DE3419625A1 - Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem nachbeschleunigungsraum - Google Patents

Description

• Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem Nachbeschleu-
• nigungsraum.
• Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 3329106.3).
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Plasmapanel wird in der älteren, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 33 29 106.3 beschrieben.
• Bei diesem Flachbildschirm werden Elektronen einer Gasentladung durch ausgewählte Löcher einer Steuerstruktur in einen plasmafreien Raum gezogen, dort auf einige kV nachbeschleunigt und schließlich auf eine kathodolumineszente Schicht geschickt. Die Kathode der Nachbeschleunigungsetrecke ist dabei mit einer Implantationsschutzschicht aus einem hochschmelzenden Metall überzogen, um zu verhindern, daß die aus dem Nachbeschleunigungsraum stammenden (He-)Ionen in das Kathodenmaterial eingebaut werden und dementsprechend der Gasdruck sinkt. Versuche habena1erdings gezeigt, daß ein solcher Überzug durchaus nicht alle aufgenommenen Ionen wieder zunickgibt -der Reflexionsfaktor liegt insbesondre für hoherenergetische Heliumionen deutlich unter 1 - und insofern einen nicht immer ausreichenden Implantationsschutz bietet.
• Es ist deshalb in der zitierten Patentanmeldung auch schon angeregt worden, die Schutzschicht aus mehreren, relativ locker aneinander haftenden Lagen aufzubauen (vgl. Seite 5, Zeile 31 bis Seite 6, Zeile 4). Theoretisch sollten sich dann die eingefangenen Gasatome längs der Lagengrenzen fortbewegen können, bis sie durch eine Schichtpore wieder in den Nachbeschleunigungsraum zurückkehren. Diese Vorstellungen sind in der Praxis allerdings noch nicht verifiziert worden.
• Besonders stabile Gasverhältnisse erzielt man, wenn man die Implantatiosschutzschicht gemäß der älteren, noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 33 29 Q59.8 aus Graphit herstellt. Graphit hat eine sehr hohe Heliumrückdiffusionsrate, ist aber - anders als hochschmelzende Metalle oder deren Oxide - nicht sonderlich sputterfest und kann auf anderen Röhrenteilen störende Niederschläge bilden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Panel gemäß dem Hauptpatent die tmplantationsschutzsohicht so weiterzuentwickeln, daß sie einen noch geringeren Gasanteil bindet, dabei sputterresistent bleibt und im übrigen mit vertretbarem Mehraufwand gefertigt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Bei der vorgeschlagenen Implantationsschuztschicht werden die auftreffenden Gasionen zunächst von einer Bremsschicht aufgenommen, die so zu bemessen ist, daß sie einaimöglichst großen Teil der empfangenen Gasatome durchtreten läßt, und zwar mit einer möglichst geringen Endgeschwindigkeit. Es wird also in jedem Einzelfall eine optimale Schichtdicke geben, die vor allem von der Energieverteilung der aufplatzenden Ionen sowie dem Lagenmaterial abhängt und in der Regel zwischen 3x10-7tlm und 2 x10~2Xm liegt. Die Gasatome, die die Bremslage passiert haben, werden dann in einer - normalerweise aus Graphit bestehenden - Diffusionslage weitertransportiert und erhalten so die Gelegenheit, durch eine Fehlstelle im Lagengefüge wieder in den Gasraum zu gelangen.
• Die Diffusionslage sollte so dick sein, daß sie wenigstens vom größten Teil der eintretenden Gasatome nicht mehr durchsetzt werden kann; mit zunehmender Dicke nimmt allerdings die Tendenz zu, die umherdiffundierenden Fremdatome fest einzulagern, so daß audn hier ein Kompromiß gefunden werden muß. Gute Resultate erzielt man gewöhnlich mit einer Lagenstärke zwischen 2 x10-2wm und 4x10-2jim.
