DE2512873C2

DE2512873C2 - Einrichtung zur Förderung der Elektronenentladung für eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2512873C2
Application number: DE2512873A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Gyoda Saitama Watanabe
Original assignee: Okaya Denki Sangyo Kk Tokyo Jp
Current assignee: Okaya Denki Sangyo Kk Tokyo Jp
Priority date: 1974-03-25
Filing date: 1975-03-24
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2512873A1; US3961218A; JPS50124254U

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Förderung jo der Elektronenentladung für eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung wurde bereits vorgeschlagen (DE-PS 25 12872).

Aus der DE-OS 17 64 261 ist eine Gasentladungsröhre mit zwei Elektrodensystemen bekannt, zwischen denen sich eine Aluminiumplatte befindet, die mit einer Oxidschicht überzogen ist. Die Oxidschicht ist in geringem Maß porös ausgebildet, urr> Risse infolge w thermischer Einflüsse zu verhindern.

Aus der DE-OS 21 57 766 ist eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung bekannt, bei der ebenfalls eine Aluminiumplatte mit einer Oxidschicht zwischen zwei Elektrodensystemen angeordnet ist. Die Aluminiumplatte und die Oxidschicht sind von Löchern durchsetzt, deren Abmessungen derart gewählt sind, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Aluminiumplatte im wesentlichen von deren Oxidschicht bestimmt wird.

Aus der DE-OS 18 03 213 ist eine Gasentladungs-An- so Zeigevorrichtung mit einer Zwischenplatte bekannt, die zur Bildung lichterzeugender Zellen öffnungen aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung zur Förderung der Elektronenentladung für eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung zu schaffen, um deren Ansprechzeit zu verkürzen und die Entladung von einem Kathoden-Anodenpaar schnell auf ein anderes übertragen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung bo durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen der Abstandshalter eine Isolierschicht aufweist, wird durch die besondere Ausbildung der isolierenden porösen Schicht auf dem Abstandshalter der Durchgang der Elektronen und Ionen nicht behindert.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ergibt

sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 8 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. IA teilweise im Schnitt eine perspektivische Darstellung eines Teils der Gasentladungs-Anzeigevorrichtung,

Fig. IB in auseinandergezogener Anordnung und teilweise im Schnitt die Hsuptteile der Vorrichtung der Fig. IA,

F i g. 2A einen Querschnitt des Abstandshalters,

Fi g. 2B das Schaltbild der Vorrichtung bei Untersuchung von verschiedenen Abstandshalter-Materialien.

F i g. 3A und 3B Diagramme, aus denen die Entladungszustände bei Verwendung verschiedener Abstandshaltermaterialien hervorgehen,

F i g. 4 einen Querschnitt der Gasentladungs-Anzeigevorrichtung und

F i g. 5 bis 8 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Entladungszustände bei Verwendung verschiedener Abstandshalter.

Fig. IA zeigt perspektivisch einen Teil einer Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, Fig. IB in auseinandergezogener Anordnung eine perspektivische Darstellung der wichtigsten Teile der Vorrichtung der Fig. IA.

In den Fig. IA und IB bezeichnet 1 die Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, die 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 gebildet ist, durch den mehrere öffnungen 4 in Matrixform (Fig. 1 B) gebohrt sind und der zwischen der oberen und der unteren Isolierplatte 2 bzw. 3 angeordnet ist. Zwischen der oberen, transparenten Platte 2 und dem Abstandshalter 5 ist eine Anode 7 angeordnet, die aus mehreren plattenförmigen Anodenelementen A₀, A], A2, ..., A_n besteht, die nebeneinander gegenüber den Spalten der in Matrixform in den Abstandshalter 5 gebohrten Öffnungen 4 angeordnet sind. Zwischen der unteren Platte 3 und dem Abstandshalter 5 ist eine Kathode 8 angeordnet, die aus mehreren plattenförmigen Kathodenelementen K₀, K], ..., K_n besteht. Die Kathodenelemente K₀ bis K_n sind nebeneinander gegenüber den Reihen der in den Abstandshalter 5 gebohrten öffnungen 4 angeordnet. Die Kathodenelemente Kq bis AT_n kreuzen sich somit mit den Anodenelementen A₀ bis A_n rechtwinklig.

