DE2339923C3 - Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung - Google Patents

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 vor. Daten, z. B. Zahlen, Buchstaben, Radaranzeigen, Luftlag darstellungen, 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, hinter denen Leiterelemente so angeordnet sind, daß sie eine Mehrzahl von diskreten Gasentiadungs-Einheiten oder -Zellen bilden.

Es sind Anzeigevorrichtungen bekannt, bei denen die C,,;LJungszeIlen 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 Gasvölumens einer ausgewählten Entladungszelle durch Anregen 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 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.

Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung mit nicht physikalisch isolierten, d, h, offenen Entladungszellen, ist 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 H. G. Slot tow: »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 5 47, 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 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 ei:ier Leitermatrix mit H Zeilen und C Spalten die Zahl der elementaren oder diskreten Bereiche gleich dem Doppelten der Zahl der elementaren Entladungszellen.

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 benachbart?*! 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 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 Leiteranordnungem 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, NHj,

Sauerstoff, Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlenwasserstoff, P2O5, Borfluoride, Säureraueh, TiCU, Gase aus der Gruppe VIII, Luft, H2O2, Dämpfe von Natrium, Quecksilber, Thallium, Cadmium, Rubidium und Caesium, Kohlenstoffdisulfid, Lachgas, H2S', sauerstofffreie Luft, Pbosphordampf, C2H2, CH4. Naphthalindampf, Anthracen, Freon, Äthylalkohol, Metbylenbromid, 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 mit nicht isolierten Entladungszellen. Wie in der obengenannten US-PS 34 99 167 beschrieben, ist der Raum zwischen den dielektrischen Oberflächen, Jer 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 jnd S 1 ο 11 ο w bzw. der US-PS 34 99 167 beschrieben ist, verwendet.

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

^MM =

V — V

60

Darin ist Vr die halbe Amplitude des kleinsten Haltespannungssignals, das in jeder Halbwelle zu einer Entladung führt, bei der die Zelle aber noch nicht bistabil ist, und Vristdie halbe Amplitude der minimalen zugeführten Spannung, die ausreicht, um eine einmal ausgelöste Entladung aufrechtzuerhalten.

Das grundlegende elektrische Phänomen, von dem bei dieser Erfindung Geb/;.uch 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 OberflSchen, 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-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 '.:ne 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, urn 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 »Adressierspa.nnung« ist eine an den X- Y- 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 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 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 11 61 832, 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.

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 raHinalf tivpn Mntprial aucophpn Ifnnn — — ο —

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 99 167 beschrieben ist, in der der Flaum 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 GasrauiTi 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 Konditionierungsquelle, 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 (DE-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 besonders Treiberschaltung erforderlich ist. So hat z. B. ein« Anzeigevorrichtung mit 1 Mio Zellen (!024 · 10
Entladungszellen) mit einem Spitzen-Entladungsstrorr von I mA pro Zelle einen möglichen Gesamt-Spitzen-Entladungsstrom von 1000 A, wenn alle Zellen einge schaltet sind. Die bekannten elektronischen Schaltmitte 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 au; etwa 20 bis 35 Atomprozent Argon und etwa 80 bi; 65 Atomprozent einer Zusammensetzung auf Xenon Basis besteht.

Die Zusammensetzung auf Xenon-Basis besteh vorzugsweise im wesentlichen aus etwa 95 bis IW Alnmnrr>7Pnl Xenon und Ptwa "i hi"; 0 Atnmnrnypn einer anderen ausgewählten Komponente. Diese anders Komponente ist vorzugsweise aus der Gruppe Neon Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilber ausge wählt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile besteher außer einer Verringerung der Spitzen-Gasentladungs ströme in geringeren Betriebsspannungen als bei Xenor ähnlich den Penning-Mischungen und einer geringerer Entladur>sgeschwindigkeit (formative Zeitverzöge rung). Hieraus ergeben sich beträchtliche Vorteile füi die erforderlichen elektronischen Schaltmittel und ihrer Betrieb. Weiter sind der Bereich der statischer Betriebsspannungen und die mittleren Speichergrenzer höher als bei reinem Xenon oder Penning-Mischunger als Gas (40 V gegenüber 10 V). Die dynamischer Betriebseigenschaften der Vorrichtung werden dadurcr verbessert. Bei einer Gasmischung mit 20 bis 35 Atom prozent Argon ergibt sich eine optimale Betriebsweise der Vorrichtung bei einem Gasdruck, der von der Breit« des Gasraumes abhängig ist, jedoch im allgemeinen ähnlich dem Paschen-Minimum, für reines Xenon be etwa 0,33 Bar oder niedriger liegt.

