DE2339923B2 - Mehrfach-gasentladungsvorrichtung - Google Patents
Mehrfach-gasentladungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen,
mindestens einem Leuchtstoff und einer Füllung aus einem ionisierbaren Gasgemisch, das Argon und Xenon
enthält Eine solche Vorrichtung liefert eine visuelle Anzeige oder Darstellung von Daten, z.B. Zahlen,
Buchstaben, Radaranzeigen, Luftlagedarstellungen, binären Worten, Darstellungen für Lehrzwecke usw.
Das Gasgemisch ist unter einem geeigneten Druck in einer dünnen Gaskammer oder einem Zwischenraum
zwischen zwei gegenüberliegenden dielektrischen Ladungsspeicherelementen eingeschlossen, hinttr denen
Leiterelemente so angeordnet sind, daß sie eine Mehrzahl von diskreten Gasentladungs-Einheiten oder
-Zellen bilden.
Es sind Anzeigevorrichtungen bekannt, bei denen die Entladungszellen zusätzlich durch eine begrenzende
physikalische Struktur, wie z. B. öffnungen in perforierten
Glasplatten oder ähnlichem, begrenzt sind, 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 Entladungszelle
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 dem 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 zugeführten Spannung auszulösen. Die so gespeicherten Ladungen bilden einen
elektrischen Speicher.
Die dielektrischen Schichten behindern somit den Obergang 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.
Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung mit nicht physikalisch isolierten, d. h. offenen Entiadungszelien, st
in der US-PS 34 99 167 beschrieben.
Ein Beispiel einer Vorrichtung mit physikalisch isolierten Zellen ist in einem Aufsatz von D. L B i t ζ e r
und RG. S1 ο 11 ο w: »The Plasma Display Panel —
A Digitally Addressable Display With Inherent Memory«, Proceeding of the Fall Joint Computer Conference,
IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966, S. 541 bis 547, und auch in der US- PS 35 59 190 beschrieben.
Bei der Herstellung einer solchen Vorrichtung wird ein kontinuierliches Volumen eines ionisierbaren Gases
zwischen einem Paar dielektrischer Oberflächen eingeschlossen, hinter denen Leiterelemente verlaufen, die
typischerweise Mairixelemente 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 Leitennatrix mit //Zeilen und
C Spalten die Zahl der elementaren oder diskreten Bereiche gleich dem Doppelten der Zahl der elementaren
Entiadungszelien.
Weiter kann die Vorrichtung eine sogenannte 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 getrennt sind. In einer solchen
Vorrichtung tritt die Gasentladung nicht zwischen zwei einander gegenüberliegenden Elektroden, sondern
zwischen zwei einander benachbarten Elektroden auf demselben Substrat auf; das Gas ist dabei zwischen dem
Substrat und einer Außenwand eingeschlossen.
Es ist weiter eine Gasentladungsvorrichtung möglich, in der einige der Leiterelemente in direktem Koniakt
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 Weise geformt sein.
Normalerweise ist die Leiteranordnung vom KreuzgitterTyp, 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, Worte, usw.) 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 Gasmischungen als gasförmiges Medium verwendet worden. Typische dieser bekannten
Gase enthalten CO, CO2, Halogene, Stickstoff, NH3,
Sauerstoff, Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, P2O5, Borfluoride, Säurerauch, TiCU, Gase aus der
Gruppe VIII, Luft, H2O2, Dämpfe von Natrium,
Quecksilber, Thallium, Cadmium, Rubidium und Caesium, Kohienstoffdisulfid, Lachgas, H'S', sauerstofffreie
Luft, Phosphordampf, C2H2, CHa, Naphthalindampf. Anthracen. Freon, Äthylalkohol, Methylenbromid,
schweren 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.
Bei einer Anzeigetafel mit offenen Zellen, entsprechend der US-PS 34 99 167 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 einer Vorrichtung
nicht isolierten Entladungszellen. Wie in der obengenannten US-PS 34 99 167 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 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 einer gegebenen Entladungsvorrichtung 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 obengenannten Aufsatz von B i t ζ e r und S1 ο 11 ο w bzw. der US-PS 34 99 167
beschrieben ist, verwendet
Der Ausdruck »Speichergrenze« (M. M.) ist hier wie folgt definiert:
Vr 2
60
Darin ist Vf die halbe Amplitude des kleinsten Haltespannungssignals, das in jeder Halbwelle zu einer
Entladung führt, bei der die Zelle aber noch nicht bistabil ist, und Vcist die halbe 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 gegenüber liegen
den diskreten Punkten oder Flächen auf einem Paai 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 entgegengerichtei 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-Wechselspannung, 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.
