DE2135888C3 - Gasentladungsfeld - Google Patents
GasentladungsfeldInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsgerät mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich gegenüberstehender
Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden
auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei die Eiektroden auf
der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind.
Solche Gasentladungsfelder dienen zur Darstellung von Daten, Zahlen, Buchstaben, Fernsehbildern, Radarbiidern,
Binärwörtern usw.
Ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich
gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit einer Vielzahl
paralleler Elektroden auf dem den Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Ladungsspeicherflächen, wobei
die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen
Fläche angeordnet sind, ist aus der DT-OS 19 48 476 bekannt.
Bei anderen bekannten Gasentladungsfeldern (D. L. B i t ζ e r und H. G. S1 ο 11 ο w, »The Plasma Display
Panel — A Digitally Adressable Display With Inherent Memory«, According of the Fall Joint Computer
Conference, IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966, S. 541-547) sind die Entladungseinheiten zusätzlich
durch körperliche Strukturen, wie durch Zellen oder öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen
begrenzt. In jedem Fall, mit oder ohne begrenzende Strukturen, werden Ladungen (Elektronen, Ionen) nach
Ionisierung des Gases in einer ausgewählten Entla-Hungseinheit.
wenn geeignete periodische Betriebspotentiale an die Elektroden angelegt werden, erzeugt, auf
den Ladungsspeicherflächen an bestimmten festgelegten Orten gesammelt, bauen ein elektrisches Feld auf,
das dem elektrischen Feld entgegengesetzt ist, welches sie hervorgerufen hat, so daß die Entladung für die
restliche Halbperiode beendet ist und tragen zum Zünden einer Entladung bei der folgenden entgegenge
setzten Halbperiode der angelegten Spannung bei; solche Ladungen bilden, wenn sie gespeichert werden,
ein elektrisches Gedächtnis.
So verhüten die Ladungsspeicherflächen den Durchgang leitender Ströme von den Elektroden zum
gasförmigen Medium und dienen als Sammeloberflächen für ionisierte Ladungen des gasförmigen
Mediums (Elektronen, Ionen) während det aufeinander-
ro folgenden Halbperioden der Betriebsspannungen. Solche
Ladungen sammeln sich erst auf einem elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächengebiet und
dann auf einem gegenüberliegenden elementaren oder diskreten dielektrischen Oberfiächengebiet bei aufeinanderfolgenden
Halbperioden und bilden das elektrische Gedächtnis.
Die Elektroden können orthogonal zueinander angeordnet sein (aber auch jede andere Konfiguration
der Elektroden kann verwendet werden), um eine Vielzahl von sich gegenüberliegenden Paaren von
Ladungsspeichergebieten auf den Ladungsspeicherflächen festzulegen. So ist bei einer Elektrodenmatrix
mit Η-Zeilen und C-Spalten die Zahl der elementaren Entladungsvolumina das Produkt Hx Cund die Zahl der
elementaren und diskreten Gebiete beträgt das Doppelte der Zahl der elementaren Ladungsvolumina.
Das Gas muß sichtbares Licht erzeugen, wenn Sichtanzeige erwünscht ist und muß während der
Entladung reichlich Ladung (Ionen und Elektronen) liefern. In einem Gasentladungsfeld, wie es in der US-PS
34 99167 beschrieben ist, reichen Gasdruck und elektrisches Feld aus, die bei der Entladung entstandenen
Ladungen in den elementaren Gasvolumina zwischen gegenüberstehenden Paaren elementarer
dielektrischer Gebiete innerhalb des Umfangs solcher Gebiete zu begrenzen, ohne daß körperliche Strukturen
erforderlich sind. Dabei können Photonen, die bei der Entladung in einem elementaren Gasvolumen gebildet
werden, den Entladungsraum frei passieren und auf Oberflächengebiete der Ladungsspeicherflächen, die
von den ausgewählten diskreten Volumina entfernt sind, auftreffen. Diese Oberflächengebiete, auf die die
Photonen aufschlagen, senden dadurch Elektronen aus und schaffen in anderen und noch entfernter liegenden
elementaren Volumina die Voraussetzungen für Gasentladungen bei einem gleichbleibenden angelegten
Potential.
Mit Bezug auf die Gedächtnisfunktion eines gegebenen Gasentladungsfeldes hängt der zulässige Abstand
zwischen den Ladungsspeicherflächen u. a. von der Frequenz der Wecnselspannung ab, wobei der Abstand
bei höheren Frequenz größer sein kann.
Während bekannte Gasentladungsvorrichtungen extern angeordnete Elektroden zur Auslösung einer
Gasentladung aufweisen, wobei dies als »elektrodenlose Entladung« bezeichnet wird, sind jedoch die Frequenzen
und Abstände des Entladungsvolumens sowie die Betriebsdrücke so bemessen, daß zwar Entladungen in
dem Gasmedium ausgelöst werden, die Entladungen
(>o jedoch unwirksam sind oder zur Ladungsbildung und
Speicherung, wie es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, nicht ausreichen.
