DE3506595A1

DE3506595A1 - Punktmatrix-plasmaanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3506595A1
Application number: DE19853506595
Authority: DE
Inventors: Joseph F. Hesse; Herman R. Person; Keith T. Columbus Nebr. Raysby
Original assignee: Dale Electronics Inc
Current assignee: Dale Electronics Inc
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-02-25
Publication date: 1985-09-05
Also published as: GB2155229A; IT8547758A0; IT1181762B; SE458566B; SE8500392D0; IT8547758A1; SE8500392L; NL188773C; JPS60200438A; GB2155229B; US4613855A; GB8502125D0; FR2560704A1; BE901876A; CA1218689A; FR2560704B1; NL188773B; NL8500381A

Description

-Α Ι Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtung

Die Erfindung betrifft Punktmatrix-Anzeigevorrichtungen und insbesondere mit Gleichstrom betriebene Vorrichtungen, die integrierte Kathoden- und Anodentreiber darauf haben.

Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtungen sind seit einigen Jahren auf dem Markt. Diese Vorrichtungen beinhalten eine mit Gas gefüllte Hülle, die in eine Richtung verlaufende Anodenstreifen und in eine dazu senkrechte Richtung verlaufende Kathodenstreifen hat. Die Schnittpunkte der Anoden und Kathoden bilden verschiedene Punkte oder Glühpunkte.

Von den gegenwärtig im Handel erhältlichen Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtungen gibt es zwei allgemeine Typen. Ein Typ arbeitet mit Gleichstrom. Gleichstromvorrichtungen haben im allgemeinen ungefähr 200 Punkte quer über die Anzeigentafel, die dazu verwendet werden, bis zu 40 - 5 X Punktmatrixzeichen zu bilden. Vertikal haben diese Vorrichtungen bis zu ungefähr 96 bis 100 Punkte angezeigt, die ungefähr 12 Linien von 5X7 Punktmatrixzeichen bilden.

Gleichstromvorrichtungen werden im Stand der Technik insofern als nachteilig angesehen, als sie im allgemeinen auf nicht mehr als 24 0 Punkte quer über die Anzeigetafel beschränkt sind. Der Grund dafür besteht darin, daß bei Gleichstrom-Plasmaanzeigevorrichtungen jeder Punkt nur für eine kurze Zeitdauer an ist. Beim Betrieb der Plasmaanzeigevorrichtung ist es daher notwendig, jeden Punkt nach einer kurzen Zeitdauer aufzufrischen, so daß das Auge das Blinken oder periodische Aufleuchten des Punktes nicht bemerkt.

Wechselstromvorrichtungen sind auch verwendet worden. Wechselstrom-Plasmaanzeigevorrichtungen können größer als Gleichstrom-Plasmaanzeigevorrichtungen sein, weil die Wechselstromvorrichtungen einen inneren Speicher haben. Dies bedeutet, daß nicht jeder Punkt mit jedem Betriebszyklus aufgefrischt werden muß. Infolgedessen beschäftigte

sich die Forschung auf dem Gebiet neuer Plasmaanzeigevorrichtungen hauptsächlich mit Vorrichtungen vom Wechselstromtyp.

Wechselstromvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie eine teure Hochspannung und Hochgeschwindigkeitstreiber benötigen, damit sie zufriedenstellend arbeiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer verbesserten mit Gleichstrom betriebenen Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtung. Außerdem soll eine Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die herzustellen weniger kostet und die die Plasmaanzeige mit Hochspannungstreiber vereinigt. Ferner soll eine Gleichstrom-Plasmaanzeigevorrichtung geschaffen werden, welche die Verbindungen und Verbindungsstücke, die gegenwärtig zwischen der Anzeigetafel und den Steuervorrichtungen für die Anzeigetafel erforderlich sind, verringert. Außerdem soll eine Gleichstromvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine stark erhöhte Betriebssicherheit aufweist. Ferner soll eine Anzeigevorrichtung geschaffen werden, bei welcher die über die Breite einer Gleichstromanzeigevorrichtung zulässige Anzahl von Zeichen im Vergleich zu der zur Zeit möglichen Anzahl von Zeichen über die Breite von gegenwärtigen Gleichstromanzeigevorrichtungen erhöht ist. Darüber hinaus soll eine Gleichstromanzeigevorrichtung geschaffen werden, bei welcher die Kosten für die Anzeige erheblich vermindert sind. Auch soll eine mit Gleichstrom betriebene Punktmatrix-Plasmacinzeigevorrichtung geschaffen werden, bei welcher die Anzahl der Punkte pro Linie, die in der Anzeige verwendet werdein können, stark erhöht ist. Auch soll eine mit Gleichstrom betriebene Punktmatrix-Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die es gestattet, die Anzeigetafel mit sehr kostengünstigen Herstellungstechniken machen zu können. Schließlich soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die in der Herstellung wirtschaftlich, im Gebrauch dauerhaft und im Betrieb wirkungsvoll ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit eine obere transparente Glasplatte und ein unterer Träger verwendet, welche durch ein Dichtungsmaterial wie Schmelzglas auf Abstand miteinander verbunden sind, um eine geschlossenen Hülle zu bilden. Auf der unteren Oberfläche der Glasplatte ist eine Vielzahl von Anodenstreifen vorgesehen, die sich über die kurze Länge der rechtwinkligen Hülle erstrecken. Auf der oberen Oberfläche des Trägers ist eine Vielzahl von parallelen Kathodenstreifen vorgesehen, die quer zu den Anodenstreifen verlaufen und die sich in der Richtung der längsten Abmessung der rechtwinkligen Hülle erstrecken. Der Raum zwischen der oberen und unteren Glasplatte hat eine Abmessung von 0,178 mm (0,007 Zoll) bis 0,254 mm (0,010 Zoll) und ist mit einem ionisierbaren Gas, wie z. B. eine Kombination von Neon-Argon-Krypton 8 5, bei einem Druck von 4 00 - 700 mm Hg gefüllt. Wenn eine Spannung von 150 Volt oder mehr zwischen den Kreuzungspunkten der Anoden und Kathoden angelegt wird, tritt ein Glühen in dem Raum zwischen den beiden senkrechten Streifen auf.

