DE2952528A1

DE2952528A1 - Gasentladungsanzeigevorrichtung mit mindestens einem den nachbeschleunigungsraum begrenzenden abstandsrahmen

Info

Publication number: DE2952528A1
Application number: DE19792952528
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8055 Goldach Huber; Dipl.-Phys. Burkhard 8021 Hohenschäftlarn Littwin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1981-07-02
Also published as: JPS56102051A; EP0031921B1; US4362967A; DE2952528C2; EP0031921A1; ATE7435T1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA79 P 1 2 O 7 BRD

Gasentladungsanzeigevorrichtung mit mindestens einem

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem gasgefüllten Raum, der auf einer Seite durch eine Frontplatte und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Rückplatte gasdicht abgeschlossen und durch eine Steuerscheibe in einen Gasentladungsraum und einen Nachbeschleunigungsraum unterteilt ist, die auf ihrer einen Seite als Zeilenleiter und auf ihrer anderen Seite als Spaltenleiter eine Matrix bildende und jeweils getrennt ansteuerbare Elektrodenbahnen trägt und zusammen mit diesen Bahnen in den Kreuzungspunkten der Matrix durchbrochen ist, und der auf der Frontplattenseite ein mit einer Anodenschicht versehener, den Nachbeschleunigungsraum begrenzender Leuchtschirm und auf der Rückplattenseite eine oder mehrere gegeneinander isolierte, den Gasentladungsraum begrenzende Kathoden gegenüberliegen, wobei zwischen Steuerscheibe und Leuchtschirm sowie zwischen Steuerscheibe und Kathode (n) Abstandsrahmen vorgesehen sind.

Eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einer Kathode, die aus Kathodenstreifen besteht, die voneinander isoliert parallel zueinander liegen und getrennt ansteuerbar sind, ist aus der DE-OS 26 43 915 bekannt. Die Aufteilung der Kathode in einzelne voneinander isolierte Kathodenstreifen ist eine Weiterentwicklung einer Flächenkathode, wie sie aus der DE-OS 24 12 869 bekannt

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27.12.1979

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ist und für die Bildwiedergabe bei sogenannten Flachbildschirmen bzw. Gasentladungs-Displays verwendet wird.

Eine solche Anzeigevorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der räumlichen Trennung von Elektronenerzeugung und Elektronenbeschleunigung. Die dazu verwendete Röhre ist in zwei Kammern aufgeteilt, die über eine an den Kreuzungspunkten ihrer Zeilen und Spalten gelochte Leitermatrix (Steuerscheibe) miteinander verbunden sind.

Die Kammer zwischen der bzw. den Kathoden an der Rückplatte und den streifenförmigen Hilfsanoden als Zeilen der Leitermatrix ist der Raum für die Gasentladung. Die andere Kammer ist der Nachbeschleunigungsraum zwischen der Spaltenebene der Leitermatrix (Steuerscheibe) und einer Flächenanode, die eine Leuchtschirmelektrode darstellt. Durch Ansteuern einer der Hilfsanoden entsteht eine keilförmige Gasentladung zwischen der Kathode und der Hilfsanode über deren ganze Zeilenlänge. Bei gleichzeitigem Ansteuern einer der als Matrixspalten dienenden streifenförmigen Steuerelektroden werden in der Gasentladung erzeugte Plasmaelektronen durch die öffnung am Kreuzungspunkt von Zeile und Spalte in den Nachbeschlevin j. gungsraum gezogen und auf die Anode beschleunigt. Am Aufschlagsort entsteht dann auf einer der Anode vorgelagerten Leuchtstoffschicht ein Lichtpunkt als Abbild des angesteuerten Kreuzungspunktes der Matrix. Mit entsprechender Matrixansteuerung nach zeitlichem Ablauf und Stärke lassen sich auf dem Leuchtschirm Zeichen und Bilder darstellen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 27 50 587 eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit Abstandselementen bekannt, bei der zwischen Steuerscheibe und Nachbeschleunigungsanode Stege mit konstanter Wandstärke vorgesehen sind,

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die sich in der Ebene der Steuerscheibe erstrecken, an den Steuerscheibenlöchern vorbeigeführt sind und abschnittsweise abwechselnd parallel und schräg zu den ihnen zugewandten Leitern verlaufen. 5

