CN1012457B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

一种利用冷阴极(10)的平面薄形显示装置，其中每一个阴极都提供用于一(或部分)列像素的电子发射(14)。该发射表面最好选为平行于该显示装置的前壁(3)和后壁(4)，从而该阴极不会由于离子轰击而降格。

Description

本发明涉及到一个显示装置，它具有一个基本上抽成真空的壳层，该壳层具有大体上平坦且基本上平行的前壁和后壁，沿着该前壁的内表面有一个发光材料层，该显示装置还具有用于产生多束电子束的装置，该电子束基本上在一个平行于该前壁和后壁的平面内移动，并且能够通过偏转装置朝发光材料层的方向选择性地偏转以使每一束电子束至少扫描发光材料层的一个部分。

这种类型的显示装置因为薄而具有很大优点，用它可实现平板型电视屏幕。人们为了找到这种尽可能避免使用由于高真空而常常是必要的厚玻璃的结构正在对这些装置进行研究。考虑的其它要点是整个图像表面的均匀亮度不受驱动像素的影响以及把控制电子设备结合起来的可能性。

上文所述的这种类型的显示装置可在已公开的荷兰专利申请（申请号：7610521）中得知。

在这个装置中的电子束通过通道被导引，其后电子束不仅向着荧光屏偏转而且还朝横切该通道的方向完成了一个扫描运动。这个运动简化了这样一种装置的电子枪。

所说的专利申请对电子枪的叙述是有限的。一般认为只有一束电子束的一个单个电子束源或者一排阴极被分别安装在该通道端壁的上边或者旁边。

通常阴极尺寸是使彼此相距最小距离设置的两个阴极所产生的电子束包括许多列像素，从而在这种情况下就需要一种横越许多像素的水平偏转。此外，能源耗费太高以至于从能量的考虑以及额外材料的 花费（通道中的水平偏转电极）来说这种解决方案是极其昂贵的。

按照本发明的显示装置的特征在于用于产生电子束的部件包括至少一个半导体基体，在该半导体基体的一个主表面上具有一个或多个半导体阴极，这些阴极可被分别地驱动，其特征还在于该装置包括至少一个用于每一竖列像素的阴极。

本发明是基于这种认识，即在半导体阴极彼此相距这样一个小距离以使已公开的荷兰专利申请7610521中所述的通道由于不需要在横越多个像素或者（在彩色显示的情况下）部分像素的方向上作偏转而可以省去，由此可以获得能够分别驱动的发射区。

在这种情况下发射表面不必严格地与半导体基体的主表面相符合。例如，阴极可如同已公开的荷兰专利申请NL7905470所述由一个或多个点状发射体构成。

已经提出在各种显示装置中使用半导体阴极，特别是本申请人的荷兰专利申请7905470（PHN9.532）。然而，这样的阴极存有缺点，尽管在它们按照荷兰专利申请7610521而用于一个装置时完全遵守对于尺寸方面所规定的要求，但是由于在该装置的高压部分明显产生的阳离子所引起的离子轰击使得它们的效率迅速降低。

为了克服这个缺点，按照本发明的显示装置的一个较好实施方案的特征是半导体基体的主表面基本上平行于电子束移动所在的平面而延伸。

这种类型的显示装置利用一个电光系统可以产生偏转90°角的电子束。电子束偏转以后，电子主要被高压电极加速。由电子与残余气体原子的碰撞所产生的离子从而主要在平行于半导体表面的电子束 平面内被加速并且不射落在该半导体表面上。此外，半导体阴极的使用提供了分别控制每一个半导体阴极的发射的极好可能性，从而获得不同阴极的均匀发射并因此获得荧光屏的均匀发光。另外，在一个实施方案中电子束而在回转的反方向上两次偏转90°，从而大大防止了电子束的象散现象。在另一个实施方案中电子束朝回转的同一方向两次偏转大约90°，从而可用一个完全平坦的玻璃面板以及一个金属盖来制造一个显示装置，该金属盖与玻璃板一起确定了一个真空空间。外部引起的象散现象可用公知的诸如一个四极场的装置来消除。

