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Wahlweise Ansteuerung der Entladungsstelle bei mit Gasentladung arbeitenden
Anzeige-/Speichervorrichtungen Die Erfindung betrifft Gasentladungsvorrichtungen,
insbesondere Anzeige-/Speichervorrichtungen mit Mehrfachgasentladung, die einen
elektrischen Speicher besitzen und eine Sichtanzeige von Daten wie Ziffern, Buchstaben,
Radaranzeigen, Fiugzeuganzeigen, BinArwörter, Darstellungen für den Unterricht usw.
geben können.
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Die erfindungsgemäßen Mehrfachgasentladungs-Anzeige- und/oder Speichertafeln
sind durch ein isonisierbares gasförmiges Medium gekennzeichnet, gewöhnlich ein
Gemisbh von mindestens-zwei Gasen bei einem entsprechenden Gasdruck, das sich in
einer engen Gaskammer oder einem engen Raum zwischen zwei gegenüberliegenden
dielektrischen
Ladungsspeichern befindet, an deren RUckseiten Leiter (Elektroden) angeordnet sind,
wobei die hinter den dielektrischen Teilen angeordneten Leiter normalerweise eine
entsprechende Vorzugsrichtung besitzen, um dadurch eine Anzahl von einzelnen getrennten
Gasentladungseinheiten oder -zellen zu bilden.
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Bei einigen früheren Tafeln werden die Gasentladungszellen zusätzlich
durch eine umgebende oder umgrenzende mechanisch-körperliche Struktur gebildet wie
-Öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen, um die Zellen untereinander
mechanisch-räumlich zu trennen. In beiden Fällen, d.h. mit oder ohne die umgrenzende
mechanisch-körperliche Struktur werden die bei der Isonisierung des Grundgasvolumens
einer gewählten Entladungszelle erzeugten Ladungen (Elektronen, Ionen), die sich
bilden, wenn entsprechende Arbeitswechselspannungen an gewählte Leiter der Zellen
angelegt werden, auf den Oberflächen des Dielektrikums oder der Isolierung an speziell
bestimmten Stellen gesammelt und bilden ein elektrisches Feld, dessen Polarität
dem sie erzeugenden elekttschen Feld entgegengesetzt ist, um dadurch die Entladung
während des Restes der Halbperiode zu beenden und die Auslösung einer Entladung
bei der folgenden entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Spannung zu unterstützen,
wobei die Ladungen, soweit sie gespeichert werden, einen elektrischen Speicher darstellen.
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Somit sperren die Isolierschichten den Durchgang eines wesentlichen
leitenden Stroms von den Leitern zum gasförmigen Medium und dienen auch als Sammelflächen
für die Ladungen des gasförmigen Mediums (Elektronen, Ionen) während der anderen
Halbperioden der Arbeitswechselspannungen, wobei diese Ladungen sich zuerst auf
einer elementaren oder eigenen Isolierfläche während der anderen Halbperioden sammeln,
um einen elektrischen Speicher zu bilden.
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Ein Beispiel für eine Tafel mit nicht mechanisch-räumlich getrennten
oder offenen Entladungszellen wird in der US-Patentschrift 3 499 167 bekannt gemacht.
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Ein Beispiel für eine Tafel mit mechanisch-räumlich getrennten Zellen
wird im Artikel von D.L.Bitzer und H.G.Slottow "The Plasma Display Panel - A Digitally
Addressable Display With Inherent Memory" (Die Plasmaanzeigetafel - Eine digital
adressierbare An--zeige mit eigenem Speicher) in: Proceeding (Verhandlungen) of
the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966,
S. 541-547 bekannt gemacht. Ferner wird auch auf die US-Patentschrift 3 559 190
Bezug genommen.
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Bei der Struktur der Tafel ist ein ununterbrochenes Volumen von ionisierbarem
Gas zwischen zwei Isolierflächen begrenzt, die durch die Elemente einer Matrix bildenden
Leitungsanordnungen hinterfüttert sind. Die sich kreuzenden Leitungsanordnungen
können zueinander rechtwinklig stehen (jedoch kann jede andere Formgebung für die
Leitungsanordnungen verwendet werden), um eine Anzahl yon entgegengesetzten Ladungsspeicherflächen
auf den Oberflächen
der das Gas eingrenzenden Isolierung zu bilden.
