DE2319738C3 - Gasentladungsfeld mit verschiebbarem Brennfleck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsfeld mit verschiebbarem Brennfleck, bei dem auf einer Grundplatte eine Vielzahl von Schreibelektroden und eine Vielzahl zueinander paralleler Verschiebeelektroden angeordnet und die Elektroden von einem dielektrischen Belag bedeckt sind, welcher an einen mit ionisierbarem Gas gefüllten Gasentladungsraum angrenzt.

Im allgemeinen weist ein Gasentladungsfeld mit Selbstverschiebung seiner Brennflecke mehrere parallel zueinander verlaufende Verschiebeelektroden auf, die mit einer mehrphasigen Spannungsquelle verbunden sind. Diese Verschiebeelektroden sind von einem dielektrischen Belag bedeckt, welcher an einen mit ionisierbarem Gas gefüllten Gasentladungsraum angrenzt. Wird ein Brennfleck der Gasentladung durch Anlegen einer Spannung an die erste der Verschiebeelektroden erzeugt, so kann der Brennfleck in eine senkrecht zu den Verschiebeelektroden liegende Richtung verschoben werden, wenn eine mehrphasige Wechselspannung aufeinanderfolgend an die Verschiebeelektroden angelegt wird. Es ist jedoch erforderlich, die Richtung der Verschiebung elektrisch oder mechanisch zu begrenzen, um eine Verschiebung quer zu den Verschiebeelektroden zu erhalten. Unterläßt man diese Begrenzung, so weicht die Richtung der Verschiebung des Brennfleckes von der gewünschten quer zu den VerEchiebeelektroden liegenden Richtung ab. Zur Festlegung der Verschiebungsrichtung des Brennfleckes wurde vorgeschlagen, elektrische oder mechanische Isolationstrennwände parallel zur Verschieberichtung

ίο anzuordnen. Solche isolierenden Barrieren komplizieren jedoch nicht nur den Aufbau, sondern bedingen auch eine sehr beschwerliche Montage bzw. Fertigung. Außerdem werden die Abfände bzw. Zwischenräume zwischen den spaltenförmig angeordneten Elektroden zwangsläufig vergrößert, und das Gasentladungsfeld wird unansehnlich, wenn man es beispielsweise als Anzeigevorrichtung benutzt.

Durch die DT-OS 21 35 889 ist ein Gasentladungsfeld bekanntgeworden, bei dem sich von einem Gasentladungsraum getrennt matrixartig angeordnete Elektroden gegenüberliegen, die jeweils zum Gasentladungsraum hin mit einer dielektrischen Schicht bedeckt sind. Die dielektrischen Schichten sind auf der dem Gasentladungsraum zugewandten Seite außerdem mit einem bestimmten Metalloxid oder Siliziumoxid beschichtet Diese zusätzliche Schicht erstreckt sich über die gesamte Fläche der dielektrischen Schichten und dient dazu, die Gleichmäßigkeit oder Stabilität der Gasentladungsfeldspannung als Funktion der Betriebszeit des Gasentladungsfeldes zu verbessern. Die zusätzliche Schicht ist daher lediglich als Schutz für die unter ihr liegende dielektrische Schicht gedacht. Verschiebeelektroden und eine Verschiebung der Brennflecke senkrecht hierzu ist nicht vorgesehen, so daß hier auch nicht die Gefahr bestehen kann, daß ein Brennfleck bei einer Verschiebung von der vorgegebenen Bahn abweicht.

Durch die DT-OS 22 30 373 ist es bereits vorgeschlagen worden, bei einer ähnlichen Anordnung, wie bei der DT-OS 21 35 889 auf den Oberflächen der dielektrischen Schichten, die die Entladungselektroden bedekken, jeweils eine dünne Alkali-Metcllschicht vorzusehen, durch die das Sekundärelektronen-Emissionsvermögen gesteigert und damit die zur Gasentladung notwendige Zündspannung verringert wird. Verschiebeelektroden und eine Verschiebung der Brennflecke sind bei dem vorgeschlagenen Gasendadungsfeld ebenfalls nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gasentladungsfeld der einleitend genannten Art, d. h. mit verschiebbarem Brennfleck, mit einfachen Mitteln eine Abweichung des Brennfleckes der Gasentladung von der gewünschten Verschieberichtung zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den LJnteransprüchen zu entnehmen.
Während bei den Gasentladungsfeldern nach den DT-OS 21 35 889 und 22 30 373 die zusätzliche Schicht sich über die gesamte Fläche der dielektrischen Schichten erstreckt und im Bereich dieser Schichten damit auch die Gasentladung auftritt bzw. durch Verminderung der Zündspannung bevorzugt auftritt, sind bei dem erfindungsgemäßen Gasentladungsfeld auf dem dielektrischen Belag Sperrschichten in einem vorgegebenen streifenförmigen Muster vorgesehen, in deren Bereichen die Entladung behindert wird. Durch