Nach der Montage der zuvor erwähnten Teile in einer Anordnung, wie sie Fig. IA zeigt, werden deren Umfangskanten mittels eines Klebstoffes 10, z. B. einer Glasmasse, zur Bildung einer Umhüllung 1 a abgedichtet. Die Umhüllung la wird durch ein Auslaßrohr 9b evakuiert und dann wird ein inertes Gas wie Neon, Xenon, Argon in die Umhüllung la durch das Auslaßrohr 9b eingeleitet, das danach verschlossen wird.

Das Anlegen einer Spannung zwischen ausgewählten Kathoden- und Anodenelementen bewirkt eine Glimmentladung durch die öffnung 4 des Abstandshalters 5 entsprechend dem Schnittpunkt der gewählten Elemente. Die öffnungen 4 in dem Abstandshalter 5 bilden somit Entladungszellen.

In den Kathoden- und Anodenelementen sind Öffnungen 7a und 8a fluchtend mit den Öffnungen 4 des Abstandshalters 5 ausgebildet, so daß die Glimmentladung von der Außenseite der Umhüllung la sichtbar ist.

In F i g. 1A ist ein Gasbehälter 9 an der Unterseite der Platte 3 luftdicht angeordnet, der mit der Umhüllung la

durch eine Öffnung 9a in Verbindung steht. Der Behälter 9 ist über das Auslaßrohr 9b mit der Außenseite verbunden. In die Umhüllung la und den Behälter 9 wird ein inertes Gas gefüllt, das, wenn es verbraucht ist, durch das Auslaßrohr 9b ergänzt werden -, kann.

Wie Fi g. 2A zeigt, ist der Abstandshalter 5 aus einer Metallplatte Sa gebildet, die mit einer Isolierschicht 5b auf der gesamten Oberfläche einschließlich der Umfangsfläche der öffnung 4 überzogen ist. Die Isolierschicht 5b hat Poren, um den Durchgang von Elektronen und Ionen zu ermöglichen, die bei der Entladung erzeugt werden, und diese Schicht sollte nicht so dicht wie Gias oder Keramik sein. Die poröse Isolierschicht fib wird dadurch erhalten, daß Chromoxidpulver auf beide Seiten der Metallplatte 5a zusammen mit Wasserglas gesprüht und dann die Platte 5a gebrannt wird. Hierbei muß die Isolierschicht 5b eine Hitzefestigkeitstemperatur von höher =>ls 400°C und, da während der Entladung Magnetfelder hoher Intensität :o auftreten können, eine Wechselspannungsfestigkeit von höher als 200 V haben.

Bei einer Metallplatte 5a mit einer Dicke von 0,25 mm, einem Abstandshalter 5 mit einer Dicke von 0,4 mm und einer Isolierschicht 5b mit einer Dicke von :> etwa 0,07 mm wurde mit einem Meßinstrument mit einer Bürstenelektrode und einer Stabelektrode eine Spannungsfestigkeit bei 10 ΜΩ bzw. mehr als 100 ΜΩ gemessen.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Gasentla- in dungs-Anzeigevorrichtung zusammen mit den Ergebnissen von an der Vorrichtung durchgeführten Versuchen beschrieben. Fig. 2B zeigt das Schaltbild der Vorrichtung, in der B eine Batterie und R einen Widerstand bezeichnen. Die Anode 7 wird mit einer Spannung (etwa 300 V Gleichspannung) über den Widerstand R versorgt, der einen Widerstandswert von etwa 480 kfi hat. Si, S₂,.. ^ S_n bezeichnen Schalter, über die die Kathodenelemente /Ci bis K_n, die mit diesen über den Abstandshalter 5 verbunden sind, bezüglich der Anode 7 geerdet werden. Bei den Versuchen waren die Schalter Si bis S_n so ausgebildet, daß sie nacheinander, beginnend z. B. mit dem Schalter Si, in regelmäßigen Zeitintervallen von ΙΟΟμεεο derartig betätigt wurden, daß dem Ausschalten eines vorherigen Schalters αϊ unmittelbar das Einschalten des nächsten folgte. Wie Fig.2B zeigt, ist mit dem Kathodenelement K_b kein Schalter verbunden. Daher erfolgt das Umschalten von dem Schalter S₅ auf den Schalter S₇ direkt in einem Zeitintervall von 100 μ5εα

Die Fig. 3A und 3B sind Diagramme, die die Ergebnisse der Versuche unter Verwendung verschiedener Abstandshalter in der Vorrichtung zeigen. Die F i g. 3A und 3B zeigen die Entladungszustände der Vorrichtung mit einem nur aus einer Glasplatte gebildeten Abstandshalter bzw. einem Abstandshalter mit einer auf einer Metallplatte abgelagerten porösen Isolierschicht.

