DE2240686B2

DE2240686B2 - GAS DISCHARGE INDICATOR AND STORAGE DEVICE

Info

Publication number: DE2240686B2
Application number: DE19722240686
Authority: DE
Inventors: Roger Edmund Luckey; Byrum jun. Bernard William; Fein Michael Edward; Wedding Donald Keith; Toledo; Ohio Ernsthausen (V.St.A.)
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-08-19
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1976-09-09
Also published as: ZA725432B; JPS4835767A; AU474126B2; GB1410527A; IT962141B; CH573638A5; BE787587A; DE2240686A1; FR2149533B1; FR2149533A1; AU4561572A; JPS5549371B2; SE386528B

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsanzeige- und -speichervorrichtung mit zwei einander in Abstand gegenüberliegenden dielektrischen Schichten, die einen mit ionisierbarem Gas gefüllten Entladungsraum einschließen, wobei wenigstens eine dieser dielektrischen Schichten zusätzlich wenigstens ein Metall enthält, und mit auf den dem Entladungsraum abgewandten Seiten der dielektrischen Schicht angebrachten Elektrodengruppen, wobei diese Gruppen einander rechtwinklig kreuzen.The invention relates to a gas discharge display and storage device with two spaced apart opposing dielectric layers, which enclose a discharge space filled with ionizable gas, at least one of these dielectric layers Layers additionally contains at least one metal, and with the discharge space facing away sides of the dielectric layer attached electrode groups, these groups cross each other at right angles.

Es ist bekannt, die zu sich kreuzenden Elektrodenpaaren gehörenden Gasentladungsräume voneinander physikalisch, beispielsweise durch eine gelochte Platte, voneinander zu isolieren, um beim Ansteuern der Elektrodenpaare die Gasentladung auf eine bestimmte Gasentladungseinheit zu begrenzen. Eine solche Anzeigetafel ist in der US-PS 35 59 190 und in Proceeding of the Fall Joint Computer Conference IEEE San Francisco, California, November 1966, S. 541 bis 547, D. L. Bitzer und H. G. Slottow, »The Plasma Display Panel — A Digitally Addressable Display With Inherent Memory« erläutert.It is known to separate the gas discharge spaces belonging to intersecting pairs of electrodes from one another to be physically isolated from each other, for example by a perforated plate, in order to be able to drive of the electrode pairs to limit the gas discharge to a specific gas discharge unit. One such a display board is in US-PS 35 59 190 and in the Proceeding of the Fall Joint Computer Conference IEEE San Francisco, California, November 1966, pp. 541 to 547, D. L. Bitzer and H. G. Slottow, "The Plasma Display Panel - A Digitally Addressable Display With Inherent Memory" explained.

Für eine derartige Anzeigetafel ist vorgeschlagen worden (DT-OS 22 19 738), zwischen jeder dielektrischen Schicht und der die Gasentladungseinheiten begrenzenden Matrix eine Zwischenschicht zur Erhöhung der Temperaturfestigkeil während der Entladung anzuordnen, die aus einem pulverförmigen Werkstoff, z. B. einem Metalloxid, und einem Bindemittel besteht.For such a display panel has been proposed (DT-OS 22 19 738), between each dielectric Layer and the matrix delimiting the gas discharge units, an intermediate layer for elevation to arrange the temperature wedge during the discharge, which consists of a powdery Material, e.g. B. a metal oxide, and a binder.

Die Erfindung geht von einer Anzeigetafel mit offenen, physikalisch nicht isolierten Gasentladungseinheiten aus (US-PS 34 99 167). Bei dieser ist ein konstantes Volumen von ionisierbarem Gas zwischen zwei dielektrischen Schichten eingeschlossen, auf deren Rückseiten die Elektroden in Gruppen angeordnet sind. Die Elektroden kreuzen einander vorzugsweise rechtwinklig, doch können auch andere Muster Versvendung finden.The invention is based on a display panel with open, physically uninsulated gas discharge units from (US-PS 34 99 167). In this case there is a constant volume of ionizable gas between two dielectric layers included, on the back of which the electrodes are arranged in groups are. The electrodes preferably cross each other at right angles, but others can also be used Find sample dispatch.