Die obere Platte weist mindestens eine Kante auf, die sich nach außen über die Hülle hinaus erstreckt,und der Träger beinhaltet mindestens eine Kante, die sich nach außen über die Hülle hinaus erstreckt. Auf der vorstehenden Kante der oberen Glasplatte ist eine Vielzahl von Anodentreibern angebracht. Diese Anodentreiber sind sehr große integrierte Schaltkreise, die eine logische Funktion mit Hochspannungsschalter auf sehr kostengünstige Art und Weise kombinieren. Es gibt zahlreiche Firmen, welche diese Vorrichtungen in großen Mengen und zu geringen Kosten herstellen. Ein Beispiel für einen Anodentreiber, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das Modell Nr.

SN75518FN, das von Texas Instruments, Inc., P.O. Box 225621, Dallas, Texas 75265, hergestellt wird.

An der vorstehenden Oberfläche des Trägers ist eine Vielzahl von Kathodentreibern angebracht. Diese Kathodentreiber sind den für die Anoden verwendeten Treibern ähnlich. Ein Beispiel für einen zufriedenstellenden Kathodentreiber ist das Modell Nr. ULN 4 823A, das von Sprauge Electric Company, 115 N.E. Cutoff, Worcester, Ma. 01606 ,hergestellt wird.

Die Anodentreiber werden mit den Anoden durch eine Vielzahl von Verbindungsstücken miteinander verbunden. Diese sind auf die Oberfläche der vorstehenden Kante der oberen Platte aufgedruckt, und sie sind mit jedem Anodenstreifen verbun den. Auf ähnliche Weise verbinden Verbindungsstücke die Kathodentreiber mit den Kathodenstreifen. Sowohl die Anodenverbindungsstücke als auch die Kathodenverbindungsstücke können einen Widerstand aufweisen, der auf die vorstehenden Kanten der oberen Platte und des Trägers aufgedruckt sein kann.

Durch die Erfindung wird die Anzahl der über die Breite einer Gleichstromanzeigevorrichtung zulässigen Anzahl von Zeichen gegenüber derjenigen, die bei gegenwärtigen Gleichstromanzeigevorrichtungen verwendet wird, erweitert. Gewöhnlich ist bei gegenwärtigen Vorrichtungen die Breite der Anzeige auf 40 Zeichen beschränkt.

Die vorliegende Erfindung gestattet eine breitere Anzeige, weil das Abtasten viel mehr von oben nach unten als von links nach rechts durchgeführt wird. Zu diesem Ergebnis trägt auch die erhöhte Geschwindigkeit der Kathoden- und Anodentreiber und die Tatsache bei, daß die Vorrichtung schnell wieder ionisieren kann, weil keine Öffnungen oder Löcher in einem dielektrischen Füllmaterial zwischen den Platten verwendet werden. Die Vorrichtung kann auf eine Breite von 80 Zeichen oder mehr auf einer Horizontallinie oder ungefähr 518 Rasterpunkte ausgedehnt werden. Wenn schnellere Treiber verfügbar werden, kann die horizontale Zeichenlänge sogar noch weiter erhöht werden.

BAD

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtung ,

Fig. 2 eine vergrößerte detaillierte perspektivische Darstellung der vorstehenden Kante des Trägers, wobei der Kathodentreiber abgelöst von der vor

stehenden Kante des Trägers gezeigt ist,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie

3-3 von Fig. 2,
15

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung der unteren Oberfläche der vorstehenden Kante der oberen Platte, wobei der Anodentreiber auseinandergezogen perspektivisch dargestellt ist,

Fig. 5 eine perspektivische Schnittansicht, die entlang der Linie 5-5 von Fig. 1 herausgeschnitten ist,

Fig. 6 Schnittansichten entlang der Linien G-G und 7-7

_oc und 7

von Fig. 1,

Fig. 8 vergrößerte Schnittansichten entlang der Linien

und 9

8-8 bzw. 9-9 von Fig. 1 und

Fig. 10 eine schematische Darstellung, die zeigt, wie die Anoden- und Kathodentreiber miteinander verbunden sind.

