DE2339923A1

DE2339923A1 - Mehrfach-gasentladungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2339923A1
Application number: DE19732339923
Authority: DE
Inventors: David Chandler Hinson
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1972-08-11
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2195835A1; IT989826B; FR2195835B1; GB1443558A; DE2339923B2; JPS5422867B2; DE2339923C3; US3886393A; CA998087A; JPS4953761A

Description

Patentanwälte

H. Negendank _ip|. _(ng_ _{Ht Hauck}

f Phys. W. Schm/te ?ip|. Ing. E. Graalfe / D'P». In₃. w. Wohnert ' "t. Hamburg 3Q Neuer Wall 41 "

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"Mehrfach-Gas entladung svo rrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Gasentladungsvorriehtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen, einem ionisierbaren, gasförmigen Medium und mindestens einem Leuchtstoff, insbesondere eine Mehrfach-Gasentladungs-Zuizeige/Speicher-Vorrichtung mit einem elektrischen Speicher. Eine solche Vorrichtung liefert eine visuelle Anzeige oder Darstellung von Daten^ wie z. B. Zahlen, Buchstaben, iiadaranzeigen, Luftlagedarstellungen, binären Worten, Darstellungen für Lehrzwecke, etc.

Kiehrfach-Gasentladungs-Anzeige- und/oder Speichervorrichtungen, wie sie Gegenstand der Erfindung sind, sind durch ein ionisierbares gasförmiges Medium gekennzeichnet. Dieses Medium ist normalerweise eine Mischung aus mindestens zwei Gasen, das unter einem geeigneten Druck in einer dünnen Gaskammer oder einem Zwischenraum zwischen einem Paar gegenüberliegender dielektrischer Ladungsspeicherelemente eingeschlossen ist, hinter denen Leiterelemente verlaufen. Diese hinter den dielektrischen Elementen angeordneten Leiterelemente sind typisch so orientiert, daß sie : 24 723 409807/0933

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eine Mehrzahl von diskreten Gasentladungs-Einheiten oder -Zellen definieren.

In einigen bekannten Anzeigevorrichtungen oder Paneelen sind die Entladungszellen zusätzlich durch eine Umrahmung oder eine begrenzende physikalische Struktur, wie z.B. öffnungen in perforierten Glasplatten oder ähnlichem, begrenzt, so daß sie gegenüber den anderen Zellen physikalisch isoliert sind. In jedem Fall, d.h. mit oder ohne begrenzende physikalische Struktur, werden durch Ionisation des elementaren Gasvolumens einer ausgewählten En-Öadungszelle durch Anlegen geeigneter Wechselspannungs-Betriebspotentiale Ladungen (Elektronen, Ionen) erzeugt, die auf den Oberflächen des Dielektrikums an besonders definierten Orten gesammelt werden und die ein elektrisches Feld erzeugen, das dein sie erzeugenden elektrischen Feld entgegengerichtet ist und die so die Entladung für den Rest der Halbwelle beenden und mithelfen, eine Entladung in einer folgenden, entgegengerichteten Halbwelle der zugefuhrten Spannung auszulösen. Die so gespeicherten Ladungen bilden einen elektrischen Speicher.

Die dielektrischen Schichten behindern somit den Übergang eines wesentlichen Leitungsstromes von den Leiterelementen zu dem gasförmigen Medium und dienen gleichzeitig als Sammelflächen für ionisierte Ladungen in dem gasförmigen Medium (Elektronen, Ionen) während der abwechselnden Halbwellen der Wechselspannungs-Betriebspotentiale. Diese Ladungen, die sich zunächst auf einem elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächenbereich während abwechselnder Halbwellen sammeln, bilden einen elektrischen Speicher. 409807/0933

Ein Beispiel eines solchen Paneels mit nicht physikalisch isolierten, d.h. offenen Entladungszellen, ist in der US-PS 3 499 167 beschrieben.

Ein Beispiel eines Paneels mit physikalisch isolierten Zellen ist in einem Aufsatz von D.L.Bitzer und H.G.Slottows"The' Plasma Display Panel - A Digitally Addressable Display With Inherent Memory", Proceeding of the Fall Joint Computer Conference, IEES, San Francisco, California, Nov. 1966, pp. 541-547, und auch in der US-PS 3 559 190 beschrieben.