Die Anzeigetafel kann auch eine sogenannte monolithische Struktur aufweisen, bei der die Elektrodengruppen auf einem einzigen Substrat angeordnet sind, wobei zwei oder mehrere Gruppen voneinander undThe display panel can also have a so-called monolithic structure in which the electrode groups are arranged on a single substrate, with two or more groups of each other and

ίο gegenüber dem Gas durch wenigstens eine Isolierschicht getrennt sind. In einer solchen Anordnung findet die Gasentladung nicht zwischen zwei gegenüberliegenden Teilen statt, sondern zwischen zwei benachbarten bzw. angrenzenden Schichten auf dem gleichen Substrat.ίο against the gas through at least one insulating layer are separated. In such an arrangement the gas discharge does not take place between two opposite ones Split instead of, but between two adjacent or adjacent layers on the same substrate.

Zur Herabsetzung der Zündspannung der Gasentladungseinheiten ist bereits vorgeschlagen worden (DT-PS 22 30 373), die dielektrischen Schichten mit einer Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Schicht zu versehen. Diese Schicht weist ein hohes Sekundärelektronen-Emissionsvermögen auf.It has already been proposed to reduce the ignition voltage of the gas discharge units (DT-PS 22 30 373), the dielectric layers with an alkali metal or alkaline earth metal layer Mistake. This layer has a high secondary electron emissivity on.

Der Entladungsraum ist mit einem Gas gefüllt, das sichtbares Licht oder eine unsichtbare, lun.iineszenzanregende Strahlung erzeugt, wenn eine sichtbare Anzeige erfolgen soll, und das eine hohe Ausbeute von Ladungen (Ionen und Elektronen) während des Entladungszustandes liefert. Wie aus der US-PS 34 99 167 hervorgeht, ist der Gasdruck und das elektrische Feld so groß, daß die Ladungen auf die zu einer Gasentladungseinheit gehörenden Bereiche örtlich begrenzt werden.The discharge space is filled with a gas, visible light or an invisible, lun.iinescence-stimulating gas Radiation is generated when a visible indication is to be given, and that with a high yield of charges (ions and electrons) during the discharge state. As from the US PS 34 99 167 is the gas pressure and the electric Field so large that the charges locally on the areas belonging to a gas discharge unit be limited.

Wie in der US-PS 34 99 167 beschrieben wird, ist der Abstand zwischen den dielektrischen Schichten so groß, daß es für die Photonen, die während der Entladung in einer ausgewählten Gasentladungseinheit erzeugt werden, möglich ist, frei durch den Entladungsraum zu laufen und auf die Oberflächen der dielektrischen Schichten aufzutreffen, die von den ausgewählten Einheiten weit entfernt sind. Dabei werden Elektronen emittiert, die andere und weiter entfernte Gasentladungseinheiten für Entladungen bei einem gleichförmig angelegten Potential konditionieren. As described in US-PS 34 99 167 is the distance between the dielectric layers is so large that it is suitable for the photons emitted during the Discharge generated in a selected gas discharge unit is possible, freely through the discharge space to run and strike the surfaces of the dielectric layers that are supported by the selected units are far away. In the process, electrons are emitted, the other and further condition remote gas discharge units for discharges at a uniformly applied potential.

Im Hinblick auf die Speicherfunktion der Vorrichtung hängt der gerade noch mögliche Abstand zwischen den dielektrischen Schichten unter anderem von der Frequenz der angelegten Wechselspannung ab, wobei der Abstand für niedere Frequenzen größer ist.With regard to the memory function of the device depends on the just possible distance between the dielectric layers among other things on the frequency of the applied alternating voltage, the distance being greater for lower frequencies is.

