DE2060470A1

DE2060470A1 - Verbessertes Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfeld

Info

Publication number: DE2060470A1
Application number: DE19702060470
Authority: DE
Inventors: Miller John William Vincent
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1969-12-19
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1971-06-24
Also published as: NL7018399A; JPS5119956B1; ZA708333B; SE372837B; DE2060470B2; BE760406A; FR2074034A5; GB1338238A; DE2060470C3; CA936904A; CH519215A

Description

Dr. Ing. H. NegencJank

Dipl. Ing. H. Hcucfe Dipl. Phys. V/. Schmitz

2 Hamburg 3Θ

Neuer Wall 41

OWENS-ILLINOIS, INC.
Toledo, Ohio/USA g, QeZ.

Verbessertes Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfeld

Die Erfindung betrifft ein neues verbessertes Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfeld, das eine Sichtanzeige oder Darstellung von Daten, wie Zahlen, Buchstaben, Fernsehbildern, Radarschirmbildern, Binärwörtern usw. erzeugen kann.

Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfelder des Typs, mit dem sich die Erfindung befaßt, sind gekennzeichnet durch ein ionisierbares Gasmedium, gewöhnlich ein Gemisch von mindestens zwei Gasen bei einem geeigneten Gasdruck, in einer dünnen Gaskammer oder einem Raum zwischen einem Paar sich gegenüberstehender LadungsSpeicherkörper, die mit Leiterkörpern (Elektroden) hinterlegt sind, welche transversal orientiert sind, so daß sie eine Vielzahl von Entladungsräumen begrenzen, die eine Entladungseinheit bilden. Bei einigen bekannten Feldern sind die Entladungseinheiten zusätzlich durch eine umgebende oder umschließende körperliche Struktur,

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wie ζ. B. Zellen oder Löcher in perforierten Glasplatten und dergleichen, zusätzlich begrenzt, um jede Einheit von den anderen Einheiten körperlich zu isolieren. In jedem Fall, mit oder ohne die begrenzende körperliche Struktur, werden Ladungen (Elektronen, Ionen), die bei Ionisation des Gases einer ausgewählten Entladungseinheit

wechsel

bei Anlegen geeigneter. Betriebsspannungen an die ausgewählten Leiter gebildet werden, auf den Oberflächen der dielektrischen Körper an bestimmten definierten Orten gesammelt und bilden ein elektrisches Feld, das dem elektrischen Feld entgegensteht, welches sie geschaffen hat, so daß die Aufladung für die restliche Halbperiode beendet wird, und eine Zündung bei der darauffolgenden entgegengesetzten Ilalbperiode der aufgebrachten Spannung Entladung hervorruft, wobei solche abgeschiedenen Teilchen eine elektrische Speicherung aufbauen.

So verhüten die dielektrischen Schichten den Durchgang eines Stromes von den Leiterkörpern zum gasförmigen Medium und dienen auch als Sammelflächen für ionisierte Gasmedienteile (Elektronen, Ionen) während der Halbperioden der Betriebswechselspannung; solche Ladungen sammeln sich zuerst auf einem elementaren oder diskreten dielektrischen Flächengebiet und dann auf einem gegenüberliegenden elementaren oder diskreten dielektrischen Oberflächengebiet bei wechselnden Halbperioden, eine elektrische Speicherung

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aufbauend·

Ein Beispiel für eine solche Feldstruktur mit nichtkörperlich isolierten oder offenen Ladungseinheiten ist in der USA-Patentschrift 3 k99 I67 beschrieben.

Ein Beispiel für ein Feld mit körperlich isolierten Einheiten ist in dem Aufsatz von. D. L. Bitzer und H* G-* Slottow unter dem Titel "The Plasma Display Panel - A Digitally Addressable Display With inherent Memory" in Proceeding of the Fall Joint Computer Conference, IEEE, San Francisco, California, Nov. 1966, Seiten 5*H bis 547, beschrieben.

Beim Arbeiten des Feldes wird ein kontinuierliches Volumen ionisierbaren Gases zwischen einem Paar dielektrischer Oberflächen mit lichtelektrischem Effekt, die mit Leiteranordnungen, welche Matrixelemente bilden, hinterlegt sind, begrenzt. Die Leiteranordnungen können senkrecht zueinander stehen (aber jede andere Stellung ist möglich), um eine Vielzahl von gegenüberstehenden Paaren von Ladungsspeichergebieten auf den Oberflächen der dielektrischen Flächen, welche das Gas begrenzen und beschränken, festzulegen. Es ist für eine Leitermatrix mit H-Reihen und C-Spalten die Zahl der elementaren Ladungsvolumina das Produkt H χ C,und die Zahl der elementaren oder diskreten Gebiete ist gleich dem

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Doppelten der elementaren Entladungsvolumina.