den Aufbau des erfindungsgemäßen Gasentladungsfeldes werden also Teilbereiche, in denen eine Gasentladung angestrebt ist, von Teilbereichen unterschieden, in denen keine Gasentladung erwünscht ist Das Gasentladungsfeld weist Verschiebebereiche bzw. Verschiebekanäle auf, die einfach aufgebaut sind und die durch Sperrzonen zuverlässig voneinander getrennt sind. Mit der Sperrschicht, die auf dem dielektrischen Belag gebildet ist, der die Elektroden bedeckt, läßi sich das in die Entladungsstrecke eindringende Entladungsfeld stellenweise vermindern und damit die Bereiche festlegen, in denen keine Entladung entsteht Die Sperrschichtbereiche sind so angeordnet, daß sie die Verschiebeelektroden des Gasentladungsfeldes kreuzen. Dadurch werden die Entladungsbereiche getrennt und die Verschieberichtung des Brennfleckes der Entladung festgelegt Das Gasentladungsfeld weist ein Muster auf, mit dem sich eine Gasentladung des Festwertspeichers realisieren läßt

In den Fig. 1 —14 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gasentladungsfeldes dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die allgemeine Ansicht eines bekannten Gasentladungsfeldes,

F i g. 2 einen Querschnitt des Gasentladungsfeldes nach Fig. 1,

F i g. 3A eine Draufsicht und

Fig.3B einen Querschnitt durch ein herkömmliches Gasentladungsfeld, mit dem eine Selbstverschiebung des Brennfleckes einer Flächenentladung möglich ist

Fig.4 eine perspektivische Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gasentladungsfeldes,

F i g. 5, F i g. 6A und F i g. 6B jeweils ein erläuterndes Ersatzschaltbild des in F i g. 4 gezeigten Gasentladungsfeldes,

F i g. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes,

F i g. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes,

Fig.9A, Fig.9B und Fig.9C jeweils ein Bild zur Erläuterung der Wirkungsweise des in F i g. 8 gezeigten Gasentladungsfeldes,

Fig. 1OA bis Fig. 1OE jeweils abgewandelte Modelle des in F i g. 8 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels,

F i g. 11 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes,

Fig. 12A- und Fig. 12B ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes,

Fig. 13A bis Fig. 13C jeweils ein Bild zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 12 gezeigten Gasentladungsfeldes,

Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes.

Nach Fig. 1 besitzt ein Gasentladungsfeld 1, bei dem eine Gas- bzw. Glimmentladung angewandt wird, zwei tragende Grundplatten 2 und 2a für Elektroden. Die Grundplatte 2 ist für eine Gruppe von Elektroden 3 vorgesehen, die in senkrecht stehenden Spalten angeordnet sind. Mit einem Belag 4 aus dielektrischem Material ist die Gruppe von Elektroden 3 bedeckt. Die Grundplatte 2a trägt eine Gruppe von Elektroden 3a, die in parallel zur Horizontalen liegenden Reihen angeordnet sind. Die Elektroden 3a sind von einem Belag 4a aus dielektrischem Material bedeckt. Die Grundplatten 2 und 2a sind parallel und im Abstand zueinander angeordnet, wie F i g. 1 und 2 zeigt. F i g. 2 zeigt, daß die parallelen Reihen und Spalten der Elektroden 3 und 3a voneinander mittels eines spaltförmigen Entladungsraumes 5 getrennt sind. Der Entladungsraum 5 ist mit einem Gas entsprechenden Drucks gefüllt das ionisierbar ist Wird das Gasentladungsfeld 1 zu Anzeigezwecken benutzt so ist es notwendig, daß wenigstens eine der Grundplatten 2 bzw. 2a und der zugehörigen dielektrischen Beläge 4 bzw. 4a durchscheinend bzw. durchsichtig sind.

Wird bei dem in F i g. 1 und 2 gezeigten Gasentladungsfeld 1 eine elektrische Spannung, die höher als die

ίο Zündspannung Wist zwischen ausgewählte Elektroden der Spalten 3 und der Reihen 3a gelegt so entlädt sich jeder Kreuzungspunkt von Elektroden der Spalten und Reihen über den Entladungsraum 5. Bei dieser Entladung werden Wandladungen auf den Oberflächen der dielektrischen Beläge 4 und 4a an Stellen gebildet die 'Jen erwähnten Kreuzungspunkten entsprechen. Wegen dieser Wandladung wird die einmal erzeugte Gasentladung von einer pulsförmigen Dauerspannung bzw. einer Wechselspannung V₅ getragen, die kleiner als die Zündspannung Vr ist Das bedeutet daß eine Information, die als Spannung eingegeben wurde, die die Zündspannung V₁ überschreitet wegen dieser Wandladung gespeichert wird.