Mit der Bezugsziffer 10 ist global die mit Gleichstrom betriebene Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtung bezeichnet, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Plasmaanzeigevorrichtung 10 beinhaltet einen Glasträger 12 und eine obere Glas-

BAO OHIGiNAL

platte 14. Die Platten 12,14 sind in der Form rechtwinklig.

Die Platten 12,14 sind durch eine Schmelzglasdichtung auf Abstand miteinander verbunden, die eine rechtwinklige Form hat und eine rechtwinklig geformte dichte Hülle 18 dazwischen bildet.

Die untere Platte 12 weist eine nach außen vorragende Kante 20 auf, die eine offengelegte, nach oben gerichtete Oberfläche 21 (Fig. 2) hat. Die obere Platte 14 weist eine nach außen vorragende Kante 22 auf, die eine offengelegte, nach unten gerichete Oberfläche 24 (Fig. 4) hat.

Auf der oberen Oberfläche des Trägers 12 ist eine Vielzahl von Kathodenstreifen 26 aufgedruckt. Die Kathodenstreifen 26 verlaufen parallel zueinander in einer Richtung entlang der längsten Länge der rechtwinkligen dichten Hülle 18. Die Kathodenstreifen 26 am linken Ende (wie es in Fig. 1 gesehen wird) der Hülle erstrecken sich durch die Schmelzglasdichtung 16 und stehen nach außen eine kurze Distanz über die Außenseite des von der Glasdichtung 16 gebildeten Umkreises vor. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, bilden die äußersten Enden der Kathodenstreifen 26 jeweils eine Anschlußfläche 28 zur Aufnahme eines Kathodentrexberchips 30. Eine dielektrische Schicht 32 ist auf die Kathodenstreifen 26 aufgedruckt, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist.

Auf die dielektrische Schicht 32 ist eine Vielzahl von Leitern 34 aufgedruckt, die sich über die Kante der dielektrischen Schicht 32 hinaus erstrecken und von denen jeder in elektrischem Kontakt mit einem der Kathodenstreifen 26 steht. Jeder Leiter 34 beinhaltet einen Widerstand 36, der in Reihe mit dem Verbindungsstück 34 gedruckt ist. Von den Widerständen 36 führt ein zweites Verbindungsstück 38 weg, das zu einer Anschlußfläche 4 0 führt, die mit einer äußeren Schaltung verbunden werden kann.

-ιοί Es sei hervorgehoben, daß ein Teil jedes Kathodenstreifens 26 zwischen dem Widerstand 36 und dem Schmelzglas 18 freigelegt ist, um eine Einrichtung zu schaffen, um jeden Kathodenstreifen mit einer "Einbrenn"-Energiequelle zum Einbrennen der Anzeigevorrichtung zu verbinden, ohne den Einbrennstrom durch die Widerstände 36 gehen zu lassen. Dies erleichtert das Einbrennen der Vorrichtung unmittelbar nach der Herstellung, wobei dies ein Vorgang ist, der allgemein von Herstellern von Plasmaanzeigevorrichtungen durchgeführt wird.

Die Widerstände 36 sind unter Verwendung von herkömmlichen Dickfilmtechniken auf die Anzeigevorrichtung aufgedruckt, und sie werden gebrannt, so daß der Widerstandswert derjenige ist, der erforderlich ist, um den richtigen Strom in jeder Anode zu erzeugen. Normalerweise beträgt dieser Widerstand ungefähr 50 kil pro Widerstand. Der Widerstand 36 ist mindestens 2,54 mm vor dem Schmelzglas 18 angeordnet, so daß ein Verbindungsstück oder eine Einrichtung zum Verbinden dieser Leitung zum Zwecke des Einbrennens der Anzeigevorrichtung ohne den Einbrennstrom durch die Widerstände 36 gehen zu lassen, hergestellt werden kann.

wie in Fig. 2 ersichtlich ist, verlaufen zusätzliche Verbindungsstücke 4 2 nach innen und sind um den Umkreis des Kathodentrexberchips 30 angeordnet. Diese zusätzlichen Verbindungsstücke 42 verlaufen unter der dielektrischen Schicht 32 und sind durch Löcher (nicht gezeigt) in der dielektrischen Schicht 32 mit einer Vielzahl von länglichen Leitungen 43 verbunden. Die Leitungen 43 sind letztlich mit einer Vielzahl von Anschlußflächen 44 (Fig.1) auf der oberen Oberfläche der nach außen vorstehenden Kante 20 verbunden. Die Anschlußflächen 44 können mit einer äußeren Schaltung verbunden sein.

Die Kathodentreiberchips 30 beinhalten eine Vielzahl von Anschlußflächen 46, die mit den verschiedenen Verbindungs-

stücken 28,42, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, elektrisch verbunden werden können. Der Chip 30 ist ein Kathodentreiber, der von verschiedenen Firmen gekauft werden kann, die diese Geräte in großen Mengen herstellen.