Bei der Herstellung eines solchen Paneels wird ein kontinuierliches Volumen eines ionisierbaren Gases zwischen einem Paar dielektrischer Oberflächen eingeschlossen, hinter denen Leiterelemente verlaufen, die typischer Weise Matrixelemente bilden. Diese kreuzförmig verlaufenden Leiterelement-Anordnungen können rechtwinkelig zueinander verlaufen (obwohl auch andere Verläufe zueinander möglich sind), um eine Mehrzahl von gegenüberliegenden Paaren von Ladungsspeicherbereichen auf den Oberflächen der das Gas einschließenden dielektrischen Oberflächen zu bilden. Somit ist mit einer Leitermatrix mit H Zeilen und C Spalten die Zahl der elementaren oder diskreten Bereiche gleich dem Doppelten der Zahl der elementaren Entladungszellen.

Weiter kann das Paneel eine sog. monolithische Struktur umfassen, in der die Leiteranordnungen auf einem einzigen Substrat ausgebildet sind und bei dem zwei oder mehr Anordnungen voneinander und von dem gasförmigen Medium durch mindestens ein Isolierglied

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getrennt sind. In einer solchen Vorrichtung tritt die Gasentladung nicht zwischen, zwei einander gegenüberliegenden Elektroden, sondern zwischen zwei einander benachbarten Elektroden auf demselben Substrat e.uf; das Gas ist dabei zwischen dem Substrat und einer Außenwand eingeschlossen.

Es ist weiter eine Gasentladungsvorrichtung möglich, in der einige der Leiterelemente in direktem Kontakt mit dem gasförmigen Medium sind und die restlichen Leiterelemente von dem Gas auf geeignete Weise isoliert sind, d.h., es ist mindestens eine isolierte Elektrode vorhanden.

Zusätzlich zu der Konfiguration der Matrix können die Leiteranordnungen auf andere \veise geformt sein. Normalerweise ist die Leiteranordnung vom Kreuzgitter-Typ, wie weiter unten beschrieben; es ist jedoch möglich, wenn eine maximale Vielfalt des zweidimensionalen, anzuzeigenden Musters nicht erforderlich ist und gewisse, standardisierte Formen (z.B. Zahlen, Buchstaben, l/orte, ect.) wiederzugeben sind und die Bildauflösung nicht kritisch ist, die Leiter entsprechend zu formen, d.h. die Anzeige zu segmentieren.

Das Gas erzeugt sichtbares Licht oder eine unsichtbare Strahlung, die einen Leuchtstoff stimuliert (wenn eine sichtbare Anzeige gefordert wird) und eine hinreichende Menge von Ladungen (ionen und Elektronen) während der Entladung. Bei den bekannten Gasentladungsvorrichtungen ist eine große Vielzahl von Gasen und

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Gasmischungen als gasförmiges Medium verwendet worden. Typische dieser bekannten Gase enthalten CO, COp, Halogene, Stickstoff, HH-Z, Sauerstoff, Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, Pp-v, Borfluoride, Säurerauch (acid fumes), TiCl-, Gase aus der Gruppe VIII, Luft, H₂U₂, Dämpfe von Natrium, Quecksilber, Ths.llium, Cadmium, Rubidium und Caesium, Kohlenstoffdisulfid, Lachgas, HpQ^ sauerstoffreie Luft, Phosphordampf, C₂H₂, CH-, Naphthalindampf, Anthracen, Freon, Sthylalkohol, Methylenbromid, schwerer Wasserstoff, Elektronen bindende Gase, Schwefelhexafluoride, Tritium, radioaktive Gase und Edelgase.

Vorzugsweise enthält das gasförmige Medium mindestens ein Edelgas, vorzugsweise mindestens zwei, die aus der Gruppe Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon ausgewählt sind.

entsprechend der US-PS 3 499 Bei einem Anzeigepaneel mit offenen Zellen/sind der Druck und das elektrische Feld ausreichend groß, um Ladungen, die bei der Entladung erzeugt worden sind, innerhalb des Durchmessers elementarer, diskreter dielektrischer Bereiche einzuschließen, insbesondere bei einem Paneel mit nicht isolierten Entladungszellen. Wie in dem oben genannten US-PS 3 499 167 beschrieben, ist der Raum zwischen den dielektrischen Oberflächen, der von dem Gas eingenommen wird, so, daß er es Photonen, die bei der Entladung■in einem diskreten, elementaren Volumen des Gases erzeugt worden sind, gestattet, sich frei durch den Gasraum zu bewegen und dielektrische Oberflächenbereiche zu treffen, die von den ausgewählten diskreten Volumen entfernt sind. Solche

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entfernten, von Photonen getroffenen dielektrischen Oberflächenbereiche emittieren Elektronen, so daß mindestens ein elementares Volumen außer dem elementaren Volumen, in dem die Photonen entstanden sind, beeinflußt wird.

