DE2248147A1 - Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter kathode - Google Patents

Description

Dr. Ing. H. Nagendank

Dipl. Ing. H. Hsuck-Dipl. Phys. W. Schmitz .

Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnert
8 München 2, Moiarisiraße 25
Telefon 5380586

Oki Electric Industry Co.Ltd.
10, Shiba Kotohira-cho,
Monato-ku, Tokyo, Japan

30. September 1972
Okaya Electric Industry Co.Ltd.

_o ,, . . r,u-L Akte M-2345

8-3, 1-chome, Shxbuya

Shibuya-ku, Tokyo, Japan

Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter
Kathode.

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit
kalter Kathode mit einer Vielzahl von einander gegenüber angeordne-■ten Elektroden und einer Umhüllung, die die Elektroden umhüllt, mit ieinem zum Leuchten anregbaren, inerten Gas gefüllt und wenigstens
zum Teil lichtdurchlässig ist.

Bei einer bekannten Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter
Kathode sind zwei Elektroden in einer Umhüllung angeordnet, die mit einem zum Leuchten anregbaren inerten Gas wie Neon oder Argon ge-

ifüllt ist; zur Anzeige eines gewünschten Musters wird eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden aufgebaut, um. das inerte Gas zum Leuchten anzuregen, wodurch ein gewünschtes Muster dargestellt
,werden kann. ' <

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In den auf dem Markt unter den warenzeichenrechtlich geschützten Namen "Elfin" und"Planitron" vertriebenen Gasentladungsanzeigevorrichtungen mit kalter Kathode sind eine Vielzahl von Anzeigeein-Heiten nebeneinander in derselben Umhüllung angeordnet» wobei jede Anzeigeeinheit aus einer Vielzahl von Segmentelektroden und einer unter vorgegebenem Abstand gegenüber den Segmentelektroden angeordneten Gegenelektrode besteht. Eine solche Anzeigevorrichtung wird zur Darstellung von Mustern einer Vielzahl von Ziffern benutzt, indem die Anzeigeeinheiten nach dem Prinzip der Zeitteilung (time division basis) mit großer Geschwindigkeit selektiv betrieben werden, daß ein Flimmern nicht auftritt.

Da aber eine solche Anzeigevorrichtung keine Speicher'funktion be-

I .

sitzt, muß eine unabhängige Speichereinrichtung bereit gestellt werden, die die Herstellungskosten der Anzeigevorrichtung in die Höhe treibt und die Konstruktion überaus kompliziert.

Obwohl eine Speicherfunktion bei der Anzeigevorrichtung durch die Benutzung der Plasmalumineszenz erreicht werden kann, ist dies mit einem erheblichen Nachteil verbunden, da die Plasmalumineszenz eine HF-Hochspannungswelle erforderlich macht, die bei einer Spannung von 200 V und einer Frequenz von 200 KHz arbeitet. Darüber hinaus ist es te. einer solchen Vorrichtung nicht möglich,einen ausgewählten Speicher zu löschen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter Kathode zu schaffen, die von

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kompaktem Aufbau und in der Lage ist, eine Speicherfunktion ohne Bereitstellung eines unabhängigen externen Speichers aufzubauen.

Darüber hinaus soll bei der Gasentladunganseigevorrichtung ein Löschen und erneutes Einschreiben eines Musters an jeder gewünschten Stelle möglich sein.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von Anseigeein™ hexten in der Umhüllung vorgesehen sind„ jede dieser Anzeigeeinheiten eine Vielzahl von ersten Elektroden, eine Vielzahl von zweiten Elektroden und eine zwischen den ersten und den zweiten Elektroden angeordnete und die Elektroden auf Abstand haltende Isolierung aufweist, die mit einer Vielzahl von unabhängigen Entladungsellen zwischen den ersten und zweiten Elektroden bestimmenden Perforationen versehen ist, in den Entladungsseilen jeweils eine Startanoden-Elektrode angeordnet ist, in den Entladungszellen jeweils eine - Startkathoden-Elektrode angeordnet ist, mit jeder der zweiten Elektroden ein Widerstand verbunden ist, eine Vie-lsahl von Löscheüctroden in der Nähe der ersten Elektroden angeordnet ist, die Anzeigeneinheiten in Zeilenrichtung angeordnet sind, die ersten Elektroden und die Startanoden-Elektroden der einseinen Anzeigeeinheiten in Spaltenrichtung angeordnet sind und die Startkathoden-Elektroden der einzelnen Anzeigeeinheiten sowohl in Zeilen- als auch in Spaltenrichtung angeordnet sind«

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher,erläutert werden. Von den Figuren zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der verschiedenen Bauteile einer erfindungsgemäßen Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter Kathode;

Fig. 2 eine Aufsicht auf das in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 benutzte Start-Kathoden-Substrat;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt des in der Vorrichtung gem. Fig. 1 benutzten Kathoden-Substrats und

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der in der Fig. 1 dargestellten Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter Kathode.