• Graphit ist elektrisch leitend, so daß man dann, wenn die Nachbeschleunigungskathode aus mehreren Streifenleitern besteht, durch weitere Maßnahmen für eine galvanische Trennung sorgen muß. Am einfachsten ist es, die Streifenleiter zunächst mit einer Isolierlage abzudecken und dann die Diffusionslage ganzflächig aufzubringen. Die Isolierlage könnte aus üblichen Isolatoren, insbesondere Metalloxiden wie Al203, hergestellt werden und ist gewöhnlich zwischen 5x10-3Um und 4 x 10-2µm dick.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Implantationsschutzschicht ist mit ihrem zwei oder drei Lagen zweifellos aufwendiger als ihre Vorgänger. Dieser Umstand fällt aber bei Verwendung einer Mehrfach-Aufdampfanlage kostenmäßig nicht ins Gewicht und wird jedenfalls durch die deutlich verbesserte Schutzwirkung mehr als aufgewogen. Hinzukommt ein weiterer Vorteil: Die bisher verwendeten Schichten konnten sich unter hohem Ionenbeschuß an manchen Stellen von ihrer Unterlage lösen. Dieser Effekt ("Ristering Effect") wirdvorallem durch eine zu hohe Ionenbeladung verursacht und kann dementsprechend im vorliegenden Fall allenfalls bei extrem hohen Imiantationsdosen ausgelöst werden.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
• Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Figur näher erläutert werden.
• Die Figur zeigt in einem schematisch gehaltenen Seitenschnitt ein Panel, das fürein Datensichtgerät gedacht ist.
• Dieser Flachbildschirm enthält eine Vakuumhülle mit einer Frontplatte 1, einer Riicplatte 2 und einer Steuereinheit 3. Alle drei Teile erstrecken sich in zueinander parallelen Ebenen. Die Steuereinheit teilt dabei das Hiilleninnere in einen Gasentladungsraum 4 und einen Nachbeschleunigungsraum 5.
• Die Rückplatte 4 ist auf ihrer Vorderseite mit mehreren, zueinander parallelen Leiterstreifen (Plasmakathoden 6) versehen. Die Frontplatte 1 trägt auf ihrer Rückseite eine kathodolumineszente Schicht 7 und eine durchgehende Schichtelektrode (Nachbeschleunigungsanode 8). Die Steuereinheit 3 umfaßt zwei Trägerplatten 9, 10, die beidseitig jeweils mit Elektroden beschichtet sind. Die hintere Platte 9 trägt auf ihrer Rückseite Zeilenleiter 11 und auf ihrer Vorderseite Spaltenleiter 12. Die Leiter beider Leiterscharen stehen senkrecht zueinander, sind einzeln ansteuerbarundb;lden zusammen die eigentliche Steuermatris. Die vordere Platte 10 ist rückseitig mit zeilenleiterparallelen Tetrodenleitern 13 und frontseitig mit spaltenleiterparallelen Pentodenleitern 14 versehen. Die gesamte Einheit hat im Bereich des iiatrixelements eine durchgehende Oeffnung 15 und ist gegen die Rück- und Frcntplatte jeweils durch einen Abstandsrahmen 16 bzw. 17 distanziert. Alle Teile sind über Glaslotnahte 18, 19, 20, 21 und 22 vakuumdicht miteinander verbunden.
• Die Pentodenleiter 14 sind mit einer weiteren Schicht (Implantationsschicht 23) bedeckt. Diese Schicht ist aus einer Bremslage 24, einer Diffusionslage 25 und einer Isolierlage 26 zusammengesetzt. Lage 24 besteht aus /x10~3fm dickem, an seiner Oberfläche oxidiertem Zirkon, Lage 25 aus 3x10-2}im starkem Graphit und Lage 26 aus 1,5 x10-2 dickem Aluminiumoxid. Die relativ dünne Zirkonschicht bremst Heliumionen um etwa 1keV ab. Sie kann damit ihre Funktion unter normalen Bedingungen voll erfüllen, denn bei einem Gasdruck von 2,5mbar, einer Nachbeschleunigungsstrecke von 1,5mm und einer Nachbeschleunigungsspannung von 4kV ist der Anteil der Heliumionen mit höheren Energien vernachlässigbar gering. Die meisten Ionen haben Energien von wenigen 100eV und werden damit bereits an der Oxidhaut reflektiert. Die relativ dicke Diffusionslage kann Heliumatome mit einer Eintrittsenergie von bis zu 3keV halten. Damit ist sichergestellt, daß kein Heliumatom in der Lage ist, beide Lagen zu durchdringen.
• Für weitere Einzelheiten zur Herstellung und zum Betrieb des Bildschirms wird auf die bereits zitierten Patentanmeldungen verwiesen.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränift. So kommt es nicht darauf an, wie die Gasentladung erzeugt wird und welche Form sie hat; deshalb kommt beispielsweise auch ein Querplasma in Frage.
• Davon abgesehen bleibt es dem Fachmann unbenommen, die Implantationsschutzschicht zu variieren. Denkbar wäre es etwa, die Isolierschicht wegfallen zu lassen und die Graphitschicht nur auf den einzelnen Pentodenleitern aufzubringen. Im Einzelfall kann es sich auch empfehlen, mit anderen Lagenwerkstoffen zu arbeiten, beispielsweise mit einer (oxidierten oder carborierten) Wolframbremslage, einer Aluminiumdiffusionslage und/oder einer Zirkon- oder Nagnesiumoxid-Isolierlage.
• 9 Patentansprüche 1 Figur

