Brevet FR2112211A1 — publié le 19720616

La présente invention a trait aux pameaiJX de visulisa-tion et/ou de mémoire fonctionnant par décharges électriques multiples dans un gaz, lesquels comportent une mémoire électrique, étant susceptibles de produire la visualisation ou représentation de don-5 nées telles que des chiffres, des lettres, des images de télévision, des images radar, des mots binaires, etc.. Plus spécifiquement, la présente invention concerne les panneaux de visualisation et/ou de mémoire d'un type nouveau fonctionnant par décharges électriques dans un gaz et présentant des tensions de service nettement infé-10 rieures. Tel qu'il est utilisé dans le présent exposé, le terme de "tension" désigne toute tension requise pour le fonctionnement du panneau, y compris les tensions de déclenchement et de maintien, ainsi que toutes autres tensions permettant d'agir sur les décharges électriques. 15 Les panneaux de visualisation et/Qu de mémoire fonction nant par décharges électriques multiples dans un gaz du type propre à la présente invention se caractérisent par la présence d'un agent ou milieu gazeux susceptible d'être ionisé, à savoir habituellement -un mélange d'au moins deux gaz soumis à une pression appropriée, 20 dans un mince espace ou chambre à gaz ménagé entre deux éléments diélectriques opposés d'emmagasinage des charges et au dos desquels se trouvent disposés des conducteurs (électrodes), les conducteurs situés au revers de chacun des éléments diélectriques étant orientés transversalement de manière à délimiter un grand nombre de volumes 25 discrets ou individuels constituant chacun une unité à décharge. Dans certains panneaux propres à la technique antérieure, les unités à décharge sont en outre délimitées par une structure d'enveloppement, comme par exemple des cellules ou des ouvertures pratiquées dans des plaques de verre perforées et analogues, de 30 façon que chaque imité à décharge se trouve matériellement isolée vis-à-vis des autres unités. Dans l'un ou l'autre cas, avec ou sans structure physique d'enveloppement, les charges(électrons, ions) engendrées lors de l'ionisation du gaz d'une unité à décharge déterminée, lorsque des potentiels de fonctionnement alternatifs appro-35 priés sont appliqués aux conducteurs choisis y afférents, se groupent à la surface du diélectrique en des emplacements spécifiquement déterminés, constituant de la sorte un champ électrique qui s'oppose au champ électrique qui les a créées, de façon à mettre fin à la décharge lors de 1'alternance restante et contribuer à déclencher 40 une décharge lors de l'alternance opposée suivante de la tension 71 34693 2 2112211 appliquée, de telles charges emmagasinées constituant une mémoire électrique. De la sorte, les couches diélectriques empêchent le passage de tout courant de conduction entre les éléments conduc-5 teurs et le milieu gazeux, servant également de surfaces collectrices pour les charges (électrons, ions) de l'agent gazeux ionisé pendant les alternances des potentiels de fonctionnement en courant alternatif, de telles charges se regroupant d'abord dans une zone élémentaire ou discrète de la surface diélectrique pendant une al-10 ternance sur deux, puis sur une zone ou région élémentaire ou discrète opposée de la surface diélectrique lors de l'autre alternance, afin de constituer une mémoire électrique. Une structure de panneau contenant des unités à décharge qui ne sont pas matériellement isolées, à savoir des unités à 15 décharge ouvertes, se trouve décrite par exemple dans le brevet U.S. n° 3.499.167. Un exemple de panneau contenant des unités physiquement isolées se trouve décrit dans l'article rédigé par D.L. Bitzer et H.G. Slottow sous le titre de "The Plasma Display Panel - A 20 Digitally Adressable Display With Inherent Memory", dans le compte rendu de la Fall Joint Computer Conférence, IEEE, San Francisco, Californie, U.S.A., Nov.1966, pages 541 à 547. Pendant le fonctionnement du panneau, un volume continu de gaz ionisable est confiné entre deux surfaces diélectriques 25 au dos desquelles se trouvent des rangs de conducteurs constituant les éléments d'une