DE2136102C3 - Gasentladungsfeld - Google Patents
GasentladungsfeldInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J11/00—Gas-filled discharge tubes with alternating current induction of the discharge, e.g. alternating current plasma display panels [AC-PDP]; Gas-filled discharge tubes without any main electrode inside the vessel; Gas-filled discharge tubes with at least one main electrode outside the vessel
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Eniladungsraum,
der von einem Paar sich gegenüberstehender Ladungsspeicherflächeri aus dielektrischen Material
gebildet wird, mit einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gaseniladungsraum abgekehrten Seiten
der Ladungsspeicherflächen, wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu
den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind und mit einer Schicht aus mindestens einem Metalloxid
auf den Ladungsspeicherflächen, wobei die Oxidschicht in einer zur wesentlichen Verminderung der Feldbetriebsspannungen
ausreichenden Menge aufgebracht ist.
Solche Gasentladungsfelder dienen zur Darstellung von Daten, Zahlen, Buchstaben, Fernsehbildern, Radarbildern,
Binärwörtern usw.
Ein Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem Paar sich
gegenüberstehender Ladungsspeicherflächen aus dielektrischem Material gebildet w, "d, mit einer Vielzahl
paralleler Elektroden auf dem den Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der l.adungsspeicherflächen, wobei
die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu den Elektroden auf der anderen
Fläche angeordnet sind, ist aus der DE-OS 19 48 47b bekannt.
Bei anderen bekannten Gasentladungsfeldern (D. L. Bitzer und M. G. S Io ι tow »The Plasma Display
Panel — Λ Digitally Adressable Display With Inherent Memory«, According of ine Fall Joint Computer
Conference, IEIiE, San Francisco, California, Nov. I9bb,
S 541 —547) sind die Knlladiingseinheilen zusätzlich
durch körperliche Strukturen, wie durch /eilen oder
Öffnungen in perforierten Glasplatten und dergleichen begren/i. In jedem Fall, mil oder ohne hcgrcn/endc
Stink itiiLMi. werden Ladungen (Elektronen. Ionen)
erzeugt, die nach Ionisierung des Gases in einer ausgewählten Entladungseinheit, wenn geeignete periodische
Betriebspoteniiale an die Elektroden angelegt werden, auf den Lädungsspeicherfiächen an bestimmten
festgelegten Orten gesammelt und 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
zum Zünden einer Entladung bei der folgenden entgegengesetzten Halbperiode der angelegten Spannung
beitragen; solche Ladungen bilden, wenn sie gespeichert werden, ein elektrisches Gedächtnis.
So verhüten die Lädungsspeicherfiächen den Durchgang
leitender Ströme von den Elektroden zum gasförmigen Medium und dienen als Sammeloberflächen
für ionisierte Ladungen des gasförmigen Mediums (Elektronen, Ionen) während der aufeinander folgenden
Halbperioden der Betriebsspannungen. Solche Ladungen sammeln sich erst auf einem elementaren oder
diskreten dielektrischen Oberflächengebiet und dann auf einem gegenüberliegenden efementaren oder
diskreten dielektrischen Oberflächengebiet bei aufeinander folgenden 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
rV-Zeilen und C-Spalten die Zahl der elementaren
Entladungsvolumina das Produkt HxCuna 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 LJS-PS
34 99 167 beschrieben ist, reichen Gasdruck und
^o elektrisches Feld aus, die bei der Entladung entstandenen
Ladungen in den elementaren Gasvoluminu zwischen gegenüberstehenden Paaren elementare:
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 Obeiflächengebiete der Lädungsspeicherfiächen, 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
ss Potential.
Mit Bezug auf die Gedächlnisfunktion eines gegebenen
Gasentladungsfeldes hängt der zulässige Abstand zwischen den Ladungsspeicherflächen u. a. von der
Frequenz der Wechselspannung ab, wobei der Absland
do bei höheren Frequenzen größer sein kann.
Während bekannte Gasentladungsvorrichiungcn extern
angeordnete Elektroden zur Auslösung einer Gasentladung aufweisen, wobei dies als »elektrodenlose
Entladung« bezeichnet wird, sind jedoch die Frequen
hs /en und Abslände bzw. die Entladungsvolumina und die
Betriebsdrücke so bemessen, daß /war Entladungen in dem Giismediiim ausgelöst werden, die Entladungen
jedoch unwirksam sind oder /in l.adungshildiing und
Speicherung, wie es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich ist. nicht ausreichen.
Der Ausdruck »Speichergewinn« ist hierin definiert als
worin VV die Größe der angelegten Spannung, bei
welcher eine Entladung in einem diskreten, in den entsprechenden entladungsbereiten 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 du.ch 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 Folge 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, unifaßt jede Spannung, die zum Betreiben des Feldes
erforderlich ist, einschließlich Zünd- und Brennspannungen sowie irgendwelche andere Spannungen zur
Handhabung der Entladung.
Um die nötigen Feldbetriebsspannungen zu vermindern, ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS
21 36 134), auf die Ladungsspeicherflächen des dielektrischen Materials eine Schicht mindestens eines Oxids
von der Gruppe Aluminium, Titan, Zirkon, Hafnium und Silizium und eine zweite Schicht von Bleioxid
aufzubringen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die FeldbetrieDsspannungen in noch
anderer Weise wesentlich zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ladungsspeicherflächen mit Magnesiumoxid
beschichtet sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Dicke der Magnesiumoxidschicht auf der
Ladungsspeicherfläche mindestens 100 Ä, insbesondere im Bereich von 100 bis 10 000 Ä, betragen.
Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Magnesiumoxidschicht beste Ergebnisse nach geeigneter
Alterung des Feldes erreicht werden. Feldalterung ist definiert als die angefallene Gesamtbetriebszeit des
Feldes. In einem Feld ohne diese Oxidschicht ist eine Feldalterung von 100 Std. die Norm.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Ausführungsbeispiele besser veranschaulicht.
Beispiel I
Fs WiIr(Ic eine Schicht von Magnesiumoxid in
verhältnismäßig gleichmäßiger Dicke von etwa KM)OA auf die entsprechenden freien Oberflächen von zwei
gehärteten dielektrischen Ladungsspeicherflächen aufgebracht; jede dielektrische Schicht war vorher
aufgebracht und auf mit den Elektroden versehenen Glassubstraten gehärtet worden.
Das Magnesiumoxid war mittels Elektronenstrahlverdampfungstechnik aufgebracht worden. Das Dielektrikum
war ein Borsilikat, bestehend ans 73,3 Gew.-°/o PbO, 13,4 Gew.-% B2O3 und 13,3 Gew.-°/o SiO2. Die
Glassubstrate waren aus Soda-Kalkglas folgender Zusammensetzung: 73 Gew.-% SiO2.13 Gew.-% Na2O.
10 Gew.-% CaO, 3 Gew.-% MgO, 1 Gew.-% AI2O, und
kleine Mengen (weniger als 1%) Fe2O1, K2O, As2Oj und
Cr2O3. Die Elektrodenleitungen waren aus Gold.
Die beiden Substrate wurden miteinander heiß verschmolzen (unter Verwendung eines Standard-Verschmelzglases),
so daß sie ein Gasentladungsfeld mit offenen Zellen bildeten. Nach Evakuieren wurde das
Feld mit einem inerten ionisierbaren Gas, bestehend zu 99,9 Atom-% aus Neon und zu 0,1 Atom-% aus Argon,
gefüllt. Die Höhe der dynamischen Brennspannung des Gasentladungsfeldes nach 25stiindiger Alterung war
120 Volt. Nach Alterung des Feldes über 100 Stunden fiel die dynamische Brennspannung auf etwa 90 Volt.
Die Herstellung des Feldes wurde wie in Beispiel 1 beschrieben wiederholt, jedoch wurde keine Oxidschicht
auf das Dielektrikum aufgetragen. Das Feld benötigte etwa 100 Stunden, bevor sich die dynamische
ic Brennspannung auf eine Höhe von etwa 140 Volt
verflachte.
Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß durch Aufbringen einer Magnesiumoxidschicht auf das dielektrische
Material nach Beispiel I die Betriebsspannung des Gasentladungsfeldes wesentlich vermindert ist.
Beispielsweise kann die Magnesiumoxidschicht direkt auf die Oberfläche des dielektrischen Materials
aufgebracht werden. In einer anderen Ausführungsform wird die Oxidschicht in situ direkt auf die Oberfläche des
dielektrischen Materials aufgebracht.
Nach einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung wird die Oxidschicht in situ auf der dielektrischen
Oberfläche gebildet, z. B. durch Aufbringen von Magnesium auf die dielektrische Oberfläche und
anschließendes Oxidieren. Ein solches in-situ-Verfahren umfaßt das Aufbringen des geschmolzenen Metalls auf
die dielektrische Oberfläche und Oxidieren der Schmelze während sie sich abkühlt, so daß eine Metalloxidschicht
entsteht. Ein anderes in-situ-Verfahren besteht im Aufbringen einer oxidierbaren Quelle für Magnesium
auf die Oberfläche. Beispiele für solche oxidierbaren Quellen sind Minerale und/oder Verbindungen, die
Magnesium enthalten, insbesondere organische Verbindungen, die durch Wärme schnell zersetzt oder
ss pyrolisiert werden.
Die Magnesiumoxidschicht wird auf irgendeine bekannte Weise auf die dielektrische Oberfläche
aufgebracht, z. B. durch Dampfabscheidung, Vakiiumabscheidung,
chemische Dampfabscheidung, Aufsprühen
do einer Mischung oder Lösung des suspendierten oder
gelösten Oxids und anschließende Verdampfung der Flüssigkeit, Trockenversprühen des Oxids auf die
Oberfläche, F.leklronenstrahlverdampfung mittels l'his
maflainme und/oder l.ichlbogensprühen und/oder Abos
scheiden und Kathodeiistrahlzersiäubungstechnik.
Claims (3)
1. Gasentladungsfeld mit einer ionisierbaren Gasfüllung in einem Entladungsraum, der von einem
Paar sich gegenüberstehender Lädungsspeicherfiächen aus dielektrischem Material gebildet wird, mit
einer Vielzahl paralleler Elektroden auf den dem Gasentladungsraum abgekehrten Seiten der Lädungsspeicherfiächen,
wobei die Elektroden auf der einen Ladungsspeicherfläche transversal in bezug zu
den Elektroden auf der anderen Fläche angeordnet sind, und mit einer Schicht aus mindestens einem
Metalloxid auf den Lädungsspeicherfiächen, wobei die Oxidschicht in einer zur wesentlichen Verminderung
der Feldbetriebsspannungen ausreichenden Menge aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ladungsspeicherflächen mit Magnesiumoxid beschichtet sind.
2. Gasentladungsfeld nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Magnesiumoxidschicht
auf der Ladungsspeicherfläche mindestens 100 Ä beträgt.
3. Gasentladungsfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesiumoxidschicht auf
der Ladungsspeicherfläche eine Dicke im Bereich von 100 bis 10 000 Ä aufweist.
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