所说的90°的偏转可在一个非常短的距离（例如4mm）上实现。用于这个目的的电光系统可利用一种在同时申请的专利申请（申请号PHN12.048）中所述的方法来制造。

然而，在通用系统中利用加速电极可以大大纠正的由于地球磁场引起的偏移在这里必须用另外的方法来避免。

为此，电子束平行于前壁和后壁移动所在的平面基本上完全被一个磁屏蔽所包围，该磁屏蔽的外包层同样可以起到一个高压电极的作用。

对于连接阴极来说，在第一个实施方案中可以直接把半导体基体安装在后壁（在这种情况下后壁是绝缘的例如玻璃）上，该后壁具有延伸到该壳层外边的连接线路。

然而，最好把该半导体基体安装在一个具有连接线路的独立的支撑件上，该支撑件和该连接线路延伸到该壳层外边。

于是可以采用例如片接合玻璃技术或者倒装片技术来把控制电路安装在位于壳层外边的支撑件部分上。这样的一种结构具有合乎逻辑 的优点，因为如果必要的话，带有控制电路和阴极的支撑件可在完工之前进行测试，然后可被暂时储存，而可以分别制造和储存该壳层和后壁。

在使电子束偏离平行于前壁和后壁的平面以后，显示装置存有各种可能性。

对于所说的穿透原理（例如在两种颜色的情况下）来说可以进行选择，其中前壁上的电压随着要显示的颜色而变化。可以替换使用所说的指引原理。

然而，显示装置最好具有一个阴罩（它可以装备有偏转电极）。该阴罩可成为前面提到的磁屏蔽的一部分。对于图像显示来说，为了分别显示前一个图像并贮存下一个（副）图像需要二个（黑白图像）或六个（彩色图像）行存储器。

可把一个光阀放在面板的前面，该光阀例如可以是一个连续通过红、绿和蓝副图像的液晶装置。在这种情况下该装置应该具有图像存储器。

现在将参照附图通过例子更为详细地叙述本发明。

图1是按照本发明的一种显示装置的第一个实施方案的前视示意图;

图2是在图1线Ⅱ-Ⅱ上所取的横断面示意图;

图3示意性地表示了按照本发明的一种装置的第二个实施方案。

这些图都没有按比例制图。

相应的部件一般具有相同的参考号。

图1是按照本发明的一种显示装置1的平面示意图而图2则是它的横断面图，显示装置1具有一个基本上抽成真空的壳层，该壳层具 有一个前壁3和一个后壁4。前壁3与边壁6共同成为一个玻璃盖的一部分或者一个具有例如5cm的总高度的盆的一部分，而在本实施方案中的后壁4则取可带有加强肋的薄钢壁的形式。沿着前壁3的里面装备有例如一个荧光屏5的发光材料层。

显示装置1还具有用于产生多个电子束14的装置，在电子束14朝荧光屏5的方向偏转以前它们至少基本上在一个平行于前壁3和后壁4的平面内移动。该电子束的移动不仅仅平行于前壁3和后壁4而且还基本上垂直于要显示的图像的图像扫描线;在本实施方案的情况下可以注意到的是至少有一束电子束可用于每一个像素列。在本实施方案中通过安排在一个绝缘支撑件8上的偏转电极7的电压来选择要轰击的荧光部分（换句话说即要激励的图像扫描线）。电子束14从而朝着荧光屏5偏转。

本发明利用可被分别驱动的半导体阴极10来产生电子束14，在本实施方案中发射表面12平行于壁3和壁4而延伸。利用一个特殊的电光系统15在小于1至2cm的距离内把所产生的电子束14偏转90°角，在同时申请的专利申请PHN12.048中较为详细地说明了该电光系统15的结构以及制造方法。

偏转的电子然后被高压部分21的栅极在平行于壁3和壁4的方向上加速。于是所产生的可能的阳离子也将平行于这些壁移动，由于不同于电子的大的质量区别，该阳离子的移动是朝相反方向并且不会射落在该发射表面上。

就高压区21来说电子被加速以后，它们就朝荧光屏5偏转，从而每一束电子束都两次偏转90°。因为从侧面来看一个弯转到左边而另一个弯转到右边，所以大大避免了像散现象，这从电光学的观点 来看是有利的。

