DE2647396A1

DE2647396A1 - Gasentladungspaneel

Info

Publication number: DE2647396A1
Application number: DE19762647396
Authority: DE
Inventors: Shizuo Dipl Ing Andoh; Tsutae Dipl Ing Shinoda; Hideo Dipl Ing Yamashita
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-11-19
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1977-06-02
Also published as: NL183552B; GB1564422A; IT1067285B; FR2332609A1; NL183552C; CA1063148A; DE2647396C2; US4198585A; FR2332609B1; ES453189A1; JPS579450B2; NL7612935A; BR7607731A; JPS5263663A

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

Orthstraße 12 · D-8000 München 60 · Telefon (089) 832024/5 Telex 5212744 ■ Telegramme Interpatent

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I¹UJITSU LIMITED

5» Kamikodanaka

Nakahara-ku, Kawasaki

Japan

Gasentladungspaneel

Priorität: 19. November 1975 Japan 50-159481

Das beschriebene Gasentladungspaneel ist eine Wechselstrom-Plasmaanzeigeanordnung mit einem solchen Aufbau, daß auf einem Substrat angeordnete Elektroden mit einer dielektrischen Schicht bedeckt und durch einen Spalt getrennt sind, der mit Gas gefüllt ist, wobei die Fläche der dielektrischen Schicht verbessert ist. Eine Überzugsschicht mit wenigstens zwei oder mehr Erdalkaliverbindungen, insbesondere eine Überzugsschicht aus CaO und SrO, ist auf der Fläche der dielektrischen Schicht des Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneels vorgesehen. Diese Überzugsschicht verringert die Betriebsspannung der Wechselstrom-Plasmaanzeige wesentlich.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasentladepaneel, insbesondere auf eine Verbesserung bei einem Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneel mit einem solchen Aufbau, bei dem mehrere auf einem Substrat angeordnete Elektroden mit einer dielektrischen Schicht überzogen sind und von dem Gasentladungsraum isoliert sind.

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Als Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneel ist ein Gasentladungspaneel bekannt, bei dem mehrere mit einer dielektrischen Schicht bedeckte Elektroden Seite an Seite eines Raums angeordnet sind, der mit einem Entladungsgas, wie Neon, gefüllt ist, und bei dem eine Anzeige unter Ausnutzung der Entladung zwischen ausgewählten Elektroden ausgeführt wird.

Bei einem Gasentladungspaneel dieser Art beeinflussen der Aufbau und das Material der Fläche der dielektrischen Schicht die Betriebsspannung und die Lebensdauer in wesentlichem Maße. Deshalb sind bereits verschiedene Verfahren zum Verbessern der dielektrischen Schicht bekannt. So ist bei einem bekannten Gasentladungspaneel (US-Patentschrift 3 716 742) vorgesehen, daß ein Überzug aus einem hitzebeständigen Oxyd, das direkt oder indirekt auf der dielektrischen Schicht gebildet wird, die aus einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, das PbO enthält, besteht, als Schutzschicht zum Verhindern eines Ionenbeschusses oder als Sekundärelektronenemissionsschicht zum Verhindern der Betriebsspannung verwendet wird.

Als Material einer solchen Uberzugsschicht sind verschiedene Metalloxyde, Oxyde von JErdalkalien, wie CeO2 und La^O*, oder Oxyde der Elemente der Gruppe HA bekannt. Als bestes Material ist MgO bekannt (US-Patentschrift 3 863 089)» da dieses eine sehr gute Widerstandsfähigkeit gegen Ionenbeschuß und ein vergleichsweise hohes Sekundärelektronenemissionsvermögen aufweist.

Dieses Paneel, bei dem MgO auf die dielektrische Schicht aufgetragen ist, erfordert jedoch eine Haltespannung von 90 bis 120V und eine Schreib spannung von 100V oder mehr. Diese Betriebsspannungen sind aber zu hoch, um ein Ansteuerverfahren mit einer integrierten Schaltung anzuwenden. Es ist deshalb erwünscht, die Betriebsspannung auf einen möglichst niedrigen Wert herabzusetzen, um die

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Verwendung von billigen Ansteuerelementen, die eine niedrige Spannung aushalten, zu ermöglichen· Es ist auch erwünscht, einen stabilen Betrieb für die Betriebszeit sicherzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gasentladungspaneel zu schaffen, das eine möglichst geringe Betriebsspannung aufweist·

Das Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneel nach der Erfindung hat einen solchen verbesserten Aufbau der dielektrischen Schicht, daß die Zündspannung und die Haltespannung als Betriebsspannungen verringert sind.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneels mit einem Überzug auf der dielektrischen Schicht, um die Betriebsspannungen zu verringern.

