DE2512872A1

DE2512872A1 - Entladungsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2512872A1
Application number: DE19752512872
Authority: DE
Inventors: Satoshi Watanabe
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2512872C3; DE2512872B2; JPS50126375A; US3984720A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Entladungsanzeigevorrichtung und insbesondere eine Entladungsanzeigevorrichtung unter Verwendung eines neuartigen Abstandshalters.

Bei den bekannten Entladungsanzeigevorrichtungen ist das Ansprechzeitintervall nicht kurz und die Entladung zwischen einem Kathoden- und Anodenpaar wird nicht schnell auf ein anderes Kathoden- und Anodenpaar der Entladungsanzeigevorrichtung übertragen. Daher können die bekannten Entladungsanzeigevorrichtungen nicht anstelle von Braun¹sehen Röhren verwendet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entladungsanzeigevorrichtung zu schaffen, deren Ansprechzeit kurz ist, bei der die Entladung zwischen einem Kathoden- und Anodenpaar schnell auf ein anderes Kathoden- und Anodenpaar übertragen werden kann, die einen neuartigen Abstandshalter hat und die anstelle einer Braun¹sehen Röhre verwendet werden kann.

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Durch die Erfindung wird eine Entladungsanzeigevorrichtung geschaffen, die aus einer oberen und einer unteren Platte, von denen wenigstens eine transparent ist, einem Abstandshalter zwischen der oberen und unteren Platte, mehreren, nebeneinander angeordneten Kathoden zwischen dem Abstandshalter und der unteren Platte, die wahlweise mit einer Spannung versorgt werden, mehreren, nebeneinander angeordneten Anoden zwischen dem Abstandshalter und der oberen Platte gegenüber den Kathoden, einem Klebstoff, der die obere und untere Platte luftdicht längs ihrer Außenkanten abdichtet, und einem inerten Gas besteht, das innerhalb der oberen und unteren Platte eingeschlossen ist, wobei wenigstens der Abstandshalter mit einer isolierenden, porösen Schicht überzogen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur IA teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung eines Teils einer beispielsweisen Entladungsanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung,

Figur IB in auseinandergezogener Anordnung und zum Teil geschnitten perspäctivjsch den Hauptteil des in Fig. IA gezeigten Beispiels,

Figur 2A einen Querschnitt eines Teils eines bei dem Beispiel der Fig. IA verwendeten Abstandshalters,

Figur 2B ein Schaltbild einer bei Untersuchungen von

Abstandshaltermaterialien verwendeten Schaltungsanordnung ,

Figur 3A und 3B Diagramme, aus denen die Entladungs zustände bei Verwendung verschiedener Abstandshaltermaterialien hervorgehen,

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Figur 4 einen Querschnitt eines Teils einer Entladungsanzeigevorrichtung zu deren Erläuterung, und

Figur 5 bis 8 TeildärstellungenzurErläuterung der Entladungszustände bei Verwendung verschiedener Abstandshalter.

Fig. IA ist eine perspektivische Teildarstellung, die teils im Querschnitt eine Entladungsanzeigevorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Fig. IB ist in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung, die den Hauptteil der Entladungsanzeigevorrichtung der Fig. IA zeigt.

In den Fig. IA und IB bezeichnet 1 allgemein eine Entladunasanzeigevorrichtung. Die Entladungsanzeigevorrichtung !besteht aus einer oberen und einer unteren Isolierplatte 2 bzw. 3» die einander gegenüber angeordnet sind und von denen wenigstens eine aus transparentem Material, z.B. Glas, besteht, sowie aus einem isolierenden Abstandshalter 5, durch den mehrere öffnungen 4 in Matrixform (Fig. IB) gebohrt sind und der zwischen der oberen und der unteren Isolierplatte 2 bzw. geordnet ist. Zwischen der oberen Platte 2, die bei dieser Ausführungsform transparent ist, und dem Abstandshalter 5 ist eine Anode 7 angeordnet, die aus mehreren plattenförmigen Anodenelementen A_Q. A-, A₂ ... A besteht. Hierbei sind die Anodenelemente A bis A nebeneinander gegenüber den Spalten der in Matrixform in den Abstandshalter 5 gebohrten öffnungen 4 angeordnet. Zwischen der unteren Platte 3 und dem Abstandshalter 5 ist eine Kathode 8 angeordnet, die aus mehreren, plattenförmigen Kathodenelementen K_Q, K₁ ... K besteht. Die Kathodenelemente K_ bis K sind nebeneinander gegenüber den Reihen der in den Abstandshalter 5 gebohrten öffnungen 4 angeordnet. Auf diese Weise kreuzen die Kathodenelemente K_Q bis K die Anodenelemente A_Q bis A rechtwinkelig.