In'bezug auf die Speicherfunktion eines gegebenen Entladungspaneels hängt der erlaubte Abstand zwischen den dielektrischen Oberflächen unter anderem von der Frequenz der zugeführten Wechselströme ab; für niedrigere Frequenzen ist der Abstand größer.

Bei bekannten Gasentladungsvorrichtungen mit extern angeordneten Elektroden zum Einleiten einer Gasentladung, was mitunter als "elektrodenlose Entladung" bezeichnet wird, werden solche Frequenzen, Abstände, Entladungsvolumen und Betriebsdrücke verwendet, daß, obwohl in dem gasförmigen Medium Entladungen eingeleitet werden, diese Entladungen ineffektiv bleiben oder nicht für die Ladungserzeugung und Speicherung bei hohen Frequenzen benutzt werden. Obwohl eine Ladungsspeicherung bei niedrigen Frequenzen möglich ist, hat man eine solche Ladungsspeicherung noch nicht in einer Anzeige/Speicher-Vorrichtung von der Art, wie sie in dem oben genannten Aufsatz von Bitzer und Slottow bzw. der US-PS 3 499 167 beschrieben ist, verwendet.

Der Ausdruck "Speichergrenze" (M.M.) ist hier wie folgt definiert:

M. M. =

Darin ist V_f die halbe Amplitude des kleinsten Haltespannungs-

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signals, das in jeder Halbwelle zu einer Entladung führt, bei der die Zelle aber noch nicht bistabil ist und V.-. ist die halbe

Hl

Amplitude der minimalen zugeführten Spannung, die ausreicht, um eine einmal ausgelöste Entladung aufrechtzuerhalten.

Das grundlegende elektrische Phänomen, von dem bei dieser Erfindung Gebrauch gemacht wird, ist die Erzeugung von Ladungen (ionen und Elektronen),. die abwechselnd an Paaren von einander gegenüberliegenden diskreten Punkten oder Flächen auf einem Paar dielektrischer Oberflächen, hinter denen Leiter verlaufen, denen Betriebsspannungen zugeführt werden, speicherbar sind. Solche gespeicherten Ladungen ergeben ein elektrisches Feld, das dem angelegten, sie erzeugenden Potential entgegengerichtet ist, und so die Ionisierung in dem elementaren Gasvolumen zwischen einander gegenüberliegenden diskreten Punkten oder Flächen auf dielektrischen Oberflächen beendet. Der Ausdruck "Aufrechterhalten einer Entladung" bezeichnet die Erzeugung einer Folge momentaner Entladungen, mindestens einer Entladung für Jede Halbwelle einer zugeführten Halte-Wechseispannung, nachdem das elementare Gasvolumen einmal gezündet worden ist. Damit wird eine abwechselnde Speicherung von Ladungen an Paaren von gegenüberliegenden diskreten Bereichen auf den dielektrischen Oberflächen aufrechterhalten. .

Eine Zelle ist "eingeschaltet", wenn eine Anzahl von Ladungen in dieser Zelle gespeichert ist, so daß in jeder Halbwelle der Haltespannung eine Gasentladung erzeugt wird.

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Zusätzlich zu der Haltespannung können andere Spannungen verwendet werden, um das Paneel zu betreiben, wie Zündspannungen, Adressierspannungen, Schreibspannungen.

Sine "Schreibspannung" ist jede Spannung, unabhängig von ihrer Quelle, die erforderlich ist, um eine Zelle zu entladen. Eine solche Spannung kann nach ihrer Herkunft vollständig extern sein oder sie kann aus einer internen Zellenwandspannung in Kombination mit extern erzeugten Spannungen bestehen.

Eine "Adressierspannung" ist eine an den X-Y-Elektroden-Koordinaten des Paneels derart erzeugte Spannung, daß an der ausgewählten Zelle bzw. den ausgewählten Zellen die Gesamtspannung über den Zellen gleich oder grosser ist als die Zündspannung, bei der sich die Zelle entlädt.

Eine "Schreibspannung" ist eine Adressierspannung, deren Amplitude ausreicht, um es wahrscheinlich zu machen, daß in darauffolgenden Halbwellen der Haltespannung sich die Zelle im eingeschalteten Zustand befindet.

Beim Betrieb einer Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung der hier beschriebenen Art ist es erforderlich, die diskreten, elementaren Gasvolumen jeder Entladungszelle dadurch zu konditionieren, daß man ihnen mindestens ein freies Elektron zuführt, so daß eine Gasentladung eingeleitet werden kann, wenn die Zelle mit einer geeigneten Signalspannung adressiert wird. Es sind bereits

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verschiedene Mittel zum Konditionieren von Gasentladungszellen bekannt. Eines dieser Konditionierungsmittel umfaßt einen sog. elektronischen Prozeß, "bei dem ein elektronisches Konditionierungssignal oder -impuls periodisch allen Entladungszellen des Paneels zugeführt wird. Siehe hierzu z.B. die GB-PS 1 161 832, Seite 8, Zeilen 56 bis 76, die US-PS 3 559 190 und den Aufsatz von Johnson, u.a.: "The Device Characteristics of the Plasma Display Element" in ΙΕΞΕ Transactions on Electron Devices, Sep. 1971.