Ein Beispiel für einen solchen Treiber ist das Modell Nr. ULN 4 82 3A, das von Sprauge Electronic Company in 115 N.E. Cutoff, Worcester, Ma. 01606,hergestellt wird.

In Fig. 5 ist ersichtlich, daß mehrere dielektrische Streifen 48 über die Kathodenstreifen 26 gedruckt sind und parallel zueinander in einer zu den Kathodenstreifen 26 senkrechten Richtung verlaufen. Die Teile der Kathodenstreifen 26, die frei bleiben, bilden eine Vielzahl von Punkten 50, welche die Punkte der Matrix bilden.

Wie auch aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist auf der oberen Platte 14 (die vorzugsweise aus transparentem Glas besteht) eine Vielzahl von transparenten Anodenstreifen 52 aus Zinnoxid aufgedruckt. Die Streifen 52 sind parallel zueinander und verlaufen in einer zur Richtung der Kathodenstreifen 26 senkrechten Richtung. Die Anodenstreifen 52 befinden sich in deckender Ausrichtung über den Punkten Die Hülle 18 ist mit einem ioniserbaren Gas gefüllt, so daß die Betätigung irgendeines einzelnen Anodenstreifens 52 und irgendeines einzelnen Kathodenstreifens 26 die Ionisation des Gases neben dem Punkt 50 bewirkt, welcher die Kreuzung zwischen den beiden betätigten Anoden und Kathodenstreifen bildet. Die Ionisation dieses Gases bewirkt, daß ein Glühen auftritt, das durch die transparente Glasplatte 14 hindurch gesehen werden kann.

Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Die bevorzugte Dicke der Kathodenstreifen 26 liegt zwischen 1/2 und 3/4 Mil. Die bevorzugte Dicke der dielektrischen Streifen 48 ist ungefähr 1 Mil, und die bevorzugte Dicke der Anodenstreifon 52 ist ungefähr 1/10 Mil. Der Raum zwischen der oberen Platte 14 und dem Träger 12 hat vorzugsweise eine Höhe zwischen 0,178 mm (0,007 Zoll) und 0,254 mm (0,010 Zoll)

und ist mit einem Neon-Argon-Krypton-85-Gas gefüllt, das auf einem Druck von 4 00 - 700 mm Hg gehalten wird. Wenn eine Spannung von 150 V oder mehr zwischen den Anoden- und Kathodenstreifen angelegt wird, tritt ein Glühen an dem Punkt 50 auf, der die Kreuzungsstelle zwischen den beiden erregten Streifen bildet.

Fig. 4 zeigt eine nach unten gerichtete Oberfläche 24 der nach außen vorstehenden Kante 22 der oberen Platte 14. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, stehen die Anodenstreifen 52 nach außen über die Kante des Trägers 12 hinaus und sind mit einer Vielzahl von gedruckten Widerständen 54 verbunden. Von den Widerständen 54 aus erstreckt sich eine Vielzahl von Verbindungsstücken 56, die in einer Vielzahl von Anschlußflächen 58 enden, die zum Eingriff mit komplementären Anschlußflächen 60 an einem Anodentreiberchip 6 2 angeordnet sind. Eine Vielzahl von äußeren Verbindungsstücken 64 weist eine Vielzahl von äußeren Anschlußflächen 66 auf, die ebenfalls zur Verbindung mit den Anschlußflächen 60 des Chips 62 angeordnet sind. Die äußeren Verbindungsstücke 64 verlaufen unter einer gedruckten dielektrischen Schicht 65. Jedes Verbindungsstück 64 ist durch ein Loch (nicht gezeigt) in der dielektrischen Schicht 65 mit einem von einer Vielzahl von zusätzlichen Verbindungsstücken 67 verbunden, die auf die freigelegte Oberfläche der dielektrischen Schicht 65 aufgedruckt ist und die mit einer Vielzahl von äußeren Anschlußflächen 66 (Fig.1) verbunden ist. Die äußeren Anschlußflächen 66 können mit einer äußeren Schaltung verbunden sein. Es sei hervorgehoben, daß die Widerstände 54 von der äußeren Kante des Trägers 12 beabstandet sind, so daß es während des Einbrennvorgangs möglich ist, eine elektrische Verbindung zwischen den Widerständen 54 und der Kante des Trägers 12 zum Einbrennen der Vorrichtung zu schaffen.

Das Herstellungsverfahren ist wie folgt: Der Glasträger 12 wird aus einem 1/8 Zoll starken Floatglas hergestellt, das auf eine geeignete Größe zugeschnitten ist, die von

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der speziellen Form der zu bauenden Anzeigevorrichtung abhängt. Der Glasträger 12 wird dann mit einem wassergekühlten Ultraschallbohrer durchbohrt, um eine Absaug- bzw. Füllöffnung 66 darin zu bilden.