Nach der Montage der oben erwähnten Teile in einer Anordnung, wie sie Fig. IA zeigt, werden ihre Umfangskanten mittels

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eines Klebstoffes 10, z.B. einer Glasmaske oder dergleichen, zur Bildung einer Umhüllung la abgedichtet. Die Umhüllung la wird durch ein Auslaßrohr 9b evakuiert und dann wird ein inertes Gas wie Neon, Xenon, Argon oder tiuecksilber ο. dgl. in die Umhüllung la durch das Auslaßrohr 9b einqeleitet, um so die Entladungsanzeigevorrichtung 1 zu bilden. Das Auslaßrohr 9b wird nach dem Einleiten des inerten Gases in die Umhüllung la selbstverständlich verschlossen.

Bei einer solchen Konstruktion bewirkt das Anlegen einer Spannung zwischen ausgewählten Kathoden- und Anodenelementen K_ und A₀ eine Entladung durch die öffnung 4 des Abstandshalters 5 entsprechend dem Schnittpunkt der gewählten Kathoden- und Anodenelemente, um ein Glimmlicht abzugeben. Daher dienen die öffnungen 4, die in dem Abstandshalter 5 gebildet sind, als Entladungszellen.

In den Kathoden- und Anodenelementen sind öffnungen 8a und 7a fluchtend mit den öffnungen 4 des Abstandshalters 5 ausgebildet, so daß die Entladung von der Außenseite der Umhüllung la gesehen werden kann.

In Fig. IA ist ein Gasbehälter 9 an der Unterseite der unteren Platte 3 luftdicht befestigt. Der Behälter 9 steht mit der Umhüllung la durch eine öffnung 9a zum Entleeren und zur Gasdiffusion in Verbindung. Zwischen dem Behälter 9 und der Außenseite ist das erwähnte Auslaßrohr 9b vorgesehen. In die Umhüllung la und den Behälter 9 wird ein inertes Gas, z.B. Neongas gefüllt, und wenn es verbraucht ist, kann es durch das Auslaßrohr 9b nachgefüllt werden.

Wie Fig. 2A zeigt, ist der Abstandshalter 5 aus einer leitenden Metallplatte 5a gebildet, die mit einer Isolierschicht 5b auf der gesamten Oberfläche einschließlich der Umfangsfläche der öffnung 4 überzogen. Die Isolierschicht 5b bildet Poren, um den Durchgang von Elektronen und Ionen zu ermög-

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lichen, die bei der Entladung erzeugt werden, und diese Schicht sollte nicht so dicht wie Glas oder Mica ausgebildet werden. Die poröse Isolierschicht 5b kann dadurch erhalten werden, daß Chromoxid-oder Aluminiumpulvermaterial auf beide Seiten der leitenden Metallplatte 5a zusammen mit Wasserglas gesprüht wird und dann die Platte 5a gebrannt wird. Hierbei muß die Isolierschicht 5b eine Hitzebeständigkeitstemperatur von höher als 400°C haben und außerdem muß sie, da ein örtliches Magnetfeld manchmal eine besonders hohe Intensität während der Entladung der Entladungsanzeigevorrichtung hat, eine gleichmäßige Steh-Wechselspannung höher als 250 V haben. Daher wird vorzugsweise die Gleichmäßigkeit der Stehspannung der Isolierschicht 5b dadurch kontrolliert, daß sie z.B. mit einem eine Bürstenelektrode verwendenden Meßinstrument gemessen wird.

Bei einer Versuchsherstellung der Entladungsanzeigevorrichtung der Erfindung, bei der die Metallplatte 5a und der Abstandshalter 5 0,25 mm bzw. 0,4 mm dick und die Isolierschicht 5b etwa 0,07 mm dick hergestellt wurden, waren die Ergebnisse der Messung der Stehspannung der Isolierschicht 5b mit dem oben erwähnten Bürstenmeßinstrument und einer Stabelektrode 10 MJIbzw. mehr als 100 MJl.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Entiadeanzeigevorrichtung der Erfindung unter Verwendung des oben erwähnten Abstandshalters 5 zusammen mit den Ergebnissen von an der Vorrichtung durchgeführten Versuchen beschrieben. Fig. 2Bjstan s (±Bnatis±ies Schaltbild der Entladungs an Zeigevorrichtung, die bei den Versuchen zur Anwendung gelangte, bei denen verschiedene Abstandshalter verwendet wurden. In Fig. 2B bezeichnet B eine externe Spannungsquelle, d.h. eine Batterie, und R einen Widerstand. Die Anode 7 wird mit einer Quellenspannung (etwa 300 V Gleichspannung) über den Widerstand R versorgt, der einen Widerstandswert von etwa 480 KSL hat. S₁, S₂/ ... S bezeichnen Schalter, mittels derer die Kathodenelemente K, bis K , die mit diesen über den Abstands-