Somit beträgt die Zahl der Elementar- oder Einzelflächenbei einer Leitungsmatrix
mit H Zeilen und C Spalten das Doppelte der Zahl dieser elementaren Entladungszellen.
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Ferner kann die Tafel eine sogenannte monolithische Struktur umfassen,
welcher die Leitungsanordnungen auf einem einzigen Träger oder Substrat ausgebildet
sind und bei welcher zwei oder mehrere Anordnungen von einander und vom gasförmigen
Medium durch indestens ein Isolierteil getrennt sind. Bei dieser Vorrichtung findet
die Gasentladung nicht zwischen zwei entgegengesetzten Elektroden statt, sondern
zwischen zwei sich berührenden oder benachbarten Elektroden auf dem gleichen Träger.
Hier ist das Gas zwischen dem Träger und einer Außenwand eingeschlossen.
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Sodann ist es zweckmäßig, ein Gasentladungsgerät zu schaffen, bei
welchem einige der leitenden Teile oder Elektroden direkt mit dem gasförmigen Medium
in Berührung stehen und die restlichen Elektroden gegenüber dem Gas entsprechend
isoliert sind, d.h. ein Gerät, das mit mindestens einer isolierten Elektrode versehen
ist.
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Außer der Formgebung der Matrix können auch die Leitungsanordnungen
anders ausgeformt sein. Obwohl die erfindungsgemäße bevorzugte Leitungsanordnung
ein Gitterkreuz ist, können die Leitungen entsprechend anders ausgeformt sein, z.B.
als Segmentanzeige, wo eine große Vielfältigkeit von zweidimensionalen Anzeigebildern
nicht erforderlich ist wie bei bestimmten genormten optischen Formen
(z.B.
Ziffern, Buchstaben, Wörter usw.) und die Bildauflösung nicht kritisch ist.
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Das Gas erzeugt sichtbares Licht oder unsichtbare Strahlung, welche
Phosphor anregt (wenn eine Sichtanzeige bezweckt wird) sowie, während der Entladung,
eine reichliche Menge von Ladungen.
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Bei früheren Gasentladungseinrichtungen wurde eine große Vielfalt
von Gasen und Gasgemischen als gasförmiges Medium verwandt. Solche Gase waren normalerweise:
CO, CO2, Halogene, Stickstoff, NH3, Sauerstoff, Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe,
P205, Borfluorid, Säuredämpfe, Teil4, Gase der Gruppe VIII, Luft, H202, Natrium-,
Quecksilber-, Thalium-, Kadmium-, Rubidium- und Zäsiumdämpfe, Schwefelkohlenstoff,
Lachgas, H2S, entsäuerte Luft, Phosphordämpfe, C2H2, CH4, Naphtalindampf, Anthracen,
Freon, Äthylalkohol, Methylenbromid, schwerer Wasserstoff, Elektronen anziehende
Gase, Schwefelhexafluorid, Tritium, radioaktive Gase sowie seltene oder Edelgase.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das gasförmige Medium
mindestens ein Edelgas, vorzugsweise jedoch mindestens zwei, die aus der Gruppe
Helium, Neon, Argon, Krypton oder Xenon ausgewählt sind.
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Bei der Tafel mit offenen Zellen der US-Patentschrift 3 499 167 sind
Gasdruck und Stärke des elektrischen Feldes hinreichend, um die bei der Entladung
erzeugten Ladungen in Querrichtung innerhalb des Umfangs der elementären oder einzelnen
Isolierflächen einzuschließen,
insbesondere bei einer Tafel mit
nicht isolierten Entladungszellen. Nach dieser Patentschrift ist der durch das Gas
zwischen den Isolierflächen eingenommene Raum so beschaffen, daß bei der Entladung
erzeugte Photonen in einem gewählten einzelnen oder elementaren Gasvolumen frei
durch den Gasraum fliegen können und auf Oberflächen der Isolierung aufprallen,
die von den gewählten einzelnen Gasräumen entfernt sind, die daraufhin Elektronen
abstrahlen, um dadurch mindestens einen anderen elementaren Gasraum anzusteuern
oder aufzubereiten, der nicht' mit dem elementaren Gasraum identisch ist, von welchem
die Photonen ursprünglich angestrahlt worden sind.
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Für die Speicherfunktion einer gegebenen Entladungstafel hängt der
zulässige Abstand oder Zwischenraum zwischen den Isölierflächen unter anderem von
der Frequenz der eingespeisten Wechselspannung ab, wobei der Abstand normalerweise
bei niederen Frequenzen größer ist.