Claims (9)

1. Patentansprüche Öi. Gasentladungsanzeigevorrichtung mit folgendem Aufbau: la) eine vakuumdichte Hülle mit zwei zueinander parallen, in Betrachtungsrichtung hintereinander liegenden Wandplatten (Frontplatte, Rückplatte) ist mit einem zumindest teilweise aus Helium bestehenden Gas gefüllt; b) eine in der Hülle befindliche, regelmäßig gelochte Steuereinheit teilt das Hülleninnere in einen hinteren und einen vorderen Raum (Gasentladungsraum bzw.

   Nachbe schleunigungsraum); c) im Gasentladungsraum befindet sich mindestens eine Kathode (Plasmakathods) und mindestens eine Anode (Plasmaanode); d) die Frontplatte trägt auf ihrer Rückseite eine kathodolumineszente Schicht und eine Schichtelektrode (Nachbeschleunigungsanode); e) die Steuereinheit enthält auf ihrer der Nachbeschleunigungsanode zugewandten Seite eine wandplattenparallele Elektrode (Nachbeschleunigungskathode); f) die Nachbeschleunigungskathode ist mit einer Schicht (Implantationsschutzschicht) überzogen, deren oberste Lage (Bremslage) aus einem hochschmelzenden etall besteht, das aus Untergruppen A der vierten bis achten Gruppe und aus der fnften bis sechsten Periode des periodischen Systems der Elemente stammt; und folgender Betriebsweise: 2a) zwischen den Plasmaelektroden brennt eine Gasentladung; b) zwischen der Nachbeschleunigungsanode und der Nachbeschleunigungskathode liegt eine Hochspannung >1RV, wobei der Abstand zwischen beiden NachbeschleunigunZselektroden so gering ist, daß im Nachbeschleunigungsraum keine Gasentladung gezündet wird; nach Patent (Patentanmeldung P 33 29 106.3); d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß 1g) die Implantationsschutzschicht (23) unter der Breinslage (24) eine weitere Lage (Diffusionslage 25) enthält, die eingedrungene Heliumatome bevorzugt in ihrer Erstreckiiebene weitertransportiert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nachbeschleunigungskathode aus mehreren Streifenleitern besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Implantationsschutzschicht (23) unter der Diffusionslage (25) eine weitere, aus elektrisch isolierendem Material bestehende Lage (Isolierlage 26) enthält.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremslage (24) aus Zirkon, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram oder Rhenium besteht.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d 2 d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremslage (24) auf ihrer Oberfläche oxidiert oder carboriert ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Diffusionslage (25) aus Graphit besteht.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isolierlage (26) aus A1uminiumoxid besteht.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bremslage (24) zwischen 3 x 10-3µm und 2 x10~2Xm dick ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Diffusionslage (25) zwischen 2 x10~2fm und 10 x 10-2µm dick ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isolierlage (26) zwischen 5x10-3ßP1 und 4 x 10-2µm dick ist.