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halter 5 verbunden sind, bezüglich der Anode 7 geerdet werden. Bei den Versuchen waren die Schalter s -S so ausgebildet ,daß sie nacheinander beginnend z.B. mit dem Schalter S, in regelmäßigen Zeitintervallen von 100 usec derart betätigt wurden, daß dem Ausschalten eines vorherigen Schalters unmittelbar das Einschalten des nächsten folgte. Wie Fig. 2B zeigt, ist mit dem Kathodenelement K_c kein Schalter verbunden. Daher

erfolgt das Umschalten von dem Schalter S₁- auf den Schalter S- direkt in einem Zeitintervall von 100 usec. Außerdem erfolgt die selektive Entladung zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 durch die Öffnung 4 in Fig. IB, wie oben erwähnt wurde.

Die Fig. 3A und 3B sind Diagramme, die die Ergebnisse der Versuche unter Verwendung verschiedener Abstandshalter in der Entladungsanzeigevorrichtung zeigen. Die Fig. 3A und 3B zeigen die Entladungszustände einer Vorrichtung, die einen nur aus einer Glasplatte gebildeten Abstandshalter bzw. einen Abstandshalter mit einer auf einer Metallplatte abgelagerten porösen Isolierschicht, d.h. den Abstandshalter gemäß der Erfindung, verwenden.

In den Fig. 3A und 3B bezeichnen P. Zeitpunkte des Einschaltens des Schalters und P₂ Zündzeitpunkte. Die Zündzeitpunkte entsprechen der höchsten Spannung und zu diesem Zeitpunkt fällt die Spannung infolge der Entladung ab.

Fig. 3A zeigt, daß an dem Kathodenelement K₇ bestimmte Vorgänge auftreten, wenn der Zündzeitpunkt P~ im Vergleich zu den anderen verzögert wird, und es erfolgt keine Entladung. In Fig. 3B jedoch bewirken die Kathodenelemente die Entladung in im wesentlichen gleichen Zeitintervallen und 'die Spannung des Abstandshalters 5 beträgt dabei 135 V Gleichspannung und es erfolgt keine Verzögerung der Entladung des Kathodenelements K-.

Der Grund für den Unterschied der Zündspannung zwischen den Fig. 3A und 3B besteht darin, daß bei den Versuchen der

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Durchmesser der öffnung 4 des Abstandshalters 5 und die Dicke des Abstandshalters 5 in der Vorrichtung der Fig. 3B kleiner bzw. größer als diejenigen der Vorrichtung der Pig. 3A waren. Wie sich aus den Figuren ergibt, ist das Zeitintervall t₂ zum Zünden in Fig. 3B lang im Vergleich zu dem der Fia. 3A.

Wie Fig. 3B zeigt, kann angenommen werden, daß bei Verwenduna des Abstandshalters der Erfindung, die Entladuna des Kathodenelements K₇ verzögert wird, da es von dem Kathodenelement K₁. entfernt ist. Die Praxis zeigt jedoch, daß, selbst wenn der Abstand der Kathode 8 groß ist, dies keinen zu großen Einfluß auf die Entladungsansprechzeit hat, und bei den versuchen war die Entladungsansprechzeit kurz und die Entladung erfolgte zwangsläufig.

Die obigen Ergebnisse sind experimentelle Ergebnisse, die anhand der Fig. 4 bis 8 theoretisch untersucht werden. Im allgemeinen ist die Ansprechgeschwindigkeit von der Umgebung abhängig, die die Geschwindigkeit der Elektronen in Richtung der Pfeils a bestimmt, die während der Entladung erzeugt werden, d.h. den Zuständen in der Umhüllung la. Von der Umgebung wird im folgenden die Wirkung des Abstandshaltes weiter beschrieben.