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Obwohl frühere Gasentladungsvorrichtungen mit außen angeordneten Elektroden
zur Auslösung der Gas entladung, manchmal "elektrodenlose Entladung"-genannt, bekannt
gemacht worden sind, arbeiteten sie mit Frequenzen und Abständen oder Entladungsräumen
und Arbeitsdrücken, bei denen trotz der Auslösung der Entladungen im gasförmigen
Medium die Entladungen unwirksam waren oder nicht für die Ladüngserzeugung und Speicherung
bei höheren Frequenzen benutzt werden konnten. Obwohl die Ladungsspeicherung aüch
bei niederen Frequenzen durchgeführt werden kann, wurde sie nicht für eine Anzeige-/Speichervoxichtung
nach Bitzer-Slottow oder der US-Patentschrift 3 499 167 verwandt.
Der
Begriff "Speichergrenzwert" ("memory margin") wird wie folgt definiert:
worin Vf die Halbamplitude der kleinsten Brennwechselspannung ist, die in jeder
Halbperiode zu einer Entladung führt, bei der jedoch die Zelle nicht bistabil ist,
und VE ist die Halbamplitude der kleinsten angelegten Spannung, die ausreicht, um
die einmal gezündeten Entladungen aufrecht zu erhalten.
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Daraus erhellt, daß die für die Erfindung benützte elektrische Grunderscheinung
in der Erzeugung von Ladungen (Ionen und Elektronen) besteht, die abwechselnd an
Paaren von entgegenliegenden oder sich gegenüberliegenden einzelnen Punkten oder
Flächen auf zwei-Isolierflächen gespeichert werden, welche durch an eine Arbeisspannungsquelle
angeschlossene Leitungen hinterfüttert sind.
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Diese gespeicherten Ladungen ergeben ein elektrisches Feld, dessen
Polarität dem Feld entgegengesetzt ist, das durch die angelegte Spannung erzeugt
wird und die auch die Ladungen erzeugt hat, welche daher dahin wirken, die Ionisierung
im elementaren Gasraum zwischen den sich gegenüberliegenden einzelnen Punkten oder
Flächen der Isolierfläche zu löschen. Der Begriff eine Ladung aufrecht zu erhalten
bedeutet, eine Folge von Augenblicksentladungen zu erzeugen und zwar mindestens
eine Entladung bei jeder Halbperiode der angelegten Brennwechselspannung, nachdem
der elementare Gasraum einmal gezündet worden ist, um eine abwechselnde Speicherung
von Ladungen an Paaren von sich gegenüberliegenden
Einzelflächen
auf den Isolierflächen aufrecht zu erhalten.
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Für die Beschreibung gilt, daß eine Zelle "angeschaltet" oder "angesteuert"
ist, wenn eine Ladungsmenge in der Zelle gespeichert ist, so daß eine Gasentladung
bei jeder Halbperiode der Brennwechselspannung erzeugt wird.
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Außer der Brennwechselspannung können auch andere Spannungen zum Betrieb
der Tafel benutzt werden, wie die Zünd-, Adressier- und Schreibspannung.
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Eine "Zündspannung" ist jede Spannung, ungeachtet ihrer Quelle, die
zur Entladung einer Zelle erforderlich ist. Die Quelle dieser Spannung kann vollkommen
extern sein, sie kann aber auch aus einer internen Zellenwandspannung in Verbindung
mit extern erzeugten Spannungen bestehen.
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Die "Adressierspannung" ist eine an den X-Y Elektroden der Tafelkoordinaten
erzeugte Spannung, so daß die gesamte an der gewählten oder den gewählten Zellen
anliegende Spannung gleich oder größer ist als die Zündspannung, wodurch die Zelle
entladen wird.
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Die "Schreibspannung ist eine Adressierspannung von genügender Größetum
zu ermöglichen, daß die Zelle bei nachfolgenden Halbperioden der Brennwechselspannung
"angesteuert" wird.
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Beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Mehrfachgasentladungsvorrichtung
muß das einzelne elementare Gasvolumen einer jeden Entladungszelle durch Einspeisung
von mindestens einem freien
Elektron angepaßt oder konditioniert
werden, damit die Gasentladung ausgelöst werden kann, wenn die Zelle mit einem entsprechenden.