Zusätzlich zu der Haltespannung können andere Spannungen verwendet werden, um die Anzeigevorrichtung
zu betreiben, wie Zündspannungen, Adressierspannungen, Schreibspannungen.
Eine »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 A"-V-Elektroden-Koordinaten
derart erzeugte Spannung, daß an der ausgewählten Zelle bzw. den ausgewählten Zellen
die Gesamtspannung über den Zellen gleich oder größer ist als die Zündspannung, bei der sich die Zelie
entlädt.
Eine »Schreibspannung« ist eine Adressierspannung, deren Amplitude ausreicht, um es wahrscheinlich zu
machen, daß .n 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 Sigr.alspanr.ung adressiert wird. Es sind bereits verschiedene Mittel zum Konditionieren
von Gasentladungszellen bekannt Eines dieser Konditionierungsmittel umfaßt einen sogenannten elektronischen
Prozeß, bei dem ein elektronisches Konditionierungssignal oder -impuls periodisch allen Entladungszellen
der Gasentladungsvorrichtung zugeführt wird (siehe hierzu z. B. die GB-PS 1161 832. S. 8, Zeilen 56 bis 76,
die US-PS 35 59 190 und den Aufsatz von J ο h η s ο η,
u. a.: »The Device Characteristics of the Plasma Display Element« in IEEE Transactions on Electron Devices,
September 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 zu lange zwischen den periodisch
zugeführten Konditionierungsimpulsen warten, da mindestens ein freies Elektron anwesend sein muß, um eine
Zelle zu entladen und zu konditionieren. S
Ein anderes Konditionierungsverfahren umfaßt die Anwendung einer äußeren Strahlung, wie z. B. dem
Aussetzen eines Teiles oder des gesamten gasförmigen Mediums einer ultravioletten Strahlung. Diese äußere
Konditionierung hat den offensichtlichen Nachteil, daß es nicht immer zweckmäßig oder möglich ist, die
Vorrichtung einer äußeren Strahlung auszusetzen. Zudem erfordert eine äußere Ultraviolett-Quelle
verschiedene Hilfsgeräte. Aus diesen Gründen wird normalerweise eine interne Konditionierung vorgezogen.
Der Weg der internen Konditionierung besteht in der Anwendung einer inneren Strahlung, die von einem
radioaktiven Material ausgehen kann.
Andere Wege der internen Konditionierung, die als Photonen-Konditionierung bezeichnet werden, umfassen
die Verwendung einer oder mehrerer sogenannter 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 34 99 !67 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 Entladung in einem ausgewählten
diskreten oder elementaren Gasvolumen (Entladungszelle) erzeugt worden sind, gestattet, sich frei durch den
Gasraum zu bewegen und so andere und entferntere elementare Volumen anderer Entladungseinheiten zu
konditionieren. Zusätzlich zu oder an Stelle der Pilotzellen können andere interne Photonen-Quellen
verwendet werden.
Eine interne Photonen-Konditionierung ist nicht ausreichend, wenn eine gegebene, adressierte Entladungseinheit
weiter von der Konditionierungsqueiie, z. B. der Pilotzelle, entfernt ist Aus diesem Grund kann
also eine Mehrzahl von Pilotzellen erforderlich sein, um eine größere Anzeigetafel zu konditionieren. Bei einer
besonders zweckmäßig ausgebildeten Vorrichtung besteht der Rand der Anzeigetafel aus einer Mehrzahl
von solchen Pilotzellen.
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
ausgehende Strahlung erregt werden. Bei einer solchen Entladungsvorrichtung nach der bereits genannten
US-PS 34 99 167 können Leuchtstoffe in einer oder mehreren dielektrischen Oberflächen zur Ladungsspeicherung
angeordnet oder in sie 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 einer bekannten Gasentladungs-Anzeige-Vorrichtung
mit Leuchtstoffen (DT-OS 21 52 139) hat man verschiedene Gasmischungen verwendet, insbesondere
Edelgasmischungen, aus z.B. Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon oder auch Penning-Mischungen von
Xenon in Neon. Solche Gasgemische sind zum Anregen des Leuchtstoffs sehr wirksam, benötigen aber extrem
hohe Spitzen-Entladungsströme, 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 (1024 · 1024 Entladungszellen) mit einem Spitze^-Entladungsstrom
von ί mA pro Zelle einen möglichen Gesamt-Spil.zen-Entladungsstrom
von 1000 A, wenn alle Zellen eingeschaltet sind. Die bekannten elektronischen Schaltmittel
gestatten einen so hohen Spitzenstrom nicht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diesen zu hohen Entladungsstrom mindestens um eine
Größenordnung zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das ionisierbare Gasgemisch 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 außer einer Verringerung der Spitzen-Gasentladungsströrne
in geringeren Betriebsspannungen als bei Xenon ähnlich den Penning-Mischungen 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 einer 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 reines Xenon bei etwa 250 Torr oder niedriger liegt.