Das Gasentladungspaneel mit einem solchen Aufbau, bei dem die auf einem Substrat angeordneten Elektroden mit einer dielektrischen Schicht bedeckt und von dem Gasentladungsraum getrennt sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Bereich, der den Elektroden auf wenigstens der Fläche der dielektrischen Schicht entspricht, die mit dem Gas in Berührung kommt, aus einem Material besteht, das eine Mischung aus zwei oder mehr Erdalkalimetallverbindungen enthält·

Eine Schicht aus Strontiumoxyd ( iSrO), das aus den Erdalkalimetallverbindungen ausgewählt ist, und wenigstens einem anderen Erdalkalimetalloxyd wird gemäß der Erfindung bevorzugt auf der dielektrischen Schicht aufgebracht. Des weiteren wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Sauerstoff enthaltende Verbindungen abgesehen von den Erdalkaldjaetalloxyden als Ausgangsmaterial verwendet werden und diese Materialien auf der dielektrischen Schicht in Oxydform durch einen Aufdampfvorgang aufgebracht und gebildet werden. Gemäß der Erfindung ist des weiteren wenigstens die Fläche der dielektrischen Schicht aus einem

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Material gebildet, das aus einer Mischung von wenigstens zwei Arten von Erdalkalimetallverbindungen und einer oder mehreren Arten von Reduktionselementen besteht. Das Wechselstrom-Plasmaanzeigepaneel nach der Erfindung arbeitet für eine lange Zeitdauer bei einer Zündspannung von 80V oder weniger und einer Haltespannung von 70V oder weniger stabil, was zu. einer wesentlichen Verringerung der Betriebsspannungen im Vergleich zu bekannten Paneelen führt.

Die .Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 ein Schnitt des Hauptteils des Gasentladungspaneels einer Ausführungsform der Erfindung in vergrößertem Maßstab,

2 Darstellungen von Wellenformen der dem Gasentladungspaneel zugeführten Ansteuerspannung,

3(A) und (B) Darstellungen der Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis der Erdalkalimetallverbindung, die als Überzug oder Schutzmaterial auf der dielektrischen Schicht verwendet wird, und der Betriebsspannung und

Fig. 4- eine Darstellung der Änderung der Betriebsspannung mit der Betriebszeit, d.h. ein Diagramm der Lebensdauerkennlinie.

Gemäß Fig. 1 besteht das Gasentladungspaneel 10 aus einer flachen, hermetisch abgedichteten Umhüllung mit einem Substratpaar 1 und 2, von denen wenigstens eines aus Natriumglas od.dgl. besteht, also transparent ist. Auf den Substraten Λ und 2 sind mehrere reihenbildende Elektroden 3 und spaltenbildende Elektroden 4-, die einander kreuzen, angeordnet. Diese Elektroden bedeckend sind dielektrische¹ Schichten 5 und 6, die auf einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt einschließlich einer großen Menge von Bleioxyd (PbO) bestehen, gebildet.

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Gemäß der Erfindung ist die mit dem Gas in Kontakt kommende Fläche der dielektrischen Schicht mit einem neuen Material gebildet, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Gemäß Fig. 1 sind Schichten 7 und. 8 aus einem solchen Material auf jeder dielektrischen Schicht 5 und 6 gebildet. In diesem Fall können die dielektrischen Schichten 5 und 6 und die Schichten 7 und 8 auf diesen dielektrischen Schichten als Kombination betrachtet und allgemein als dielektrische Schicht unter dem Gesichtspunkt der Anzeigespeicheroperation unter Verwendung von Wandladungen in dem Gasentladungspaneel dieser Art bezeichnet werden. Wenn όί. Überzugsschichten 7 und 8 als Teil der dielektrischen Schicht betrachtet werden, wird die Entladungsgasmi«. wie Neon und Xenon, in den Raum 9 zwischen diesen Überzugsschichten 7 und 8 gefüllt. Die rechteckigen Impulsspannungen Vs gemäß Fig. 2a und b werden an die Seite an Seite angeordneten Elektroden 3 und 4- abwechselnd entsprechend dem üblichen Betrieb angelegt und dadurch wird die Wechselspannung gemäß Fig. 2c an die Entladungspunkte gelegt, die an den Schnittpunkten der Elektroden 3 und 4 bestimmt sind. Der Spannungswert Vs dieses Wechselspannungsimpulses ist selbst nicht ausreichend, um eine Entladung zu bewirken, kann jedoch auf einen solchen Wert ausgewählt werden, daß

