EP0173217A1 - Device for maintaining a constant pressure within gas discharge vessels, in particular for flat plasma display panels with electron post-acceleration - Google Patents

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EP0173217A1
EP0173217A1 EP85110381A EP85110381A EP0173217A1 EP 0173217 A1 EP0173217 A1 EP 0173217A1 EP 85110381 A EP85110381 A EP 85110381A EP 85110381 A EP85110381 A EP 85110381A EP 0173217 A1 EP0173217 A1 EP 0173217A1
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helium
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EP85110381A
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Manfred Dr. Phys. Kobale
Peter Ing. Mammach
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Siemens AG
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Druckkonstanthaltung in Gasentladungsgefäßen, insbesondere für flache Plasmabildschirme mit Elektronennachbeschleunigung. Für das Gasentladungsgefäß soll eine Vorrichtung geschaffen werden, in der der Gasdruck konstant gehalten wird. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß im Gasentladungsgefäß ein vorzugsweise mit Helium gefüllter Glasbehälter (1) angebracht ist, der zur Temperatursteuerung und damit variablen Gasdurchlässigkeit mit einer Heizung (2) versehen ist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung findet insbesondere für flache Plasmabildschirme Verwendung.The invention relates to a device for keeping the pressure constant in gas discharge vessels, in particular for flat plasma screens with post-acceleration. A device is to be created for the gas discharge vessel in which the gas pressure is kept constant. For this purpose, the invention provides that a glass container (1), preferably filled with helium, is provided in the gas discharge vessel and is provided with a heater (2) for temperature control and thus variable gas permeability. A device according to the invention is used in particular for flat plasma screens.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckkonstanthaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for keeping the pressure constant according to the preamble of claim 1.

Flache Plasmabildschirme mit Elektronennachbeschleunigung sind allgemein bekannt (man vergleiche z. B. die DE-OS 2412869).Flat plasma screens with electron post-acceleration are generally known (compare, for example, DE-OS 2412869).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Gasentladungsgefäß eine Vorrichtung zu schaffen, in der der Gasdruck konstant gehalten wird.The invention has for its object to provide a device for a gas discharge vessel in which the gas pressure is kept constant.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Druckkonstanthaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a device for keeping the pressure constant with the features of claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche 2 bis 6.Further advantageous refinements and developments of the invention are the subject of additional claims 2 to 6.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Druck in einem Glasbehälter, in dem vorzugsweise ein He-Plasma brennt, wobei im Nachbeschleunigungsraum positive Ionen in Richtung auf die Kathode des Gasentladungsgefäßes beschleunigt werden, konstant gehalten wird.With the invention it is achieved that the pressure in a glass container, in which a He plasma preferably burns, positive ions being accelerated towards the cathode of the gas discharge vessel in the post-acceleration space, is kept constant.

Das in den Glasbehälter gegebene Gasreservoir weist dabei eine mit der Temperatur steuerbare und damit vorzugsweise für Helium variable Gasdurchlässigkeit auf, so daß eine Nachlieferung von Helium in Abhängigkeit vom Betnebszustand gewährleistet ist.The gas reservoir placed in the glass container has a gas permeability which is controllable with the temperature and thus preferably variable for helium, so that a subsequent supply of helium is guaranteed depending on the operating state.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispiels und in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.Further details of the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment and the figure shown in the drawing.

Ausführungsbeispiel:Design example:

Für den Betrieb eines Plasmabildschirms mit Elektronennachbeschleunigung wird Helium als Füllgas verwendet. Der optimale Fülldruck ist 2,5 mbar. Das Gasvolumen bei einer Zelle mit 12" Diagonale ist etwa 1 dm3. Helium is used as the filling gas for the operation of a plasma display with post-acceleration. The optimal filling pressure is 2.5 mbar. The gas volume in a cell with a 12 "diagonal is about 1 dm 3.