Spannungssignal adressiert wird.
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Bisher wurden verschiedene Merkmale und Maßnahmen zur Konditionierung
der Gasentladungszellen bekannt gemacht und verwirklicht.
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Eine solche Maßnahme der Konditionierung der Anzeigetafel umfaßt ein
sogenanntes elektronisches Verfahren, wonach ein elektronisches Konditionierungssignal
oder ein Anpassungsimpuls periodisch an alle Entladungszellen der Tafel angelegt
wird; dies ist beispielsweise in der britischen Patentanmeldung 1 161 832, Seite
8, Zeilen 56 bis.76 veröffentlicht. Ferner wird auch auf die US-Patentschrift 3
559 190 und den Artikel "The Device Characteristics of the Plasma Display Element
(Gerätekennlinien des Plasma anzeigeelements) von Johnson und anderen in: IEEE Transactions
On Electron Devices, September 1971, Bezug genommen. Die elektronische Anpassung
ist jedoch selbstkonditionierend und nur wirksam,nachdem eine Entladungszelle vorher
konditioniert wurde; d.h. die elektronische Konditionierung bedingt die periodische
Entladung einer Zelle und stellt daher ein Verfahren dar, die Anwesenheit freier
Elektronen zu erhalten. Daher darf man nicht zulange zwischen den periodisch angelegten
Anpassungsimpulsen warten, da mindestens ein freies Elektron anwesend sein muß,
um eine Zelle zu entladen und zu konditionieren.
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Ein anderes Konditionierverfahren arbeitet mit Fremdstrahlung wie
"Flutlichtbeleuchtung" eines Teils oder des gesamten gasförmigen
Mediums
der Tafel mit Ultraviolettstrahlung. Dieses Fremdkonditionierungsverfahren hat den
offensichtlichen Nachteil, daß'es nicht immer zweckmäßig oder möglich ist, eine
Tafel mit Fremdstrahlung zu versorgen, besonders wenn die Tafel entfernt angeordnet
ist. Außerdem macht eine externe Ultraviolettquelle Hilfsgeräte erforderlich. Somit
wird die interne Konditionierung allgemein vorgezogen.
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Ein internes Konditionierverfahren arbeitet mit interner Strahlung,
beispielsweise durch den Einschluß von radioaktivem Material.
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Eine andere Maßnahme der internen Konditionierung, Photonenkonditionierung
genannt, wird unter Verwendung von angesteuerten sogenannten Pilot- oder KontroSentladungszellen
zur Erzeugung von Photonen durchgeführt. Bei einer Ausführung mit sogenannten offenen
Zellen (in der US-Patentschrift 3 499 167 beschrieben) ist diese Maßnahme besonders
wirksam, da der Raum zwischen den durch das Gas eingenommenen Isolierflächen so
beschaffen ist, daß die bei der Entladung in einem gewählten Einzel- oder Elementarvolumen
des Gases (Entladungszelle) erzeugten Photonen den Gasraum der Tafel frei durchfliegen
können, damit sie andere und weiter entfernte Elementarvolumina von anderen Entladungseinheiten
konditionieren können. Zusätzlich zu den oder anstatt der Kontrollzellen können
auch andere interne Photonenquellen benutzt werden.
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Die Konditionierung mit intern erzeugten Photonen kann auch nicht
betriebssicher sein, wenn eine gegebene, zu adressierende Entladungseinheit gegenüber
der Konditionierungsquelle, d.h. der Kontrollzelle zu weit entfernt ist. Somit kann
eine große Anzahl von Kontrollzellen zur Konditionierung einer Tafel mit einer Fläche
von großen Abmessungen erforderlich werden. Bei einer sehr zweckvollen Anordnung
besteht der-Rand der Tafelmatrix (Umfang) aus einer Anzahl von solchen Kontrollzellen.
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Bei einer mit Mehrfachgasentladung arbeitenden Anzeige-/Speichervorrichtung
für Sichtanzeigen wird sichtbares Licht von der Fläche aller "angesteuerten" Entladungszellen
abgestrahlt. Normalerweise.
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wird jedoch ein Teil dieses Lichtes durch die Breite der Leiterelektrode
abgedunkelt. Obwohl eine oder beide Elektroden aus durchsichtigen Werkstoffen gebaut
werden können, besitzen diese Werkstoffe gewöhnlich eine schlechte elektrische Leitfähigkeit.