Die in der Fig. 1 gezeigte Gasentladungsanzeigevorrichtungxmit kalter Kathode weist ein oberes Substrat 2 und ein unteres Substrat 3 auf, die aus einem transparentem Material wie Glas hergestellt sind und einen Teil der Umhüllung bilden, die in einer weiter unten beschriebenen Weise ausgebildet ist. Zwischen dem oberen und dem unteren Substrat sind mehrere zueinander parallele Löschanoden 4a !bis 4d angeordnet, und zwar für jede Zeile eine. Daran schließen sich mehrere zueinander parallele Anoden-Elektroden 5a bis 5d und mehrere zueinander parallele Startanoden 6a bis 6d an, und zwar jeweils eine für jede Spalte. Schließlich folgt eine Startkathoden-Platte 7 und ein Kathoden-Substrat 8. Isolierende Abstandshalter 9 bis 12 sind jeweils zwischen die Löschanoden und die AnodenjElektroden, zwischen die Anoden-Elektroden und die Startanoden, [Zwischen die Startanoden und die Startkathoden-Platte und zwischen ider Startkathoden-Platte und dem Kathoden-Substrat angeordnet. Jede

Elektrode und jeder Abstandshalter, welche zwischen dem oberen und idem unteren lichtdurchlässigen Substrat 2 und 3 angeordnet sind,

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sind, mit einer Vielzahl von Gruppen an Perforationen 13 versehen, die in ausgefluchteten Matrizen angeordnet sind. Die inneren Wandungen der Perforationen der Startkathoden-Platte 7 sind mit sich durch das Loch hindurch erstreckenden Plattierungen 14 versehen, von denen jede als eine Startkathode-Elektrode wirkt. Die Startkathoden-Elektroden 14 in jeder Zeile sind abwechselnd mit

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KLemmen Jan den gegenüber liegenden Kanten der Platte 7 verbunden,

' wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 3 besteht das Kathoden-Substrat 8 aus einem plattenförmigen Isolator, der mit mehreren Gruppen von Krforationen 13 ^: versehen ist, die in Matrizen angeordnet sind; in den einzelnen j Perforationen sind Festkörper-Widerstände/ausgebildet, in-dem Glasi oder Keramikpulver in den Perforationen zusammen gepreßt worden ist. Die oberen Stirnflächen der Widerstände 16, die den Anoden-I Elektroden 5a bis 5d zugewandt sind, sind mit Elektroden 17 überzogen, welche z.B. in einem Nickel-Galvanisierverfahren aufgebracht worden sind. Die unteren Endflächen der Widerstände 16 sind jelektrisch leitend mit einem dünnen Film oder Blech 18 aus elektrisch leitendem Material verbunden, das einen im wesentlichen dem !Wärmeausdehnungskoeffizienten des aus Glas oder Keramik hergestell-

!ten unteren Substrats vergleichbaren Wärmekoeffizient aufweist. I Das dünne Blech 18 dient als gemeinsame Zuleitung zu den Widerständen 16.

I Die verschiedenen oben beschriebenen Elektroden und Abstandshalter

!sind zur Bildung einer Schichtstruktur zwischen dem lichtdurch-

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lässigen oberen Substrat 2 und dem lichtdurchlässigen unteren Subjstrat 3 übereinander geschichtet und der Umfang der Schichtstrukj tür ist hermetisch zur Ausbildung einer Umhüllung mit Lötglas oder einem anderen Material abgedichtet. Nach der Evakuierung wird das [Innere der Umhüllung mit einem zum Leuchten anregbaren inerten

I Gas, wie Argon wie Neon gefüllt, wodurch eine Gasentladunganzeige-I
vorrichtung mit kalter Kathode mit vier Zeilen und vier Spalten

fertiggestellt wird. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind die J Löschanoden 4a bis 4d, die Anoden-Elektroden 5a bis 5d und die I
Startanoden-Elektroden 6a bis 6d mit Klemmen 19a bis 19d, 20a bis 2Od bzw. 21a bis 2ld versehen, die durch die Seitenwand der wie oben aufgebauten Umhüllung herausragen.