Ein Dickfilmdruckverfahren wird dann verwendet, um die verschiedenen isolierenden und leitenden Filmtinten auf dem Träger bereitzustellen. Zuerst wird eine von duPont unter der Produktbezeichnung 7712 hergestellte Dickfilmzusammensetzung aus Platin und Silber auf den Glasträger aufgedruckt, um die Anschlußflächen 4 4 zu bilden. Die aufgedruckten Anschlußflächen werden an der Luft trocknen gelassen und dann bei ungefähr 585⁰C in einem Ofen gebrannt.

Dann wird ein Leiter aus einem von duPont unter der Produktbezeichnung 9535 hergestellten Nickelfilm auf den Träger aufgedruckt, um die Kathodenstäbe oder -streifen 26 zu bilden. Die Kathodenstäbe sind in parallelen Linien angeordnet und haben vorzugsweise Abmessungen von 0,254 mm bis 0,508 mm in der Breite und von 25,4 mm bis 203,2 mm in der Länge. Sie sind ungefähr 20 bis 50 μΐΐΐ dick.

Die Kathodenstäbe 26 können entweder horizontal oder vertikal verlaufen, je nachdem, wie die Anzeigenvorrichtung betrieben werden soll. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Kathodenstäbe über die längste Abmessung der Vorrichtung verlaufen, weil sie aus einem stark leitenden Material bestehen, während die Anoden, die aus einem transparenten Leiter bestehen, einen viel größeren Widerstand und infolgedessen einen größeren Spannungsabfall über eine gegebene geradlinige Distanz aufweisen.

Nachdem die Kathodenstäbe trocknen gelassen wurden, und in einem Ofen bei 585 ⁰C gebrannt wurden, werden die dielektrische Schicht 32 und die dielektrischen Streifen darauf aufgedruckt. Das Material für die dielektrische Schicht ist vorzugsweise eine dielektrische Dickfilmzusammensetzung, die von duPont unter der Produktbezeichnung

y^f)41 hergestellt wird. Sie wird auf den Träger aufgedruckt, um die; einzelnen Kathodenpunkte 50 zu bilden, die entlang der Kathodenstäbe oder -streifen 26 verlaufen. Die freiliegenden Punkte 50 können Abmessungen von 0,254 mm bis 0,508 mm haben. Die anderen dielektrischen Zusammensetzungen, die als Isoliermaterial verwendet werden können, sind die Electro Science 4023B und 4028B.

Die Punkte können eine von mehreren Anordnungen haben: 10

1. Eine feste Anordnung von Punkten, die gewöhnlich als xy-Anordnung bekannt ist, kann mit Abmessungen versehen sein, die für die Geometrie und Form der Anzeige geeignet sind;

2. Punkte, die gruppiert sind, um Zeichen zu bilden, können auch vorgesehen sein, und diese Zeichen bestehen gewöhnlich aus einer Anordnung von Punkten, 5 Punkte X

Punkte. Eine zusätzliche Reihe von Punkten kann einen Unterstab oder einen Läufer, wenn erwünscht, bilden. Eine andere geeignete Anordnung ist eine Anordnung von 7 Punkten X 9 Punkten oder irgendeine andere Anordnung, die von dem Endbenutzer gewünscht wird. Die dielektrische Schicht bildet neben den Kathodenpunkten eine Isolierschicht, welche diejenigen Teile des Kathodenstabs abdeckt, die nicht erleuchtet werden sollen, wenn die Anzeigevorrichtung in Betrieb ist.

Der nächste Schritt bei der Herstellung der Vorrichtung besteht darin, die Dichtungspaste auf den Träger 12 zum Bilden einer hermetischen Dichtung für die rechtwinklige Hülle 18 zu drucken. Dieses Material bildet eine erhöhte Wand, welche die Punkte 50 einschließt, und diese erhöhte Wand hat eine Dicke von 0,178 mm bis 0,254 mm. Das gedruckte Material kann entweder in einem Kastenofen oder einem Brennofen bei einer Spitzentemperatur von 500⁰C für ungefähr 10 Minuten vorglasiert werden. Nach dem Glasierverfahren ist der Träger für den Dichtvorgang bereit. Während der

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Wartezeit für den Dichtvorgang wird der Träger in einer trockenen Stickstoffatmosphäre während der Vorbereitung der Deckplatte 14 gelagert.

Die Glasdeckplatte 14 besteht aus einem 1/8 Zoll starken Floatglas, das eine transparente Zinnoxidschicht auf einer Seite hat. Das Deckglas ist von der Pittsburgh Plate Class Company unter der Warenbezeichnung "NESA" mit Widerständen hinunter bis zu 80 Ohm per Square mit einer Toleranz von plus oder minus 50% erhältlich. Andere Quellen von mit Zinnoxid beschichtetem Gas beinhalten die Photon Power Inc., welche Glas mit Widerständen von 8 bis 12 Ohm per Squeire j-.erstellt. Es ist wichtig, daß die Zinnoxidbeschichtunq so nahe wie möglich an 100% frei von Kratzern ist, um eine vollständig arbeitsfähige Anzeige zu erhalten. Man sollte darauf achten, daß Fingerabdrücke auf dem Glas vermieden werden, da Fingerabdrücke sich störend auf das Säureätzen auswirken können, das später auftritt.