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Die Erfindung gestattet eine Steuerung oder Kontrolle der relativen
Stellung einer Gasentladung, wodurch die Sichtbarkeit des von dieser Stellung abgestrahlten
Lichts erhöht wird.
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Erfindungsgemäß ist die Gasentladungsstelle einer gewählten Gasentladungszelle
steuerbar durch gegenüberliegende Flächen eines Materials mit starker Elektronenabstrahlung
auf jeder gegenüberliegenden isolierenden Ladungsspeicheroberfläche angeordnet,
wobei jede Fläche an oder nahe dem Ort einer Zelle positioniert ist und durch ein
Material mit geringer Elektronenabstrahlung umgeben ist.
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Insbesondere werden die isolierten, inselähnlichen Flächen von stark
Elektronen abstrahlendem Material als gegenüberliegende Elächenpaare auf jede gegenüberliegende
isolierende oder dielektrische Ladungsspeicherfläche aufgebracht, wobei jede Fläche
durch ein gering Elektronen abstrahlendes Material umschlossen ist und jedes Paar
an oder nahe dem Ort einer Gasentladungszelle angeordnet ist, so daß die Entladung
wahlweise gesteuert werden kann.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine durchlaufende
oder unterbrochene Schicht von Material mit geringer Elektronenabstrahlung zuerst
auf die gegenüberliegenden Ladungsspeicherflächen aufgebracht, worauf die Inseln
mit stark Elektronen abstrahlendem Material wahlweise über die Schicht des gering
Elektronen abstrahlenden Materials gelegtwerden.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Inseln zuerst aufgebracht
und dann das gering Elektronen abstrahlende Material so darauf gelegt, daß es die
Inseln umschließt, ohne sie zu bedecken.
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Die Inseln oder Punkte des stark Elektronen abstrahlenden Materials
können jede geeignete geometrische Form wie Kreis, Dreieck, Rechteck, Quadrat usw.
besitzen.
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Die Schichtdicke eines jeden Werkstoffes - gleich ob stark oder gering
Elektronen abstrahlend - muß mindestens 100 i betragen, wobei der Bereich von ca.
100 bis 50.000 A reicht.
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Der hier benutzte Begriff "Elektronenabstrahlung" gilt für die Sekundärelektronenemission
des Materials, die durch den Aufprall schwerer Teilchen bzw. Photonen erzeugt werden,
die durch den Townsend'schen zweiten Ionisierungskoeffizienten (Gamma) bestimmt
werden. Ferner wird Bezug genommen auf: "Introduction to Electrical Discharges in
Gases" (Einführung in die elektrische Entladung von Gasen) von Sanborn C. Brown,
Verlag John Wiley and Sons,Inc., New York, 1966, insbesondere S. 119-123.
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Ein stark Elektronen abstrahlendes Material ist ein Werkstoff mit
einem hohen Townsend'schen zweiten Roeffizienten. Ein gering Elektronen abstrahlendes
Material ist ein Werkstoff mit einem niedrigen Townsend'schen zweiten Koeffizienten.
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Erfindungsgemäß beträgt das Verhältnis zwischen dem Material mit hohem
Townsend-Koeffizienten und dem Material mit niederem Townsend-Koeffizienten im Durchschnitt
mindestens 1,5. Je höher dieses Verhältnis ist, umso mehr Entladungen k8nnen auf
die Inseln des stark Elektronen abstrahlenden Materials gerichtet werden.
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Als Beispiele für stark Elektronen abstrahlende Materialien können
angeführt werden: Oxyde mit hohem Molekulargewicht wie Bleioxyd, Bismuthoxyd und
die Sesquioxyde von seltenen Erden, besonders Ytterbiumoxyd, Lanthanoxyd, Erbiumoxyd
und Samariumoxyd.
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Als Beispiele für Werkstoffe mit geringer Elektronenabstrahlung werden
angeführt: Oxyde mit niedrigem Molekulargewicht wie Aluminiumoxyd, Siliziumoxyd,
Zirkonoxyd, Titanoxyd und Hafniumoxyd.
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Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung
enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein.
Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den Grundriß eines Isolierkörpers mit dem ringförmigen
Punkt 1 aus stark Elektronen abstrahlendem Material, der von einem ununterbrochenen
Körper 2 aus gering Elektronen abstrahlendem Material umgeben ist; Fig. 2a einen
Querschnitt der Fig. 1, der zeigt, daß der Kör-. einn ~ .