iDie Fig. 4 zeigt das Ersatzschaltbild einer Vorrichtung mit vier Spalten und zwei Zeilen. In der Fig. 4 sind die Bauteile, die den in der Fig. 1 gezeigten entsprechen,mit denselben Bezugszeichen versehen. Weiterhin sind Startkathoden-Erregerkreise 22a und 22b ,

I Schutzwiderstände 23a bis 23b und 24a bis 24n für die Begrenzung des durchflie Startkathoden fließenden Stromes und Eingangsklemmen 25a und 25b für die Erregerkreise 22a bzw. 22b vorgesehen. Die [erste undzweite Zeile sind mit H. und H. und die vier Spalten mit V bis V. bezeichnet. Die relativen Abstände zwischen den AnodenjElektroden 5a bis 5d, den Startanoden-Elektroden 6a bis 6d, den Startkathoden-Elektroden 14 und den Kathoden-Elektroden 17 sind so ausgewählt, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

A. Die Durchbruchs- oder Zündspannung zwischen der Anoden- und der

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Kathoden-Elektrode ist größer als die Durchbruchsspannung zwischen der Startanode und der Startkathode und die Durchbruchsspannung zwischen der Anode-und der Kathoden-Elektrode ist niedriger als die über Anoden- und Kathoden-Elektrode aufgeprägte Spannung, wenn eine Entladung zwischen der Startanode und der Startkathode aufrecht erhalten wird.

B. Die eine Entladung zwischen der Startanoden-Elektrode und der Startkathoden-Elektrode aufrecht erhaltende Spannung ist größer als die eine Entladung zwischen der Anoden-Elektrode und der Kathoden-Elektrode aufrecht erhaltende Spannung»

C. Die Spannurigsbeziehungen zwischen der Löschanoden-Elektrode und der Kathoden-Elektrode werden im wesentlichen den Spannungsverhältnissen angeglichen, die zwischen der Anoden-Elektrode und der Kathoden-Elektrode herrschen»

Bevorzugte Werte dieser Spannungen sind folgendes Durchbruchsspannung zwischen Anoden-Elektrode und Kathoden-₄Elektrode: 200 V;

Brennspannung zwischen Anoden-Elektrode und Kathoden-Elektrode: 130 V;

Durchbruchsspannung zwischen der Startanode und der Startkathode: 190 V;
. Brennspannung zwischen der Startanode und der Startkathode:18O V;

Beim Betrieb wird eine Spannung, die niedriger ist als die Durchbruchsspannung von 200 V, über die Anoden-Elektroden 5a bis 5d und

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die Kathoden-Elektroden 1 gelegt. Im einzelnen wird eine Spannung von +100 V den einzelnen Anoden-Klemmen 20a bis 2Od aufgeprägt, während eine Spannung von -50 V auf die Kathoden-Elektrode 1? gegeben wird. Nach Anlegen eines Eingangssignales an die Eingangsklemme 25a des Startkathoden-Erregerkreises wählt dieser eine geeignete der Startkathoden-Elektroden 14a bis 14n aus, die der in dem Eingangssignal enthaltenen Mustelnformation entspricht; dadurch wird über den zugeordneten Widerstand 23a bis 23n ein impulsf förmiges Signal mit einer Impulshöhe von -50 V anflie ausgewählte Startkathode-Elektrode angelegt. Gleichzeitig damit wird ein impuleförmiges Signal von 150 V der Klemme 21a der Startanode 6a aufgeprägt, um die Potentialdifferenz zwischen der Startanode 6a und j der Startkathode 14a auf über 200 V anzuheben, d.h. auf eine

Spannung die größer ist als die Durchbruchsspannung (190 V) zwischen diesen Elektroden. Dies führt dazu, dafl eine elektrische Entladung zwischen der ausgewählten Startkathode 14a, die am Kreuzungspunkt der ersten Zeile H. mit der ersten Spalte V. angeordnet ist; und der Startanode 6a eingeleitet wird. Wenn dieEntladung zwischen der ausgewählten Startanode und der Startkathode einmal eingeleitet ist, fällt der Spannungsabfall zwischen diesen Elektroden auf einen unterhalb der Spannung von -1-150 V ab, die inzwischen zwischen der jAnoden-Elektrode 5a und der Kathoden-Elektrode 17a angelegt worden war, sodafl die Entladung sich automatisch zum Brennen zwischen dieser Anoden-Elektrode und dieser Kathoden-Elektrode hin von einem Brennen zwischen der Startanode 6a und der Startkathode 14a verschiebt.