Während bei den bekannten Gasentladungsanordnungen die extern angebrachten Elektroden zur Erzeugung einer Gasentladung vorgesehen sind, die man als »elektrodenlose Entladung« bezeichnet, ist bei diesen Anordnungen die Frequenz und der Abstand bzw. das Entladungsvolumen und der Gasdruck so gewählt, daß zwar Entladungen in dem Gas gezündet werden, diese Entladungen jedoch nicht effektiv und zur Ladungserzeugung und Speicherung bei hohen Frequenzen nicht verwertbar sind. Obwohl eine Ladungsspeicherung bei niederen Frequenzen erzielbar ist, hat sie in einer Anzeigetafel mit offenen oder isolierten Gasentladungseinheiten noch keine Anwendung gefunden.While in the known gas discharge arrangements, the externally attached electrodes for generation a gas discharge, which is referred to as an "electrodeless discharge" in these arrangements the frequency and the distance or the discharge volume and the gas pressure chosen so that although discharges are ignited in the gas, these discharges are not are effective and cannot be used for charge generation and storage at high frequencies. Even though a charge storage at lower frequencies can be achieved, it has it in a display panel with open or isolated gas discharge units have not yet been used.

Der Ausdruck »Speichergrenze« ist durch den QuotientenThe expression "storage limit" is given by the quotient

V₁IlV ₁ Il

definiert, worin V_f die halbe Amplitude der kleinsten, die Entladung aufrechterhaltenden Spannung ist, welche in jeder Halbperiode eine Entladung erzeugt, aber bei der der Gasentladungsspeicher noch nicht bistabil ist, und worin V_E die halbe Amplitude der minimalen angelegten Spannung ist, die ausreicht, um bereits gezündete Entladungen aufrechtzuerhalten.defines where V _f is half the amplitude of the smallest, discharge-sustaining voltage which generates a discharge in each half cycle, but at which the gas discharge storage device is not yet bistable, and where V _E is half the amplitude of the minimum applied voltage which is sufficient to maintain discharges that have already been ignited.

Der sich in der Anzeigetafel abspielende elektrische Vorgang besteht in der Erzeugung von Ladungen (Ionen und Elektronen), die abwechselnd auf sich paarweise gegenüberliegenden diskreten Flächen der dielektrischen Schichten speicherbar sind. Die gespeicherten Ladungen rühren von einem elektrischen Feld her, das dem Feld entgegengesetzt ist, das durch das an die Elektroden angelegte Potential erzeugt wird, welches die Ladungen erzeugt und auf diese Weise derart wirkt, daß die Ionisation in dem Gasvolumen jeder Einheit zwischen den gegenüberliegenden diskreten Flächen der dielektrischen Schichten beendet wird. Zum Aufrechterhalten einer Entladung wird eine Folge von momentanen Entladungen erzeugt, nämlich jeweils eine Entladung für jede Halbwelle der angelegten Wechselspannung, wenn die Gasentladungseinheit erst einmal gezündet worden ist, um das wechselseitige Speichern der Ladungen auf den gegenüberliegenden diskreten Gebieten der dielektrischen Schichten aufrechtzuerhalten.The electrical process that takes place in the display panel consists in the generation of charges (Ions and electrons), which alternate on mutually opposite discrete surfaces of the dielectric layers are storable. The stored charges come from an electric one Field that is opposite to the field generated by the potential applied to the electrodes which generates the charges and acts in this way in such a way that the ionization in the gas volume each unit between the opposing discrete faces of the dielectric layers is terminated. To maintain a discharge, a sequence of momentary discharges is generated, namely one discharge for each half-wave of the applied alternating voltage, if the Gas discharge unit has only been ignited once, in order to mutually store the charges on the opposing discrete areas of the dielectric layers.