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per z eine unterscnicnt ouer/Träger tur aen Punkt darstellt; Fig.
2b einen Querschnitt der Fig. 1, der zeigt, daß der Punkt 1 innerhalb der gleichen
Schicht wie der Körper 2 angeordnet ist; Fig. 3 einen Grundriß, teilweise im Ausschnitt,
einer mit Gasentladung arbeitenden Anzeige-/Speichertafel, die an eine schematisch
dargestellte Quelle von Arbeitsspannungen angeschlossen ist; Fig, 4 einen Querschnitt
längs der Linien 2-2 der Fig. 1 (nicht maßstäblich vergrößert, da die Dicke des
Gasraumes, der Isolierteile und der Leitungsanordnungen für die Zwecke der eindeutigen
Darstellung vergrößert wurden);
Fig. 5 einen erläuternden Teilquerschnitt
ähnlich der Fig 2 (nicht maßstäblich vergrößert); Fig. 6 die isometrische Darstellung
einer mit Gasentladung arbeitenden Anzeige-/Spethertafel; Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit zwei gegenüberliegenden Punkten starker Elektronenabstrahlung,
die vom Material mit geringer Elektronenabstrahlung' umgeben sind; Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel
mit einem als Sporn oder frei tragenden Arm ausgebildeten Elektrodenteil.
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Erfindungsgemäß sind zwei durch eine dünne Schicht oder Kammer eines
Gasentladungsmediums 12 getrennte dielektrische Filme 10 und 11 vorgesehen, wobei
das gasförmige Medium 12 einen reichlichen Strom von Ladungen (Ionen und Elektronen)
erzeugt, die sich abwechselnd an den Oberflächen der dielektrischen Filme an den
sich gegenüberliegenden getrennten oder Elementarflächen X und Y ansammeln; die
getrennten Einzelflächen X und Y werden durch die Leitungsmatrix auf den nicht mit
dem Gas in Berührung stehenden Seiten der dielektrischen Filme gebildet, wobei jeder
dielektrische Film große offene Oberflächengebiete sowie eine Anzahl von paarweise
angeordneten Elementarflächen X und Y aufweist. Obwohl die elektrischen Funktionsbauteile
wie die dielektrischen Filme 10 und 11 sowie die Leitungsmatrizen 13 und 14 verhältnismäßig
dünn sind (in den Zeichnungen ist ihre Dicke übertrieben), sind
sie
auf den starren nicht leitenden Trägern 16 und 17 ausgeformt und gelagert.
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Vorzugsweise sind ein oder beide nicht leitenden Träger 16 und 17
für das Licht durchlässig, das durch die Entladung in den elementaren Gaskammern
erzeugt wird. Sie bestehen vorzugsweise aus durchsichtigem Glas und bestimmen im
wesentlichen die Gesamtdicke und Stärke der Tafel. Beispielsweise liegt die durch
das Distanzstück 15 festgelegte Dicke derGasschicht 12 meist unter 10 Mil (0,254
mm), vorzugsweise bei etwa 4 bis 6 Mil, während die dielektrischen Schichten 10
und 11 (auf den Leitungen an den elementaren Einzelflächen X und Y) gewöhnlich zwischen
1 und 2 Mil dick sind (0,0254 bis 0,0508 mm) und die Leitungenl3 und 14 eine Dicke
von etwa 8000 2 aufweisen. Die Träger 16 und 17 sind jedoch viel dicker (besonders
bei großen Tafeln) um die -erforderliche Festigkeit zum Ausgleich für Spannungen
in der Tafel zu erreichen. Die Träger 16 und 17 dienen auch als Kühlkörper zur Ableitung
der durch die Entladungen erzeugten Wärme und verringern dadurch weitgehend Temperaturauswirkungen
auf den Betrieb der Anlage. Wenn nur die Speicherfunktion benutzt werden soll, dann
braucht keiner der Träger lichtdurchlässig au sein.
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An die elektrischen Eigenschaften der Träger 16 und 17 werden keine
hohen Anforderungen gestellt, ausgenommen, daß sie gute Isolatoren sein müssen.
Die Hauptaufgabe der Träger 16 und 17 besteht darin, als mechanische Stütze und
Versteifung für die gesamte Tafel zu dienen, besonders im Hinblick auf Differenzdrücke
und starke Temperaturänderungen, die auf die Tafel einwirken. Wie
bereits
erwähnt, müssen ihre Wärmedehnungskoeffizienten im wesentlichen denen der dielektrischen
Schichten 10 und 11 gleich sein.