Eine elektrische Konditionierung ist eine Selbst-Konditionierung und nur dann wirksam, wenn eine Entladungszelle vorher konditioniert worden ist; d.h., elektronische Konditionierung umfaßt das elektronische Entladen einer Zelle und ist daher ein Weg, die Anwesenheit freier Elektronen sicherzustellen. Man darf jedoch nicht zulange zwischen den periodisch zugeführten Konditionierungs impuls en warten, da mindestens ein freies Elektron anwesend sein muß, um eine Zelle zu entladen ssw. und zu konditionieren.

Ein anderes Konditionierungsverfahren umfaßt die Anwendung einer äusseren Strahlung, wie z.B. dem Aussetzen eines Teiles oder des gesamten gasförmigen Mediums des Paneels einer ultravioletten Strahlung. Diese äussere Konditionierung hat den offensichtlichen Nachteil, daß es nicht immer zweckmäßig oder möglich ist, das Paneel einer äusseren Strahlung auszusetzen, insbesondere dann, wenn das Paneel entfernt angeordnet ist; zudem erfordert eine äussere Ultraviolett-Quelle verschiedene Hilfsgeräte. Aus diesen Gründen wird normalerweise eine interne Konditionierung

vorgezogen.

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Der Weg der internen Konditionierung besteht in der Anwendung einer inneren Strahlung, die von einem radioaktiven Material ausgehen kann.

nen Andere Wege der internen Konditionierung, die als PhotoZ-Konditionierung bezeichnet werden, umfassen die Verwendung einer oder mehrerer sog. Pilot-Gasentladungszellen im eingeschalteten Zustand, die dann Photonen erzeugen. Dies ist insbesondere in einer Vorrichtung mit offenen Zellen zweckmäßig, wie sie in der genannten US-PS 3 499 167 beschrieben ist, in der der Raum zwischen den dielektrischen Oberflächen, der von dem Gas eingenommen wird, so ist, daß er es Photonen, die bei der En^adung in einem ausgewählten diskreten oder elementaren Gasvolumen (Entladungszelle) erzeugt worden sind, gestattet, sich frei durch den Gasraum im Paneel zu bewegen und so andere und entferntere elementare Volumen anderer Entladungseinheiten zu konditionieren. Zusätzlich zu oder anstelle der Pilotzellen können andere interne Photonen-Quellen verwendet werden.

Eine interne Photonen-Konditionierung ist nicht ausreichend, wenn eine gegebene, adressierte Entladungseinheit weiter von der Konditionierungsquelle, z.B. der Pilotzelle, entfernt ist. Aus diesem Grund kann also eine Mehrzahl von Pilotzellen erforderlich sein, um ein grösseres Paneel zu konditionieren. Bei einer besonders zweckmäßig ausgebildeten Vorrichtung besteht der Rand der Paneel-Matrix (der Umfang) aus einer Mehrzahl von solchen Pilotzellen.

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In Gasentladungsvorrichtungen der oben "beschriebenen Art können Leuchtstoffe auf geeignete Weise innerhalb der Vorrichtung angeordnet werden, so daß sie durch die von der Gasentladung der Vorrichtung ausgehenden Strahlung erregt werden. Bei einer solchen Entladungsvorrichtung nach der bereits genannten US-PS 3 499 167 können Leuchtstoffe in einer oder mehreren dielektrischen Oberflächen zur Ladungsspeicherung angeordnet oder in s3e eingebettet werden.

Leuchtstoffe innerhalb der Vorrichtung können dazu dienen, eine farbige Anzeige zu geben; die Farbe der Anzeige ist dann bestimmt durch die Strahlung eines erregten Leuchtstoffes allein oder in Kombination mit der von der Gasentladung ausgehenden Strahlung.

