EP0033090A2

EP0033090A2 - Gasentladungsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: EP0033090A2
Application number: EP81100233A
Authority: EP
Inventors: David Dr. Branston
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1981-01-14
Publication date: 1981-08-05
Also published as: EP0033090A3; JPS56120053A; US4419605A; DE3002930A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem Gasentladungsraum, der durch eine Lochmatrix von einem Elektronenbeschleunigungsraum getrennt ist. Erfindungsgemäß wird als Füllgas Helium, dem ein Anteil von 0,1 bis 10 % wenigstens eines der Gase Argon, Krypton, Xenon, Stickstoff oder Kohlendioxid beigemischt ist, mit einem Gesamtdruck von 0,5 bis 5 m bar verwendet. Durch den Zusatz der angegebenen Gase wird die Kontrastwirkung auf dem Bildschirm erhöht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einem Gasentladungsraum, der durch eine Lochmatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten Steuerelektroden von einem Elektronenbeschleunigungsraum getrennt ist, der durch einen Bildschirm abgeschlossen ist.
Eine bekannte Gasentladungsanzeigevorrichtung enthält eine Matrix aus Gasentladungszellen, denen in Zeilen angeordnete Hilfsanoden und in Spalten angeordnete Steuerelektroden zugeordnet sind. Die Gasentladung erfolgt in einem Gasentladungsraum zwischen einer Kathode und den Hilfsanoden. Zwischen den Steuerelektroden und der Anode in einem Elektronenbeschleunigungsraum werden die Elektronen durch eine angelegte Hochspannung beschleunigt. Die aus einer Isolierstoffplatte gebildete Lochmatrix teilt die gemeinsame Entladungsstrecke in einen Hilfsentladungsraum mit verhältnismäßig großer Länge zum Betrieb mit niedriger Spannung für den Gasentladungsstrom und einen zweiten Raum mit kurzer Weglänge und hoher Feldstärke zur Elektronenbeschleunigung. Die aus Isolierstoff bestehende Lochmatrix dient als Träger für die den Zeilen der Matrix zugeordneten Hilfsanoden. Gegebenenfalls können auf der gegenüberliegenden Flachseite der Matrix die Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung angeordnet sein. Die in der zeilenweise gesteuerten Hilfs-Glimmentladung entstehenden und zur Hilfsanode hin bewegten Elektroden werden in der nachgeschalteten Entladungsstrecke hoher Feldstärke durch die entsprechend aufgeteilte Steuerelektrode punktweise gesteuert auf die Anode beschleunigt und abgebildet
Die Energie eines Elektrons in der Glimmentladung liegt zwischen einigen Elektronenvolt (eV) und der vollen Brennspannung der Entladung, die im allgemeinen einige hundert eV beträgt. Die Helligkeitssteuerung erfolgt durch das Anlegen einer negativen Spannung an die Steuerelektrode. Alle Elektronen mit einer höheren Energie als die Steuerspannung können unbehindert in den Hochspannungsraum hineintreten und werden dort beschleunigt. Die Anzahl der schnellen Elektronen ist um so geringer, je mehr Stöße zwischen Elektronen und Gasmolekülen stattfinden. Deshalb sind der Abstand zwischen den Hilfsanoden und dem negativen Glimmlicht, die Art des verwendeten Füllgases und der Gasdruck die wichtigsten Kenngrößen, welche die Elektronenenergieverteilung beeinflussen. Durch den Abstand zwischen den Hilfsanoden und dem negativen Glimmlicht und den Gasdruck kann die Anzahl der Stöße erhöht werden; dagegen hängt die Effektivität der Stöße wesentlich ab von den Stoßquerschnitten des Gases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontrastwirkung des Bildschirmes zu erhöhen. Es sollen somit möglichst alle in den Beschleunigungsraum eintretenden Elektronen für die Bildwirkung nutzbar gemacht werden und zugleich soll die Spannungsfestigkeit im Beschleunigungsraum wenigstens nicht wesentlich vermindert werden.
Mit Molekülgasen, wie Wasserstoff und Stickstoff,als Füllgas, erhält man zwar ein hohes Kontrastverhältnis von mehr als 100:1, diese Gase haben jedoch bei dem im Beschleunigungsraum herrschenden Gasdruck und dem geringen Elektrodenabstand nur eine verhältnismäßig geringe Spannungsfestigkeit. Die mit diesen Gasen erreichbare Beschleunigungsspannung und somit auch die Spitzenhelligkeit sind dementsprechend begrenzt. Diese Gase sind außerdem reaktiv und können deshalb die Langzeitstabilität der Entladung oder die Lebensdauer der an der Anode verwendeten Phosphore beeinträchtigen. Edelgase sind zwar nicht reaktiv, sie haben jedoch im allgemeinen ebenfalls eine verhältnismäßig geringe Spannungsfestigkeit. Dagegen hat Helium eine hohe Spannungsfestigkeit, aber niedrige Stoßquerschnitte. Deshalb erhält man mit Helium als Füllgas nur ein Kontrastverhältnis, das 10:1 nicht wesentlich überschreitet.