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Speicherfunktion bekannter Gasentladungsvorrichtungen unter Herabsetzung der Zündspannung und bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen zu verbessern.The invention is based on the object of the memory function known gas discharge devices with reduction of the ignition voltage and during use different frequencies to improve.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das der dielektrischen Schicht beigefügte Metall ein Metall aus der Gruppe der Aktiniden ist, ausgewählt aus den Elementen Aktinium, Thorium, Protactinium, Uran, Neptunium, Plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Feimium, Mendelevium, Nobelium und Lawrencium.According to the invention, this object is achieved in that that added to the dielectric layer Metal is a metal from the group of actinides, selected from the elements actinium, thorium, Protactinium, Uranium, Neptunium, Plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Feimium, Mendelevium, Nobelium and Lawrencium.

Ferner ist aus dieser Gruppe das Element mit der Ordnungszahl 104 verwendbar, das gegenwärtig noch ohne Namen ist.Furthermore, the element with the ordinal number 104 from this group can be used, which is currently still used is without a name.

Unter dem Ausdruck »Beifügen« sollen alle geeignete Mittel verstanden werden, durch die wenigstens ein Element der Aktinidengruppe in geeigneter Weise mit der dielektrischen Schicht verbunden werden kann, wie etwa durch Einmischen in das Dielektrikum vor der Schmelze oder während der Schmelze, durch Ionenaustausch, durch Ionen-Implantation, durch Diffusionstechniken oder durch Anbringen einer oder mehrerer Schichten auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht oder auf deren Elektroden-Kontaktfläche oder auch innerhalb der dielektrischen Schicht.The expression "adding" should be understood to mean all suitable means, by at least an element of the actinide group can be suitably bonded to the dielectric layer can, for example by mixing into the dielectric before the melt or during the melt, by ion exchange, by ion implantation, by diffusion techniques or by attachment one or more layers on the surface of the dielectric layer or on its electrode contact surface or within the dielectric layer.

Die Beifügung kann in Form der Elemente selbst oder in Form geeigneter Verbindungen benutzt werden, etwa als Oxid oder als Salz.The addition can be used in the form of the elements themselves or in the form of suitable connections, for example as an oxide or as a salt.

Nachstehend sind typische Verbindungen der Aktinidengruppe aufgeführt:Typical compounds of the actinide group are listed below:

Thorium:Thorium:

Borid CarbidBoride carbide

Bromid CarbonatBromide carbonate

Chlorid Nitrid
Tetracyanoplatinat OxalatChloride nitride
Tetracyanoplatinate oxalate

Hydroxid SelenatHydroxide selenate

Jodat SilicidIodate silicide

Jodid Sulfat
NitratIodide sulfate
nitrate

Protactinium:
Chlorid
Fluorid
BromidProtactinium:
chloride
fluoride
bromide

Uran:
Borid
Bromid
Chlorid
Fluorid
HydridUranium:
Boride
bromide
chloride
fluoride
Hydride

Neptunium:
Bromid
Chlorid
FluoridNeptunium:
bromide
chloride
fluoride

Plutonium:
Bromid
Chlorid
Flucrid
JodidPlutonium:
bromide
chloride
Flucrid
iodide

Americium:
Bromid
Fluorid
JodidAmericium:
bromide
fluoride
iodide

Jodid BoridIodide boride

Jodid Nitrid Sulfat SulfidIodide nitride sulfate sulfide

Jodid Borid SulfidIodide boride sulfide

Nitratnitrate

OxalatOxalate

Sulfatsulfate

Chlorid BoridChloride boride

Verschiedene Minerale der Aktinidengruppe und deren Derivate können ebenfalls benützt werden, einschließlich Allanit, Autunit, Euxemit, Gummit, Monazit usw.Various minerals of the actinide group and their derivatives can also be used, including Allanit, Autunit, Euxemit, Gummit, Monazite etc.