Die mit Zinnoxid belegten Schichten werden dann sorgfältig mit einem ätzfesten Material bedruckt, das in einem Muster aufgedruckt wird, das die Zinnoxidanoden bildet, die in dem Endprodukt gebildet werden sollen. Mehrere ätzfeste Zusammensetzungen zur Schirmbedruckung sind im Handel erhältlich und dem Fachmann gut bekannt. Der ätzfeste Druck wird dann bei 100⁰C für ungefähr 10 Minuten getrocknet und ist dann für das Säureätzen bereit. Das Säureätzen wird durch Eintauchen der Beschichtung in ein warmes Säurebad durchgeführt. Zuerst wird eine Lösung aus Zinkmetallpulver und entionisiertem Wasser auf die beschichtete Seite der Platte aufgedruckt. Der Glasdeckel wird dann in eine erhitzte Mischung aus einem Teil entionisiertem Wasser und einem Teil 50%iger Salzsäure untergetaucht. Für die besten Ergebnisse sollte die Temperatur dieses Säurebades zwischen 39 und 55°C liegen. Die Glasdeckel sollten in dem Säurebad nicht länger als 15 bis 20 Sekunden sein, da längere Zeiten zu einem Unterschneiden des Ätzschutzes, einem unerwünschten Ergebnis, führt. Nach der empfohlenen Zeitdauer wird der

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Glasdeckel aus dem Säurebad entfernt und in ein Spülbad aus einfachem entionisiertem Wasser untergetaucht. Nachdem sie trocknen gelassen worden sind, werden die Glasdeckel vollständig und sauber geätzt sein, wobei nur die Zinnoxidbeschichtung für die Anoden 52 übrigbleibt.

Die ätzfeste Beschichtung wird dann mittels einer 6%igen Ätznatronlösung, die leicht erwärmt ist, entfernt. Danach wird das Glas in ein entionisiertes Wasser-Alkohol-Bad untergetaucht und mäßig trockengerieben. Das Ätzmuster ist eine Reihe von geraden parallelen transparenten Leitern, welche die Anoden 52 bilden.

Die Verbindungsstücke 56, die Anschlußflächen 58 und die Widerstände 54 werden dann auf das Glas aufgedruckt, um die in Fig. 4 gezeigten Leitermuster zu bilden. Jedes Verbindungsstück 56 hat einen Widerstand 54, der in Reihe gedruckt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Dieses Widerstandsmaterial wird auf den Anzeigeschirm unter Verwendung herkömmlicher Dickfilmtechniken aufgedruckt und wird gebrannt, so daß der Widerstandswert derjenige ist, der erforderlich ist, um den richtigen Strom in jedem Anodenstreifen zu erzeugen. Normalerweise beträgt dieser erforderliche Widerstand ungefähr 50 k II pro Widerstand. 25

Der Glasdeckel erhält dann als nächstes eine Bedruckung mit einer leitenden Masse aus 9535 Nickel von duPont, um Haltedeckel zu bilden, wenn sie garantiert sind.

Der Glasdeckel 14 ist dann bereit, mit dem Glasträger 12 verbunden zu werden, um eine hermetische Dichtung zu bilden. Der Deckel 14 wird über dem Träger 12 angeordnet, wobei die Anoden 52 senkrecht zu den Kathoden 26 und sorgfältig zu den Säulen von Punkten 50 ausgerichtet sind.

Wenn der Glasdeckel über dem Träger 12 richtig ausgerichtet ist, werden Klemmen aufgebracht, um ihn an Ort und Stelle zu halten. Dann wird ein Füllröhrchen 68 (Fig.4) über dem

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Absaugloch 66 angeordnet. Das Füllröhrchen wird im allgemeinen aus Glas hergestellt und hat einen Wärmekoeffizienten, der mit dem des Glasträgers 12 übereinstimmt.

Die Anordnung wird dann in einen Ofen gesetzt und auf 480 - 500⁰C erhitzt, wodurch das Dichtglas 16 wieder erhitzt und wieder erschmolzen wird, so daß es zusammenfließt und eine hermetische Dichtung um die Hülle 18 herum bildet. Das Dichtglas für das Füllröhrchen schmilzt auch und bildet eine hermetische Dichtung an der Verbindungsstelle zwischen dem Füllröhrchen und dem Träger. Nach 5 bis 3 0 Minuten ist die hermetische Dichtung fertig, und die Einheit wird langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.

Eine kleine Glaskapsel, die Quecksilber enthält, wird dann durch das Röhrchen hinabfallen gelassen, um ein Mittel zu schaffen, um Quecksilber in die Anzeigevorrichtung später einzuführen. Der Zweck des Quecksilbers besteht darin, daß Kathodenzerstäuben zu verzögern, das in dem Plasma auftritt, wenn die Glasladung ausgelöst wird. Eine Alternative zu der Quecksilberkapsel ist ein Quecksilbergeberring oder -pille, die im Handel erhältlich ist.