Der Ausdruck »Speichergewinn« ist hierin definiert als V-V,
ftS S. G. = -Ly-!- ,
worin Vf die Größe der angelegten Spannung, bei welcher eine Entladung in einem diskreten, in den
entsprechenden entiadungsbereiten Zustand gebrachten Gasvolumen, das durch gemeinsame Gebiete sich
überkreuzender Elektroden begrenzt ist, ausgelöst wird, und Vs die Größe der niedrigsten angelegten periodischen
Brennspannung, die zum Aufrechterhalten einer einmal gezündeten Entladung ausreicht, bedeuten. Die
gespeicherten Ladungen resultieren in einem elektrischen Feld, das dem Feld, das durch die angelegte
Spannung erzeugt ist und welches sie hervorgerufen hat, entgegengesetzt ist und bewirkt daher die Beendigung
der Ionisation in dem elementaren Gasvolumen zwischen den sich gegenüberstehenden Gebieten der
dielektrischen Oberfläche. Der Ausdruck »Aufrechterhalten« bedeutet die Erzeugung einer Feige von
kurzzeitigen Entladungen, eine Entladung für jede Halbperiode der angelegten Brennspannung, nachdem
das elementare Gasvolumen gezündet worden ist, um die aufeinanderfolgende Speicherung von Ladungen an
Paaren gegenüberstehender diskreter Gebiete auf den Ladungsspeicherflächen aufrechtzuerhalten, Der Ausdruck
Spannung, wie er im folgenden gebraucht wird, umfaßt jede Spannung, die zum Betreiben des Feldes
erforderlich ist, einschließlich Zünd- und Brennspannungen sowie irgendwelche andere Spannungen zur
Handhabung der Entladung.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Feldbetriebsspannungen für eine
gegebene Feldbetriebszeit zu vergleichmäßigen und eine höhere Stabilität zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Ladungsspeicherfläche mit mindestens einem
Bleioxyd in einer zur Schaffung stabiler Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeit ausreichenden
Menge beschichtet ist
Der überraschende Vorteil liegt darin, daß die Gleichmäßigkeit oder Stabilität der Gascntladungsfeldspannung
als Funktion der Betriebszeit des Gasentladungsfeldes wesentlich erhöht und verbessert werden
kann, indem mindestens ein Bleioxyd auf die Oberfläche des dielektrischen Materials aufgebracht wird. Genauer
gesagt wird ein Bleioxyd auf die dielektrische Ladungsspeicherfläche aufgebracht, um Betriebsspannungen
für das Gasentladungsfeld zu schaffen, die sich nicht merklich ändern oder über eine gegebene
Feldbetriebszeit nicht wesentlich schwanken und dadurch die Brauchbarkeit und Lebensdauer des
Gasentladungsfeldes erhöhen.
Es ist ferner gefunden worden, daß der Alterungszyklus des Feldes durch die Anwesenheit von Bleioxyd auf
dem dielektrischen Material auch verbessert werden kann. Genauer gesagt, die erforderliche Gesamtalterungszeit
oder Vorbetriebszeit des Feldes ist wesentlich kleiner, wenn auf der dielektrischen Oberfläche
Bleioxyd aufgebracht ist Feldalterung ist definiert als die summierte Gesamtbetriebszeit des Feldes. Beispielsweise
benötigt ein Feld mindestens 25 Stunden Alterung oder Vorbetriebszeit, oft sogar 50 Stunden, bevor die
zuerst unruhigen Feldeigenschaften anfangen stabil zu werden oder zu verflachen. Gleicherweise brauchen
viele zweckmäßige Feldeigenschaften, wie Speichergewinn, nicht bis zu einer geeigneten Feldalterung geprüft
zu werden. Durch die Erfindung vermindert sich die Feidalicf ungäzeit auf unter 25 Stunden, meist auf unter
10 Stunden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die ausgewählte Bleioxydschicht in einer
Dicke von mindestens lOoA auf die Ladungsspeicherflächen aufgebracht.
Das Bleioxyd kann in situ auf der dielektrischen Ladungsspeicherfläche gebildet werden; z. B. durch
Aufbringen von elementarem Blei (oder einer Quelle dafür) und anschließende Oxydation. Ein solches
In-situ-Verfahren umfaßt das Aufbringen einer Bleischmelze auf die dielektrische Oberfläche und Oxydieren
der Schmelze während sie abkühlt. Ein anderes ln-situ-Verfahren besteht im Aufbringen einer oxydierbaren
Quelle für Blei auf die Oberfläche. Beispiele für
ίο solche Quellen sind Mineralien und/oder Verbindungen,
die das Element enthalten, insbesondere solche Organometalle, welche durch Wärme schnell zersetzt werden
oder pyrolisieren.
Das Bleioxyd oder das metallische Blei (einschließlich einer Bleiquelle) wird auf die dielektrische Oberfläche
nach irgendeiner bekannten Methode aufgebracht, z. B. durch Dampfabscheidung, Vakuumabscheidung, Aufsprühen
einer Mischung oder einer Lösung des Bleioxyds oder von elementarem suspendiertem Blei
oder gelöstem Blei und anschließendes Verdampfen der Flüssigkeit, Trockenaufsprühen von Bleioxyd oder
elementarem Blei auf die Oberfläche, Elektronenstrahlverdampfung, mittels Plasmabrenner und/oder Lichtbogensprühen
und/oder Abscheiden und/oder Kathodenzerstäubungstechnik.