Die Erfindung entstand bei Untersuchungen binärer Edelgasmischungen für die Verwendung in Anzeigevorrichtungen
mit Farb-Leuchtstoffen mit der Absicht, die sehr hohen Spitzen-Entladungsströme mit entweder
reinem Xenon oder schweren Xenon-Penning-Mischungen 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 MinoritPts-Gaskonzentration in einer Penning-Mtschung
ansteigt. Man nahm an, daß die Spannung einer überwiegenden Xenon-Mischung erniedrigt werden
könnte, ohne eine Penning-Mischang 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
Xe2-Molekülen in der Entladung, von der dis charakteristische
Xenon-Strahlung ausgeht, verbunden ist Ein anderer möglicher Grund ist ein Anregungsaustausch
von metastabilen Argon-Atomen mit Xenon-Atomen
im Grundzustand; dies ist ein Prozeß, der mit hoher Wahrscheinlichkeit auftritt.
Es ist möglich, jeden geeigneten lumineszenten Leuchtstoff zu verwenden. Der Leuchtstoff kann auch
photolumineszent sein. Der Ausdruck »photolumineszenter Leuchtstoff« 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 ι ο
bilden, das in Heiligkeit und Intensität für eine sichtbare Anzeige ausreicht. Typische photolumineszente Leuchtstoffe,
an die hier gedacht ist, umfassen beispielsweise sowohl aktivierte als auch nicht aktivierte Verbindungen,
z. B. Sulfid, wie Zinksulfid, Zink-Cadmiumsulfid, Zink-Sulfoselenide; Silikate, wie Zink-Silikate, Zink-Beryllium-Silikate,
Mg-Silikate; Wolframate, wie Kalziium-Wolframat,
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 sind beispielsweise Mn, Eu, Ce, Pb,
usw. Vorzugsweise wird der in JEDEC Electrode Tube Council, Publication No. 16A of January 1966, revised
February 1969, definierte Leuchtstoff P 1 verwendet.
Der Leuchtstoff kann mit Hilfe jeder geeigneten Methode mit der dielektrischen Oberfläche verbunden
werden. Geeignete Methoden sind z. B.: 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 Zerstäubung.
Der Leuchtstoff kann auf die dielektrische Oberfläche oder Sub-Oberfläche in jeder geeigneten geometrischen
Form, Muster oder Konfiguration, symmetrisch oder asymmetrisch aufgebracht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gasentladungsanzeige-Vorrichtung, die mit schematisch
dargestellten Betriebsspannungsquellen verbunden ist,
Fig. 2 einen .Schnitt durch die Vorrichtung nach
F i g. 1 entlang der Linien 2-2, in dem aber die Vertikal-Abmessungen der Deutlichkeit halber übertrieben
groß dargestellt sind,
F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des
Querschnittes gemäß F i g. 2 und
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.