Die Erfindung entstand bei Untersuchungen binärer Edelgasmischungen für die Verwendung in Anzeigevor richtungen mit Farb-Leuchtstoffen mit der Absicht, die sehr hohen Spitzen-Entladungsströme mit entweder reinem Xenon oder schweren Xenon-Penning-Mischun gen herabzusetzen. Die hohe Xenon-Konzentration isi wegen der bekannten hohen Ultraviolett-Ausbeute für die Stimulation der Leuchtstoffe erforderlich. Frühere Arbeiten haben gezeigt, daß der Spitzenstrom mit dei Minoritäts-Gaskonzentration in einer Pennirr, -Mischung ansteigt. Man nahm an, daß die Spannung einer überwiegenden Xenon-Mischung erniedrigt werder 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-Mischun gen 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 die charakteristische Xenon-Sirahhing ausgeht, verbunden ist Ein anderer tnöglicher Grund ist ein Anregungsaustauscr von metastabilen Argon-Atomen mit Xenon-Atomer

im Griinclzustand; 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 bilden, das in Helligkeit und Intensität fiii' 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 Kalzium-Woiframat, Magnesium-Wolframat; Phosphate, Borate und A^rSPna'C. wip Kalyiiim-Phnsnhate. C!ariminm-Rnrate, Zink-Borate, Magnesium-Arsenale, 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. I6A 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, rviusicr oder Konfiguration, symmcii imj'm uuci asymmetrisch aufgebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Gasentladungsanzeige-Vorrichtung, die mit schematisch dargestellten Betriebsspannungsquellen verbunden ist,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 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 K-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 V-Bereichen) liegt normalerweise zwischen 25 und 50 μίτι und die Dicke der Leiter 13 und 14 bei etwa 0,8 μπι. 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 dr. dielektrischen Schichten 10 und 11 angepaßt sein.

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MUI llmicl WCI5C vcl WCIlUCl man aia t 1115^1 ιχ*>. ρν.·

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 und Dicke der Glasplatten können die Beanspruchung und Durchbiegung der Platten mit Hilfe der bekannten Formeln (siehe z.B. R.J. Roark, Formulas for Stress and Strain, McGraw-Hill, 1954) errechnet werden. Die Abstandskörper 15 können aus demselben Glasmaterial wie die dielektrischen Schichten 10 und 11 hergestellt werden und können als an einem der dielektrischen Schichten geformte Vorsprünge ausgebildet sein, die mit der anderen Schicht verschmolzen werden, um so einen hermetischen Verschluß zu bilden, der das ionisierbare Gasvolumen 12 einschließt. Es ist jedoch auch möglich, einen hermetischen Verschluß mit Hilfe eines hochfesten, entglasten Glases 15s vorzusehen.

Weiter ist ein Anschlußrohr 18 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Raum zwischen den dielektrischen Schichten 10 und 11 leergepumpt und dann mit dem ionisierbaren Gas gefüllt werden kann. Bei großen

Anzeigetafeln können besondere scheibchenförmige Abstandskörper \5b 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 Gasvulumens sicherstellen.

Leiteranordnungen 13 und 14 können auf den Trägerkörper 16 und 17 durch zahlreiche bekannte Verfahren, wie z. B. Photoätzen, Niederschlag im 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 Ha$ Entladun^licht um die Ksnten der zo 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 um siarke 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-Glas 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 Ι50μπι bei Leiteranordnungen 13 und 14, die einen Abstand von

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 Adressiersehaltungen 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 /.eiclinuniion

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Mehrfach-Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Gasentladungszellen, mindestens s 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 Komponente besteht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte andere Komponente aus der Gruppe Neon, Krypton, Stickstoff, Helium und Quecksilbera-jsgewählt ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierbare Gasgemisch unter einem Druck von 0,33 Bar oder weniger steht