Eine bekannte Gasentladungsanzeigevorrichtung enthält eine Gaskammer zwischen einem Paar gegenüberliegender dielektrischer Ladungsspeicherteile mit Steuerelektroden, die derart angeordnet sind, daß ihre Kreuzungspunkte jeweils einen diskreten Entladungsraum bilden. Die Gasfüllung enthält ein ionisiertes Gas, dem ein sogenanntes Puffergas zugesetzt ist, das beispielsweise aus Neon oder auch aus Helium besteht, dessen Anteil auf etwa 50 Atom-% beschränkt ist, um einen ungünstigen Einfluß auf die Änderung der Helligkeit auszuschließen. Der Heliumzusatz erfolgt zur Verminderung der angelegten Spannung, die erforderlich ist, um eine gezündete Gasentladung aufrechtzuerhalten, und außerdem zur Erhöhung der Speichergrenze der Anordnung (DE-OS 2 246 344).
In einer weiteren bekannten Gasentladungs-Anzeigetafel mit einem Gasgemisch als ionisierbares Füllgas, dem bis zu 0,5 Atom-% Xenon zugesetzt ist, kann als Puffergas bis zu 70 Atom-% Helium zugesetzt werden, um die Zündspannung für die Gasentladung herabzusetzen (DE-AS 22 48 375).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Verwendung eines Gasgemisches als ionisierbares Füllgas für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einer Gasentladungsstrecke, die von einer Elektronenbeschleunigungsstrecke getrennt ist, eine hohe Spannungsfestigkeit und dadurch eine hohe Helligkeit und zugleich ein gutes Kontrastverhältnis in dem flachen Bildschirm zu erhalten.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Verlauf der Paschenkurve von Helium trotz Beimischung von anderen Edel- oder Molekülgasen bis zu etwa 10 % nicht wesentlich vermindert wird. Obwohl das Zusatzgas keinen großen Einfluß auf die Spannungsfestigkeit der Einrichtung ausübt, wird die Energieverteilung der Elektronen in der Glimmentladung durch den Zusatz stark beeinflußt. Die Erfindung besteht somit darin, daß als Füllgas Helium, dem ein Anteil von 0,1 bis 10 % wenigstens eines der Gase Argon Ar, Krypton Kr, Xenon Xe, Stickstoff N₂ oder Kohlendioxid C0₂ beigemischt ist, mit einem Gesamtdruck von 0,5 bis 5 m bar verwendet wird. Mit dieser Gaszusammensetzung erfolgt die Gasentladung in einem Gebiet der Kennlinie, die sich nach links an das Minimum der Paschenkurve anschließt. In diesem Gebiet der Gasentladung erhält man bei hoher Spannungsfestigkeit ein gutes Kontrastverhalten der Anzeigevorrichtung.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der die Zündspannung für eine Glimmentladung verschiedener Gase in Abhängigkeit von dem Produkt aus Gasdruck und Elektrodenabstand in einem Diagramm veranschaulicht ist.
Das Diagramm zeigt die Paschenkurven für Helium He, Wasserstoff H₂, Stickstoff N₂ und Xenon Xe sowie Argon Ar. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise bei Helium He als Füllgas ein Zusatz bis zu etwa 3 Vol.-% eines der anderen Gase die dargestellte Zündkennlinie praktisch nicht ändert. Wird dem Helium ein Anteil von beispielsweise 5 Vol.-% Argon Ar zugesetzt, so erhält man an der Glimmentladungsstrecke mit ihrem verhältnismäßig großen Elektrodenabstand von beispielsweise 20 mm und einem Produkt aus Gasdruck p und Elektrodenabstand d von 3·10^o im Minimum der Paschenkurve eine entsprechend niedrige Zündspannung und zugleich an der Elektronenbeschleunigungsstrecke mit einem geringen Elektrodenabstand von beispielsweise 1 mm und einem Produkt p.d von beispielsweise 1,5·10^-1 eine hohe Zündspannung von wesentlich mehr als 10 kV und dementsprechend eine sehr hohe Spannungsfestigkeit der Vorrichtung. Zugleich wird durch den Anteil des Zusatzgases das Hintergrundleuchten wesentlich vermindert und dadurch das Kontrastverhältnis entsprechend verbessert.

Claims

Gasentladungsanzeigevorrichtung mit einer Gasentladungsstrecke, die durch eine Lochmatrix mit Steuerelektroden von einer Elektronenbeschleunigungsstrecke getrennt ist, die durch einen Bildschirm abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllgas Helium He, dem ein Anteil von 0,1 bis 10 % wenigstens eines der Gase Argon Ar, Krypton Kr, Xenon Xe, Stickstoff N₂ oder Kohlendioxid C0₂ beigemischt ist, mit einem Gesamtdruck von 0,5 bis 5 m bar verwendet wird.