Die Anzeigevorrichtung wird dann an eineHochvakuumpurape angeschlossen, um die ganze Luft herauszupumpen. Die Hülle wird dann mit einer Penningmischung aus 99,5% Neongas, 0,5°; Argongas und aus einer Spur radioaktivem Krypton-85-Gas gefüllt. Fülldrücke sollten typischerweise 4 00 - 700 mm Hg sein. Die Einheit wird dann durch Erhitzen des Füllröhrchens an einer Stelle ungefähr 50,8 bis 76,2 mm von der unteren Oberfläche des Trägers entfernt abgedichtet. Hierdurch wird das Glas erweicht, und das Füllröhrchen fällt in sich zusammen. Wenn es vollständig in sich zusammengefallen ist, kann die Einheit weggezogen werden, wodurch der erweichte Teil des Röhrchens sich trennt. Die Penningmischung ist dann in der Anzeigevorrichtung dicht eingeschlossen.

Die Quecksilberkapsel wird dann mit einer Infrarotpistole

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zerbrochen, und die Einheit wird in einen300 - 350⁰C heißen Ofen gesetzt, um das Quecksilber in die Anzeigevorrichtung zu bewegen. Der Rest des Füllröhrchens wird dann gerade oberhalb der Stelle abgeschnitten, an welcher es an dem Träger befestigt ist, die ungefähr 12,7 mm vom Träger entfernt ist.

Fig. 2 zeigt das zum Verbinden der Treibschaltung mit den Kathodenleitungen verwendete Verfahren. Die Anschlußfläche 28 wird mit den Kathodenleitungen 26 verbunden. Ein dielektrisches Material 32 wird auf die Kathodenleitungen 26 gedruckt, und Leiter 34, die Widerstände 36 darin haben, werden über die dielektrische Schicht 32 gedruckt. Ein Ende von jedem Leiter 34 steht über die Kante der dielektrischen Schicht 32 hinaus und verläuft nach unten in elektrischen Kontakt mit den Kathoden 26. Die Leiter 34 und die Widerstände 36 bilden das Hochziehwiderstandsnetz, wenn notwendig. Das Hochziehwiderstandsnetz gestattet die Anwendung von einer äußeren Schaltung, um die verschiedenen Kathoden ^auf eine gewünschte Spannung hochzuziehen, die, wenn sie zu den von den Kathodentreibern 30 ausgesandten Spannungssignalen addiert wird, bewirkt, daß die Kathoden erregt werden und daß Ionisierungsglühen auftritt.

Nachdem die Anzeigevorrichtung wie oben beschrieben gebaut wurde und die Anzeigevorrichtung eingebrannt und geprüft wurde, um sicher zu sein, daß sie richtig arbeitet, werden die Anodentreiber 6 2 und Kathodentreiber 30 an die Kontakte oder an die Leitermaterialien, wie in den Figuren 2 und 4 angegeben, angelötet. Dies wird unter Verwendung eines als Dampfphasenlöten bekannten Standardvorgangs durchgeführt.

Die Kathodentreiber gestatten wegen ihrer Verbindung mit den Kathodenstreifen das Treiben der Kathodenstreifen als Anwort auf vorbestimmte Eingangssignale. Auf ähnliche Weise treiben die Anodentreiber die Andodenstreifen.

Fig. 10 zeigt schematisch die Art und Weise, auf welche die Vorrichtung arbeitet. Die äußere Schaltung ist in Fig. durch den Kasten 70 bezeichnet. Diese Schaltung verteilt die Signale zu den Kathodentreibern 3OA bis 3ON und zu den Anodentreibern 62A bis 62N. Im ersten Schritt des Zyklus wird ein einzelner Kathodenstreifen 26 erregt und eine Vielzahl von Anodenstreifen 52 wird gleichzeitig erregt. Dann werden alle Kathoden- und Anodenstreifen abgeschaltet. Als nächstes bewirkt ein zweites Signal, daß ein zweiter Kathodenstreifen und eine zweite Gruppe von Anodenstreifen 62A bis 62N erregt werden. Dieser Vorgang setzt sich fort, wobei ein Kathodenstreifen und eine Vielzahl von Anodenstreifen als Antwort auf jedes Signal erregt werden, bis alle Kathodenstreifen erregt sind. Die Vorrichtung schaltet sich dann wieder ein, wobei mit den ersten Kathodenstreifen begonnen wird und der Zyklus wiederholt wird. Diese Zyklen werden mit einer Geschwindigkeit wiederholt, die für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, so daß die Punktmatrix den Eindruck erweckt, als ob sie fortlaufend erregt wäre. 20

Bei der vorliegenden Erfindung werden Elemente der Punktplasmaanzeige in einer Hochspannungs-Gleichstromvorrichtung verwendet. Die Treiber sowohl für die Anoden- als auch die Kathodenstreifen sind die Plasmaanzeige integriert und verbinden eine Logikiunktion und Hochspannungsschalter sehr kostengünstig. Durch die Erfindung werden die Verbindungen und Verbindungsstücke zwischen der Anzeige und den Steuereinrichtungen im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen stark vermindert. Da außerdem die Treiber in die Vorrichtung integriert sind, ergibt sich eine beträchtliche Erhöhung der Zuverlässigkeit der Plasmaanzeige. Die Herstellungskosten sind erheblich vermindert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Anzahl der Punkte pro Quadratzoll erhöht werden kann. Dies ist teilweise eine Folge der Verwendung von dielektrischen Streifen 48 anstelle einer festen dielektrischen Schicht mit Löchern darin, wie sie bei bekannten Vorrichtungen ver-

1 wendet wurde. Die Anzeigevorrichtung kann mit sehr günstigen Herstellungsverfahren gemacht werden, und dies trägt außerdem zur Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung bei.