matrice. Les rangs de conducteurs croisés peuvent être disposés de façon orthogonale (bien que l'on puisse utiliser toute autre configuration appropriée) en vue de délimiter un grand nombre de paires opposées de zones d'emmagasinage de charges sur 30 les surfaces du diélectrique bornant ou enveloppant le gaz. De ce fait, pour une matrice de conducteurs comportant R rangées et C colonnes de conducteurs, le nombre de volumes élémentaires à décharge est le produit de R x C, cependant que le nombre de régions élémentaires ou discrètes est double de celui du nombre de volumes 35 élémentaires à décharge. Le gaz est du type émettant de la lumière (si l'on désire obtenir un affichage visuel) ainsi qu'une quantité abondante de charges (ions et électrons) au cours de la décharge. Dans un panneau du type à cellules ouvertes, la pression du gaz et le champ 40 électrique sont suffisants pour contenir latéralement les charges 71 34693 3 2112211 engendrées lors de la décharge à l'intérieur des volumes élémentaires ou discrets de gaz entre les paires opposées de régions diélectriques élémentaires ou discrètes, dans le périmètre de telles régions, en particulier dans un panneau contenant des 5 imités non isolées. Ainsi qu'il est décrit dans le brevet U.S. "susmentionr^, l'espace compris entre les surfaces diélectriques et occupé par la gaz est tel qu'il permette aux photons engendrés lors de la décharge dans un volume de gaz choisi discret ou élémentaire de traverver 10 librement l'espace gazeux et de venir frapper ou heurter les résionâ superficielles du diélectrique qui se trouvent éloignées des volumes discrets choisis, de telles régions diélectriques superficielles éloignées et frappées par les photons émettant de ce fait des électrons, de manière à préparer d'autres volumes élémentaires plus 15 éloignés en vue de décharges à un potentiel appliqué uniforme. En ce qui concerne la fonction mémorisante d'un panneau à décharges donné, la distance ou écartement admissible entre les surfaces diélectriques est fonction, entre autres,de la fréquence du courant alternatif d'alimentation, la distance en question étant 20 de façon caractéristique d'autant plus grande que les fréquences sont plus basses. Bien que dans la technique antérieure l'on utilise des dispositifs à décharges dans un gaz comportant des électrodes situées à l'extérieur en vue d'amorcer une décharge électrique 25 dans le gaz, laquelle est parfois dénommée "décharge en l'absence d'électrodes", lesdits dispositifs propres à la technique antérieure utilisent des fréquences et des espacements ou volumes à décharges ainsi que des pressions de fonctionnement tels que bien que les décharges se trouvent déclenchées dans le milieu gazeux, celles-ci 30 sont inefficaces ou ne sont pas utilisées en vue d'engendrer et d'emmagasiner des charges de la façon propre à la présente invention. L'expression "marge de mémoire" se trouve définie ci-contre comme suit : v - Y 35 M.M. = 5_ Vs où représente la valeur de la. tension appliquée à laquelle la charge est amorcée dans un volume de gaz discret préparé, à savoir mis en état (ainsi qu'il est explicité dans le brevet U.S. sus-40 mentionné), volume de gaz qui est délimité par les régions communes 71 34693 4 2112211 de conducteurs se chevauchant r Y représentant la valeur de la &■ tension alternative périodique minimale appliquée et suffisante pour maintenir les charges une fois que celles-ci ont été amorcées. Il doit être bien entendu que le phénomène électrique fondamental 5 utilisé dans la présente invention réside dans la création de charges (ions et électrons) pouvant être emmagasinées alternativement aux paires de points ou régions discrets opposés, c'est^-à-dire en regard, sur une paire de surfaces diélectriques au verèô desquelles se trouvent disposés des conducteurs reliés à une soûtce de poten-10 tiel de fonctionnement. De telles charges emmagasinées se traduisent par un champ électrique s'opposant au champ produit par le potentiel appliqué qui les a créées et, par suite, agissent de manière à mettre fin à l'ionisation dans le volume de gaz élémentaire entre les points ou régions discrets