Bei den bekannten Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Vorrichtungen mit Leuchtstoffen hat man verschiedene Gasmischungen verwendet, insbesondere Edelgasmischungen, wie z;B. reines Xenon oder Penning-Mischungen von Xenon in Neon mit extrem hohen Spitzen-Entladungsströmen, so daß für jede Elektrodenleitung einer vorgeschlagenen Farb-Anzeige-Vorrichtung mit großer Fläche eine besondere Treiberschaltung erforderlich ist. So hat z.B. eine Anzeigevorrichtung mit 1 Mio Zellen (1.024 . 1.024 Entladungszellen) mit einem Spitzen-Entladungsstrom von 1 mA pro Zelle einen möglichen Gesamt-Spitzen-Entladungsstrom von 1.000 A, wenn alle Zellen des Paneels eingeschaltet sind. Die bekannten elektronischen Schaltmittel gestatten einen so hohen Spitzenstrom nicht.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen zu hohen Entladungsstrom mindestens um eine Größenordnung zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
ionisierbare gasförmige Medium im wesentlichen aus etwa 20 bis 35 Atomprozent Argon und etwa 80 bis 65 Atomprozent einer Zusammensetzung auf Xenon-Basis besteht.

Die Zusammensetzung auf Xenon-Basis besteht vorzugsweise im wesentlichen aus etwa 95 bis 100 Atomprozent Xenon und etwa 5 bis 0 Atomprozent einer anderen ausgewählten Komponente.Diese andere Komponente ist vorzugsweise aus der Gruppe Neon, Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilber ausgewählt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen neben einer Verringerung der Spitzen-Gasentladungsströme in geringeren Betriebsspannungen als bei Xenon ähnlich den Penning-Mi schlingen und einer geringeren Entladungsgeschwindigkeit (formative Zeitverzögerung) . Hieraus ergeben sich beträchtliche Vorteile für die erforderlichen elektronischen Schaltmittel und ihren Betrieb. Weiter sind der Bereich der statischen Betriebsspannungen und die mittleren Speichergrenzen höher als bei reinem Xenon oder Penning-Mischungen als Gas (40 V gegenüber 10 V). Die dynamischen Betriebseigenschaften der Vorrichtung werden dadurch verbessert. Bei der erfindungsgemäßen Gasmischung mit 20 bis 35 Atomprozent Argon ergibt sich eine optimale Betriebsweise der Vorrichtung bei einem Gasdruck, der von der Breite des Gasraumes abhängig ist, jedoch im allgemeinen, ähnlich dem Paschen-Minimum, für

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reines Xenon bei etwa 250 Torr oder niedriger liegt.

Die Erfindung entstand bei Untersuchungen binärer Edelgasmischungen für die Verwendung in Anzeige/Speicher-Paneelen mit Farb-Leuchtstoffen (vom Typ DIGIVUE) mit der Absicht, die sehr hohen Spitzen-Entladungsströme in Leuchtstoff-Paneelen mit entweder reinem Xenon oder schweren Xenon-Penning-Mi schlingen herabzusetzen. Die hohe Xenon-Konzentration ist wegen der bekannten hohen Ultraviolett-Ausbeute für die Stimulation der Leuchtstoffe erforderlich. Frühere Arbeiten haben gezeigt, daß der Spitzenstrom mit der Minoritäts-Gaskonzentration in einer Penriing-Mischung ansteigt. Man nahm an, daß die Spannung einer überwiegenden Xenon-Mischung erniedrigt werden könnte, ohne eine Penning-Mischung mit hoher Xenon-Konzentration zu wählen, der Spitzenstrom auch herabgesetzt würde. Es ist bekannt, daß Helium-Neon-Mischungen, obwohl sie keine Penning-Mischungen sind, eine leichte Herabsetzung der Spannung von jedem der individuellen Gase zeigen und es wurden Untersuchungen für entsprechende Mischungen mit Xenon gemacht. Man stellte fest, daß Mischungen von Argon in Xenon diesen Effekt zeigen, der wahrscheinlich mit der Ionisation von Argon-Atomen mit darauffolgendem Ladungsaustausch zu ArXe- oder Xep-Molekülen in der Entladung, von der die charakteristische Xenon-Strahlung ausgeht, verbunden ist. Ein anderer möglicher Grund ist ein Anregungsaustausch von metMastabilen Argon-Atomen mit Xenon-Atomen im Grundzustandj dies ist ein Prozeß, der mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, jeden geeigneten lumines-

