DE2136102C3

DE2136102C3 - Gasentladungsfeld

Info

Publication number: DE2136102C3
Application number: DE2136102A
Authority: DE
Inventors: Bernard W Byrum Jr; Roger E Ernsthausen
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1970-09-28
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1978-03-09
Also published as: FR2112211B1; DE2136102A1; DE2136102B2; FR2112211A1; CA1145809A; JPS6042579B1; JPS477275A; GB1374585A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Eniladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächeri aus dielektrischen Material gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gaseniladungsraum 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 w, "d, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf dem den Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der l.adungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind, ist aus der DE-OS 19 48 47b bekannt.

Bei anderen bekannten Gasentladungsfeldern (D. L. Bitzer und M. G. S Io ι tow »The Plasma Display Panel — Λ Digitally Adressable Display With Inherent Memory«, According of ine Fall Joint Computer Conference, IEIiE, San Francisco, California, Nov. I9bb, S 541 —547) sind die Knlladiingseinheilen zusätzlich durch körperliche Strukturen, wie durch /eilen oder Öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen begren/i. In jedem Fall, mil oder ohne hcgrcn/endc Stink itiiLMi. werden Ladungen (Elektronen. Ionen) erzeugt, die nach Ionisierung des Gases in einer ausgewählten Entladungseinheit, wenn geeignete periodische Betriebspoteniiale an die Elektroden angelegt werden, auf den Lädungsspeicherfiächen an bestimmten festgelegten Orten gesammelt und 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 zum Zünden einer Entladung bei der folgenden entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Spannung beitragen; solche Ladungen bilden, wenn sie gespeichert werden, ein elektrisches Gedächtnis.

So verhüten die Lädungsspeicherfiächen den Durchgang 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 efementaren 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 rV-Zeilen und C-Spalten die Zahl der elementaren Entladungsvolumina das Produkt HxCuna 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 LJS-PS 34 99 167 beschrieben ist, reichen Gasdruck und

^o elektrisches Feld aus, die bei der Entladung entstandenen Ladungen in den elementaren Gasvoluminu zwischen gegenüberstehenden Paaren elementare: 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 Obeiflächengebiete der Lädungsspeicherfiächen, 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

ss Potential.

Mit Bezug auf die Gedächlnisfunktion eines gegebenen Gasentladungsfeldes hängt der zulässige Abstand zwischen den Ladungsspeicherflächen u. a. von der Frequenz der Wechselspannung ab, wobei der Absland

do bei höheren Frequenzen größer sein kann.

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

hs /en und Abslände bzw. die Entladungsvolumina und die Betriebsdrücke so bemessen, daß /war Entladungen in dem Giismediiim ausgelöst werden, die Entladungen jedoch unwirksam sind oder /in l.adungshildiing und

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

Der Ausdruck »Speichergewinn« ist hierin definiert als

worin VV die Größe der angelegten Spannung, bei welcher eine Entladung in einem diskreten, in den entsprechenden entladungsbereiten Zustand gebrachten Gasvolumen, das durch gemeinsame Gebiete sich überkreuzender Elektroden begrenzt ist, ausgelöst wird, und V_s 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 du.ch 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, unifaßt 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 (DE-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 FeldbetrieDsspannungen 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 Magnesiumoxidschicht beste Ergebnisse nach geeigneter Alterung des Feldes erreicht werden. Feldalterung ist definiert als die angefallene Gesamtbetriebszeit des Feldes. In einem Feld ohne diese Oxidschicht ist eine Feldalterung von 100 Std. die Norm.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Ausführungsbeispiele besser veranschaulicht.

Beispiel I

Fs WiIr(Ic eine Schicht von Magnesiumoxid in verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa KM)OA auf die entsprechenden freien Oberflächen von zwei 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 ans 73,3 Gew.-°/o PbO, 13,4 Gew.-% B₂O₃ und 13,3 Gew.-°/o SiO₂. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalkglas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO₂.13 Gew.-% Na₂O. 10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1 Gew.-% AI₂O, und kleine Mengen (weniger als 1%) Fe₂O₁, K₂O, As₂Oj 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 25stiindiger Alterung war 120 Volt. Nach Alterung des Feldes über 100 Stunden fiel die dynamische Brennspannung auf etwa 90 Volt.

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

ic Brennspannung auf eine Höhe von etwa 140 Volt verflachte.

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß durch Aufbringen einer Magnesiumoxidschicht auf das dielektrische Material nach Beispiel I 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 Ausfiihrungsform 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 zersetzt oder

ss pyrolisiert werden.

Die Magnesiumoxidschicht wird auf irgendeine bekannte Weise auf die dielektrische Oberfläche aufgebracht, z. B. durch Dampfabscheidung, Vakiiumabscheidung, chemische Dampfabscheidung, Aufsprühen

do einer Mischung oder Lösung des suspendierten oder gelösten Oxids und anschließende Verdampfung der Flüssigkeit, Trockenversprühen des Oxids auf die Oberfläche, F.leklronenstrahlverdampfung mittels l'his maflainme und/oder l.ichlbogensprühen und/oder Abos scheiden und Kathodeiistrahlzersiäubungstechnik.

Claims

Patentansprüche:

1. Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender Lädungsspeicherfiächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Lädungsspeicherfiächen, 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 Lädungsspeicherfiächen, 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 I. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Magnesiumoxidschicht auf der Ladungsspeicherfläche mindestens 100 Ä 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.