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Gewöhnliche handelsübliche Kronglasplatten von 1/4 Zoll Stärke (6,35
mm) werden für diesen Zweck benutzt. Auch andere Glasarten wie Gläser mit geringer
Wärmedehnung oder durchsichtige entgaste Gläser können verwendet werden, vorausgesetzt,
daß sie der Verarbeitung---standhalten und ihre Wärmedehnungskurven im wesentlichen
denen der dielektrischen Schichten 10 und 11 angeglichen sind.
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Für gegebene Differenzdrücke und Plattendicken können Spannung und
Durchbiegung der Platten nach genormten Spannungs- und Belastungsformeln ermittelt
werden.(s. R.J.Roark: Formulas for Stress and Strain (Spannungs- und Belastungsformeln),
McGraw-Hill, 1954).
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Das Abstandsstück 15 kann aus dem gleichen Glas wie die dielektrischen
Filme 10 und 11 bestehen und kann als integraler Spant oder Steg auf einem der dielektrischen
Filme aus geformt und mit den anderen Teilen verschmolzen sein, um eine backofenfeste
hermetische Dichtung zu ergeben, welche die Kammer 12 mit dem ionisierbaren Gas
einkapselt und begrenzt. Eine eigene hermetische Abschlußdichtung kann jedoch mit
dem hochfesten Dichtungsmittel 15S aus entglastem Glas hergestellt werden. Das Rohr
18 dient zur Entleerung des Raumes zwischen den dielektrischen Filmen 10 und 11
und zur Auffüllung dieses Raumes mit dem ionisierbaren Gas. Bei großen Tafeln können
kleine perlenähnliche Abstandsstücke aus Glasfluß 15B zwischen den Leitungsschnittpunkten
angeordnet und mit den dielektrischen Filmen 10 und 11 verschmolzen werden, um die
mechanische Widerstandsfähigkeit der Tafel zu stärken und
eine
gleichmäßige Dicke der Gaskammer 12 zu erhalten.
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Die Leitungsanordnungen 13 und 14 können auf den Trägern 16 und 17
durch eine Anzahl von bekannten Verfahren ausgeformt werden, beispielsweise durch
Photogravüre, Aufdampfen im Vakuum, Schablonensiebdruck usw. Bei der in Fig. 4 gezeigten
Tafel beträgt der Mittenabstand zwischen den Leitungen in den entsprechenden Anordnungen
ca. 17 Mil (0,04318 mm). Zur Ausformung der Leitungsanordnungen kann ein durchsichtiges
oder halbdurchsichtiges leitendes Material wie Zinnoxyd, Gold oder Aluminium verwendet
werden, dessen Widerstand kleiner ist als 3.000 Ohm pro Leitung. Abwechselnd können
schmale lichtundurchlässige Elektroden eingesetzt werden, so daß das abgestrahlte
Licht um die Kanten der Elektroden herum zum Betrachter gelängt. Für die Leitungen
ist es wichtig, einen Werkstoff zu wählen, der nicht durch das dielektrische Material
während der Verarbeitung angegriffen wird.
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Die Leitungsanordnungen 13 und 14 können als Drähte oder Fäden aus
Kupfer, Gold, Silber, Aluminium oder jedem anderen leitenden Metall oder Material
ausgebildet sein. Beispielsweise sind Drahtfäden von 1 Mil Stärke (0,0254 mm) auf
dem Markt erhältlich und können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Es werden jedoch
an Ort und Stelle ausgeformte Leitungsanordnungen vorgezogen, da sie leichter und
gleichmäßiger auf die Trägerplatten 16 und 17 aufgebracht werden können und haften
bleiben.
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Die dielektrischen Schichten 10 und 11 bestehen aus einem anorganischen
Stoff und werden vorzugsweise an Ort und Stelle als ein haftender Film oder Belag
ausgeformt, der während des Backens oder Brennens der Tafel weder chemisch noch
physisch angegriffen wird.
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Schmelz- oder Verbundglas wie Kimble SG-68 ist ein solches Material,
das vom Antragsteller hergestellt und vertrieben wird.