Das Gas ist ein solches, das Licht erzeugt (bei Sichtanzeige) und während der Entladung reichlich Ladungen (ionen und Elektronen) liefert. In einem Feld mit offenen Zellen derart, wie es in der USA-Patentschrift 3 499 167 beschrieben ist, sind Gasdruck und elektrisches Feld so, daß bei Entladung in den elementaren oder diskreten Gasvolumina zwischen den gegenüberstehenden Paaren elementarer oder diskreter Gebiete innerhalb des Umfanges solcher Gebiete die Ladungen seitlich begrenzt bleiben, insbesondere in einem Feld mit nicht isolierten Einheiten.

Wie in der oben genannten USA-Patentschrift beschrieben, ist der Raum zwischen den dielektrischen Flächen, der von dem Gas eingenommen wird, so, daß Photonen bei Entladung in einem ausgewählten diskreten oder elementaren Gasvolumen erzeugt werden können, um den Gasraum frei zu passieren und auf einem Oberflächengebiet des Dielektrikums entfernt von den ausgewählten diskreten Volumina aufzutreffen, so entfernt, daß die auf den dielektrischen Oberflächengebieten eingeschlagenen Photonen dabei Elektronen aussenden und in anderen und weiter entfernten elementaren Volumina bei einer einheitlichen angelegten Spannung Entladungen bedingen·

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Mit Bezug auf die Speicherfunktion eines gegebenen Entladungsfeldes hängt der zulässige Abstand zwischen den dielektrischen Oberflächen, inter alia, von der Frequenz des zugeführten Wechselstromes ab, wobei der Abstand mit abnehmenden Frequenzen größer wird.

Bekannte Gasentladungsvorrichtungen haben außerhalb angeordnete Elektroden zur Auslösung einer Gasentladung, häufig als "elektrodenlose Entladungen" bezeichnet} diese bekannten Vorrichtungen arbeiten mit Frequenzen und Abständen oder Entladungsvolumina und Arbeitsdrücken, die zwar Entladungen in den gasförmigen Medien auslösen, doch sind solche Entladungen bei der Ladungsbildung und Speicherung nach der vorliegenden Erfindung unwirksam oder nicht geeignet.

Der Ausdruck "Speichergewinn" ist hierin definiert als

Speichergewinn =

V
s

worin bedeuten: V„ die Größe der angelegten Spannung, bei welcher eine Entladung in einem diskreten konditionierten (wie in der vorerwähnten USA-Patentschrift erklärt) Gasvolumen, begrenzt durch gemeinsame Gebiete der sich überlagernden Leiter, ausgelöst wird, und V die Größe des

Mindestwertes der angelegten Wechselspannung, die ausreicht, einmal

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ausgelöste Entladungen aufrechtzuerhalten. Das elektrische Grundphänomen, von dem die Erfindung Gebrauch macht, ist also die Erzeugung von Ladungen (ionen und Elektronen), die auf Paaren gegenüberstehender oder zugekehrter diskreter Punkte oder Gebiete auf einem Paar dielektrischer Oberflächen, die von Leitern hinterlegt sind, welche mit einer Betriebsspannungsquelle· verbunden sind, wahlweise speicherbar sind. So gespeicherte Ladungen führen zu einem elektrischen Feld, das dem durch die angelegte Spannung erzeugten Feld, das sie geschaffen hat, gegenübersteht und daher zur Beendigung der Ionisation in dem elementaren Gasvolumen zwischen den gegenüberstehenden oder zugekehrten diskreten Punkten oder Gebieten der dielektrischen Flächen »hin wirkt. Der Ausdruck "Aufrechterhalten einer Ladung" bedeutet Erzeugung einer Folge von kurzzeitigen Entladungen, eine Entladung in jeder Halbperiode der angelegten Brenn-Wechselspannung, wenn einmal das elementare Gasvolumen gezündet worden ist, um die wechselweise Speicherung der Ladungen auf den Paaren der gegenüberstehenden diskreten Gebiete auf den dielektrischen Oberflächen aufrechtzuerhalten.

Gemäß der Erfindung wird der Gasdruck in dem Feld so einreguliert, daß der Speichergewinn und die Spannungseinheitlichkeit des Feldes optimalisiert werden. Genauer gesagt, es ist überraschend gefunden worden, daß der Speichergewinn und die Spannungsgleichmäßigkeit eines

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Gasentladungsfeldes durch. Regulierung des Druckes des ionisierbaren gasförmigen Mediums zu einem geeigneten PD-Bereich der Paschen¹sehen Kurve für das besondere gasförmige Medium bedeutend erhöht und verbessert werden kann (PD bedeutet Druck χ Abstand zwischen den dielektrischen Oberflächen) ·

Die Paschen*sehe Kurve, wie sie hierin gebracht wird, ist für eine gegebene Gaszusammensetzung definiert

durch eine Kurve, die sich ergibt, wenn die Spannung Λ

(gewöhnlich Brennspannung oder Betriebsspannung) auf der y-Achse gegen das Produkt PD (Gasdruck χ Abstand zwischen den dielektrischen Oberflächen des Feldes) auf der x-Achse aufgetragen werden.