In den Fig. 3A und 3B bezeichnen l\ die Einschaltzeitpunkte der Schalter und P₂ die Zündzeitpunkte. Die Zündzeitpunkte entsprechen der höchsten Spannung, die bei der Entladung abfällt.

Fig.3A zeigt, daß an dem Kathodenelement K₇ bestimmte Vorgänge auftreten, wenn der Zündzeitpunkt P₂ im Vergleich zu den anderen Zündzeitpunkten verzögert wird, so daß keine Entladung auftritt. In F i g. 3B jedoch erfolgt die Entladung in im wesentlichen gleichen Zeitintervallen und die Gleichspannung am Abstandshalter 5 beträgt dabei 135 V. Dabei tritt keine Verzögerung der Entladung des Kathodenelements K₁ auf.

Der Grund für den Unterschied der Zündspannung zwischen den F i g. 3A und 3B besteht darin, daß bei den Versuchen der Durchmesser der Öffnung 4 des Abstandshalters 5 und die Dicke des Abstandshalter 5 in der Vorrichtung der F i g. 3B kleiner bzw. größer als bei der Vorrichtung der F i g. 3A sind. Wie die Figuren zeigen, ist das Zeitintervall t₂ zum Zünden in F i g. 3B in Vergleich zu dem der F i g. 3A lang.

Anhand der F i g. 4 bis 8 werden nun die experimentellen Ergebnisse theoretisch untersucht. Im allgemeinen ist die Ansprechgeschwindigkeit der Vorrichtung von der Umgebung abhängig, die die Geschwindigkeit der Elektronen in Richtung des Pfeils a bestimmt, die während der Entladung erzeugt werden, d. h. den Zuständen in der Umhüllung la

F i g. 4 zeigt eine Querschnittsdarstellung, aus der die Beziehung zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 einer Entladungsvorrichtung hervorgehen. F i g. 5 ist eine Querschnu'sdarstellung des Abstandshalters 5, der aus Glasmateria! g gebildet ist. Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5, bei dem eine dichte Isolierschicht 5c auf einem Leiter abgelagert i:;t, d. h., die Metallplatte 5a kann mit einer Spannung von einer Batterie B über einen Widerstand /?, und einen Schalter S versorgt werden. Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5, bei dem die Isolierschicht 5c von der Metallplatte 5a in Fig.6 entfernt ist. Fig. 8 ist eine Querschnittsdarstellung des Abstandshalters 5, bei dem die Isolierschicht 5cin F i g. 6 durch eine isolierende, poröse Schicht 5b ersetzt ist. Diese Figuren zeigen die Zustände der Elektronen e und der Neonionen Ne⁺ während der Entladung. Mit 11 ist der Plasmaraum der Entladungsvorrichtung bezeichnet. In dem Plasmaraum 11 wandern und rekombinieren geladene Partikel während der Entladung. Die geladenen Partikel beeinflussen andere Kathodenelemente, die von dem an der Entladung beteiligten Kathodenelement entfernt sind, nicht sehr. Da die Ionen im Vergleich zu den Elektronen groß sind, neigen sie nicht dazu, die Entladung der anderen Kathodenelemente zu beeinflussen. Die Elektronen e haben einen größeren Einfluß auf die Bildung einer benachbarten Entladung im Vergleich zu den Ionen.

In F i g. 4 ist daher der Abstand zwischen der Anode 7 und der Kathode 8 in Richtung b bei der Entladung von der Spannung e_z zwischen diesen abhängig. Die Größe der Spannung e_z und die Geschwindigkeit der Elektronen in der Richtung a senkrecht zur Richtung b stehen zur Entladung des nächsten Kathodenelements in Beziehung. Dies bedeutet, daß die Entladung des nächsten Kathodenelements beschleunigt erfolgt.

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

Im Falle der F i g. 6 werden die Neonionen angezogen, haften an der Oberfläche der Isolierschicht 5c und kombinieren mit Elektronen, so daß die gleichen Ergebnisse wie in F i g. 5 erhalten werden. Selbst wenn die Spannung der Batterie B an die Metallplatte 5a angelegt wird, erhält man die gleichen Ergebnisse.