Die Vorrichtung verwendet ein Paar dielektrischer Schichten 10 und 11, die durch eine dünne Schicht oder
Volumen eines gasförmigen Entladungsmediums 12 getrennt sind. Dieses Medium 12 liefert zahlreiche
Ladungen (Ionen und Elektronen), die abwechselnd auf den Oberflächen der dielektrischen Schichten an
einander gegenüberliegenden elementaren diskreten Bereichen X und Y gesammelt werden, die durch die
Leitermatrix auf den das Gas nicht berührenden Seiten der dielektrischen Schichten definiert sind. Jede
dielektrische Schicht hat große offene Oberflächenbereiche und eine Mehrzahl von Paaren elementarer X-
und Y-Bereiche. Da die elektrisch wirksamen Flächen, wie auch die dielektrischen Schichten 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 der Vorrichtung bestimmen. Die Dicke der
Gasschicht 12, die durch Abstandskörper 15 bestimmt ist, liegt normalerweise unter 0,25 mm vorzugsweise
etwa bei 0,1 bis 0,15 mm. Die Dicke der dielektrischen Schichten 10 und 11 (über den Leitern bei den
Elementen oder diskreten X- und y-Bereichen) liegt normalerweise zwischen 25 und 50 μπι und die Dicke
der Leiter 13 und 14 bei etwa 0,8 μΐη. Die Trägerkörper
16 und 17 sind jedoch viel dicker (insbesondere bei großen Abmessungen), um eine hinreichende Stabilität
zu erreichen, die den Beanspruchungen entspricht. Die Trägerkörper 16 und 17 dienen gleichzeitig als
Wärmeabfuhrelemente 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, der gesamten Vorrichtung hinreichend mechanische
Festigkeit und Stabilität zu geben, insbesondere im Hinblick auf das Druckdifferential, das auf die
Vorrichtung 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 Ausdehnungseigenschaften,
die denen der dielektrischen Schichten 10 und 11 entsprechen. Für gegebene Druckdifferentiale unc
Dicke der Glasplatten können die Beanspruchung unc Durchbiegung der Platten mit Hilfe der bekanntet
Formeln (siehe z. B. R. J. R ο a r k, Formulas for Stresi
and Strain, McGraw-Hill, 1954) errechnet werden. Di< Abstandskörper 15 können aus demselben Glasmateria
wie die dielektrischen Schichten 10 und 11 hergestell
werden und können als an einem der dielektrische! Schichten geformte Vorsprünge ausgebildet sein, dii
mit der anderen Schicht verschmolzen werden, um s< einen hermetischen Verschluß zu bilden, der da
ionisierbare Gasvolumen 12 einschließt. Es ist jedocl auch möglich, einen hermetischen Verschluß mit Hilft
eines hochfesten, entglasten Glases 15s vorzusehen.
Weiter ist ein Anschlußrohr 18 vorgesehen, mi dessen Hilfe der Raum zwischen den dielektrische!
Schichten 10 und 11 leergepumpt und dann mit den ionisierbaren Gas gefüllt werden kann. Bei großei
609 509'K
Anzeigetafeln können besondere scheibenförmige Abstandskörper 156 aus Glas vorgesehen werden, die
zwischen zwei Leiterstreifen angeordnet sind und mit den dielektrischen Schichten 10 und 11 verschmolzen
oder verlötet sind und so die Stabilität der Vorrichtung erhöhen und eine gleichförmige Dicke des Gasvolumens
sicherstellen.
Leiteranoninungen 13 und 14 können auf den
Trägerkörper 16 und 17 durch zahlreiche bekannte Verfahren, wie z. B. Photoätzen, Niederschlag im ι ο
Vakuum, Schablonen-Verfahren usw., aufgebracht werden. Bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung 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; es sollte einen Widerstand von weniger als 3000 0hm pro Leitung haben. Alternativ können
schmale, undurchsichtige Elektroden verwendet werden, so daß das Entladungslicht um die Kanten der
Elektroden herum den Betrachter erreicht. Es ist wichtig, ein Leitermaterial auszusuchen, das während
der Behandlung des dielektrischen Materials nicht angegriffen wird.
Die Leiteranordnungen 13 und 14 können aus Drähten oder Fäden aus Kupfer, Gold, Silber,
Aluminium oder jedem anderen leitenden Metall oder Material bestehen. So können z. B. im Handel
erhältliche, 25 μπι 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 Ausheizens der Vorrichtung nicht chemisch oder physikalisch angegriffen wird. Ein geeignetes
Material 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 Natron-Kalk-G'as bestehen. Die dielektrischen Schichten 10 und 11 müssen glatt sein,
eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 1000 V aufweisen und im mikroskopischen Bereich homogen sein (d. h.
keine Sprünge, Blasen, Kristalle, Schmutz, Oberflächenfilm usw. aufweisen). Darüber 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. Selbstverständlich muß bei einer optischen Anzeigevorrichtung mindestens
eine der dielektrischen Schichten 10 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 μΐη
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 Gasvoiumen 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 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 der Anzeigetafel
herabsetzt. Somit sind bei einer Vorrichtung mit größerer Gleichmäßigkeit in den Entladungseigenschaften
deren Toleranzen und Betriebseigenschaften im Zusammenwirken der Übergangsschaltung weniger
kritisch.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen, mindestens
einem Leuchtstoff und einer Füllung aus einem ionisierbaren Gasgemisch, das Argon und Xenon
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierbare Gasgemisch 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 Komponenten besteht
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte andere Komponenie aus
der Gruppe Neon, Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilber ausgewählt ist
4. Vorrichtung nach einem der Anspräche I bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierbare Gasgemisch unter einem Druck von 250 Torr oder
weniger steht.
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