Die hier beigefügte Figur zeigt eine solche Paschen¹sehe Kurve. Wie in der Zeichnung veranschaulicht, hat die Paschen¹ sehe Kurve drei deutliche Bereiche A, B und C, wobei der Bereich B (zwischen A und C) als Sattelbereich ^ ausgezeichnet ist·

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der Gasdruck in einem Feld auf das Sattelgebiet der Paschen¹sehen Kurve einreguliert, um das Speichervermögen und die Einheitlichkeit der Spannung des Feldes

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zu optimalisieren.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Bereich C eine relativ geringe Schräge, z, B. einen Neigungswert von etwa -5 V/cm Torr bis etwa +5 V/cm Torr über einen PD-Bereich von etwa 3 cm Torr bis 30 cm Torr. Bei solch bevorzugter Ausführungsform wird ein ionisierbares gasförmiges Medium verwendet, das im wesentlichen aus etwa 99 »5 bis etwa 99»9 $ Atomen Neon und etwa 0,5 bis etwa 0,01 9° Atome mindestens eines Gases, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Argon, Krypton, Xenon und Gemischen davon, besteht»

In einer weiteren bestimmten Ausführungsform der Erfindung besteht das gasförmige Medium im wesentlichen aus etwa 99,9 $ Atomen Neon und etwa O,1 $ Atomen Argon. Mit diesem gasförmigen Medium und einem Entladungsspaltabstand zwischen den dielektrischen Oberflächen von weniger als 0,25*+ n™¹ (1O mils) und einer Dielektrizitätskonstanten von etwa 16 wird ein ausgezeichnetes Speichervermögen erreicht, wenn das Feld zum Sattelgebiet der Paschen'sehen Kurve, das gleich einem PD von etwa 4 bis 8 cm Torr, vorzugsweise 4,5 bis 5,1 cm Torr ist, einreguliert wird.

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Claims

Patentansprüche

Μ,1 Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfeld mit einem ionisierbaren gasförmigen Medium in einer Gaskammer, welche von einem Paar sich gegenüberstehender dielektrischer Speicherkörper, die von Elektrodenkörpern hinterlegt sind, gebildet wird, wobei die Elektrodenkörper hinter jedem dielektrischen Körper senkrecht zueinander angeordnet sind, so daß sie eine Vielzahl von Ladungseinheiten begrenzen, dadurch gekennzeichnet,

daß der Druck des gasförmigen Mediums in dem Feld auf das Sattelgebiet der Paschen¹sehen Kurve des gasförmigen Mediums zur Erhöhung des Speichervermögens des Feldes einregulierbar ist.
2. Feld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium ein Gemisch aus 9919 Ί° Atomen Neon und O,1 $ Atomen Argon ist.
3. Feld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder φ dielektrische Körper 0,025^ bis 0,0508 mm (1 bis 2 mils) dick ist, die Dielektrizitätskonstante 16 und der Abstand zwischen den dielektrischen Körpern weniger als 0,25*1 mm (10 mils) betragen.

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4. Feld nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck in einem PD-Bereich (PD bedeutet Gasdruck χ Abstand der dielektrischen Oberflächen) von 4,5 bis 5,1 cm Torr einreguliert ist.
5. Mehrfach-Gasentladungsanzeige- und Speicherfeld mit einem Paar Stützplatten, die im Abstand voneinander gehalten werden, so daß sie eine schmale Gaskammer begrenzen, in der sich ein unter Druck stehendes Gas befindet, mit Leiteranordnungen an den einander zugewandten Oberflächen jeder Platte und einem dünnen dielektrischen Überzug auf dem Teil der Leiteranordnungen in der Kammer, wobei die Leiteranordnungen von» einer Vielzahl Abstand voneinander habenden linearen Leitern gebildet werden und die Leiteranordnungen transversal zueinander angeordnet sind, daß sie eine Vielzahl von diskreten Entladungseinheiten bilden, die einander benachbart sind und in offener Photoverbindung durch den mit Gas erfüllten Raum miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck in der Kammer zu einem geeigneten PD-Bereich der Paschen¹sehen Kurve des besonderen Gases einregulierbar ist, um das Speichervermögen des Feldes zu erhöhen.
6. Feld nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Gemisch von Neon und mindestens einem Gas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Argon, Krypton,

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Xenon und Gemischen davon 1st.
7. Feld nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein Gemisch von 99»9 $ Atomen Neon und 0,1 $ Atomen Argon ist.
8. Feld nach irgendeinem der Ansprüche 5 h±s 7» dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Körper eine Dielektrizitätskonstante von 16 haben und der Abstand zwischen ihnen weniger als 0,25^ nun (1O mils) beträgt.

9· Feld nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck auf einen PD-Bereich von etwa h bis 8 cm Torr einreguliert ist.

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