Ein bekanntes Gasentladungsfeld mit einer Oberflächenentladung, das eine Verschiebung der Brennpunkte der Entladung ausführen kann, ist in den F i g. 3A und 3B dargestellt. Nach den F i g. 3A und 3B besitzt dieses Feld mehrere Verschiebeelektroden 6, 7, 8, 9 ..., die parallel zueinander auf einer Grundplatte 13 angeordnet sind und die mit einem Belag 14 aus dielektrischem Material bedeckt sind. Die Elektroden sind mit einer dreiphasigen Wechselstromquelle so verbunden, daß aufeinanderfolgende Elektroden an verschiedenen Phasen der Wechselstromquelle liegen und jede dritte Elektrode mit der gleichen Phase der Wechselstromquelle verbunden ist. Die dielektrische Schicht 14 liegt einer Grundplatte 16 gegenüber und ist von dieser durch einen Raum getrennt, der mit einem ionisierbaren Edelgas gefüllt ist. Außerdem sind mehrere Schreibelektroden 5 auf der Grundplatte 13 befestigt, wobei für jede Spalte eine Schreibelektrode 5 vorgesehen ist und alle Schreibelektroden längs der ersten Verschiebeelektrode 6 angeordnet sind. Diese Elektroden 5,6, 7,8,9 usw. sind mit dem dielektrischen Belag 14 bedeckt, durch die der Entladungsraum 15 begrenzt wird.

Wird eine Zündspannung Vr zwischen einer ausgewählten Schreibelektrode 5 und der ersten Verschiebeelektrode 6 angelegt, so wird ein Brennfleck 10 zwischen diesen beiden Elektroden 5 und 6 erzeugt.

Wird nun die an den Verschiebeelektroden liegende dreiphasige Spannung kommutiert, so wird dieser Brennfleck in eine Richtung verschoben, die im rechten Winkel zu den Verschiebeelektroden liegt Diese Verschiebung erfolgt wegen des »Primärstromeffekts«.

Dabei ist unter »Primärstromeffekt« die Erscheinung zu verstehen, daß die Zündspannung eines einem Brennfleck benachbarten, entladungsfähigen Punktes durch Zuführung von Elektronen, Ionen und metastabilen Atomen verkleinert wird, die durch die Entladung des benachbarten Brennfleckes erzeugt werdea Um jedoch die Verschiebung in der jeweiligen Spalte auszuführen, ist es erforderlich, daß jede Spalte mechanisch oder elektrisch in Richtung der Verschiebung des Brennflekkes aDgesondert ist. Um dies zu erreichen, wurde vorgeschlagen, jeweils zwischen zwei Spalten eine mechanische, isolierende Trennschranke 11 anzuordnen. Damit soll eine Abtrift des Brennfleckes verhindert werden, wie sie mit der Richtung 12 in Fi α 3R σύριοι

ist. Eine solche mechanische Schranke 11 kompliziert jedoch den Aufbau und erschwert die Fertigung erheblich. Außerdem werden die Zwischenräume zwischen den Spalten zwangsläufig groß und das Design einer Anzeigevorrichtung wird unansehnlich.

Fig.4 zeigt eine erste Ausführungsform des Gasentladungsfeldes, unter Ausnutzung einer Oberflächenentladung. Verschiebeelektroden 6,7,8,9... sind mit einem Belag 14 aus dielektrischem Material bedeckt. Auf der Oberfläche des dielektrischen Belages 14 sind als Sperrmittel schmale, streifenförmige Metallschichten 17 aufgebracht, die im Abstand zueinander stehen.

Diese Metallschichten 17 können eine kleine oder eine große Schichtdicke aufweisen. Das Material der Metallschichten 17 kann beispielsweise Au, Pt, Ag usw. sein. Ip. Fig.4 sind einige der Bauelemente, die in F i g. 3A gezeigt sind, beispielsweise der Gasentiadungsraum 15, die Grundplatte 16 aus Glas und die Schreibelektroden 5, nicht dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Bauelemente in der gleichen Anordnung vorhanden sein müssen, wie bei den F i g. 3A und 3B.