er eine Entladung kontinuierlich mit Hilfe der Wandladungen aufgrund der Entladung an dem Entladungspunkt bewirken kann, wenn einmal eine Entladung durch die Schreibimpulsspannung erzeugt wird, welche die Entladungsstartspannung Vf übersteigt, die selektiv angelegt wird. Hierbei wird die oben erwähnte Impulsspannung Vs als Haltespannung bezeichnet, während die Entladungsstartspannung Vf als Zündspannung bezeichnet wird. Beide Spannungen werden mit dem allgemeinen Begriff der Betriebsspannung bezeichnet.

Gemäß der Erfindung wird als Material der Überzugsschichten 7 und 8 (oder der dielektrischen Schichten 5 und 6) eine Mischung verwendet, die aus zwei oder mehr Verbindungen von Erdalkalimetallen, einschließlich Magnesium, insbesondere

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Oxyden von BaO, CaO, SrO und MgO, Fluoriden wie ₂ BaF₂, SrF₂ und MgF₂, Boriden wie BaB^ und SrB₆ und Karbiden wie CaCO,, BaCO, und SrCO₅, besteht. Die Mischung der Erdalkalimetalloxyde hat eine Austrittsarbeit von 1,0 bis 1,4 eV, während MgO und La₂O, usw., die als Schutzschicht von bekannten Gasentladungspaneelen verwendet werden, eine Austrittsarbeit von 2,0 bis 4,0 eV haben. Deshalb wird eine große Menge von Elektronen aus dem zusätzlichen Grund emittiert, daß dieses Material durch die Entladung zwischen den Elektroden örtlich erhitzt wird. Dadurch können die Zündspannung und die Haltespannung niedrig gemacht werden. Die Zündspannung in dem Gasentladungspaneel ist nämlich vollständig von dem Sekundärelektronenemissionskoeffizient der Fläche der dielektrischen Schicht, die mit dem Gas in Berührung ist, abhängig und es kann deshalb eher erwartet werden, daß die Betriebsspannung so viel niedriger gemacht werden kann, wie ein Material mit niedrigerer Austrittsarbeit verwendet wird.

Beispielsweise ist bekannt, daß eine Mischung von BaO + SrO (1:1) oder BaO + SrO + CaO ( . 5:5:1) einen hohen thermischen Elektronenemissionskoeffizienten als Kathode einer Elektronenröhre aufweist. Der Grund dafür ist folgender. Ba wird während des Betriebs bei hoher Temperatur abgesondert und wandert zu der Fläche, wobei es eine einatomige Schicht von Ba bildet, was als Quelle der Elektronenemission angesehen wird. In gleicher Weise wird im Falle eines Gasentladungspaneels durch Verwenden der oben erwähnten Mischung in einer solchen Weise, daß sie in Berührung mit dem Entladungsgasraum angeordnet wird, eine Fläche hoher Temperatur lokal durch die Entladung zwischen den Elektroden erzeugt, worauf eine einatomige Schicht des Erdalkalimetalls auf der Fläche gebildet wird und eine Emission von Sekundärelektronen aufgrund eines Schocks von Ionen, Elektronen und Photonen aktiver wird. Auf diese Weise kann das Gasentladungspaneel nur bei einer niedrigeren Betriebsspannung betrieben werden.

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Palls die Mischung der oben erwähnten Erdalkaliverbindungen für einen Ionenbeschuß ausreichend wirksam ist, kann die dielektrische Schicht selbst mit einer solchen Verbindung gebildet werden und die Schutzschicht kann weggelassen werden. Wenn andererseits die dielektrischen Schichten 5 und 6 aus Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt so vorgesehen werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, ist es ausreichend, die Fläche der dielektrischen Schicht mit der Schicht aus der Mischung zu überziehen. Mit anderen Worten besteht wenigstens die sich in Berührung mit dem Gas befindliche Fläche der dielektrischen Schicht aus einer Mischung aus zwei oder mehr Erdalkalimetallverbindungen und in diesem Fall kann die gesamte Fläche,