Wenn im Falle der Fig. 7 keine Spannung angelegt wird, nimmt die Anzahl der Elektronen wie im Falle der

Fig. 5 ab. Bei Anlegen einer Spannung gelangen die Elektronen schneller in eine freie Elektronenschicht an dem Leiter 5a und Ionen kombinieren mit den freien Elektronen, so daß die gleichen Ergebnisse erhalten werden. >

Verringert man das Potential des Leiters Sa auf das Erdpotential, werden die Elektronen daran gehindert, in den Leiter 5a zu gelangen, und damit wird die Menge der Elektronen im Raum U erhöht, so daß die Ansprechzeit verkürzt werden kann. Dies führt zur i<> Entladung zwischen der Anode 7 und dem Abstandshalter 5, was bedeutet, daß der Abstandshalter 5 wie eine Kathode wirkt.

Im Falle der Fig.8 kann angenommen werden, daß während der Entladung Elektronen, die in dem r> Plasmaraum 11 erzeugt werden, in die poröse Isolierschicht 5b gelangen und deren Potential im

Tabelle

Nr. Muierialien der Versuchsherstcliung (Abstandshalter) Vergleich zu dem Leiter 5a verringern. Aufgrund der Intensitätsdifferenz der elektrischen Felder gelangen daher die Elektronen in den Leiter 5a, breiten sich darin aus und verlassen den Leiter infolge des elektrischen Feldes, das zwischen der Anode 7 und dem Leiter 5a aufgebaut wird, an der nächsten Entladungselektrode. Diese Elektronen haben jedoch keine ausreichende Energie und bleiben in der Isolierschicht 5bbzw. in ihrer Oberfläche und verhindern die Bewegung weiterer Elektronen, die das Bestreben haben, von dem Plasmaraum 11 durch die Isolierschicht 5bin den Leiter 5a zu gelangen bzw. stoßen sie ab und lenken sie in der Richtung a, so daß sie die Entladung des nächsten Kathodenelements erleichtern.

Die folgende Tabelle zeigt die experimentellen Werte, die man mit den zuvor beschriebenen Abstandshaltern erhält.

Gemessene l-'rgebnisse

Abstand /wischen Verzögerung des

Α', und AS (mm)

Ilntladungszcitintcrvalls (i₂) von Kj (α see)

Isoliermaterial

(im Falle der Fig. 5)

Dichtes Isoliermaterial auf dem Leiter abgelagert (im Falle der Fig. o)

Leiter

(im Falle der Fig. 7, +100V über einen Widerstand von 300 kii an den Leiter angelegt)

Ausfuhrungsform eines Metallabstandshalters nach der Erfindung

(im Falle der Fig. 8, +160 V über einen Widerstand von 300 kil an die Metaliplatte angelegt)

2,54
7,5

2,54

7,5

2,54

2.54
2,54

100

7,5

30-100
langer als 100

30-100
30-100

langer als 100

80

langer als 100

20

40

langer als 100

Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, ist das Ansprechzeitintervall bei Verwendung des Abstandshalters mit der isolierenden porösen Schicht kurz und die Entladung erfolgt zwangsläufig, selbst wenn der Abstand zwischen benachbarten Kathodenelementen groß ist.

In Abwandlung von der beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, die Innenseite der Umhüllung, die dem Plasmaraum ausgesetzt ist, mit einem Leiter mit einer porösen Isolierschicht zu überziehen. Die so gebildete innere Oberfläche der Umhüllung trägt dazu bei, die Entladung rasch zu verschieben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnunaen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Förderung der Elektronenentladung für eine Gasentladungs-Anzeigevorrichtung, bestehend aus einer elektrisch leitenden Platte mit öffnungen und einer isolierenden porösen Schicht auf der Oberfläche der leitenden Platte, wobei die leitende Platte in einem Plasmaraum angeordnet und an eine bestimmte elektrische Vorspannung gelegt ist, und die Porosität der isolierenden porösen Schicht so gewählt ist, daß sie für Elektronen und Ionen, die bei der Entladung erzeugt werden, durchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende poröse Schicht (5b) aus einem Gemisch aus Wasserglas mit Chromoxid besteht, und daß eine Einrichtung (B) vorgesehen Ist, um eine derartige Vorspannung an die leitende Platte (5a) anzulegen, daß sich ein kurzes Ansprechzeitintervall der Entladungen ergibt und die Entladungen zwangsläufig auftreten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Platte (Salvor der Bildung der isolierenden porösen Schicht (5b)mit Glaspulver überzogen wird.

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