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Ist eine Spannung der Eingangsklemme 25a und der Klemme 21b für die Startanode aufgeprägt, so wird auf diese Weise eine elektrische Entladung zwischen einer ausgewählten Startkathode der Startkathoden 14 a bis 14n und der Startanode 6b eingeleitet und diese Entladung wird zu einem Brennen zwischen einer ausgewählten Kathoden-Elektrode der Kathoden-Elektroden 17a bis 17n und der Anoden-Elekitroden 5b hin verschoben, wodurch das gewünschte Muster an dem j Kreuzugspunkt zwischen der ersten Zeile H und der zweiten Spalte V₂ dargestellt wird. Beim Anliegen der Spannung an einer ausgewählten der Startelektroden 14a bis 14 η wird bei dieser oben beschrie-

benen Betriebswelse diese Spannung auch an die Startkathoden 14a

bis 14n der anderen Anzeigeeinheiten angelegt. Da aber keine I Spannung an die Startanoden-Elektroden der anderen Anzeigeeinheiten angelegt ist, zeigt nur die gewünschte Anzeigeeinheit das ge-,

] wünschte Muster, in der eine synchronisierte Spannung über einer ausgewählten der Startanoden 6a bis 6d und einer ausgewählten der ί Startkathoden 14a bis 14n liegt; die anderen Anzeigeeinheiten wer-, den somit nicht beeinflußt. Aus diesem Grunde wird das in dieser

j Weise angezeigte Muster seiheb dann fortlaufend angezeigt werden, j wenn das zwischen der ausgewählten Startkathode und der Startanode aufgeprägte Eingangssignal bereits abgefallen ist. Das bedeutet nichts anderes , als daß die neue Anzeigevorrichtung eine Speicherfunktion aufweist. In dieser Weise werden alle Muster nacheinander angezeigt. Wenn dieAnzeige aller Muster abgeschlossen ist und es zeigt sich, daß irgendeine der Anzeigeeinheiten eine falsche Anzeige gibt, z.B. die Anzeigeeinheit am Kreuzungspunkt der ersten , Zeile H. mit der zweiten Spalte V₂, kann die fehlerhafte Anzeige in folgender Weise korrigiert werden.

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Zunächst wird eine Spannung, die der an die ausgewählte der Anoden 5a bis 5d angelegte Spannung entspricht, der Löschanode 19b aufgeprägt und nicht der Löschanode 19a, die der ersten Zeile entspricht, in der der Fehler aufgetreten ist. Dannvlrd die Spannung von der Anoden-Klemme getrennt, die der zweiten Spalte entspricht, in welcher der Fehler aufgetreten ist. Unter diesen Bedingungen werden die Spannungen nur von der Löschanode 4a und der Anode 5b der Anzeigeeinheit abgenommen, die dem Kreuzungspunkt zwischen der

ersten Zeile H. und der zweiten Spalte V- entspricht. Da aber die ι
' Spannung der Löschanode 19b und einer der Anoden 5a, 5c und 5d

aufgeprägt ist, wird eine Entladung zwischen einer an dieser ¹ Spannung 1 Jagenden Elektrode und einer Kathode aufrecht erhalten.

! Durch diese Betriebsweise ist es möglich, daß angezeigte Muster

zu ! einer jeden gewünschten Anzeigeeinheit leicht ändern. Um ein neues

; Muster in die gelöschte Anzeigeeinheit einzuschreiben, wird wie j oben beschrieben, eine vorgegebene Spannung zwischen dieStartanode 6b und die ausgewählte der Startkathoden 14a bis I4n gelegt. '

■ Obwohl bei dem gezeigten AusfühHungsbeispiel dte Löschanoden auf j der Außenseite der Anoden-Elektroden angeordnet sind, ist die ge-Inaue Lage der Löschanoden solange unwichtig, solange sie in der j Nähe der Anoden angeordnet sind. Obwohl ein positives Potential j an eine Vielzahl von in einer Matrix angeordreten Elektroden angelegt wordeiyLst, damit diese als Kathoden-Elektroden arbeiten, und ein positives Potential an die Elektroden derjenigen Anzeigeein-

irichtung angelegt worden ist, damit diese Anoden-Elektroden ar- ' beiten, so sollte dochjedem Fachmann klar sein, daß die Polaritäten

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dieser Potentiale umgekehrt werden können.

Sonri.t4.st klar, daß die vorliegende Erfindung eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter Kathode von kompakter Bauart offenbart,

äie eine Speicherfunktion besitzt, d.h. die Anzeigevorrichtung ist in der Lage, ein Muster fortlaufend anzuzeigen, ohne, daß teure externe Speichereinrichtungen zu Hilfe genommen werden müssen. Darüber hinaus kann bei der Anzeigevorrichtung jedes gewünschte oder fehlerhafte Muster auf einfache Weise gelöscht undheu geschrieben werden.