wie oben erwähnt, oder nur ein Teil

entsprechend den Elektroden gebildet werden. Zusätzlich werden als weitere Ausführungsform eine oder mehrere Arten von Reduktionselementen, wie Mg, Al, Si,W, Ti, Cu, Fe, Mn, C, oder Erdalkalimetalle oder Legierungen, wie Mg-Ni, den Erdalkalimetallverbindungen in einer Menge von 10% oder weniger zugemischt. Dadurch wird ein Reduktionseffekt für die Oxyde bewirkt, und da eine Abscheidung des Erdalkalimetalls, wie Ba oder Sr, unterstützt wird, wird eine einatomige Schicht mit niedriger Austrittsarbeit an der Fläche gebildet, die dem mit Entladungsgas gefüllten Raum gegenüberliegt, wodurch die Wirkung der Verringerung der Betriebsspannung deutlich gemacht wird. Zusätzlich ist es auch möglich, die Elektronenemission durch die Bildung einer punktförmigen Halbleiterfläche zu vergrößern, indem solche Metallatome in den Entladungspunkt der Fläche der Oxydschicht übermäßig injiziert werden. Da andererseits Oxyde von Ba und Sr besondere Feuchtigkeitsabs orpt ions ei genschaft en haben, gegenüber einem Ionenbeschuß vergleichsweise schwach sind und in der Handhabung einfach

sind, ist es unter dem Gesichtspunkt der Realisierung einer einfachen Behandlung und einer langen Lebensdauer möglich, vorher Mikrokapseln vorzubereiten, die mit Antiionenbeschußmaterial, wie SiOg und Al^O,, überzogen sind,

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und die dielektrischen Schichten 5 und 6 oder die Überzugsschichten 7 und 8 durch Mischen dieser Kapseln zu bilden. Wenn die Überzugsschichten 7 und 8 nicht vorgesehen sind, werden auch unter einem ähnlichen Gesichtspunkt wenigstens die Flächen der dielektrischen Schichten 5 und 6 selbst porös geformt und darin können die oben erwähnte Erdalkalimetallverbindungen mit hohem Elektronenemissionsvermögen, insbesondere die Oxyde, gegebenenfalls zusammen mit dem Reduktionselement imprägniert werden. Als weitere Ausführungsform kann eine Schutzschicht mit einer Ionenbeschußwiderstandsfähigkeit, wie MgO, CeOo, La₂O,, über der dielektrischen Schicht, die aus mehreren Erdalkalimetalloxyden besteht, oder auf dem Überzug, der aus einem solchen Material besteht, das auf der üblichen dielektrischen Schicht gebildet wird, vorgesehen werden. Wenn beispielsweise die dielektrischen Schichten 5 und 6 oder die Überzugsschichten 7 und 8 mit einer Mischung aus BaO + SrO + CaO gebildet werden und darauf des weiteren eine Schutzschicht aus CeO₂ gebildet wird, werden die Ba-Atome durch die lokale Erhitzung durch Entladung abgeschieden und dann wird eine einatomige Schicht aus Ba auf der Fläche der CeOo-Schutzschicht aufgrund der Wanderung von Ba-Atomen gebildet. Als Ergebnis wird das Elektronenemissionsvermögen der Fläche der Schutzschicht verbessert, was zu einer langen Lebensdauer und zu einer wesentlichen Wirkung der Verringerung der Betriebsspannung führt. In diesem Fall kann die Schutzschicht porös gebildet werden, um die oben erwähnte Wanderung zu unterstützen. Zusätzlich ist es auch unter dem Gesichtspunkt der Ausdehnung einer langen Betriebszeit und der Vergrößerung der Stabilität der Betriebsspannung zweckmäßig, zusätzlich eine Verbindung von einem oder mehreren Elementen von Seltenen Erden erforderlichenfalls in dem gemischten Material von zwei oder mehr Erdalkalimetallverbindungen zu verwenden.

Andererseits können die Überzugsschichten 7 und 8, die als Elektronenemissionsschichten vorgesehen sind, nicht nur

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direkt auf den dielektrischen Schichten 5 und 6, sondern auch indirekt über eine Zwischenschicht gebildet werden, die aus einem isolierenden Material, wie Al^O, besteht, das zwischen den dielektrischen Schichten vorgesehen ist. Die in diesem Fall verwendete Zwischenschicht ist zweckmäßig, um den Einfluß einer Verunreinigung auf der Fläche der dielektrischen Schichten zu verringern und um eine Gleichförmigkeit der Überzugsschicht zu erhalten. Zusätzlich ist diese Zwischenschicht zweckmäßig, um ein Rissigwerden im mikroskopischen Bereich zu verhindern, was auf der Überzugsschicht bei der Erhitzung für die Abdichtung des Paneels in einem nachfolgenden Herstellungsschritt erfolgen kann.