Um die Diffusion durch die Glaswand möglichst klein zu halten, wird für die Zellenhülle ein Glas mit geringer Heliumdiffusion verwendet (z. B. ein Natron-Kalk-Glas mit ca. 15 % Alkalien). Die Heliumdiffusion durch eine solche Glashülle ist so gering, daß in zehn Jahren nur mit einem Druckabfall < 0,1 mbar gerechnet werden braucht. Als Glaslot wird bleloxidhaltiges Glas verwendet. das ebenfalls eine geringe Diffusionsrate für Helium aufweist.In order to keep the diffusion through the glass wall as small as possible, a glass with low helium diffusion is used for the cell envelope (e.g. a soda-lime glass with approx. 15% alkalis). The helium diffusion through such a glass envelope is so small that needs to be reckoned mbar in ten years only with a pressure drop <0, the first Glass containing bloxide is used as the glass solder. which also has a low diffusion rate for helium.

Wird in einer solchen Zelle eine Gasentladung gezündet, so entstehen He-lonen und Elektronen. He-lonen diffundieren gegenüber He-Atomen verstärkt in umliegende Oberflächen, so daß ein gewisser He-Verbrauch stattfindet. Der Hauptanteil des Helium wird in die Kathode implantiert. Bei einer Brennspannung von ca. 200 V und einem Strom von 100 µA/cm2 und einer Brenndauer von 10000 h werden ca. 0,5 mbar Helium verbraucht. Dieser Gasverbrauch ist für den Betrieb der Plasmabildschirmzelle noch akzeptabel.If a gas discharge is ignited in such a cell, helons and electrons are created. He ions diffuse more than He atoms into surrounding surfaces, so that a certain He consumption takes place. The majority of the helium is implanted in the cathode. With a burning voltage of approx. 200 V and a current of 100 µA / cm 2 and a burning time of 10000 h, approx. 0.5 mbar helium is consumed. This gas consumption is still acceptable for the operation of the plasma display cell.

Der Heliumverbrauch erhöht sich wesentlich, wenn die Brennspannung erhöht wird, oder wenn, wie im Plasmabildschirm Elektronennachbeschleunigungsspannungen von einigen Kilovolt auftreten und auch He-Ionen in Richtung Steuerscheibe beschleunigt und dort implantiert werden. Je nach Art der Plasmakathode und der Oberfläche der dem Nachbeschleunigungsraum zugewandten Steuerscheibe und der Höhe des Bildschirmstroms werden bis zu 1 mbar Helium/1000 Stunden Betriebsdauer des Bildschirms verbraucht.The helium consumption increases significantly if the burning voltage is increased or if, as in the plasma screen, electron post-acceleration voltages of a few kilovolts occur and He ions are also accelerated in the direction of the control disk and implanted there. Depending on the type of plasma cathode and the surface of the control disk facing the post-acceleration chamber and the height of the screen current, up to 1 mbar helium / 1000 hours of operating time of the screen are consumed.

Zum einwandfreien Betrieb der Bildschirmzelle ist ein Gasdruck unter 2 mbar und über 3 mbar nicht zulässig. Bei zu niedrigem Druck verringert sich der Bildkontrast, bei zu hohem Druck sinkt die Spannungsfestigkeit.A gas pressure of less than 2 mbar and more than 3 mbar is not permitted for the screen cell to operate properly. If the pressure is too low, the image contrast is reduced, if the pressure is too high, the dielectric strength decreases.

Aus diesen Ausführungen geht hervor, daß eine Gasnachlieferung unerläßlich ist.From these explanations it can be seen that a gas supply is essential.