Sind, wie in Fig.4 gezeigt, metallische Schichten 17 streifenförmig auf die Oberfläche des dielektrischen Belages 14 aufgebracht, so wird in den Teilbereichen, die von metallischen Schichten 12 bedeckt sind, keine Entladung erzeugt. Dies resultiert daraus, daß bei dieser Art von Gasentladungsfeld eine Oberflächenentladung durch den Streufluß des elektrischen Feldes, das in den Zellen zwischen benachbarten Elektroden vorhanden ist, indem Entladungsraum 15 erzeugt wird und in den Oberflächenbereichen des dielektrischen Belages 14, die mit einem Metallfilm 17 bedeckt sind, das Eindringen des Streuflusses in den Entladungsraum gesperrt bzw. abgeschirmt wird. Demzufolge wird hier das elektrische Feld in den entsprechenden Zellen zwischen benachbarten Elektroden gleich Null, so daß eine Entladung nicht erzeugt werden kann. In den Oberflächenbereichen des dielektrischen Belages 14, die mit keiner metallischen Schicht 17 versehen sind, kann jedoch das elektrische Feld in den Entladungsbereich 15 eindringen, wenn ein elektrisches Signal zwischen den Elektroden anliegt. Eine Oberflächenentladung kann daher erfolgen. Damit wird ein Verschiebungsbereich bzw. Verschiebungskanal für den Brennfleck der Entladung durch die streifenförmigen Metallschichten 17 gebildet. Der erzeugte Brennfleck ist separiert und wird längs der Oberflächenteile des dielektrischen Belages 14, die mit keiner Metallschicht 17 versehen sind, verschoben. Obgleich die beschriebene Verschiebung der Oberflächenentladung alleine durch die metallischen Schichten 17 in zufriedenstellender Weise bewirkt werden kann, kann der Effekt noch dadurch verstärkt werden, daß die metallischen Schichten 17 auf Erdpotential gelegt werden oder daß ihnen ein anderes Potential aufgeprägt wird.

Das Gasentladungsfeld mit einer Oberflächenentladung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel kann vorzugsweise für eine zuverlässige Verschiebung des Brennfleckes als Raster- bzw. Abtastschicht für Zündflecke des oben erwähnten Feldtyps mit Selbstverschiebung oder für ein Gasentladungsfeld des Speichertyps mit Selbstverschiebung, kombiniert mit einem Raster- bzw. Abtastfeld und einem Anzeigefeld eingesetzt werden.

Mit dem in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Bereich bzw. Kanal für die Selbstverschiebung äußerst wirkungsvoll festgelegt werden. Ein Nachteil dieser Ausführungsform ist jedoch, daß sich von der Verschiebe- bzw. Steuerelektroden her gesehen die Lastkapazität vergrößert, da die Metallschicht als Abschirmung bzw. Absperrung benutzt wird. Das heißt S daß die Kapazität zwischen benachbarten Elektroden des ersten Ausführungsbeispiels sich aus den Kapazitäten zusammensetzt, die in F i g. 5 gezeigt sind.

Die in F i g. 5 gezeigten verschiedenen Kapazitäten sind wie folgt definiert:

Qi ist die Kapazität für die zum dielektrischen Belag 14 senkrecht stehende Komponente des elektrischen Feldes;

Cgi ist die Kapazität für die zum dielektrischen Belag 14 horizontale Komponente des elektrischen Feldes;

Cc ist die Kapazität für das elektrische Streufeld, das den dielektrischen Beiag i4 durchdringt. Da der Wert dieser Kapazität C_cim allgemeinen sehr groQ ist, ist eine Flächenentladung möglich;
Cb ist die Kapazität für ein elektrisches Feld, das durch die Grundplatte 13 verläuft.

F i g. 6A zeigt ein Ersatzschaltbild der Lastkapazität die vorhanden ist, wenn keine metallische Schicht

as benutzt wird. F i g. 6B zeigt das Ersatzschaltbild für die Lastkapazität zwischen benachbarten Elektroden in den Oberflächenbereichen, die mit einer Metallschicht 17 bedeckt sind, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Der in F i g. 6B vorhandene Widerstand R ist der Widerstand der Metallschicht. Der Wert der Gesamtkapazität C/ zwischen jeweils benachbarten Elektroden ist durch den Ausdruck

C₁. = C_A (P₂ - W₁) + C₈ W₂

gegeben. In dieser Gleichung ist P2 der Abstand zwischen benachbarten Metallschichten 17 (siehe F i g. 7), W₂ ist die Breite jeder Metallschicht 17, Ca ist die Kapazität zwischen benachbarten Elektroden, wenn keine Metallschicht vorhanden ist, und mit Cb ist die Kapazität zwischen benachbarten Elektroden bezeichnet, die vorhanden ist, wenn eine Metallschicht 17 aufgebracht wurde. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß in F i g. 7 die Breite der Verschiebeelektroden 6, 7, 8 usw. mit Wi und der Abstand zwischen benachbarten Verschiebeelektroden mit P\ bezeichnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.4 kann angenommen werden, daß der Widerstandswert R jeder Metallschicht 17 sehr klein ist und annäherungsweise den Wert Null annimmt Die Kapazität C_c kann daher als kurzgeschlossen betrachtet werden. Da außerdem die Kapazität Qi einen sehr großen Wert besitzt, nimmt die Kapazität Ce zwischen jeweils benachbarten Elektroden in den Bereichen plötzlich zu, in denen sich

Metallschichten 17 befinden. Daraus resultiert ein

unerwünschtes Anwachsen der Lastkapazität bzw.