opposés, c'est-à-dire en 15 regard, de la surface diélectrique. I'expression "maintenir une décharge" signifie l'exécution d'une séquence de décharge momentanée, à raison d'une décharge pour chaque alternance de tension de maintien alternative appliquée, une fois qu'une décharge a été amorcée dans le volume de gaz élémentaire, de manière à maintenir 20 l'emmagasinage alterné de charges aux paires de régions discrètes opposées des surfaces diélectriques0 Conformément aux principes de la présente invention, il a été constaté de façon inattendue que la valeur de là tension de fonctionnement dans un panneau à décharges électriques dans tua. gaz 25 se trouve significativement réduite à la suite de l'application d'une couche de l'un au moins des oxydes appartenant au groupe IIA à la surface d'emmagasinage de charges de chaque matériau diélectrique. Plus spécifiquement, une couche d'un oxyde au moins Sélectionné dans le groupe des oxydes Be, Mg, Ca Sr, Ba ou Ra est appli-30 quée à cïaque surface d'emmagasinage de charges de chaque matériau diélectrique, et ce en quantité suffisante que pour assurer des tensions de fonctioxmement inférieures du panneau de visualisation à décharges électriques dans un gaz. Dans un mode de réalisation y afférent, la couche d'oxyde 35 se trouve appliquée directement à la surface du matériau diélectrique . Dans un autre mode de réalisation, la couche d'oxyde est déposée in situ à la surface du diélectrique, à savoir' par exemple en appliquant le métal élémentaire du groupe IIA (ou une 4.0 source y ..afférente) à la surface du diélectriqùe, le tout étant 71 34693 5 2112211 suivi d'un processus d'oxydation. L'un desdits procédés réalisée in situ consiste dans l'application d'un métal à l'état fondu sur le diélectrique, suivie par une oxydation du matériau fondu lors du refroidissement y afférent, de manière à obtenir4.a formation de la 5 couche d'oxyde. Un autre procédé encore réalisé in situ consiste dans l'application d'une source oxydable d'un métal du groupe IIA à la surface du diélectrique. De telles sources oxydables comprennent, de façon caractéristique, les minéraux et/ou les composés contenant un métal du groupe IIA,. en particulier les or gan omet aux 10 qui sont rapidement décomposés à la chaleur ou pyrolysés. La couche d'oxyde (ou une source y afférente) est appliquée à la surface du diélectrique par tout moyen approprié, y compris à titre illustratif mais non limitatif, par dépôt de vapeur, par dépôt sous vide, par dépôt de vapeur chimique, par pulvérisation 15 humide à la surface d'un mélange ou d'une solution d'oxyde en suspension ou dissous dans un liquide, suivie par 1'évaporation dudit liquide, par pulvérisât ion à sec de l'oxyde à la surface, par évaporation au moyen d'un faisceau d'électrons, par une flamme au plasma et/ou par pulvérisation à l'arc et/ou par dépôt, ainsi 20 que par les techniques de projection à l'arc fusant sur la cible. L'oxyde est appliqué (ou formé in situ) à la surface du diélectrique sous la forme d'une mince couche ou film, l'épaisseur et la quantité de ladite couche d'oxyde devant être suffisantes que pour faire décroître les tensions de fonctionnement du panneau. 25 Dans la pratique, la couche d'oxyde est appliquée (ou formée in situ) à la surface du matériau diélectrique sur une épaisseur d'au moins 100 angstroms, avec une plage allant d'environ 100 angstroms jusqu'à 1 micron (soit 10.000 angstroms). Les termes de "couche" ou "film" tels qu'utilisés ci-30 contre doivent être entendus comme comprenant tous les autres termes similaires, tels que dépôt, revêtement, finition, étalement, recouvrement, etc. Au cours de la fabrication d'un panneau à décharges électriques dans un gaz, le matériau diélectrique se trouve appliqué 35 et traité de façon caractéristique à la surface d'un support ou substrat de verre sur lequel les électrodes ou éléments conducteur s ont été préalablement disposés. Le substrat de verre peut être réalisé à partir de n'importe quelle composition appropriée, telle que du verre sodo-ealcique. Deux substrats de verre contenant des 40 électrodes et un diélectrique traité sont ensuite scellés ensemble 71 3469B 6 2112211 soos 1*effet de la chaleur, de manière à former un. panneau. Dans la mise en oeuvre préférentielle de la présente invôntion, la couche d'oxyde est appliquée" à la surface du diélectrique traité, et ce préalablement à la phase de scellement du panneau sous l'ef-5 fet de la chaleur. la mise en oeuvre de la présente invention s'est avérée être particulièrement avantageuse pour des périodes données de temps de fonctionnement du panneau en fonction de l'utilisation d'une couche d'oxyde spécifique ou de combinaisons y afférentes. 