Viele der Elemente der Aktinidengruppe sind ursprünglich in Verbindung mit anderen Elementen erhältlich. Es wird erwogen, derartige Verbindungen zu benützen, um insbesondere dadurch die Vorteile verschiedener Eigenschaften in den anderen Elementen auszunutzen.Many of the elements of the actinide group are native available in conjunction with other elements. Such connections are contemplated to use, in particular thereby taking advantage of various properties in the other elements to take advantage of.

Obwohl, oder gerade deshalb, weil einige Elemente der Aktinidengruppe als reines Element oder als Verbindungen noch nicht dargestellt werden konnten, oder weil diese eine sehr kurze Halbwertszeit haben, wird erwogen, daß diese dennoch benutzt werden können, und zwar in Verbindung mit anderen Elementen, in welcher Form sie auch immer geeignet erhältlich sind.
Die Beifügung wird auf die dielektrische Schicht (oder eine zuvor angebrachte Schicht) durch alle geeigneten Mittel aufgebracht, beispielsweise durch Aufdampfen, Vakuumabscheidung, chemisches Aufdampfen, nasses Aufsprühen bei einer Mischung oder Lösung der Substanz auf die Oberfläche, wobei dieseAlthough, or precisely because some elements of the actinide group could not yet be represented as a pure element or as compounds, or because these have a very short half-life, it is considered that these can still be used, namely in connection with other elements, in whatever form they are always suitably available.
The additive is applied to the dielectric layer (or a previously applied layer) by any suitable means, for example vapor deposition, vacuum deposition, chemical vapor deposition, wet spraying with a mixture or solution of the substance on the surface, these

Substanz in eineir Flüssigkeit aufgelöst oder aufgeschlemmt ist, und nachfolgendes Verdampfen der Flüssigkeit, trockenes Aufsprühen der Schicht auf die Oberfläche; thermisches Abdampfen durch Aufheizung, durch Elektronenstrahl, oder Laser; Plasma-Substance dissolved or suspended in a liquid is, and subsequent evaporation of the liquid, dry spraying of the layer on the Surface; thermal evaporation by heating, by electron beam, or laser; Plasma-

Flammen und/oder Bogenentladung-Sprühen und/ oder Anlagerung; und Target-Zerstäubungstechniken.Flame and / or arc spray and / or deposition; and target sputtering techniques.

In einer weiteren Ausführungsform wird dieIn a further embodiment, the

Schicht in Form eines Oxids auf die dielektrische.Layer in the form of an oxide on top of the dielectric.

Schicht aufgebracht, etwa durch eine der vorgenann-Layer applied, for example by one of the

ten Methoden, insbesondere durch Elektronenstrahl-Evaporation. th methods, especially by electron beam evaporation.

Die Oxid-Schicht kann auf der Ladungsspeicheroberfläche der dielektrischen Schicht auch dadurchThe oxide layer can also thereby be on the charge storage surface of the dielectric layer

gebildet werden, daß ein Metall der Gruppe der Aktiniden auf die Oberfläche aufgebracht und anschließend oxidiert wird.be formed that a metal of the group of actinides is applied to the surface and then is oxidized.

Jede Schicht wird als Oberfläche oder als Unterlage der dielektrischen Schicht in einem Ausmaß aufgebracht, das ausreicht, das gewünschte vorteilhafte Ergebnis zu erhalten, üblicherweise in einer Dicke von wenigstens etwa 100 Angström-Einheiten im Bereich von etwa 200 Angström-Einheiten je Schicht bis zu etwa 1 Micron (IGOOO Angström-Einheiten). Bei Herstellung der Gasentladungs-Anzeigevorrichtung wird die dielektrische Schicht üblicherweise auf die Oberfläche einer Glasunterlage angebracht und mit dieser fest verbunden; die Unterlage wurde zuvor mit den Elektroden versehen. Die Glasunterlage kann aus jeder geeigneten Zusammensetzung etwa aus einer Kronglas-Zusammensetzung bestehen. Zwei Glasunterlager, werden danach in geeigneter Weise dichtend zusammengesetzt, beispielsweise durch thermische Behandlung.Each layer is applied as a surface or as a base for the dielectric layer to the extent that sufficient to obtain the desired beneficial result, usually in one thickness of at least about 100 Angstrom units in the range from about 200 Angstrom units per layer to about 1 micron (IGOOO Angstrom units). When manufacturing the gas discharge display device, the dielectric layer is usually used attached to the surface of a glass support and firmly connected to it; the document was previously provided with the electrodes. The glass backing can be of any suitable composition consist for example of a crown glass composition. Two glass bases will be suitable afterwards Composed in a sealing manner, for example by thermal treatment.