Gesamtkapazität Q, In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Gasentla-

dungsfeldes wird der in F i g. 6B gezeigte Widerstand R als Widerstand mit relativ hohem Widerstandswert ausgeführt, so daß ein Anwachsen der Lastkapazität Ci verhindert wird. Hierzu werden, wie Fig.7 zeigt, schmale Streifen von Widerstandsschichten 18 auf den dielektrischen Belag so aufgebracht, daß der spezifische Oberflächenwiderstand Rf jeder Widerstandsschicht 18 genügend groß ist Falls Widerstandsschichten 18 benützt werden, die nur eine geringe Breite besitzen und

deren Sekundärelektronen-Emissionsvermögen klein ist, kann die Wirkung dieser Widerstandsschicht 18 weiterhin erhöht werden.

Als Material für die Widerstandsschicht 18 eignen sich Oxidschichten der Elemente Sn, Ti, In usw. Es kann auch eine TaN2-Oxid-Schicht benutzt werden. Diese Oberflächen-Widerstandsschicht 18 wird benutzt, um eine Entladung im Flächenbereich des Widerstandsfilms zu verhindern. Dies wird durch eine Verkleinerung des elektrischen Streuflusses von dem dielektrischen Belag 14 in den Entladungsraum erreicht, ohne daß dadurch die Lastkapazität Q. sehr vergrößert wird. Aus der Gleichung (1) ist zu entnehmen, daß die Kapazität Ci. außerdem noch verkleinert werden kann, wenn man die Breite Wj der Widerstandsschicht 18 verkleinert. Gute Resultate können bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise erhalten werden, wenn man den Abstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Widerstandsschichten mit Ρϊ = 0,6 mm und die Breite jeder Widerstandsschicht W^<0,1 mm wählt. Außerdem ist zu fordern, daß die Metallschicht den dielektrischen Belag 14 nicht zersetzt oder in seiner Wirkung verschlechtert.

Wie bereits erwähnt, streut bei einem Gasentladungsfeld mit einer Oberflächenentladung das elektrische Feld aus dem dielektrischen Belag 14 in den Gasentladungsraum 15. Demzufolge kann die Flächenentladung nicht in einem Flächenbereich erzeugt werden, in dem der Betrag des Streuflusses abgeschirmt und genügend klein gemacht wird. Zur Verkleinerung des Streuflusses können zwei Methoden be.iutzt werden. Der Streufluß kann mittels einer Metallschicht abgeschirmt werden, oder es kann zur Abschirmung bzw. Absperrung eine dielektrische Substanz benützt werden, die eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzt.

F i g. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes mit einer Oberflächenentladung. Auf den dielektrischen Belag 14 sind Schichten 19 aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten aufgebracht. Der dielektrische Belag 14 bedeckt die Oberflächen der nicht gezeigten Schreibelektroden 5 und der Verschiebeelektroden 6, 7, 8, 9, ... Die Schichten 19 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante können als genügend dicke Schichten auf einem Teilbereich des dielektrischen Belages 14 aufgebracht sein.

Zur Oberflächenentladung wird der Streufluß des elektrischen Feldes zwischen benachbarten Elektroden in den Gasentladungsraum ausgenutzt. Mit den streifenförmigen Schichten 19 aus einem dielektrischen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, die mit genügender Dicke auf den dielektrischen Belag 14 aufgebracht sind, der die Elektroden bedeckt, wird das Streufeld in den Bereichen abgeschirmt, in denen sich diese Schichten befinden. Das Feld in diesem Entladungsbereich nimmt daher ab, und eine Entladung kann nicht erzeugt werden. In Bereichen des dielektrischen Belages 14, in denen keine Schicht 13 aus dielektrischem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante aufgebracht ist, dringt jedoch das elektrische Streufeld in den Gasentladungsraum ein. Falls daher ein elektrisches Signal an eine Verschiebeelektrode gelegt wird, kann eine Entladung im Gasentladungsraum erzeugt werden. Diese Entladung ist durch die Schichten 19 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante separiert und wird längs des Teilbereiches des' dielektrischen Belages verschoben, in dem sich keine Schicht 19 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante befindet.