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zenten Leuchtstoff zu verwenden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Leuchtstoff photolumineszent. Der Ausdruck "photolumineszenter Phosphor" umfaßt ganz allgemein alle festen und flüssigen, anorganischen und organischen Materialien, die in der Lage sind, absorbierte Photonen in abgegebene Photonen anderer Energie umzuwandeln, wobei die abgegebenen Photonen sichtbares Licht bilden, das in Helligkeit und Intensität für eine sichtbare Anzeige ausreicht. Typische photolumineszente Leuchtstoffe, an die hier gedacht ist, umfassen, dies ist jedoch nicht einschränkend gemeint, sowohl aktivierte als auch nicht aktivierte Verbindungen, z.B. Sulfid, wie Zinksulfid, Zink-Cadmiumsulfid, Zink-Sulfoselenide; ,jilikate, wie Zink-Silikate, Zink-Beryllium-Silikate, Mg-Silikate; Wolframate, wie Kalzium-WoIframat, Magnesium-Wolframat; Phosphate, Borate und Arsenate, wie Kalzium-Phosphate, Cadmium-Borate, Zink-Borate, Magnesium-Arsenate, und die Oxide und Halogenide, wie selbstaktiviertes Zinkoxid, Magnesium-Fluoride und Magnesium-Fluorgermanate. Typische Aktivatoren umfassen, auch dieses bedeutet keine Einschränkung, Mn, Eu, Ce, Pb, etc.

Vorzugsweise wird der in JEDEC Electrode Tube Council, Publication No. ISA of January 1966, revised February 1969, definierte Leuchtstoff P1 verwendet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer Gasentladungs-Anzeige/Speicher-Vorrichtung mit mindestens einer dielektrischen Ladungsspeicher-Oberfläche ist der Leuchtstoff auf geeignete Weise mit der dielektrischen Oberfläche verbunden.

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Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann der Leuchtstoff mit Hilfe jeder geeigneten Methode mit der dielektrischen Oberfläche verbunden werden. Geeignete Methoden sind "zum Beispiel: Niederschlag aus der Dampfphase, Niederschlag im Vakuum, chemischer Niederschlag aus der Dampfphase, nasses Aufsprühen oder Niederschlagen aus einer Mischung oder Lösung des Leuchtstoffes mit bzw. in einer Flüssigkeit mit. nachfolgendem Verdampfen der Flüssigkeit, Siebdruck, trockenes Aufsprühen des Phosphors, Verdampfen mit einem Elektronenstrahl, einer Plasma-Flamme, Lichtbogenaufsprühen, thermische Verdampfung, Verdampfung mit einem Laser, Verdampfung mit Hochfrequenz oder Induktionsheizung und/oder durch Sputtern.

Der Leuchtstoff kann auf die dielektrische Oberfläche oder SubOberfläche in jeder geeigneten geometrischen Form, Muster oder Konfiguration, symmetrisch oder asymmetrisch aufgebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gasentladungsanzeige/Speicher-Vorrichtung, die mit mehr schematisch dargestellten Betriebsspannungsquellen verbunden ist;

Fig. 2 einen'Schnitt durch die Vorrichtung nach Figl 1 entlang der Linien 2-2, in dem aber die Vertikal-Abmessungen der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt sind;

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung eines Teiles des Querschnittes gemäß f ή%₈% fifo 933

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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig.1.

Die Vorrichtung nach der Erfindung verwendet ein Paar dielektrischer Filme 10 und 11, die durch eine dünne Schicht oder Volumen eines gasförmigen Sntladungsmediunis 12 getrennt sind. Dieses Medium 12 liefert zahlreiche Ladungen (ionen und Elektronen), die abwechselnd auf den Oberflächen der dielektrischen Glieder an einander gegenüberliegenden elementaren diskreten Bereichen X und Y gesammelt werden, die durch die Leitermatrix auf den das Gas nicht berührenden Seiten der dielektrischen Glieder definiert sind. Jedes dielektrische Glied hat grosse offene Oberflächenbereiche und eine Mehrzahl von Paaren elementarer Ä- und Y-Bereiche. Da die elektrisch wirksamen Glieder, wie auch die dielektrischen Glieder 10 und 11 und die Leitermatrizen 13 und 14 alle verhältnismäßig dünn sind (in den Figuren ist ihre Dicke übertrieben groß dargestellt), sind sie auf stabile, nichtleitende Trägerkörper 16 und 17 aufgebracht und werden von diesen getragen.

Vorzugsweise sind einer oder beide der nichtleitenden Trägerkörper 16 und 17 für das durch die Entladungen in dem elementaren Gasvolumen erzeugte Licht durchlässig. Sie sind vorzugsweise transparente Glaskörper, die im wesentlichen die Gesamtdicke und Stabilität des Paneels bestimmen. Die Dicke der Gasschicht 12, die durch Abstandskörper 15 bestimmt ist, liegt normalerweise unter 0,25 mm und vorzugsweise etwa bei 0,1 bis 0,15 mm. Die Dicke der dielektrischen Schuhten 10 und 11 (über den Leitern bei den Elementen oder diskreten Z- und Y-Bereichen)