Das Eleioxyd wird auf die dielektrische Oberfläche als sehr dünner Film oder sehr dünne Schicht aufgebracht
oder auf ihr gebildet. Die Dicke und Menge des Bleioxydfilms oder -Schicht ist ausreichend, um stabile
Feldbetriebsspannungen als Funktion der Feldbetriebszeit zu sichern und die Feldalterung wesentlich zu
verkürzen.
Genauer gesagt wird das Bleioxyd auf die Ladungsspeicherfläche als dünne Schicht in einer Dicke von
100 Abis 1 Mikron (10 000 A) aufgebracht.
Bei der Herstellung eines Gasentladungsfeldes wird das dielektrische Material meist auf die Oberfläche eines
tragenden Glassubstrates oder der Grundlage, auf welche die Elektroden vorher aufgebracht sind,
aufgetragen und gehärtet. Das Glassubstrat kann irgendein geeignetes Glas sein, z. B. ein Soda-Kalk-Glas.
Zwei Glassubstrate mit Elektroden und gehärtetem Dielektrikum werden dann in geeigneter Weise unter
Bildung eines Feldes heiß miteinander verschmolzen.
Das Bleioxyd kann auf die Oberfläche des gehärteten Dielektrikums aufgebracht werden, bevor das Feld heiß
verschmolzen wird.
Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen einige besondere Ausführungsformen der Erfindung.
Es wurde eine Schicht Bleioxyd in verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa 1000 A auf die
entsprechenden freien Oberflächen von zwei gehärteten dielektrischen Materialschichten aufgebracht; jede
dielektrische Schicht war vorher aufgebracht und auf den elektrodenenthaltenden Glassubstraten gehärtet.
Das Bleioxyd war mittels der Elektronenstrahlbedampfungstechnik aufgebracht worden. Das dielektrische Material war ein Blei-Bor-Silikat, bestehend aus 73,3 Gew.-% PbO, 13,4 Gew.-°/o B2O3 und 13,3 Gew.-% SiO2. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalk-Glas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO.;, 13
Das Bleioxyd war mittels der Elektronenstrahlbedampfungstechnik aufgebracht worden. Das dielektrische Material war ein Blei-Bor-Silikat, bestehend aus 73,3 Gew.-% PbO, 13,4 Gew.-°/o B2O3 und 13,3 Gew.-% SiO2. Die Glassubstrate waren aus Soda-Kalk-Glas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO.;, 13
fts Gew.-°/o Na2O, 10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1
Gew.-% Al2O3 und kleine Mengen, unter 1%, Fe2O3,
K2O, As2O3 und Cr2O3. Die Elektrodenleitungen oder
Leiteranordnungen waren aus Hanovia-Gold.
Die beiden Substrate waren miteinander heiß verschmolzen worden (unter Verwendung eines Standard-Verschmelzglases),
so daß sie ein Gasentladungsfeld mit offenen Zellen bildeten. Nach geeignetem Evakuieren wurde das Feld mit einem inerten
ionisierbaren Gas, bestehend aus 99,9 Atom-% Neon und 0,1 Atom-% Argon, gefüllt Nach Alterung des
Feldes für nur drei Stunden, während der die Betriebsspannung (dynamische Brennspannung) auf
etwa +10 Volt anstieg, verflachte die Spannung mit einer Änderung von nur + 4 Volt innerhalb der nächsten
570 Stunden Feldbetriebszeit.
Es wurden 10 Felder, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, um die Reduzierung der Feldalterungszeit
festzustellen. Alle Felder besaßen eine Alterungszeit
unter 10 Stunden bei einem Durchschnitt von 3 Stunden,
mit einer Änderung in der Betriebsspannung von etwa ±2 bis ±10 Volt und einer durchschnittlichen
Betriebsspannungsänderung von etwa ±6 Volt. Danach waren alle Felder wie in Beispiel 1 verflacht.
Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß, wenn man auf die Ladungsspeicherflächen eine Bleioxydschicht
aufbringt, für das resultierende Gasentladungsfeld eine kürzere Alterungszeit erforderlich ist und es nach dieser
Alterung konstantere Betriebsspannungen als Funktion der Betriebszeit und demzufolge längere Lebensdauer
hat.
Claims (3)
1. Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem
Paar den gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet wird,
und mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der
Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in
bezug zu den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Ladungsspeicherfläche mit mindestens einem Bleioxyd in einer zur Schaffung stabiler
Feldbetriebsspannungen für eine gegebene Feldbetriebszeit ausreichenden Menge beschichtet ist.
2. Gasentladungsfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ladungsspeicherfläche
mit einer Bleioxydschicht einer Dicke von mindestens 100 A beschichtet ist.
3. Gasentladungsfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bieioxydschicht eine Dicke
zwischen 100 und 10 000 Ä aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (3)
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DE2135888B2 DE2135888B2 (de) | 1977-04-21 |
DE2135888C3 true DE2135888C3 (de) | 1977-12-08 |
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