Die Fig.9A, 9B und 9C zeigen schematisch den Verlauf des Streuflusses, den man erhält, wenn eine Schicht 20 (identisch mit der Schicht 19 in Fi g. 8) aus s einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante und ein Belag 21 (identisch mit dem Belag 14 der F i g. 8) aus einem Material mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante in einem Gasentladungsfeld mit einer Oberflächenentladung benutzt werden, das nur eine Elektrodenfläche

ίο aufweist Den Figuren ist zu entnehmen, daß der Streufluß 22 mittels der Schichten aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante auf ein Mindestmaß zurückgeführt werden kann, wie die Fig.9A und 9C zeigen. Flächenentladungen können daher im Bereich

is dieser Schichten mit hoher Dielektrizitätskonstante nicht erzeugt werden.

Die Fig. 1OA bis IOE zeigen verschiedene Ausführungsformen von Schichten 20 und 21 aus Materialien mit höherer und niedrigerer Dielektrizitätskonstante.

Fig. 1OA zeigt ein Verfahren, mit dem man einen dielektrischen Belag in einen Bereich 20, der eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzt, und einen Bereich 21 unterteilen kann, der eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweist. F i g. 1OB zeigt, wie man eine Schicht 20 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante auf eine Schicht 21 aufbringen kann, deren Material eine kleine Dielektrizitätskonstante besitzt Die Ausführungsform nach Fig. IOC ist effektiver als die in Fig. 1OA gezeigte, da die Dicke der Schicht 20 mit hoher Dielektrizitätskonstante größer ist als die Dicke der Schicht 21, die aus einem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante besteht. In Fig. IOD ist eine Schicht 21 aus einem Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante auf und zwischen die Schichten 20 eingebracht, die aus einem Material mit großer Dielektrizitätskonstante bestehen. Fig. 1OE zeigt eine Ausführungsform, bei der die Dicke der Schicht 21 aus einem Material mit kleinerer Dielektrizitätskonstante größer ist als die Dicke der Schichten 20 aus dem Material mit größerer Dielektrizitätskonstante. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1OE ist die Ausführungsform nach F i g. IOC ins Gegenteil verkehrt.

Als Material für den Belag mit kleiner Dielektrizitätskonstante kann ein Glas benutzt werden, das eine große Menge von Blei enthält, einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt und eine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 10 aufweist Als Material für die Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstante können im Handel erhältliche Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante benutzt werden, beispielsweise kann man BaTCh verwenden, das eine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 1000 besitzt Die dielektrischen Schichten werden durch Verdampfung oder Zerstäubung aufgebracht oder sie werden mit einer der üblichen Drucktechniken erzeugt Wird eine metallische Schicht 17 (F i g. 4) oder eine Widerstandsschicht 18 (F i g. 7) benützt, um die Zonen der Flächenentladung zu trennen, so ist zu beachten, daß ein Teil der Wandladungen, die durch die Entladung erzeugt werden, in diese Schichten abfließen, da jede dieser Schichten leitfähig ist Hieraus resultieren die folgenden erwünschten und unerwünschten Effekte:

(1) In einem Gasentladungsfeld mit Selbstverschiebung der Brennflecke wird durch diesen Effekt die unnötige Kopplung zwischen benachbarten Spal ten verkleinert und dadurch die Auflösung bzw. die Rasterfeinheit verbessert;

(2) durch die in die Schichten abfließenden Wandladungen wird das Speichervermögen verringert

Um den unter (2) genannten unerwünschten Effekt zu vermeiden, kann die Oberfläche der metallischen Schicht oder der Widerstandsschicht mit einer weiteren, verstärkenden Schicht 23 aus dielektrischem Material bedeckt werden, wie es in F i g. 11 gezeigt ist. Dadurch Ί wird verhindert, daß die Wand- bzw. Flächenladungen, die durch die Entladung erzeugt werden, in die Schichten 17 bzw. 18 abfließen. In dem vierten Ausführungsbeispiel, das in F i g. 11 gezeigt ist, bedeckt die Schicht 24 aus dielektrischem Material die gesamten Oberflächen der metallischen Schichten oder der Widerstandsschichten 23, die den Schichten 17 bzw. 18 in F i g. 4 bzw. F i g. 7 entsprechen und mit denen Zündflecke getrennt werden.

Folgende Verfahren können angewendet werden um die Isolationsschicht 24 zu erzeugen:

(1) Die Metall- bzw. Widerstandsschicht 23 wird durch ein Oxidationsverfahren gebildet, beispielsweise durch eine thermische oder chemische Behandlung oder durch anodische Oxidation.

(2) Wie in F i g. 11 gezeigt, wird nach Bildung der Metall- oder Widerstandsschichten 23 die Schicht 24 aus dielektrischem Material durch Verdampfung oder Zerstäubung aufgetragen. Geeignete Materialien für die dielektrische Schicht 24 sind in diesem Fall AI₂O₃, SiO₂ und CeO₂. Die Dicke des dielektrischen Belages 24 beträgt einige Tausend Ä, und die Dicke der dielektrischen Grundschicht 14 beträgt ungefähr 20 μ. Demzufolge ist der Einfluß auf die Zündspannung praktisch vernachlässigbar. Besonders eine Schicht aus CeO₂ schützt die Oberfläche des Belages 14 aus dielektrischem Material gegen Verdampfung, die durch Ionenbeschuß bewirkt wird, wodurch die Standzeit des Gasentladungsfeldes wesentlich verlängert und die Güte der Brennflecke verbessert wird.