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Die Wärmedehnungskurven dieses Glases sind im wesentlichen denen von
bestimmten Kronglassorten angepaßt und können als dielektrische Schicht verwendet
werden, wenn die Träger 16 und 17 Kronglasplatten sind. Die dielektrischen Schichten
10 und 11 müssen glatt sein, eine Durchschlagfestigkeit von ca. 1000 V besitzen
und im mikroskopischen Maßstab elektrisch homogen sein (d.h.
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keine Risse, Bläschen, Kristallbildungen, Verunreinigungen, Oberflächenfilme
usw.). Außerdem müssen die Oberflächen der dielektrischen Schichten 10 und 11 im
gebrannten Zustand den Elektronen eine gute Photoemission bieten. Die dielektrischen
Schichten 10 und 11 können auch mit Stoffen beschichtet sein, die eine gute Elektronenabstrahlung
bewirken, wie es in der US-Patentschrift 3 634 719 beschrieben ist. Für eine optische
Anzeige muß natürlich mindestens eine der dielektrsichen Schichten 10 und 11 für
das bei der Entladung erzeugten Licht durchlässig sein, und vorzugsweise sind beide
Schichten optisch transparent.
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Bei einem Mittenabstand von ca. 17 Mil (0,04318 mm) der Leitungsanordnungen
13 und 14 beträgt der bevorzugte Abstand zwischen den Oberflächen der dielektrischen
Filme etwa 4 bis 6 Mil (0,01016 bis .0,01524 mm).
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Die Enden der Leitungen 14-1....14-4 auf dem Träger 17 erstrecken
sich über die verkapselte Gaskammer 12 hinaus und sind abisoliert, um eine elektrische
Verbindung zur Schnittstellen- und Adressierschaltung 19 herzustellen. Auch die
Enden der Leitungen 13-1... 13-4 auf dem Träger 16 erstrecken sich über die verkapselte
Gaskammer 12 hinaus und sind abisoliert, um die elektrische Verbindung mit der Schnittstellen-
und Adressierschaltung 19 herzustellen.
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Wie bei bekannten Anzeigeeinrichtungen kann die Schnittstellen-und
Adressierschaltung 19 eine ziemlich preisgünstige Zeilenabtasteinrichtung oder ein
etwas teuerer Schnellspeicher sein.
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In beiden Fällen bewirkt eine niedrigere Amplitude der Arbeitsspannungen
eine Vereinfachung der Schwierigkeiten, die mit der Schnittstellenschaltung zwischen
der Adressiereinrichtung und der Anzeige-/Speichertafel verbunden sind. Somit -werden
bei einer Tafel mit größerer Gleichmäßigkeit der Entladungseigenschaften in der
gesamten Tafel geringere Anforderungen an die Toleranzen und Arbeitskennlinie der
Tafel gestellt, mit welcher die Schnittstelenschaltung zusammenwirkt.
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Fig. 7 zeigt den Grundriß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
bei welchem zwei sich gegenüberliegende Punkt 1 aus stark Elektronen abstrahlendem
Material, die von dem schwach Elektronen abstrahlendem Material 2 umschlossen sind,
nahe der Entladungszelle angeordnet sind, die durch den Schnittpunkt der Elektroden
R und C gebildet wird. In Fig. 8 erstreckt sich eine durchsichtige Elektrode in
der Form eines Sporns oder freitragenden Arms 3, von der Seite der Elektrode C über
die Elektrode R hinweg. Die Punkte 1
sind zwischen dem Sporn 3
und der Elektrode R angeordnet.
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Die Punkte 1 können an jeder beliebigen geeigneten Stelle liegen,
um die Entladung steuerbar auf einen bestimmten Ort zu lenken.
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Die Punkte können auch direkt am Ort der Entladungszellen angeordnet
sein, um die Entladung an jeder Stelle besser batimmen zu können. Bei solch einer
Ausführung kann ein Teil von einer oder beiden Elektroden an jeder Zellenstelle
offen oder gespalten sein nach Art einer Leiter-' oder Fensteranordnung. Ebenso
kann ein Teil der Elektroden an der Stelle der Zelle durchsichtig sein. Es ist jedoch
nicht zweckmäßig, alle Elektroden aus durchsichtigem Material zu gestalten, da diese
Stoffe meist eine geringe Elektronenleitfähigkeit haben, wodurch sich die Anforderungen
an die Gesamtspannung der Anlage erhöhen.
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Außer den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind noch
viele andere geometrische Anordnungen zweckmäßig.