10 Les meilleurs résultats se trouvent obtenus de façon caractéristique après un vieillissement approprié du panneaus le temps de vieillissement requis étant fonction de l'oxyde choisi. Le vieillissement du panneau se trouve défini comme étant le temps de fonctionnement total accumulé pour ledit panneau. Dans un panneau exempt 15 de toute couche d'oxyde diélectrique, le temps de vieillissement type est de 100 heures. Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer certains modes de réalisation préférentiels de la présente invention. EXEMPLE I 20 Une couche d'oxyde de magnésium est déposée sur une épais seur relativement uniforme d'environ 1.000 angstroms sur les surfaces exposées respectives de deux couches d'un matériau diélectrique traité, chaque couchedu diélectrique étant préalablement appliquée et traitée (à savoir pourvue d'électrodes) sur le substrat de verre. 25 L'oxyde de magnésium est déposé à l'aide de la techniqua d'évaporation au moyen d'un faisceau d'électrons. La composition du diélectrique est à base de borosilicate de plomb constitué par 73,3$ en poids de PbO, 13,4# en poids de ï^O^ de 13,3$ en poids de SiOg- Les substrats de verre sont constitués par line composition 30 sodo-calcique contenant environ 73$ en poids de Si02, environ 13$ en poids de Na20, environ 10$ en poids de CaO, environ 3$ en poids de MgO, environ 1$ en poids de AlgO^, ainsi que de petites quanti-tés(inférieures à 1$) de Pe20^, K^Oj As20^ et Cr20^. Les électrodes ou rangs de conducteurs sont en or "hanovia". 35 Les deux substrats sont ensuite scellés ensemble (en utilisant un verre de souiure courant)s de manière à constituer un panneau à décharges dans un milieu gazeux du type à cellules ouvertes. Après un processus approprié de mise aous vide, le panneau est rempli drm inerte ionisable constitué pour 99,9$ d'atomes de 40 néon et porc- &*atcmâs sous une pression d'environ 71 34693 7 2112211 600 mm Hg. la valeur de la tension de maintien dynamique du panneau à décharges électriques dans un gaz après une phase de vieillissement d'environ 25 heures s'établit à environ. 120 volts Après une phase de vieillissement du panneau dépassant 100 heures, 5 la tension de maintien dynamique tombe à environ 90 volts. EXEMPLE II Le mode de réalisation du panneau tel qu'explicité dans l'exemple 1 est répété sans faire appel à aucune couche d'oxyde sur le diélectrique. En pareil cas, le panneau nécessite un vieil. » 10 lissement d'environ 100 heures avant que la tension de maintien dynamique ne se stabilise à une valeur d * envirc.'.' -40 volt s „ Les exemples susmentionnés démontrent que lorsqu'une couche d'oxyde de magnésium est appliquée à la surface du diéleetr-x-que, comme dans l'Exemple I, la tension de fonctionnement pour le 15 panneau à décharges électriques dans un gaz qui en résulte s'en trouve significativement réduite comparativement, par exemple, avec l'Exemple II, dans lequel il n'est pas fait usage d'une couche d'oxyde. 71 34693 8 2112211 REVENDICATIONS 1. Panneau à décharges électriques dans un gaz, caractérisé par le. fait qu'il comporte un agent gazeux ionisable contenu dans une chambre à gaz ménagée entre une paire de surfaces 5 antagonistes d'emmagasinage de charges électriques réalisées dans un matériau diélectrique, et par le fait que chacune desdites surfaces diélectriques est revêtue avec une couche d'un oxyde au moins sélectionné dans les oxydes des métaux du groupe IIA, ladite couche d'oxyde étant appliquée en quantité suffisante que pour 10 pouvoir faire décroître substantiellement les tensions de fonctionnement du panneau. 