FUr eine Abstandshalterung in einer Gasentladungsanzeigevorrichtung ist auch schon vorgeschlagen worden, zwischen Steuerscheibe (Steuerlochplatte) und Leuchtschirm mehrere aufeinandergestapelte gelochte Glasfo-Ilen anzuordnen, die auf ihren Oberflächen Metallschichten tragen. Die Metallschichten fuhren schwimmende Potentiale und homogenisieren dadurch das Beschleunigungsfeld (Patentanmeldung P 28 55 108.8).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasentladungsanzeigevorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, im Nachbeschleunigungsraum eine hohe Nachbeschleunigungsspannung zu verwenden, ohne daß es zu elektrischen überschlagen kommt. Zur Lösung dieser Aufgäbe wird bei einer Gasentladungsanzeigevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der stützenfreie Nachbeschleunigungsraum 1 in seiner seitlichen Berandung von mindestens einem Abstandsrahmen 2 begrenzt ist, dessen innere Berandung mit der äußeren Berandung der aktiven Leuchtschirmfläche weitgehend übereinstimmt und der in seiner Breite so ausgebildet ist, daß die innere Rahmenberandung frei von den eine gasdichte Verbindung hervorrufenden Materialien bleibt und der die äußeren Randbereiche der den Nachbeschleunigungsraum 1 begrenzenden Potentialschichten voneinander trennt.

Der Abstandsrahmen ist dabei vorzugsweise von einem zweiten, äußeren Abstandsrahmen umgeben, der zur vakuum-

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dichten Versiegelung des Nachbeschleunigungsraumes dient. Die Abstandsrahmen bestehen zweckmäßig aus Glas, das in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem des Leuchtschirmglases angepaßt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche 5 bis 16 enthalten.

Die erfindungsgemäße Gasentladungsanzeigevorrichtung hat den Vorteil, daß im Nachbeschleunigungsraum eine hohe Nachbeschleunigungsspannung verwendet werden kann, ohne daß es zu elektrischen Überschlägen kommt. Elektrische Überschläge an Isolatoren im Vakuum treten, verglichen mit der Durchbruchsfeldstärke im Vakuum, bei wesentlich niedrigeren Feldstärken auf. Deshalb ist es zweckmäßig, einen stützungsfreien Nachbeschleunigungsraum zu verwenden, so daß der kritische Bereich, in dem Isolatorüberschläge auftreten können, auf die seitliche Berandung des Nachbeschleunigungsraumes beschränkt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasentladungsanzeigevorrichtung schematisch als Ausschnitt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaues des inneren Teiles des Abstandsrahmens einer Gasentladungsanzeigevorrichtung,

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Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaues eines inneren und eines äußeren Abstandsrahmens einer Gasentladungsanzeigevorrichtung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Aufbaues eines inneren und äußeren Abstandsrahmens,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Aufbaues des Nachbeschleunigungsraumes für ein Leuchtschirmglas mit integriertem Abstandsrahmen und Fig. 6 eine schematische Darstellung des Aufbaues eines zu einer Einheit kombinierten inneren und äußeren Abstandsrahmens einer Gasentladungsanzeigevorrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Gasentladungsanzeigevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Nachbeschleunigungsraum 1 mit einem überbreiten Abstandsrahmen 2 zwischen Leuchtschirm 4 und Steuerscheibe 5 zur Erhöhung der Hochspannungsfestigkeit der Vorrichtung. Die Klebenähte zwischen Abstandsrahmen 2 und Steuerscheibe 5 bzw. Leuchtschirm 4 sind mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Der AbStandsrahmen 2 überragt dabei die Klebnähte 6 seitlich. Die Hochspannungsfestigkeit einer 1 mm langen Beschleunigungsstrecke bezogen auf elektrische Überschläge am Rande des Nachbeschleunigungsraumes 1 ist beispielsweise von 2,5 kV auf 6 kV erhöht, wenn der 0,8 mm hohe Glas-Abstandsrahmen 2 die Klebenaht 6 seitlich um jeweils etwa 5 mm überragt.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues des inneren Teiles des Abstandsrahmens 2 bei der Gasentladungsanzeigevorrichtung mit Nachbeschleunigungsraum 1. Der Abstandsrahmen 2 reicht nahe an den aktiven Teil des mit einer Potentialschicht 7 und einer Leucht-

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Stoffschicht 8 versehenen Leuchtschirmes 4 heran. Die Potentialschichten 7 des Nachbeschleunigungsraumes 1 werden in ihren Randbereichen vom inneren Teil des Abstandsrahmens 2 voneinander getrennt. Der innere Rand des Abstandsrahmens 2 ist frei von Abdichtmaterial, z.B. von Glaslot. Der zur äußeren Berandung der Gasentladungsanzeigevorrichtung gerichtete Teil des Abstandsrahmens 2 dient zur vakuumdichten Versiegelung. Beim Aufbau der Anzeigen gewinnt man an Optimierungs-Spielraum, wenn man den Abstandsrahmen diesen beiden Funktionen entsprechend in einen inneren und einen äußeren Rahmen aufteilt. An dem Glas des Leuchtschirmes 4 sind Justierstifte 9 befestigt, die während des Herstellungsprozesses einschließlich der Glaslottechnik dort verbleiben und die zur Justierung von Leuchtstoffraster 8, Fotoformplatte und Steuerscheibe 5 dienen. Die Figuren 3 bis 5 zeigen Beispiele für Aufbauvarianten. So ist in Fig. 3 die Höhe des zweiten, äußeren Abstandsrahmens 3 größer als es der Höhe des Nachbeschleunigungsraumes 1 entspricht, um auch noch zusätzliche Steuergitter ohne zusätzliche Glaslotnähte vakuumdicht versiegeln zu können. Beim Aufbau des äußeren Abstandsrahmens 8 kann man nun je nach den gestellten Anforderungen vorgesinterte Glaslotstäbe verwenden, die beim Glaslotprozeß durch die dabei ablaufende plastische Deformation des Glaslotes in die richtige Gestalt gebracht werden.