Fig. 4 zeigt eine Teilquerschnittsdarstellung, aus der die Beziehung zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 einer Entladungsröhre hervorgehen. Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters5 der aus einem Glasmaterial g gebildet ist. Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5, bei dem eine dichte Isolierschicht 5c auf einem Leiter abgelagert ist, d.h. die Metallplatte 5a kann mit einer Spannung von einer Batterie B über einen Widerstand R, und einen Schalter S versorgt werden. Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5, bei dem die Isolierschicht 5c auf der Metallplatte 5a in Fig. 6 entfernt ist. Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5 der Erfindung, bei dem die Isolierschicht 5c in Fig. 6 durch die isolierende, poröse Schicht 5bersetzt ist. Diese Figuren erläutern die Wirkungsbedingungen der Elektronen

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e und der Neonionen Ne während der Entladtang. Mit 11 ist ein Plasmaraum in der Entladungsröhre bezeichnet.

In dem Plasmaraum 11 wandern und rekombinieren miteinander,um beseitigt zu werden, geladene Partikel während der Entladung. Die geladenen Partikel beeinflussen nicht so sehr andere Kathodenelemente, die von dem entladenen Kathodenelement entfernt sind. Da die Ionen besonders groß sind im Vergleich zu den Elektronen, haben sie das starke Bestreben, die Entladung der anderen Kathodenelemente nicht zu beeinflussen. Die Elektronen e haben einen größeren Einfluß auf die Bildung einer benachbarten Entladung im Vergleich zu den Ionen, wie zuvor beschrieben wurde.

Daher ist in Fig. 4 der Abstand zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 in Richtung b von einer Spannung e dazwischen während der Entladung abhängig. Die Größe der Spannung e steht zur Entladung des nächsten Kathodeneleinents in Beziehung, jedoch steht die Geschwindigkeit der Elektronen in der Richtung a senkrecht zur Richtung b in enger Beziehung zu der Entladung des nächsten Kathodenelements, d.h., der Beginn der Entladung des nächsten Kathodenelements erfolat beschleunigt.

Im Falle der Fig. 5 haften die Elektronen, die durch die Entladung erzeugt werden, leicht an der freiliegenden Glasoberfläche, wie gezeigt ist, und ziehen Ionen an, um sie so zu beseitigen. Somit begünstigen die abnehmenden Elektronen die Entladung des nächsten Kathodenelements in dein Plasmaraum 11.

Im Falle der Fig. 6 werden Neonionen angezogen und haften an der Oberfläche der Isolierschicht 5c und kombinieren mit Elektronen, um die gleichen Ergebnisse wie in Fig. 5 hervorzurufen. Selbst wenn eine Spannung der Batterie B an die Metallplatte 5a angelegt wird, werden die gleichen Ergebnisse erhalten.

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Wenn im Falle der Fig. 7 keine Spannung angelegt wird, nehmen die Elektronen wie im Falle der Fig. 5 ab. Bei Anlegen einer Spanntang gelangen die Elektronen e schneller in eine freie Elektronenschicht auf dem Leiter 5a und Ionen kombinieren mit freien Elektronen, so daß die gleichen Ergebnisse erhalten werden.

Verringert man das Potential des Leiters 5a auf das Erdpotential, werden die Elektronen e daran gehindert, in den Leiter 5a zu gelangen, und damit wird die Menge der Elektronen in dem Raum 11 erhöht, so daß die Ansprechzeit verkürzt werden kann. Dies führt zur Entladuncr zwischen der Anode 7 und dem Abstandshalter 5, was bedeutet, daß der Abstandshalter 5 als eine Kathode dient.

In Fig. 8 ist bei Verwendung des Abstandshalters 5 der Erfindung die folgende Annahme wahrscheinlich: Während der Entladung gelangen Elektronen e, die in dem Plasmaraum 11 erzeugt werden, in die poröse Isolierschicht 5b und verringern deren Potential im Vergleich zu dem Leiter 5a. Als Folge hiervon aufgrund der Intensitätsdifferenz der elektrischen Felder gelangen die Elektronen in den Leiter 5a und breiten sich darin aus und verlassen an der nächsten Entladungselektrode den Leiter 5a infolge des elektrischen Feldes, das zwischen der Anode 7 und dem Leiter 5a aufgebaut wird. Diese Elektronen haben jedoch keine ausreichende Energie und bleiben in der Isolierschicht 5b bzw. in ihrer Oberfläche und verhindern die Bewegung weiterer Elektronen, die von dem Plasmaraum 11 durch die Isolierschicht 5b in den Leiter 5a gelangen wollen bzw. stoßen sie zurück und lenken sie in der Richtung a, so daß sie die Entladung des nächsten Kathodenelements erleichtern.

Die folgende . Tabelle zeigt die experimentellen Werte, die mit den oben beschriebenen Abstandshaltern erhalten werden.