Nachfolgend werden Versuchsbeispiele der Erfindung erläutert, Fig. 5 zeigt das Auswertungsergebnis der Änderungen von Zündspannung und Haltespannung, die nach einer Zeitdauer von 1000 Stunden bei Änderung des Mischungsverhältnisses von SrCO, und CaCO, erhalten werden, die als Quellenmaterial für verschiedene Paneele verwendet werden, wobei die Uberzugsschicht aus SrO und/oder CaO mit einer Dicke von JOOO 2. auf die dielektrische Schicht, die aus Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt besteht, aufgebracht wird. Mit dem Auftrag des prozentualen GewichtsVerhältnisses auf der X-Achse und der Spannung auf der Y-Achse ist die Zündspannung Vf in ausgezogener Linie gezeigt, während die Haltespannung Vs durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.

Hierbei hat das als Muster verwendete Gasentladungspaneel die in Fig. 1 gezeigte Ausbildung. Die durchschnittliche Dicke der dielektrischen Schicht einschließlich der Überzugsschicht beträgt 21 λι, während der Gasentladungsraum 9 auf 120/U eingestellt ist und mit einer Gasmischung aus Ne und Xe mit 0,3% bei einem Druck von 400 Torr gefüllt ist. In diesem Fall ist die gemischte Schicht aus den Erdalkalimetallverbindungen einmal in der Form von CaCO, (Kalziumkarbonat) und SrCO, (Strontiumkarbonat)

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gesintert und gekrackt und dann in einem vorbestimmten Gewichtsverhältnis gemischt und gepreßt oder einzelnen gepreßt. Schließlich erfolgt der Überzug über die dielektrischen Schichten 5 und. 6, die aus Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt und einer Dicke von 3000 S bestehen, mittels Vakuumverdampfung unter Verwendung von Elektronenstrahlen. Nach der Aufdampfung werden CaCO, und/oder SrCCU vermutlich in das Oxyd (Ca + Sr)O unter Abscheidung von COp umgesetzt.

Wenn andererseits, wie sich aus der Kennlinie der Fig. ergibt, die Überzugsschicht aus (Sr + Ca)O auf der Fläche der dielektrischen Schicht unter Verwendung einer Mischung von zwei Arten von Erdalkalimetallkomponenten, CaCO^ und SrCO,, gebildet ist, wird festgestellt, daß die Zündspannung Vf und die Haltespannung Vs wesentlich verringert werden im Vergleich zu dem Fall, bei dem die einzelnen Materialien vorhanden sind. Zusätzlich ist die Wirkung dieser Verringerung der Betriebsspannung bei einem bestimmten Mischungsverhältnis besonders wesentlich, d.h. wenn CaCO^ 10 bis 50 % und SrCO, 50 bis 90 % betragen.

Fig. 4 zeigt das Ergebnis der Lebensdauerprüfung, wobei die Form der Änderungen der Zündspannung und der Haltespannung für die Betriebszeit jedes Paneels von insgesamt vier Arten jeweils durch ausgezogene und gestrichelte Linien gezeigt ist.

Die Kurve I zeigt die Kennlinie eines Paneels, das mit einer Mischung aus CaCO^ und SrCO^ erhalten worden ist, wobei die Materialien jeweils i*L einem Verhältnis von 50 % verwendet sind. Diese Mischung führt zu einem stabilen Betrieb bei einer Zündspannung von 77V und einer Haltespannung von 64V nach einer Dauer von 100 Stunden. Andererseits zeigen jeweils die Kurve II nur für CaCO, und die Kurve III nur für SrCO^ unerwünschte Ergebnisse, d.h. die Betriebsspannung erhöht sich allmählich nach 800 bis 1200 Stunden.

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Ein bekanntes Paneel, das eine Schutzschicht aus MgO aufweist, zeigt vergleichsweise eine stabile Kennlinie, jedoch ist dessen Betriebsspannung hoch. Aus Fig. 4 ergibt sich somit, daß ein Gasentladungspaneel mit einer Mischungsschicht aus CaCO, und SrCO,, die durch Elektronenstrahlen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgedampft sind, für eine lange Zeitdauer mit verringerter Betriebsspannung stabil arbeiten kann. Darüber hinaus ergibt sich bei Beurteilung der Stabilität, die MgO zeigt, und der niedrigen Spannungskennlinie, die SrCO, zeigt, daß eine zufriedenstellende Kennlinie auch unter Verwendung einer Mischung von SrCO, und MgO erhalten werden kann.