Bekannt ist. daß Gläser mit sehr hohem SiO,- oder/und auch B,O,-Anteil ganz beträchtliche Heliumdurchlässigkeiten aufweisen. So ist z. B. die Gasdurchlässigkeit von Quarzglas bei 25 °C um den Faktor 104 größer als bei Natron-Kalk-Glas. Die Permeationsleitfähigkeit qperm von Quarzglas ist 7 . 10-5 mbar . 1/Sx mm/m2 bar.Is known. that glasses with a very high SiO, - or / and also B, O, content have quite considerable helium permeability. So z. B. the gas permeability of quartz glass at 25 ° C by a factor of 10 4 larger than that of soda-lime glass. The permeation conductivity qperm of quartz glass is 7. 10- 5 mbar. 1 / S x mm / m 2 bar.

Diese Heliumdurchlässigkeit würde bei einem Rohrbehälter (5 cm3 Inhalt 1 mm Wandstärke) gefüllt mit 1 bar Helium ohne weiteres ausreichen, um den lmplantationsverlust an Helium in der hellgeschalteten Zelle zu kompensieren.This helium permeability would easily suffice in a tube container (5 cm 3 content 1 mm wall thickness) filled with 1 bar helium to compensate for the implantation loss of helium in the lighted cell.

Wird die Zelle allerdings nur gelagert, also kaum Helium verbraucht, so wird aus dem Vorratsgefäß zu viel Helium nachgeliefert. Da eine Lagerzeit vor Inbetriebnahme von einem Jahr ohne weiteres vorkommen kann, darf innerhalb dieser Zeit der Druckanstieg ungefähr nur 0,5 mbar ausmachen. Bei Verwendung von Quarzglas würde der Druckanstieg in einem Jahr etwa 5 mbar betragen.However, if the cell is only stored, i.e. hardly any helium is used, too much helium is supplied from the storage vessel. Since a storage period of one year before commissioning can easily occur, the pressure rise within this time may only be about 0.5 mbar. If quartz glass was used, the pressure would increase by about 5 mbar in one year.

Gläser mit niedrigerem SiO2+B2O2-Gehalt haben geringere He-Diffusion. So ist beim erdalkalifreiem Borosilikatglas der SiO2+B2O2-Gehalt ca. 93 %. Die Permeationsleitfähigkeit für He ist bei 25 °CGlasses with a lower SiO 2 + B 2 O 2 content have less He diffusion. In the case of borosilicate glass free of alkaline earth, the SiO 2 + B 2 O 2 content is approx. 93%. The permeation conductivity for He is at 25 ° C

Figure imgb0001
Dieser Wert ist so klem, daß der Druckanstieg in der Zelle in einem Jahr gerade noch toleriert werden kann. Die Nachlieferung für den hellgeschalteten Betneb wird gewährleistet. wenn das Spenderrohr auf 100 °C aufgeheizt wird. Die Permeationsleitfähigkeit von erdalkalifreiem Borosilikatglas liegt bei dieser Temperatur um nahezu zwei Zehnerpotenzen höher als bei Raumtemperatur. Die nötige Aufheizleistung für das Glasrohr beträgt ca. 3 Watt.
Figure imgb0001
 This value is so small that the pressure increase in the cell can just be tolerated in one year. The subsequent delivery for the lighted Betneb is guaranteed. when the donor tube is heated to 100 ° C. At this temperature, the permeation conductivity of alkaline earth-free borosilicate glass is almost two orders of magnitude higher than at room temperature. The necessary heating power for the glass tube is approx. 3 watts.

Bei dem in der Figur schematisch im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiel sind Teile. die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, weggelassen oder unbezeichnet.In the embodiment shown schematically in section in the figure, parts are. which do not necessarily contribute to an understanding of the invention, omitted or unmarked.