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Claims (1)

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   Patentanwälte
   Dr. Ing. H. Negendanlc

   2. MoxartstraGe 25

   Telefon 5380586

   Oki Electric Industry Co.Ltd.

   10, Shiba Kotohira-cho,

   Minato-ku, Tokyo, Japan ^ _{September 1972}

   Okaya Electric Indufcry Co.Ltd. Akte M-2345

   8-3, 1-chome, Shibuya jshibuya-ku, Tokyo, Japan

   Patentansprüche

   ( 1.) Gasentladungsanzeigevorrichtung mit kalter Kathode mit einer Vielzahl von einander gegenüber angeordneten Elektroden und eine Umhüllung, die die Elektroden umhüllt, mit einem zum Leuchten anregbaren inerten Gas gefüllt und wenigstens zum Teil lichtdurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl um Anzeigeeinheiten in der Umhüllung vorgesehen sind, jede dieser Anzeigeeinheiten eine Vielzahl von ersten Elektroden (5a bis 5d),

   und eine Vielzahl von zweiten Elektroden (17) / eine zwischen den ersten Und zweiten Elektroden angeordnete und die Elektroden auf

   aufweist Abstand haltende Isolierung (10 bis 12}/, die mit einer Vielzahl von unabhängigen Entladungszellen zwischen den ersten und zweiten Elektroden bestimmenden Perforationen (13) versehen ist, in den Entladungszellen jeweils eine Startanoden-Elektrode (6a bis 6d) angeordnet ist, in den Entladungszellen jeweils eine Startkathoden-Elektrode (14) angeordnet ist,mit jeder dor zwei-

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   ten Elektroden (17) ah Widerstand (16), verbunden ist, eine Viel- ; zahl von Löschelektroden (4a bis 4d) in der Nähe der ersten Elektrode (5a bis 5d) angeordnet ist, die Anzeigeneinheiten in Zeilenrichtung angeordnet sind, die Löschelektroden (4a bis 4d) der einzelnen Anzeigeeinheiten in Zeilenrichtung (H., H₂) angeordnet sind, die ersten Elektroden (5a bis 5d) und die Startanoden-Elektroden (6a bis 6d) der einzelnen Anzeigeeinheiten in Spaltenrichtung (V. bis V₄) angeordnet sind und die Startkathoden-Elektrode (14) und die zweiten Elektroden (17) der einzelnen Anzeigeeinheiten sowohl in Zeilen- als auch in Spaltenrichtung angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzichnet, daß die Löschelektroden (4a bis 4d), die ersten Elektroden (5a bfe 5d), die Startanoden (6a bis 6d), die Startkathoden (14) und die zweiten Elektroden (17) in einer jeden Anzeigeeinheit mit einer Vielzahl von Perforationen (13) versehen sind, die auf die Perforationen der ^standhaltenden Isolierung (9 bis 12) ausgerichtet sind, wobei die Perforationen in einer Vielzahl von Matrizen angeordnet sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abstandhaltende Isolierung aus mehreren perforierten Isolatorplifcten V) bis 12) besteht, die jeweils zwischen den Löschelektroden und den ersten Elektroden, zwischen den ersten Elektroden und ihm ntartanodon-El^ktr-OJen, zwischen den Startanoden-Elektrotk'ii 'mti (Utn rt.-srtkdthodon-Elektroden und zwischen den l>tavt-

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   kathoden-Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind, wobei die Perforationen der Isolator-Platten mit denen der Löschelektroden, der ersten Elektroden, der Startanoden-Etektroden, der Startkathoden-Elektroden und der zweiten Elektroden ausgefluchtet sind.

   Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektroden in einer Isolator?-Platte (8) mit einer Vielzahl von in mehreren Matrizen angeordnete! Perforationen ausgebildet sind, wobei in den Perforationen jeweils ein Widerstand (16) eingebrachtes^und auf der einen Endfläche eines jeden Widerstandes eine dünne Metallschicht (17K aufgebracht ist, die als zweite Elektrode wirkt.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Bauelemente einer jeden Anzeigeeinheit zur Bildung einer Schichtstruktur zwischen zwei transparenten Substraten

   (2,3) übereinander geschichtet sind und der Umfang der Schichtstruktur zunj&ufbau der Umhüllung hermetisch abgedichtet ist.