Werden jedoch besonders hohe Anforderungen an die Festigkeit der Glaslotnähte gestellt, so ist es vorteilhaft, den größten Teil des Dickenbereiches des äußeren Abstandsrahmens 3 als Glasteil (e) zu gestalten, um die Dicke der Glaslotnaht so klein wie möglich zu wählen. Ebenso sind übergänge zwischen den beiden geschilderten Aufbauvarianten möglich.

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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein zusätzliches, mit einer Potentialschicht 7 versehenes Steuergitter 10 zwischen dem mit einer Potentialschicht 7 und einer Leuchtstoffschicht 8 versehenen Leuchtschirm 4 und der mit einer Potentialschicht 7 versehenen Steuerscheibe 5 im Nachbeschleunigungsraum 1 angeordnet.

Beim Zusammenbau der Vorrichtung wird zunächst auf der Steuerscheibe 5 das Steuergitter 10 in die richtige Position gebracht und mit einem Hochtemperaturkleber an einigen Punkten (Klebenähten 6) in Bezug zur Steuerscheibe 5 fixiert. Anschließend wird der innere Abstandsrahmen 2 auf dem Steuergitter 10 ebenfalls mit einigen Tropfen eines Hochtemperaturklebers fixiert. Zur vakuumdichten Versiegelung des Aufbaues werden vier vorgesinterte Glaslotstäbe mit einer Breite von ca. 1 mm und einer Dicke von 2,5 mm bis 3 mm außen um den inneren Abstandsrahmen 2 gelegt. Der ganze Aufbau wird dann einem Temperprozeß unterzogen. Das anfänglich im Überschuß vorhandene Glaslot füllt beim Absinken des Leuchtschirmes 4 auf das durch Steuergitter 10 und inneren Abstandsrahmen 2 bestimmte Niveau noch vorhandene LUkken aus und erzeugt so eine dichte Verbindung zwischen Steuerscheibe 5 und Leuchtschirm 4. Zum Justieren der Anordnung sind wiederum Justierstifte 9 vorgesehen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden wiederum zwei Abstandsrahmen verwendet. Der innere Abstandsrahmen 2 begrenzt den Nachbeschleunigungsraum zwischen dem mit einer Potentialschicht 7 und einen Leuchtstoffraster 8 versehenen Leuchtschirm 4 und dem mit einer Potentialschicht 7 versehenen Steuergitter 10, das auf der mit der Potentialschicht 7 (Spaltenleiter) versehenen Steuerscheibe 5 angeordnet ist. Abstandsrah-

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men 2, Steuergitter 10 und Steuerscheibe 5 sind mittels Justierstiften 9 justiert und durch Klebenähte 6 aus einem Hochtemperaturkleber fixiert. Der äußere Abstandsrahmen 3 besteht an zwei gegenüberliegenden Seiten aus mit Glaslot 11 bepasteten Glasstreifen und an beiden anderen Seiten aus Glaslot. Es ist zweckmäßig, die Glasstreifen dort zu verwenden, wo die Steuerscheibe weit aus dem Display herausreicht und unterstützt werden muß.

Fig. 5 zeigt den Aufbau des Nachbeschleunigungsraumes 1 für ein Leuchtschirmglas mit integriertem Abstandsrahmen. Da im Gegensatz zum Bildschirmaufbau mit einem ebenen Frontglas beim Aufbau nach Fig. 5 die leitfähige Schicht (Potentialschicht 7) des Leuchtschirmes 4 und Damit die Hochspannung nur innerhalb des Bildschirmglases vorhanden ist, kann auf den äußeren Teil des breiten Abstandsrahmens verzichtet werden. Daher kann man den Hochspannungsüberschläge verhindernden und in den Innenraum hineinragenden Teil des Abstandsrahmens 2 in Form von Glasstreifen in die Bildschirmwanne hineinlegen und am Rand des integrierten Abstandsrahmens z.B. mit Glaslot 11 befestigen, nachdem alle für die Funktion des Bildschirmes wichtigen Schichten auf das Bildschirmglas aufgebracht sind. Der am Bildschirm 4 angebrachte Justierstift 9 dient wiederum zum Justieren von Steuerscheibe 5, von Steuerelektrode 10, die mit einer Metallisierung (Potentialschicht 7) versehen ist und von Abstandsrahmen 2.
Die Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaues eines zu einer Einheit kombinierten inneren und äußeren Abstandsrahmens 2 bei einer Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem Nachbeschleunigungsraum 1, der von der mit einer Potentialschicht 7 versehenen Steuerscheibe 5 und dem mit einer Potentialschicht 7 und einer