2. Panneau, suivant la revendication 1, dans lequel l'épaisseur de ladite couche d'oxyde appliquée sur chacune des surfaces diélectriques précitées est au moins de l'ordre de 100 15 angstroms. 3. Panneau, suivant la revendication 2, dans lequel l'épaisseur de ladite couche d'oxyde appliquée sur chacune des surfaces diélectriques précitées est comprise entre environ 100 angstroms et environ 10.000 angstroms. 20 4. Panneau à décharges électriques dans un gaz comportant un agent gazeux ionisable contenu dans une chambre à gaz ménagée entre une paire de surfaces antagonistes d'emmagasinage de charges électriques réalisées dans un matériau diélectrique et au verso desquelles sont fixées des électrodes, lesdites électrodes étant 25 orientées transversalement par rapport aux électrodes disposées au dos de la surface diélectrique antagoniste de manière à délimiter plusieurs unités à décharges, caractérisé par le fait qu'une couche d'au moins un oxyde des métaux du groupe IIA se trouve appliquée sur chacune des surfaces antagonistes du matériau diélec-30 trique, chaque couche étant appliquée en quantité suffisante que pour faire décroître les tensions de fonctionnement du panneau. 5. Article de fabrication constitué par un corps diélectrique destiné à un panneau à décharges électriques dans un gaz, ledit corps diélectrique comportant un dépôt superficiel d'une 35 couche de l'un au moins des oxydes des métaux du groupe IIA, ladite couche d'oxyde étant déposée en quantité suffisante que pour faire décroître les tensions de fonctionnement d'un panneau à décharges électriques dans un gaz. 71 34693 9 2112211 60 Article de fabrication, suivant la revendication 5, dans lequel l'épaisseur de ladite couche d'oxyde est au moins de 1'ordre de 100 angstroms. 7o Article de fabrication, suivant la revendication 6, 5 dans lequel l'épaisseur de ladite couche d'oxyde est de l'ordre d'environ 100 angstroms à environ 10.000 angstroms-. 8. Procédé de fonctionnement d'un panneau à décharges électriques dans un gaz, caractérisé par le fait qu'un agent gazeux ionisable se trouve contenu dans une chambre à gaz ménagée 10 entre une paire d'éléments diélectriques comportant des surfaces antagonistes d'emmagasinage de charges électriques, lesdits éléments diélectriques étant respectivement pourvus au verso d'une série d'électrodes disposées en parallèle, les électrodes placées au dos de chacun des éléments diélectriques précités 15 étant orientées transversalement par rapport aux électrodes disposées- derrière l'élément diélectrique antagoniste de manière à délimiter plusieurs volumes discontinus ou discrets à décharge constituant une unité à décharge, et dans lequel le gaz se trouve sélectivement ionisé à l'intérieur de chaque imité à 20 décharge précitée par des tensions de fonctionnement appliquées aux électrodes orientées transversalement, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on obtient une diminution des tensions de fonctionnement du panneau en revêtant chacune des surfaces antagonistes d'emmagasinage de charges réalisées dans 25 un matériau diélectrique avec une couche de l'un au moins des oxydes des métaux du groupe HA. 9. Procédé, suivant la revendication 8, dans lequel l'épaisseur de la couche d'oxyde sur chaque surface diélectrique est de l'ordre d'au moins 100 angstroms. 30 io. Procédé, suivant la revendication 9, dans lequel l'épaisseur de ladite couche d'oxyde sur chaque surface diélectrique s'établit entre environ 100 angstroms et environ 10,000 angstroms. 34693 10 2112211 IX. Panneau à décharges électriques dans un gaz comportant une chambre à gaz scellée formée par deux éléments opposés d'emmagasinage de charges électriques réalisée en un matériau diélectrique pourvus au verso d'électrodes et un agent gazeux ionisable contenu dans la chambre à gaz, et caractérisé par le fait que chaque surface diélectrique est revêtue d'une couche d'au moins l'un des oxydes sélectionnés à partir des oxydes des métaux du groupe IIA en une quantité suffisante pour faire notablement décroître les tensions de fonctionnement du panneau sans affecter de façon notable la marge du mémoire du panneau.