z. B. durch Dampfabscheidung, Vakuumabscheidung, Aufsprühen einer Mischung oder einer Lösung des Bleioxyds oder von elementarem suspendiertem Blei oder gelöstem Blei und anschließendes Verdampfen der Flüssigkeit, Trockenaufsprühen von Bleioxyd oder elementarem Blei auf die Oberfläche, Elektronenstrahlverdampfung, mittels Plasmabrenner und/oder Lichtbogensprühen und/oder Abscheiden und/oder Kathodenzerstäubungstechnik. The lead oxide or the metallic lead (including a source of lead) is applied to the dielectric surface applied by any known method, e.g. B. by vapor deposition, vacuum deposition, spraying a mixture or a solution of lead oxide or of elemental suspended lead or dissolved lead and subsequent evaporation of the liquid, dry spraying of lead oxide or elemental lead on the surface, electron beam evaporation, by means of plasma torches and / or arc spraying and / or deposition and / or sputtering technology.
Das Bleioxyd wird auf die dielektrische Oberfläche als sehr dünner Film oder sehr dünne Schicht aufgebracht oder auf ihr gebildet Die Dicke und Menge des Bleioxydfilms oder -Schicht ist ausreichend, um stabile Feldbetriebsspannungen als Funktion der Feldbetriebszeit zu sichern und die Feldalterung wesentlich zu verkürzen.The lead oxide is applied to the dielectric surface as a very thin film or layer or formed on it. The thickness and amount of the lead oxide film or layer is sufficient to be stable To secure field operating voltages as a function of the field operating time and the field aging significantly shorten.
Genauer gesagt wird das Bleioxyd auf die Ladungsspeicherfläche als dünne Schicht in einer Dicke vonMore precisely, the lead oxide is applied to the charge storage surface as a thin layer with a thickness of
100 A bis 1 Mikron(10 000 A) aufgebracht100 Å to 1 micron (10,000 Å) applied
Bei der Herstellung eines Gasentladungsfeldes wird das dielektrische Material meist auf die Oberfläche eines tragenden Glassubstrates oder der Grundlage, auf welche die Elektroden vorher aufgebracht sind, aufgetragen und gehärtet. Das Glassubstrat kann irgendein geeignetes Glas sein, z. B. ein Soda-Kalk-Glas. Zwei Glassubstrate mit Elektroden und gehärtetem Dielektrikum werden dann in geeigneter Weise unter Bildung eines Feldes heiß miteinander verschmolzen.When producing a gas discharge field, the dielectric material is usually applied to the surface of a supporting glass substrate or the base on which the electrodes are previously applied, applied and hardened. The glass substrate can be any suitable glass, e.g. B. a soda-lime glass. Two glass substrates with electrodes and hardened dielectric are then suitably underneath Forming a field hot fused together.
Das Bleioxyd kann auf die Oberfläche des gehärteten Dielektrikums aufgebracht werden, bevor das Feld heiß verschmolzen wird.The lead oxide can be applied to the surface of the cured dielectric before the panel heats up is merged.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen einige besondere Ausführungsformen der Erfindung.The following examples illustrate some particular embodiments of the invention.
Es wurde eine Schicht Bleioxyd in verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa 1000 A auf die
entsprechenden freien Oberflächen von zwei gehärteten dielektrischen Materialschichten aufgebracht; jede
dielektrische Schicht war vorher aufgebracht und auf den elektrodenenthaltenden Glassubstraten gehärtet.
Das Bleioxyd war mittels der Elektronenstrahlbedampfungstechnik
aufgebracht worden. Das dielektrische Material war ein Blei-Bor-Silikat, bestehend aus
73,3 Gew.-% PbO, 13,4 Gew.-% B3O3 und 13,3 Gew.-%
SiO2. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalk-Glas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO2, 13
Gew.-o/o Na2O, 10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1
Gew.-% AI2O3 und kleine Mengen, unter 1%, Fe2O3,
K2O, As2O3 und Cr2O3. Die Elektrodenleitungen oder
Leiteranordnungen waren aus Hanovia-Gold.A layer of lead oxide in a relatively uniform thickness of about 1000 Å was applied to the corresponding free surfaces of two hardened dielectric material layers; each dielectric layer was pre-applied and hardened on the electrode-containing glass substrates.
The lead oxide was applied using the electron beam evaporation technique. The dielectric material was a lead-boron-silicate consisting of 73.3% by weight PbO, 13.4% by weight B 3 O 3 and 13.3% by weight SiO 2 . The glass substrates were made of soda-lime glass with the following composition: 73% by weight SiO 2 , 13 % by weight Na 2 O, 10% by weight CaO, 3% by weight MgO, 1% by weight AI2O3 and small amounts, below 1%, Fe 2 O 3 , K 2 O, As 2 O 3 and Cr 2 O 3 . The electrode leads or conductor arrangements were made of Hanovia gold.
Die beiden Substrate waren miteinander heiß verschmolzen worden (unter Verwendung eines Standard-Verschmelzglases), so daß sie ein Gasentladungsfeld mit offenen Zellen bildeten. Nach geeignetem Evakuieren wurde das Feld mif einem inerten ionisierbaren Gas, bestehend aus 99,9 Atom-% NeonThe two substrates had been hot fused together (using a standard sealing glass), so that they formed an open cell gas discharge field. After suitable The field was evacuated with an inert ionizable gas consisting of 99.9 atom% of neon
und 0,1 Atom-% Argon, gefüllt Nach Alterung des Feldes für nur drei Stunden, während der die Betriebsspannung (dynamische Brennspannung) auf etwa +10 Volt anstieg, verflachte die Spannung mit einer Änderung von nur + 4 Volt innerhalb der nächsten 570 Stunden Feldbetriebszeitand 0.1 atomic percent argon, filled after aging the field for only three hours during which the Operating voltage (dynamic operating voltage) rose to about +10 volts, the voltage also flattened a change of only + 4 volts within the next 570 hours of field operating time
Es wurden 10 Felder, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergeste'Jt, um die Reduzierung der Feldalterungszeit festzustellen. Alle Felder besaßen eine Alterungszeit unter 10 Stunden bei einem Durchschnitt von 3 Stunden, mit einer Änderung in der Betriebsspannung von etwa ±2 bis ±10 Volt und einer durchschnittlichen Betriebsspannungsänderung von etwa ±6 Volt Danach waren alle Felder wie in Beispiel 1 verflacht10 fields were produced as described in example 1 in order to reduce the field aging time ascertain. All fields had an aging time of less than 10 hours with an average of 3 hours, with a change in the operating voltage of about ± 2 to ± 10 volts and an average Operating voltage change of about ± 6 volts. All fields were then flattened as in Example 1
Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß, wenn man auf die Ladungsspeicherflächen eine Bleioxydschicht aufbringt, für das resultierende Gasentladungsfeld eine kürzere Alterungszeit erforderlich ist und es nach dieser Alterung konstantere Betriebsspannungen als Funktion der Betriebszeit und demzufolge längere Lebensdauer hat.The above examples show that if a lead oxide layer is applied to the charge storage surfaces applies, for the resulting gas discharge field A shorter aging time is required and, after this aging, more constant operating voltages as a function the operating time and consequently has a longer service life.
Claims (3)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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