In der Praxis wird durch die Erfindung eine Verringerung der Betriebsspannung des Paneels, bei dem die Uberzugsschichten 7 und 8 aus (Sr + Mg)O auf den dielektrischen Schichten und 6 unter Verwendung einer Mischung von SrCO, und MgO als Quellenmaterial gebildet sind, in einem solchen Maße erhalten, wie es bei einem Paneel beobachtet worden ist, bei dem die Überzugsschicht mit SrCO, und CaCO,, wie oben erwähnt, gebildet ist.

· 3(B) zeigt die Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis, das durch den Gewichtsprozentsatz von SrCO, und MgO ausgedrückt ist, die als Materialien der ■Überzugsschicht verwendet werden, und der Betriebsspannung nach 1000 Stunden. Das Mischungsverhältnis ist auf der X-Achse

aufgetragen, während die Spannung auf der Y-Achse aufgetragen ist, wobei die jeweiligen Änderungen der Zündspannung und der Haltespannung durch die Kurven Vf und Vs gezeigt sind. Aus Fig. 3(B) ergibt sich, daß eine verringerte Haltespannung von etwa 60V und eine verringerte Zündspannung von 80V oder weniger erhalten werden können, wenn 50 bis 70% SrCO, mit 50 bis JO% MgO gemischt werden.

In diesem Fall ist der Aufbau des Paneels im wesentlichen derselbe, wie oben beschrieben.

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Der Grund, warum die Verbindung von zwei oder mehr Erdalkalimetallen, insbesondere die Mischung der Oxyde, eine niedrige Austrittsarbeit und ein hohes Elektronenemissionsvermögen zeigt, ist noch nicht geklärt, obwohl dieses Material bereits für Kathoden von Elektronenröhren seit langer Zeit verwendet worden ist. Ein erwünschtes Ergebnis der Materialauswahl hängt weitgehend von Erfahrungen, wiederholten Versuchen und darüberhinaus von einer Verbesserung des Herstellungsverfahrens ab. Wenn ein solches Material für Kathoden von Elektronenröhren verwendet wird, wird die Aktivierungsverarbeitung nach dem Zusammenbau bei einer hohen Temperatur von etwa 1000⁰C oder mehr ausgeführt und als Ergebnis wird ein sehr gutes thermisches Elektronenemissionsvermögen erhalten. Eine solche Verarbeitung bei hoher Temperatur nach dem Zusammenbau ist jedoch für ein Gasentladungspaneel gemäß der Erfindung nicht möglich, da dieses einen Glasteil mit niedrigem Schmelzpunkt aufweist, nämlich die dielektrischen Schichten 5 und 6 und den (nicht dargestellten) Dichtungsteil für die Verbindung der Substrate. Zusätzlich zeigen Erdalkalimetalloxyde, wie BaO und SrO, die Eigenschaft einer hohen Feuchtigkeitsabsorption und es ist wahrscheinlich, daß sich diese in stabilere Hydroxyde umsetzen, wenn sie Luft ausgesetzt sind. Wenn deshalb die Überzugsschicht mit einem solchen Hydroxyd gebildet wird, setzt sich das Oxyd in Hydroxyd um, und da die nachfolgende Behandlung bei hoher Temperatur unmöglich ist, wie oben beschrieben, wird H₂O usw. während des Betriebs freigegeben und das erwartete Ergebnis kann nicht erhalten werden.

Um diesen Nachteil von vornherein zu vermeiden, wird eine Sauerstoff enthaltende Verbindung, die nicht das Oxyd des Erdalkalimetalls ist, beispielsweise Karbonat oder Hydroxyd, die beide in Luft vergleichsweise stabil sind, als Quellenmaterial verwendet. Karbonat oder Hydroxyd der Erdalkalimetalle wird beispielsweise mit einem Oxyd, Karbonat oder Hydroxyd eines anderen Erdalkalimetalls

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in einem bestimmten Verhältnis gemischt und in eine Form gepreßt. Danach wird das geformte Material bei einer Temperatur von 700 bis 1500⁰C gesintert. Durch diese Sinterung wird COp oder E^O aus dem Karbonat oder Hydroxyd freigegeben. Wenn dieses Material deshalb auf die dielektrische Schicht durch Elektronenstrahl-Vakuumverdampfung aufgebracht wird, wird ein Überzug im Zustand einer festen Lösung des Oxyds oder eines ausreichend gemischten, nicht kristallinen Materials erhalten und die Gefahr einer Qualitätsverschlechterung wird vollständig vermieden.