in einer bevorzugten Ausführungsform wird jede die Aktiniden enthaltende Schicht auf die Oberfläche der mit der Glasunterlagen verbundenen dielektrischen Schicht aufgebracht, bevor der Vorgang zur thermischen Abdichtung der Anzeigetafel beginnt, bei der die Temperatur der Glasunterlage während des Beifügens der seltenen Erden etwa zwischen 65 und etwa 315° C beträgt.In a preferred embodiment, each layer containing the actinides is applied to the surface applied to the dielectric layer connected to the glass substrate before the process for thermal sealing of the display panel begins at the temperature of the glass substrate during the addition of the rare earths is between about 65 and about 315 ° C.

Die Verwendung der beigefügten Metalle hat mehrere Vorteile.There are several advantages to using the attached metals.

Beispielsweise dient eine radioaktive Beifügung aus der Gruppe der Aktiniden zur Konditionierung des Gases der Gasentladungs-Anzeige- und -speicheranordnung, d. h. zur Erzeugung freier Elektronen ίο zum Zünden einer Entladung.For example, a radioactive addition from the group of actinides is used to condition the Gas of the gas discharge display and storage arrangement, d. H. to generate free electrons ίο to ignite a discharge.

Ferner kann die Beifügung eine Lumineszenz, insbesondere eine Leuchtstoff-Photolumineszenz hervorrufen. Furthermore, the addition can cause luminescence, in particular fluorescent photoluminescence.

Die Aktiniden weisen auch besondere elektrische Eigenschaften auf, darunter Halbleitereigenschaften, die für Zwischenflächen zwischen den dielektrischen Schichten und dem Gas besonders geeignet sind.The actinides also have special electrical properties, including semiconductor properties, which are particularly suitable for interfaces between the dielectric layers and the gas.

Die beigefügten Metalle können ferner in Verbindung mit einer oder mehreren Verbindungen anderer Elemente, wie etwa Elementen der Gruppe Ua, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Pb usw., insbesondere als Oxidschicht, Verwendung finden, um verschiedene Wirkungen zu erzielen, beispielsweise niedrigere Arbeitsspannungen, thermische Stabilität, geringere Regenerierungszeit, gleichmäßigere Arbeitspannungen usw.The added metals can also be used in conjunction with one or more compounds of other elements, such as elements from the group Ua, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Pb, etc., in particular as an oxide layer, in order to achieve various effects, for example lower working voltages, thermal stability, shorter regeneration time, more uniform working voltages, etc.

Claims

Patent claims:

1. Gas discharge display and storage device with two spaced apart dielectric layers which enclose a discharge space filled with ionizable gas, at least one of these dielectric layers additionally at least one metal contains, and on the sides of the dielectric layer facing away from the discharge space attached electrode groups, these groups crossing each other at right angles, thereby characterized in that the metal added to the dielectric layer is a metal is from the group of actinides, selected from the elements Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No and Lw.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the attached metal in one or more layers on the surface of the dielectric Layers is applied.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the attached metal in eini or a plurality of inner layers is arranged within the dielectric layers.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the dielectric layers contain the attached metal in the form of an oxide.