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liegt normalerweise zwischen 25 und 50/um und die Dicke der Leiter i3 und 14 bei etwa 0,8yum. Die Trägerkörper 16 und 17 sind jedoch viel dicker (insbesondere bei groIBen Paneelen), um eine hinreichende Stabilität zu erreichen, die den Beanspruchungen des Paneels entspricht. Die Trägerkörper 16 und dienen gleichzeitig als lärmeabfuhrelemente für die durch die Gasentladungen erzeugte Wärme und verringern den Einfluß der Temperatur auf die Arbeitsweise der Vorrichtung, Soll nur die Speicherfunktion der Vorrichtung ausgenutzt werden, so braucht keiner dieser Körper lichtdurchlässig zu sein. Außer der Tatsache, daß sie nichtleitend, d.h. gut isolierbar sein müssen, sind keine anderen elektrischen Eigenschaften der Trägerkörper 16 und 17 kritisch. Die Hauptfunktion dieser Trägerkörper ist es, dem gesamten Paneel hinreichend mechanische Festigkeit und Stabilität zu geben, insbesondere im Hinblick auf das Druckdifferential, das auf das Paneel einwirkt und den thermischen Schock. Die thermische Ausdehnung der Trägerkörper soll der der dielektrischen Schichten 10 und 11 angepaßt sein. Normalerweise verwendet man als Trägerkörper handelsübliche, etwa 6 mm starke Platten aus Natron-Kalk-Glas. Andere Gläser, wie z.B. Glas mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten, oder transparentes, entglastes Glas, können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt sie können der erforderlichen Bearbeitung ausgesetzt werden und haben Ausdehnnngseigenschaften, die denen der" dielektrischen Schichten 10 und 11 entsprechen. Für gegebene Druckdifferentiale und Dicke der Glasplatten können die Beanspruchung und Durchbiegung der Platten mit Hilfe der bekannten Formeln (siehe z.B.

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R.J. Roark, Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill, 1954, errechnet werden. Die Abstandskörper 15 können aus demselben Glasmaterial wie die dielektrischen Filme 10 und 11 hergestellt werden und können als an einem der dielektrischen Glieder ' geformte Vorsprünge ausgebildet sein, di* mit dem anderen Glied verschmolzen werden, um so einen hermetischen Verschluß zu bilden, der das ionisierbare Gasvolumen 12 einschließt. Es ist jedoch auch möglich, einen besonderen endgültigen hermetischen Verschluß mit Hilfe eines durch hochfestes, entglastes Glas 15S vorzusehen.

Weiter ist ein Anschlußrohr 18 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Raum zwischen den dielektrischen Gliedern 10 und 11 leergepumpt und dann mit dem ionisierbaren Gas gefüllt werden kann. Bei großen Paneelen können besondere scheibchenförmige Abstandskörper 15b aus Glas vorgesehen werden, die zwischen zwei Leiterstreifen angeordnet sind und mit den dielektrischen Gliedern 10 und 11 verschmolzen oder verlötet sind und so die Stabilität des Paneels erhöhen und eine gleichförmige Dicke des Gasvolumens sicherstellen.

Leiteranordnungen 13 und 14 können auf den Trägerkörper 16 und durch zahlreiche bekannte Verfahren, wie z.B. Photoätzen, Niederschlag im Vakuum, Schablonen-Verfahren, etc., aufgebracht werden. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Paneel beträgt der Abstand der Leiter von Mitte zu Mitte etwa 0,425 mm. Um die Leiteranordnungen zu bilden, kann ein transparentes oder halbtransparentes leitendes Material wie Zinnoxid, Gold oder Aluminium verwendet werden;

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es sollte einen Widerstand von weniger als 3000 Ohm pro Leitung haben. Alternativ können schmale, undurchsichtige Elektroden verwendet werden, so daß das Entladungslicht um die Kanten der Elektroden herum den Betrachter erreicht. Ss ist wichtig, ein Leitermaterial auszusuchen, das wahrend der Behandlung des dielektrischen Materials nicht angegriffen wird.

Die Leiteranordnungen 13 und 14 können aus Drahten oder Fäden aus Kupfer, Gold, Silber, Aluminium oder federn anderen leitenden Iletall oder Material bestehen. So können z.B. im Handel erhältliche, 25 /um starke Drähte verwendet werden. In situ erzeugte Leiteranordnungen sind jedoch vorzuziehen, da sie einfacher und gleichförmiger an den Trägerkörpern 16 und 17 ausgebildet werden können. Die dielektrischen Schichten 10 und 11 werden aus einem anorganischen Material, vorzugsweise in situ, als ein haftender Film oder Bedeckung hergestellt, die während des Äusheizens des Paneels nicht chemisch oder physikalisch angegriffen wird. Ein geeignetes Material £ü¥ dafür ist ein Lotglas, wie das von der Anmelderin vertriebene Glas Kimble SG-68.