5 Somit ist ersichtlich, daß die Erfindung mindestens alle der angegebenen Ziele erreicht.

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Claims

. Dr. ste'ren

■ing. Oiatmor HAUU _ « 5. FEB.

m. Dr. Rtehiird KKcL-ä-

Anm.: Dale Electronics, Inc.

Columbus, Nebraska, V.St.A. Az.: 322 DH/RA

Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrxchtung

Patentansprüche

Π J Punktmatrix-Plasmaanzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch einen rechtwinkligen Träger (12), der entgegengesetzte Endkanten, entgegengesetzte Seitenkanten und eine nach oben gerichtete Oberfläche (21) hat, eine rechtwinklige transparente Oberplatte (14), die entgegengesetzte Endkanten, entgegengesetzte Seitenkanten und eine nach unten gerichtete Oberfläche (24) hat, eine Dichtoinrichtung (16), die den Träger (12) und die Oberplatte (14) parallel im Abstand zueinander hält, wobei die Dichteinrichtung (16) eine ununterbrochene Dichtung zwischen dem Träger (12) und der Oberplatte (14) bildet, um eine abgedichtete Hülle (18) dazwischen zu schaffen, wobei eine (20) der Kanten des Trägers (12) nach außen über die Dichteinrichtung (16) hinaus verläuft, um eine erste Befestigungsflache außerhalb der Hülle (18) zu bilden, wobei eine (22) der Kanten der Oberplatte (14) nach außen über die Dichteinrichtung (16) hinaus verläuft, um eine zweite Befestigungsfläche außerhalb der Hülle (18) zu bilden,

eine Vielzahl von länglichen Anodenstreifen (52), die auf der Oberplatte (14) angeordnet sind und in der Hülle (18) in einer ersten Richtung parallel und im Abstand zueinander verlaufen, eine Vielzahl von länglichen Kathodenstreifen (26), die auf dem Träger (12) angeordnet sind und in der Hülle (18) in einer zweiten Richtung parallel und im Abstand zueinander verlaufen,wobei die zweite Richtung quer zu der ersten Richtung ist, eine Kathodentreibeinrichtung (30), die an der ersten Befestigungsfläche befestigt ist, eine Anodentreibeinrichtung (62), die an der zweiten Befestigungsfläche befestigt ist, eine Kathodenverbindungseinrichtung (28) auf der nach oben gerichteten Oberfläche (21) des Trägers (12), welche die Kathodenstreifen (26) mit der Kathodentreibeinrichtung (30) verbindet, eine Anodenverbindungseinrichtung (56) auf der nach unten gerichteten Oberfläche (24) , welche die Anodenstreifen (52) mit der Anodentreibeinrichtung (62) verbindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden- und die Kathodentreibeinrichtung (62,30) jeweils einen in sich geschlossenen Schaltkreis und eine Vielzahl von Treiberverbindungsanschlüssen (46,60) aufweist, wobei die Kathoden- und die Anodenverbindungseinrichtung (28,56) eine Vielzahl von elektrischen Leitungen aufweist, von denen jede einen der Anoden- und Kathodenstreifen (52,26) mit einem der Anschlüsse (46,60)an der Anoden- bzw. Kathodentreibeinrichtung (62,30) verbindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenverbindungseinrichtung (28) auf dem Träger (12) aufgedruckt und die Anodenverbindungseinrichtung (56) auf der Oberplatte (14) aufgedruckt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Anodenstreifen (52) ein äußeres Ende aufweist, das außerhalb der Hülle (18) verläuft, und jeder der Kathodenstreifen (26) ein äußeres Ende aufweist, das außerhalb der Hülle (18) verläuft.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von dxelektrischen Streifen (48) auf der nach oben gerichteten Oberfläche (21) des Trägers (12) aufgedruckt ist, wobei die elektrischen Streifen (48) vonein-

ander beabstandet und parallel zueinander sind und quer zu den Kathodenstreifen (26) und über diese innerhalb der Hülle (18) verlaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ¹^ daß die Dichteinrichtung (16) die nach unten gerichtete Oberfläche (24) der Oberplatte (14) und die nach oben gerichtete Oberfläche (21) des Trägers (12) um ungefähr 0,178 mm (0,007 Zoll) bis 0,254 mm (0,010 Zoll) auseinanderhält, um die Hülle (18) zu bilden. 15
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (16) mit einem ionisierbaren Gas bei einem Druck von 400 bis 700 mm Hg gefüllt ist.

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