Mit den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde ein Gasentladungsfeld mit Selbstverschiebung der Brennflecke erklärt, das mit einer Flächenentladung arbeitet. Die Sperr- bzw. Abschirmschicht bei diesem Gasentladungsfeld kann jedoch auch bei einem Gasentladungsfeld des Punktmatrix-Typs angewendet werden, wie in den F i g. 12A und 12B gezeigt ist

Das in den Fig. 12A und 12B gezeigte Gasentladungsfeld enthält folgendes: Zweitbeläge 25 und 26 aus dielektrischem Material, die einen Gasentladungsraum oder eine Gasentladungsstrecke 27 begrenzen; ^wei außenliegende Grundplatten 28 und 29 aus Glas; zwei X- bzw. y-Elcktrodengruppen 30 und 31; mehrere Metall- oder Widerstandsschichten 32, die ein Negativmuster beispielsweise von einem Buchstaben bilden, wobei in Fig. 12A der Buchstabe A gewählt ist Diese Schichten 32 sind auf die Innenfläche des in der Fig. 12B unten liegenden dielektrischen Belages 25 beispielsweise durch Verdampfung aufgebracht Bei diesem Aufbau des Gasentladungsfeldes werden Zündflecke erzeugt, wenn ein elektrisches Signal zwischen Elektrodenpaaren 30 und 31 angelegt wird. Als Material für die leitfähigen Metallschichten 32 kann beispielsweise Au, Pt, Al oder Ag benützt werden. Ist die Vorrichtung dünnen, leitfähigen Widerstandsschichten 32 versehen, so können diese Schichten beispielsweise aus SnO₂, Sb₂O₃ usw. hergestellt sein.

In den Fig. I2A und 12B sind die Schichten 32 lediglich auf die unten liegende dielektrische Schicht 25 aufgebracht Es ist jedoch auch möglich, die Schichten 32 auf die andere dielektrische Schicht 26 aufzubringen.

Wird in der beschriebenen Konstruktion eine dünne, leitfähige Schicht 32, die ein vorgegebenes Muster besitzt, mit Erdpotential verbunden, so wird ein Teil des Entladungsraumes durch diese dünnen, leitfähigen Schichten 32 abgeschirmt und das elektrische Feld, das über diese leitfähigen Schichten in den Entladungsraum eindringen kann, nimmt merklich ab. Wird daher eine Zündspannung gleichmäßig an alle Elektroden gelegt, so wird in den Teilbereichen keine Entladung erzeugt, die durch diese leitfähigen Schichten 32 maskiert sind. Eine Gasentladung wird nur in den von den leitfähigen Schichten 32 nicht bedeckten Teilen erzeugt, wodurch das vorgegebene Muster zur Anzeige gebracht wird. Damit ist ein Festwertspeicher gegeben, dessen Information mittels einer Entladung abzufragen ist. Das beschriebene Aufprägen eines Musters auf die Zündspannung kann außerdem noch dadurch bewirkt und verbessert werden, daß man eine Spannung an die leitfähigen Schichten 32 legt, die eine Polarität besitzt, die das elektrische Feld im Entladungsraum aufhebt. Dadurch wird das elektrische Feld in den Teilen noch stärker verringert, die durch diese Schichten maskiert sind.

Die Fig. 13A zeigt die Zeitabhängigkeit der Spannungen X, Y und M, die in dieser Reihenfolge den X-Elektroden 30, den K-ELektroden 31 und den leitfähigen Schichten 32 aufgeprägt sind, die in F i g. 12B gezeigt sind. In der Zeitspanne t_a erhalten die y-Elektroden 31 und eine leitfähige Schicht 32 eine Spannung positiver Polarität und an den -V-Elektroden liegt keine Spannung. Daraus folgt, daß das elektrische Feld zwischen den ^-Elektroden 31 und den leitfähigen Schichten 32 gleich der Differenz zwischen zwei Spannungen ist und daß die Spannung Y den Teilbereichen aufgeprägt ist, die durch keine leitfähige Schicht abgedeckt sind. Dieser Zustand ist in der Fig. 13B gezeigt. In der darauffolgenden Zeitspanne tb liegt eine positive Spannung lediglich an den A-Elektroden. An den V-Elektroden und den leitfähigen Schichten 32 liegt keine Spannung.