Dieses Glas hat Ausdehnungseigenschaften, die den Ausdehnungseigenschaften gewisser Natron-Kalk-Gläser entsprechen und kann für die dielektrischen Schichten verwendet werden, wenn die Trägerkörper 16 und 17 aus Hatron-Kalk-Glas bestehen. Die dielektrischen Schichten 10 und 11 müssen glatt sein, eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 1000 Y aufweisen und im mikroskopischen Bereich homogen sein (d.h., keine Sprünge, Blasen, Kristalle, Schmutz, Oberflächenfilia, etc., aufweisen). Darüber

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hinaus sollen die Oberflächen der dielektrischen Schichten 10 und 11 im ausgeheizten Zustand gute Elektronen-Photoemitter sein. Die dielektrischen Schichten 10 und 11 können auch mit Materialien bedeckt werden, die eine gute Elektronenemission sicherstellen, wie sie z.B. in der US-PS 3 634 719 beschrieben sind. Selbstverständlich muß bei einer optischen Anzeigevorrichtung mindestens eine der dielektrischen Schichten 1.0 und 11 für das durch die Gasentladungen erzeugte Licht durchlässig, d.h. durchsichtig oder durchscheinend sein. Vorzugsweise sind beide Schichten optisch durchsichtig.

Der Abstand zwischen den Oberflächen der dielektrischen Filme beträgt vorzugsweise etwa 75 bis 150 /um bei Leiteranordnungen 13 und 14, die einen Abstand von Mitte zu Mitte von etwa 0,425 mm haben.

Die Enden der Leiter 14-1 ......14-4 und der Trägerkörper 17 erstrecken sich über das eingeschlossene Gasvolumen 17 hinaus, so daß elektrische Verbindungen zu den Übergangs- und Ansteuerschaltungen 19 angebracht werden können. Entsprechend erstrecken sich auch die Enden der Leiter 13-1 13-4 auf dem Trägerkörper 16 über das eingeschlossene Gasvolumen 12 hinaus, so daß auch hier elektrische Verbindungen mit den Übergangs- und Adressierschaltungen 19 angebracht werden können.

Wie bei den bekannten Anzeigesystemen können die Übergangs- und Adressierschaltungen 19 ein relativ wenig aufwendiges Zeilenabtastsystem oder ein etwas aufwendigeres System mit wahlfreiem

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Zugriff und hoher Geschwindigkeit sein. In jedem Fall ist zu beachten, daß eine niedrige Amplitude der Betriebspotentiale Schwierigkeiten mit der Übergangsschaltung zwischen dem Adressiersystem und dem Anzeige/öpeicher-Paneel herabsetzt. Somit sind bei einem Paneel mit grösserer Gleichmäßigkeit in den Entladungseigenschaften innerhalb des gesamten Paneels die Toleranzen und Betriebseigenschaften des Paneels, mit dem die Übergangsschaltung zusammenarbeitet, weniger einschränkend.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen, einem ionisierbaren gasförmigen Medium und mindestens einem Leuchtstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierbare gasförmige Medium im wesentlichen aus etwa 20 bis 35 Atomprozent Argon und etwa 80 bis 65 Atomprozent einer Zusammensetzung auf Xenon-Basis besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auf Xenon-Basis im wesentlichen aus etwa 95 bis 100 Atomprozent Xenon und etwa 5 bis 0 Atomprozent einer anderen ausgewählten Komponente besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte andere Komponente aus der Gruppe Neon, Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilber ausgewählt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass das ionisierbare gasförmige Medium unter einem Druck von 250 Torr oder weniger steht.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da:3 die Vorrichtung vom Anzeige/Speicher-Typ ist und mindestens eine dielektrisch isolierte Elektrode enthält.

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6. Ionisierbares gasförmiges Medium zur Verwendung in einer Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen und mindestens einem Leuchtstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus etwa 20 bis 35 Atomprozent Argon und etwa 80 bis 65 Atomprozent einer Zusammensetzung auf Xenon-Basis besteht.
7. lonisierbares gasförmiges Medium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung auf Xenon-Basis im wesentlichen aus etwa 95 bis 100 Atomprozent Xenon und etwa

5 bis 0 Atomprozent einer anderen ausgewählten Komponente besteht.
8. lonisierbares gasförmiges Medium nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte andere Komponente aus der Gruppe Neon, Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilber ausgewählt ist.
9. Ionisierbares gasförmiges Medium nach einem der Ansprüche

6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einem Druck von 250 Torr oder weniger steht.

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