DE2136102B2

DE2136102B2 - Gasentladungsfeld

Info

Publication number: DE2136102B2
Application number: DE19712136102
Authority: DE
Inventors: Roger Edmund Luckey Byrum jun Bernard William Toledo Ohio(VStA) Ernsthausen
Original assignee: Ghc 11-28
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1977-07-14
Also published as: FR2112211B1; DE2136102A1; FR2112211A1; DE2136102C3; CA1145809A; JPS6042579B1; JPS477275A; GB1374585A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischen 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 und mit einer Schicht aus mindestens einem Metalloxid auf den Ladungsspeicherflächen, wobei die Oxidschicht in einer zur wesentlichen Verminderung der Feldbetriebsspannungen ausreichenden Menge aufgebracht ist.

Solche Gasentladungsfelder dienen zur Darstellung von Daten, Zahlen, Buchstaben. Fernsehbildern, Radarbildern, Binärwörtern usw.

Ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wi"d, 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.

Bei anderen bekannten Gaseruladungsfeldern (D. L Bit ze r und H. G. Slot tow »The Plasma Display Panel - Λ 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 zusatzlich durch körperliche Strukturen, wie durch Zellen oder Öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen begrenzt. In jedem Fall, mil oder ohne begrenzende Strukturen, werden Ladungen (Elektronen. Ionen) erzeugt, die nach Ionisierung des Gases in einer ausgewählten Entladungseinheit, wenn geeignete periodische Betriebspatehtiale an die Elektroden angelegt werden, auf den Ladungsspeicherflächen an bestimmten festgelegten Orten gesammelt und bauen ein elektrisches Feld auf, das dem elektrischen Feld entgegenge setzt ist, welches sie hervorgerufen hat, so daß die Entladung für die restliche Halbperiode beendet ist und zum Zünden einer Entladung bei der folgenden

so entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Span nung beitragen; solche Ladungen bilden, wenn sie gespeichert werden, ein elektrisches Gedächtnis.

So verhüten die Ladungsspeicherflächen den Durch gang leitender Ströme von den Elektroden zum

gasförmigen Medium und dienen als Sammeloberflächen für ionisierte Ladungen des gasförmigen Mediums (Elektronen, Ionen) während der aufeinander folgenden 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 aufeinander folgenden Halbperioden und bilden das elektrische Gedächtnis.

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 W-Zeilen und C-Spalten die Zahl der elementaren Entladungsvolumina das Produkt Hχ Cund die Zahl der elementaren und diskreten Gebiete beträgt das Doppelte der Zahl der elementaren Ladungsvolumina.

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 99 167 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.

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

do bei höheren Frequenzen größer sein kann.

Während bekannte Gasentladungsvorrichtungen extern angeordnete Elektroden zur Auslösung einer Gasentladung aufweisen, wobei dies als »elektrodenlose Entladung« bezeichnet wird, sind jedoch die Frequen-

(,^ zen und Abstände bzw. die Entladungsvolumina und die Betriebsdrücke so bemessen, daß zwar Entladungen in dem Gasmedium ausgelöst werden, die Entladungen jedoch unwirksam sind oder /ur l.udungsbildung und

Speicherung, wie es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, nicht ausreichen.

Der Ausdruck »Speichergewinn« ist hierin definiert als

S. G.

V,

worin V? die Größe der angelegten Spannung, bei welcher eine Entladung in einem diskreten, in den ι ο entsprechenden entladungsbereiten Zustand gebrachten Gasvolumen, das durch gemeinsame Gebiete sich überkreuzender Elektroden begrenzt ist, ausgelöst wird, und Vs 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 Aus- 3c druck 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.

Um die nötigen Feldbetriebsspannungen zu vermindern, ist bereits vorgeschlagen worden (DT-OS 21 36 134), auf die Ladungsspeicherflächen des dielektrischen Materials eine Schicht mindestens eines Oxids von der Gruppe Aluminium, Titan, Zirkon, Hafnium und Silizium und eine zweite Schicht von Bleioxid aufzubringen.

Die der Erfindung: zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Feldbetriebsspannungen in noch anderer Weise wesentlich zu vermindern.

Diese Aufgabe wird Erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ladungsspeicherflächen mit Magnesiumoxid beschichtet sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Dicke der Magnesiumoxidschicht auf der Ladungsspeicherfläche mindestens 100 Ä, insbesondere im Bereich von 100 bis 10 000 Ä, betragen.

Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Magnesiumoxidschichi beste Ergebnisse nach geeigneter Alterung des Feldes erreicht werden. Feldalterung 5s ist definiert als die angefallene Gesamtbetriebszeit des Feldes. In einem Feld ohne diese Oxidschicht ist eine Feldalterung von 100 Sltd. die Norm.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Ausführungsbeispiele besser veranschaulicht. bo

Beispiel I

Es wurdr eine Schicht von Magnesiumoxid in verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa 1000 Ä :ιιιΓ flic entsDrechenden freien Oberflächen von zwei hs gehärteten dielektrischen Ladungsspeicherflächen aufgebracht; jede dielektrische Schicht war vorher aufgebracht und auf mit den Elektroden versehenen Glassubstraten gehärtet worden.

Das Magnesiumoxid war mittels Elektronenstrahlverdampfungstechnik aufgebracht worden. Das Dielektrikum war ein Borsilikat, bestehend aas 733 Gew.-% PbO. 13,4 Gew.-% B₂O₃ und 133 Gew.-% SiO₂. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalkglas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO₂.13 Gew.-% Na₂O, 10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1 Gew.-% AI₂O₃ und kleine Mengen (weniger als 1%) Fe₂Oj, K₂O, As₂O₃ und Cr₂O₃. Die Elektrodenleitungen waren aus Gold.

Die beiden Substrate wurden miteinander heiß verschmolzen (unter Verwendung eines Standard-Verschmelzglases), so daß sie ein Gasentladungsfeld mit offenen Zellen bildeten. Nach Evakuieren wurde das Feld mit einem inerten ionisierbaren Gas, bestehend zu 99,9 Atom-% aus Neon und zu 0,1 Atom-% aus Argon, gefüllt. Die Höhe der dynamischen Brennspannung des Gasentladungsfeldes nach 25stündiger Alterung war 120 Volt. Nach Alterung des Feldes über 100 Stunden fiel die dynamische Brennspannung auf etwa 90 Voll.

Beispiel 2

Die Herstellung des Feldes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben wiederholt, jedoch wurde keine Oxidschicht auf das Dielektrikum aufgetragen. Das Feld benötigte etwa 100 Stunden, bevor sich die dynamische Brennspannung auf eine Höhe von etwa 140 Volt verflachte.

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß durch Aufbringen einer Magnesiumoxidschicht auf das dielektrische Material nach Beispiel 1 die Betriebsspannung des Gasentladungsfeldes wesentlich vermindert ist.

Beispielsweise kann die Magnesiumoxidschicht direkt auf die Oberfläche des dielektrischen Materials aufgebracht werden. In einer anderen Ausführungsform wird die Oxidschicht in situ direkt auf die Oberfläche des dielektrischen Materials aufgebracht.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Oxidschicht in situ auf der dielektrischen Oberfläche gebildet, z. B. durch Aufbringen von Magnesium auf die dielektrische Oberfläche und anschließendes Oxidieren. Ein solches in-situ-Verfahren umfaßt das Aufbringen des geschmolzenen Metalls auf die dielektrische Oberfläche und Oxidieren der Schmelze während sie sich abkühlt, so daß eine Metalloxidschicht entsteht. Ein anderes in-situ-Verfahren besteht im Aufbringen einer oxidierbaren Quelle für Magnesium auf die Oberfläche. Beispiele für solche oxidierbaren Quellen sind Minerale und/oder Verbindungen, die Magnesium enthalten, insbesondere organische Verbindungen, die durch Wärme schnell /ersetzt oder pvrolisiert werden.

Die Magnesiumoxidsohicht wird auf irgendeine bekannte Weise auf die dielektrische Oberfläche aufgebracht, z. B. durch Darnpfabscheidiing, Vakuumabscheidung, chemische Dampfabscheidung, Aufsprühen einer Mischung oder Lösung des suspendierten oder gelösten Oxids und anschließende Verdampfung der Flüssigkeit, Trockenversprühen des Oxids auf die Oberfläche, Eleklronenstrahlverdampfung mittels Plasma N am nie und/oder Lichtbogensprühen und/oder Abscheiden und Kathodcnstrahlzerstaubungsiedinik.

Claims

Patentansprüche:

1. 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 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, und mit einer Schicht aus mindestens einem Metalloxid auf den Ladungsspeicherflächen, wobei die Oxidschicht in einer zur wesentlichen Verminderung der Feldbetriebsspannungen ausreichenden Menge aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsspeicherflächen mit Magnesiumoxid beschichtet sind.

2. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Magnesiumoxidschicht auf der Ladungsspeicherfläche mindestens 100 A beträgt.

3. Gasentladungsfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumoxidschicht auf der Ladungsspeicherfläche eine Dicke im Bereich von 100 bis 10 000 Ä aufweist.