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Leuchtstoffschicht 8 versehenen Leuchtschirm 4 begrenzt ist. Der Justierstift 9 reicht vom Leuchtschirm 4 durch den Abstandsrahmen 2 und die Steuerscheibe 5 hindurch. Der Abstandsrahmen 2 ist mit der Steuerscheibe 5 und dem Leuchtschirm 4 über Glaslotschichten 11 gasdicht verbunden.

16 Patentansprüche,
6 Figuren.

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Claims

1. Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem gasgefüllten Raum, der auf einer Seite durch eine Frontplatte und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Rückplatte gasdicht abgeschlossen und durch eine Steuerscheibe in einen Gasentladungsraum und einen Nachbeschleunigungsraum unterteilt ist, die auf ihrer einen Seite als Zeilenleiter und auf ihrer anderen Seite als Spaltenleiter eine Matrix bildende und jeweils getrennt ansteuerbare Elektrodenbahnen trägt und zusammen mit diesen Bahnen in den Kreuzungspunkten der Matrix durchbrochen ist, und der auf der Frontplattenseite ein mit einer Anodenschicht versehener, den Nachbeschleunigungsraum begrenzender Leuchtschirm und auf der Rückplattenseite eine oder mehrere gegeneinander isolierte, den Gasentladungsraum begrenzende Kathoden gegenüberliegen, wobei zwischen Steuerscheibe und Leuchtschirm sowie zwischen Steuerscheibe und Kathode (n) Abstandsrahmen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der stützenfreie Nachbeschleunigungsraum (1) in seiner seitlichen Berandung von mindestens einem Abstandsrahmen (2) begrenzt ist, dessen innere Berandung mit der äußeren Berandung der aktiven Leuchtschirmfläche weitgehend übereinstimmt und der in seiner Breite so ausgebildet ist, daß die innere Rahmenberandung frei von den eine gasdichte Verbindung hervorrufenden Materialien bleibt und der die äußeren Randbereiche der den Nachbeschleunigungsraum (1) begrenzenden Potentialschichten voneinander trennt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstandsrahmen (2)

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von einem zweiten, äußeren Abstandsrahmen (3) umgeben ist, der zur vakuumdichten Abdichtung des Nachbeschleunigungsraumes (1) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstandsrahmen (2) aus Glas besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das Glas in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem des Leuchtschirmglases angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsrahmen (2) aus einzelnen Glasstreifen zusammengefügt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsrahmen (2) durch einen Hochtemperaturkleber in seiner Position fixiert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der aus einzelnen Teilen gebildete Abstandsrahmen (2) an den Stoßfugen Überlappungen bildet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abstandsrahmen (3) aus einem Material besteht, das in einem Temperaturprozeß sich plastisch verformt und eine feste und vakuumdichte Verbindung mit den Bauteilen eingeht, zwischen denen es angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abstandsrahmen (3) aus vorgesinterten Glaslotstreifen besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß Teile des äußeren Abstandsrahmens (3) aus Glasstreifen gebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abstandsrahmen (3) in seiner Höhe so bemessen ist, daß von diesem nicht nur der stützungsfreie Nach beschleuni^-ungsraum (1) sondern auch ein oder mehrere in Richtung zum Gasentladungsraum folgenden Steuergitter umschlossen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die aus Glas bestehenden Teile des äußeren Abstandsrahmens (3) mit den ihnen benachbarten Teilen des inneren Abstandsrahmens (1) eine Einheit bilden.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und der innere Abstandsrahmen (2, 3) aus je einem Stück bestehen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und der innere Abstandsrahmen (2, 3) aus einem Stück bestehen.

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15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für im Inneren der Gasentladungsanzeigevorrichtung angebrachte Justierstifte im inneren Abstandsrahmen (2) an den entsprechenden Stellen Öffnungen angebracht sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für am äußeren Rand der Gasentladungsanzeigevorrichtung angebrachte Justierstifte im äußeren Abstandsrahmen (3) an den entsprechenden Stellen Öffnungen angebracht sind.

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