Das praktische Verfahren zum Anwenden der Erfindung bei dem oben erwähnten Paneel ist wie folgt.

Zuerst werden SrCO, und CaCO, mit einem Gewichtsverhältnis von 7 ' 3 gemischt und in Körner während einer Zeit von etwa 30 Stunden gekrackt. Dann werden die gemischten Materialien in eine Form mit einer bestimmten Abmessung gepreßt. Daraufhin wird das Präparat in einen Quarztiegel eingebracht und durch Erhitzung während einer Dauer von 3 Stunden oder mehr bei einer Temperatur von 1000⁰C unter Vakuum oder inaktivem Gas gesintert. Andererseits wird das Substrat mit den Elektroden und der dielektrischen Schicht, die aus gehärtetem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt besteht, vorbereitet und die Zwischenschicht von AIpO, wird vorher auf der dielektrischen Schicht mit einer Dicke von etwa 3000 & durch Elektronenstrahl-Aufdampfung gebildet. Nachfolgend wird das gemischte und gesinterte Material, das wie

oben erwähnt vorbereitet ist, auf die Zwischenschicht mit einer Dicke von etwa 3000 S durch Elektronenstrahl-Verdampfung aufgedampft.Das Paneel, das in dieser Weise wie oben erwähnt zusammengebaut ist, arbeitet stabil für eine lange Zeit von 4000 Stunden oder langer bei einer Zündspannung von etwa 70V und einer Haltespannung von etwa 60V, im wesentlichen gleich wie bei dem Fall, der in Fig. 3(A) dargestellt ist. Darüber hinaus zeigt das Paneel, das durch ein gleichartiges Verfahren unter Verwendung von SrCO, und MgO als Materialien hergestellt worden ist,

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²⁶*⁷³⁹⁶

auch gute Ergebnisse wie im Fall der Fig. 3(B).

Um eine verringerte Betriebsspannung durch Anwendung des

Oxyds eines Erdalkalimetalls zu realisieren, ist es empfehlenswert, eine Verbindung, die in Luft stabil ist, als Material zu verwenden und auf die dielektrische Schicht in der Form einer festen Lösung des Oxyds durch ein Verdampfungsverfahren aufzudampfen. Für ein solches Aufdampfverfahren sind die folgenden Techniken anwendbar, nämlich Zerstäubungsverdampfungsverfahren, Entspannungsverdampfungsverfahren und Widerstandsverdampfungsverfahren, zusätzlich zu dem Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren, wie es oben beschrieben wurde.

Wenn ein solches Verdampfungsverfahren im Vakuum ausgeführt wird, ist es notwendig, das Material vorher bei einer Temperatur von 50O⁰C vorzuerhitzen, so daß das von dem Gas freigegebene Material keinen Einfluß auf die Verdampfung ergibt.

Eine solche Vorexhitzungsbearbeitung ist jedoch im Falle des Widerstandserhitzungs-Verdampfungsverfahrens nicht erforderlich. Es ist auch möglich, die Mischungsschicht unter Verwendung von zwei oder mehr Materialien als einzelne Verdampfungsquellen zu bilden, statt das Mischungsmaterial für die Verdampfung durch vorangehendes Mischen von zwei oder mehr Rohmaterialien vorzubereiten.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, sind die Wirkung der verringerten Betriebsspannung und die Wirkung der Sicherstellung einer langen Lebensdauer beide wesentlich und diese Wirkungen können durch Bildung eines Flächenüberzugs der dielektrischen Schicht auf den Elektroden mit einem Material, das wenigstens zwei Erdalkalimetallverbindungen enthält, realisiert werden. Im übrigen ist die Erfindung beispielsweise nicht auf die dargestellten Elektrodenanordnungen beschränkt.

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Claims

Patentansprüche

Gasentladungspaneel, bei dem auf einem Substrat angeordnete Elektroden mit einer dielektrischen Schicht bedeckt sind und von einem gasgefüllten Raum isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Bereich entsprechend den Elektroden von wenigstens der Fläche der dielektrischen Schicht, die mit dem Gas in Berührung steht, wenigstens zwei Arten von Erdalkalimetallverbindungen enthält.

2. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Erdalkalimetallverbindungen eine Strontiumverbindung ist,

5. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Flächenbereich der dielektrischen Schicht, der in Berührung mit dem Gas ist, aus einem gemischten Material einer Strontiumverbindung und einer Kalziumverbindung besteht.

4. Gasentladungspaneel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strontiumverbindung Strontiumoxyd ist.

5. Gasentladungspaneel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strontiumverbindung Strontiumoxyd ist und daß die Kalziumverbindung Kalziumoxyd ist.

6. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Fläche der dielektrischen Schicht, die in Berührung mit dem Gas ist, aus einem gemischten Material einer Strontiumverbindung mit 50 bis 90% und einer Kalziumverbindung mit 10 bis 50% besteht.

7. Gasentladungspaneel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strontiumverbindung Strontiumoxyd ist und daß die Kalziumverbindung Kalziumoxyd ist.

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8. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Erdalkalimetallverbindungen eine Strontiumverbindung und die andere Magnesiumoxyd ist.

9. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Fläche der dielektrischen Schicht, die mit dem Gas in Berührung ist, aus einem gemischten Material einer Strontiumverbindung mit 50 bis 70% und Magnesium mit 30 bis 50% besteht.

10. Gasentladungspaneel nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Strontiumverbindung Strontiumoxyd ist·

11. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Teil der dielektrischen Schicht wenigstens zwei Arten von Erdalkalimetallen enthält.

12. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der dielektrischen Schicht aus einer Überzugsschicht besteht, die wenigstens zwei Arten von Erdalkalimetallen enthält.

13- Gasentladungspaneel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht an ihrer Unterseite mit einer Zwischenschicht aus A^O, versehen ist.

14. Gasentladungspaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Fläche der dielektrischen Schicht des weiteren wenigstens ein Reduktionselement aus der Gruppe Mg, Al, Si, W, Ti, Cu, Fe, Mn, C und ein Erdalkalimetall enthält.

15. Gasentladungspaneel, bei dem auf einem Substrat angeordnete Elektroden mit einer dielektrischen Schicht bedeckt sind und von einem gasgefüllten Raum isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht aus einem Glasisoliermaterial, das die Elektroden bedeckt und aus einer darauf gebildeten Elektronenemissionsschicht besteht und wenigstens zwei Arten von Erdalkalimetallverbindungen enthält.

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16. Gasentladungspaneel nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht des weiteren eine Zwischenschicht aus einem wärmebeständigen Isoliermaterial enthält, die zwischen der Glasisolierschicht und der Elektronenemissionsschicht gebildet ist.

17· Gasentladungspaneel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht des weiteren mit einer gegen Ionenbeschuß widerstandsfähigen Schutzschicht versehen ist, die auf der Elektronenemissionsschicht gebildet ist.

18. Gasentladungspaneel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsschicht aus einer Mischung von Strontiumoxyd, das aus der Strontiumverbindung ausgewählt ist, und Kalziumoxyd, das aus der Kalziumverbindung ausgewählt ist, besteht.

19· Gasentladungsparieel nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsschicht aus einer Mischung von Strontiumoxyd und Magnesiumoxyd besteht.

20. Gasentladungspaneel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsschicht durch Materialien aus Strontiumkarbonat (SrCO,) mit 50 bis 90% und Kalziumkarbonat (CaCO,) mit 10 bis 50% gebildet ist.

21. Gasentladungspaneel nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsschicht eine gemischte, aufgedampfte Schicht ist, die mit Materialien aus Strontiumkarbonat (SrCO,) mit 50 bis 70% und Magnesiumoxyd (MgO) mit 30 bis 50% gebildet ist.

22. Verfahren zum Herstellen eines Gasentladungspaneels nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenemissionsschicht durch Verdampfung unter Verwendung einer Verbindung, die Sauerstoff abgesehen von dem Erdalkalimetalloxyd enthält, als Verdampf ungsquellenmaterial aufgebracht wird.

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23. Verfahren nach. Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsquellenmaterial eine Mischung aus Strontiumkarbonat und Kalziumkarbonat ist.

24·. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsquellenmaterial eine Mischung aus Strontiumkarbonat mit 50 bis 90% und Kalziumkarbonat mit 10 bis 50% ist.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfungsquellenmaterial einer Vorerhitzung bei einer Temperatur von 500⁰C oder mehr unterzogen wird«

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