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TABELLE

en

Cß CQ O CD -V

co ο

Nr.	Materialien der Versuchs^X^^e^^e^® herstellung (Abstandshalter^^	Abstand zwischen K₁ und K₂ (mmj	Verzögerung des Entladungszeit- intervalls (t₂)von K₂ (»see)
1	Isoliermaterial (im Falle der Fig. 5)	2,54 7,5	30 - 100 länger als 100
2	Dichtes Isoliermaterial auf dem Leiter abgelagert (im Falle der Fig. 6)	2,54 7,5	30 - 100 30 - 100 *
3	Leiter (im Falle der Fig. 7, +100 V über einen Widerstand von 300 K an den Leiter angelegt)	2,54 2,54 2,54	i langer als 100 80 langer als 100
4	Metallabstandshalter der Erfindung (im Falle der Fig. 8, +160 V über einen Widerstand von 300 K an die Metallplatte angelegt)	100 100 7/5	20 40 länaer als 100

O I

GO

Wie -auch aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, ist, wenn der Abstandshalter der Erfindung verwendet wird, selbst wenn der Abstand zwischen benachbarten K athodene leinen ten groß ist, das Ansprechzeitintervall kurz und die Entladung wird zwangsläufig durchgeführt.

Die Entladungsbedingungen, die in Fig. 3B gezeigt sind, sind aus obigem ersichtlich und das Ansprechzeitintervall kann verkürzt werden. Daher kann die Entladungsanzeigevorrichtung der Erfindung als Plasmaanzeige anstelle einer Braun'sehen Röhre verwendet werden, wie zuvor erwähnt wurde, und der Abstandshalter,der zur graphischen Darstellung und zur Fernsehbilddarstellung verwendet wird, kann bei gerinaen Kosten und höherer Genauigkeit als die aus Glas gefertigten hergestellt werden.

Obwohl die Erfindung anhand eines Abstandshalters beschrieben wurde, der zwischen der Anode und der Kathode in der Entladungsanzeigevorrichtung angeordnet ist, ist die Erfindung nicht speziell hierauf beschränkt. Abgesehen hiervon kann z.B. die Innenseite der Umhüllung, die dem Plasmaraum ausgesetzt ist, der durch die Entladung erzeugt wird, bzw. den positiven und negativen Ladungen ausgesetzt ist, mit dem Material gemäß der Erfindung hergestellt werden, d.h. ein Leiter wird mit einer porösen Isolierschicht überzogen. Als Folge verschiebt die so gebildete innere Oberfläche der Umhüllung die Entladung rasch.

Bei der oben beschriebenen Erfindung werden Zündelektroden und Isotopen,.die bei den bekannten Vorrichtungen verwendet werden, unnötig.

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Claims

Ansprüche

Entiadungsanzeigevorrichtung, bestehend aus einer oberen und einer unteren Platte, von denen wenigstens eine transparent ist, einem Abstandshalter zwischen der oberen und der unteren Platte, wenigstens einer Kathode, wenigstens einer Anode, die gegenüber wenigstens einer Kathode angeordnet ist, einem Klebstoff, der die obere und untere Platte längs ihrer Außenkanten luftdicht abschließt, um eine Umhüllung zu bilden, und ein inertes Gas, das in der Umhüllung eingeschlossen ist, und dadurch, daß wenigstens der Abstandshalter aus einer leitenden Platte besteht, die mit einer porösen Isolierschicht überzogen ist.
2. Entladungsanzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine obere und eine untere Platte, von denen wenigstens eine transparent ist, einen Abstandshalter zwischen der oberen und unteren Platte, mehrere Kathoden, die nebeneinander zwischen dem Abstandshalter und der unteren Platte angeordnet sind und wahlweise mit einer Spannung versorgt werden, mehrere Anoden, die nebeneinander zwischen dem Abstandshalter und der oberen Platte gegenüber den Kathoden angeordnet sind, einem Klebstoff, der die obere und untere Platte langes ihrer Außenkanten luftdicht abschließt, um eine Umhüllung zu bilden, und ein inertes Gas, das in der Umhüllung eingeschlossen ist, und dadurch, daß wenigstens der Abstandshalter aus einer leitenden Platte besteht, die mit einer porösen Isolierschicht überzogen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter aus einer Metallplatte besteht und auf der Oberfläche der leitenden Platte eine poröse Isolierschicht gebildet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Isolierschicht Chromoxidpulver enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Isolierschicht Aluminiumoxidpulver enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Platte an ihrer inneren Oberfläche mit einer
porösen Isolierschicht überzogen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennezeichnet, daß der Umfangsteil der oberen Platte mit einer porösen Isolierschicht überzogen ist.

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