Daraus folgt, daß das elektrische Feld zwischen den V-Elektroden 31 und den leitfähigen Schichten 32 gleich Null ist und daß die an den X-Elektroden liegende Spannung direkt den Teilbereichen aufgeprägt ist, die durch keine leitfähige Schicht abgedeckt sind. Dieser Zustand ist in der F i g. 13C dargestellt Daraus folgt, daß die Spannung M nicht immer den Flächenbereichen aufgeprägt ist, die durch die leitfähigen Schichten 32 abgedeckt sind. Die Spannungen X und Y sind jedoch abwechselnd und nacheinander den Flächenbereichen aufgeprägt, die durch keine leitfähige Schicht abgedeckt sind. Dadurch werden Zündflecke erzeugt

Die Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasentladungsfeldes. Es handelt sich um ein Gasentladungsfeld des Punktmatrix-Typs, das mit einer Flächenentladung arbeitet In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 14 sind zwei Grundplatten 33 und 36 aus Glas vorgesehen. Mehrere Elektroden 34, mit denen eine Flächenentladung auslösbar ist, sind auf der Grundplatte 33 angeordnet Die Elektroden 34 sind mit einem Belag 35 aus dielektrischem Material bedeckt Zwischen dem dielektrischen Belag 35 und der Grundplatte 36 liegt der Gasentladungsraum 37. Leitfähige Schichten 38 sind in einem vorgegebenen Muster auf den dielektrischen Belag 35 aufgebracht und bedecken diesen teilweise. Dadurch werden Flächenbereiche geschaffen, in denen keine Entladung auftritt Bei diesem Aufbau werden keine Zündflecken in den Flächenbereichen erzeugt, in denen der dielektrische Belag 35 durch eine

leitfähige Schicht abgedeckt ist, denn in diesen Flächenbereichen dringt kein elektrisches Feld in den Gasentladungsraum 37 ein. In den Flächenbereichen des dielektrischen Belags 35 ohne leitfähige Schicht wird jedoch die Oberflächenentladung nicht verhindert.

Es wurde bereits festgestellt, daß sich mit dem Gasentladungsfeld folgendes erzielen läßt:
(1) Die erforderlichen Sperr- bzw. Abschirmdichten können leicht auf den dielektrischen Belag aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufdampfen oder durch elektrisches Plattieren entsprechend bekannten Techniken. Es werden jedoch als Sperrschichten Widerstandsschichten gegen-

über Metallschichten bevorzugt, da die Widerstandsschichten eine kleinere Kapazität zwischen jeweils benachbarten Elektroden des Gasentladungsfeldes bewirken.

(2) Durch Anlegen einer Spannung an die leitfähigen Schichten wird das elektrische Feld aufgehoben, das durch die Zündspannung in den Flächenbereichen der leitfähigen Schichten erzeugt wird, wenn die angelegte Spannung eine zur Zündspannung umgekehrte Polarität besitzt.

(3) Der Abschirmeffekt kann dadurch vergrößert werden, daß man die Sperr- bzw. Abschirmdichten auf Erdpotential legt.

Hierzu 7 Blau Zcichnuimen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gasentladungsfeld mit verschiebbarem Brennfleck, bei dem auf einer Grundplatte eine Vielzahl von Schreibelektroden und eine Vielzahl zueinander paralleler Verschiebeelektroden angeordnet und die Elektroden von einem dielektrischen Belag bedeckt sind, welcher an einen mit ionisierbarem Gas gefüllten Gasentladungsraum angrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem dielektrischen Belag (14, 20, 25, 26, 35) zur Verminderung des Streuens bzw. Eindringens eines elektrischen Feldes in den Gasentladungsbereich (15, 27, 37) eine Sperrschicht (17, 18, 19, 20, 23, 24, 32) in einem vorgegebenen streifenförmigen Muster vorgesehen ist, wobei die Streifen in einem Winkel zu den Verschiebeelektroden (6,7,8,9) verlaufen.

2. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem vorgegebenen Muster gebildete Sperrschicht (17,23,32) aus Metal) besteht

3. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem vorgegebenen Muster gebildete Sperrschicht (18, 23, 32) aus einer elektrischen Widerstandsschicht besteht.

4. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem vorgegebenen Muster gebildete Sperrschicht (19, 20) aus einem dielektrischen Material besteht, dessen Dielektrizitätskonstante größer als die Dielektrizitätskonstante des Materials ist, aus dem der dielektrische Belag (14, 20) besteht, der die Elektroden (6, 7, 8, 9 usw.) bedeckt.

5. Gasentladungsfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (23) aus Metall mit einer Schicht (24) aus dielektrischem Material bedeckt ist.

6. Gasentladungsfeld nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (23) aus Widerstandsmaterial mit einer weiteren Schicht (24) aus dielektrischem Material bedeckt ist.