Die in der Figur dargestellte Plasmaschirmzelle besteht im wesentlichen aus einem Bildschirm 5, der mit einer Steuerscheibe 6 versehen ist. Die Plasmaschirmzelle ist durch eine Glaskappe abgeschlossen, in der die der Steuerscheibe 6 gegenüberliegende mit der Stromzuführung 7 versehene Kathode 3 angeordnet ist. Unter dieser Kathode 3 ist der Glasbehälter 1 plaziert. Der Glasbehälter 1 (Glasampulle) ist vorzugsweise mit einer als Heizung 2 dienenden Wendel aus Dickschichtleiterpaste verse hen und wird durch Stromdurchgang über die Stromzuführung 8 geneizt. Der Kathodenhalter 4 aus Isoliermaterial besteht zweckmäßig aus Aluminiumoxidkeramik.The plasma screen cell shown in the figure essentially consists of a screen 5 which is provided with a control disk 6. The plasma screen cell is closed off by a glass cap, in which the cathode 3, which is opposite the control disk 6 and is provided with the power supply 7, is arranged. The glass container 1 is placed under this cathode 3. The glass container 1 (glass ampoule) is preferably provided with a helix serving as a heater 2 made of thick-film conductor paste and is stimulated by the passage of current through the current supply 8. The cathode holder 4 made of insulating material suitably consists of aluminum oxide ceramic.

Da nach Dauerversuchsmessungen die He-Implantation in der Kathode 3 etwas mit zunehmender Zeit abnimmt, genügt es, das Volumen des Glasbehälters 1 gerade so groß zu machen, daß etwa zwei Gasfüllungen (2 x 1 dm3, 2,5 mbar) nachgeliefert werden können. Dieser Menge entspricht ein He-Spendervolumen von 14 x 4 x 100 mm3 bei einer Glasdicke von 1 mm sowie einem bar Fülldruck.Since the He implantation in the cathode 3 decreases somewhat with increasing time after long-term test measurements, it is sufficient to make the volume of the glass container 1 just so large that approximately two gas fillings (2 × 1 dm 3 , 2.5 mbar) can be supplied later . This amount corresponds to a He dispenser volume of 14 x 4 x 100 mm3 with a glass thickness of 1 mm and a bar filling pressure.

Die He-Permeationsrate wird über den He-Druck der Plasmaschirmzelle gesteuert. Der He-Druck wiederum ist meßtechnisch erfaßbar über die Brennspannungsänderung.The He permeation rate is controlled via the He pressure of the plasma screen cell. The He pressure, in turn, can be measured using the change in operating voltage.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Druckkonstanthaltung in Gasentladungs gefäßen, insbesondere für flache Plasmabildschirme mit Elektronennachbeschleunigung, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasentladungsgefäß ein vorzugsweise mit Helium gefüllter Glasbehälter (1) angebracht ist, der zur Temperatursteuerung und damit variablen Gasdurchlässigkeit mit einer Heizung (2) versehen ist.1. Device for maintaining constant pressure in gas discharge vessels, in particular for flat plasma screens with post-acceleration, characterized in that a glass container (1), preferably filled with helium, is fitted in the gas discharge vessel and is provided with a heater (2) for temperature control and thus variable gas permeability. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Glasbehälter (1) aus einem Glas mit einem Si0,d/oder B,O,-Anteil besteht.2. Device according to claim 1, characterized in that the glass container (1) consists of a glass with an Si0, d / or B, O, portion. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasbehälter (1) aus erdalkalifreiem Borosilikatglas besteht.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the glass container (1) consists of alkaline earth-free borosilicate glass. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasbehälter (1) aus einem Natron-Kalk-Glas besteht. 4th Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the glass container (1) consists of a soda-lime glass. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Glasbehälter aus Quarzglas besteht.5. Device according to one of claims 1 to 4 , characterized in that the glass container consists of quartz glass. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Glasbehälter (1) mit einer Heizung (2) in Form einer Wendel aus Dickschichtleiterpaste umgeben ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the glass container (1) with a heater (2) in the form of a coil of thick-film conductor paste is surrounded.
EP85110381A 1984-08-31 1985-08-19 Device for maintaining a constant pressure within gas discharge vessels, in particular for flat plasma display panels with electron post-acceleration Withdrawn EP0173217A1 (en)

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Inventor name: KOBALE, MANFRED, DR. PHYS.

Inventor name: MAMMACH, PETER, ING.