对于每一个要显示的像素列来说，显示装置1包括至少一个阴极10，阴极10设置有合适的电压以便利用一个控制机41来获得所需要的电子发射，图中示意性地表示了控制机41，而它本身又由一个电路42来控制。因为一方面采用了半导体阴极，这使得相互距离不大于1mm的分隔极小的阴极的使用成为可能，而另一方面能够适配如专利申请PHN12.048中所述的电光系统15，所以就能够这样控制每一个像素列。

可以把阴极和其它元件的组件固定到具有通过金属线路互连的不同部件的后壁4上，而后壁4是由例如玻璃制造的。

因为在该装置内部基本上是真空的，有大的力作用到玻璃壁上，所以这些壁必须比较厚;这使得该组件非常厚并且对于实际使用来说必然太重。为此最好选用一个金属（例如钢）后壁4并且把控制电路41和42以及电光系统15的连接件安装在一个独立的支撑件33（图2）上，支撑件33由一个中间连接件13来支撑。

在电子束14的电子到达实际显示区9之前，它们被平行于前壁和后壁地加速。这些电子在地球磁场的影响下可能偏离它们的直线轨道，从而不可能进行横向校正。为此电子被加速且平行于前壁和后壁移动所在的平面基本上完全被一个磁场所包围，在本实施方案中它具有一个笼形结构，该笼形结构包括例如电极7的支撑件8，为此目的在支撑件8的下面提供有一个金属层或者金属图形，而该装置具有一个导电衬套，该导电衬套与一个第一壁16（还作为一个高压栅极）和一个端壁17相连接，该组件被阴罩19磁性封闭。可以替换使用其它更公开的结构，其中如有必要，可在本实施方案中使用一般公知 的去磁方法。可以通过控制电路20来控制电极7，在本实施方案中控制电路20也被安装在支撑件8上并且与伸到侧壁6外面的金属线路（未示出）相连接。

为了把铯（或者另一种功函数减小物质）补充给阴极表面，该装置可面对阴极提供一个铯源49。

可以把确定了真空空间的壳层装入一个保护壳箱22中，壳箱22留出图像的可视部分并且可以容纳操作部件。

如同在开始段落中所述的那样，对于图像的显示来说在电子束14被偏转到荧光屏5之后存在有各种可能性。在彩色显示的情况下可以利用例如穿透原理，特别是供具有不多于两种颜色的显示管之用，或者可以使用所说的指引原理。

在所示的装置中荧光屏5被划分成为例如三种外表不同的（红、绿和蓝）发光材料的水平条。在偏转电极上的电压稍微改变并且相邻色迹的信息在行扫描周期的三分之一期间时发出之后，这三种颜色中的每一种颜色的信息都在行扫描周期的三分之一期间时发出。既然在电视显示中（颜色）信息按照输入信号同时被读出并且被给出，所以颜色信息就暂时储存在行存贮器中。每一种要显示的颜色都需要两个行存贮器，即一个用于被读出的行而另一个用于被存储的下一行。

能够替换使用所说的光阀，其中在图像周期的三分之一期间的每一时刻都分别用红、绿和蓝色图像信号来驱动一个单色管，而在该管子前面的光阀，例如带有红、绿和蓝色滤色片的液晶显示装置则被同步接通。在这种情况下需要使用图像存贮器。

图3表示了本发明的一种改变，图中显示装置1具有一个平坦的前壁3，在前壁3上有一个荧光屏5。该装置还包括用于每一个像素 列的一个或多个阴极10，为了获得所需电子发射的合适电压，阴极10装备有一个控制机41和一个电路42。

阴极10所产生的电子束14又被电光系统15偏转90°，然后被加速。这里的真空空间由玻璃壁3和一个由软磁材料制成的盖或盆24构成，它们严密真空地固定在一起。盆24还装备有散热片25，在盆24的一端提供有一个用于阴极10电光系统15以及辅助电子电路41和42的支撑件33。电子束14利用偏转电极7上的电压在显示部分9被偏转。偏转电极7例如可被安置在一个玻璃支撑件8上并且可通过引线26提供合适的电压。其它参考号与图2中的意义相同。

本发明当然不限于所述的实施方案，而在本发明的范围内可能有几种变化。例如，如同已经叙述的那样，每一个图像列可以使用多个阴极。对于半导体阴极来说也可能有几种选择，例如在美国专利4516146和4506284以及荷兰专利申请8600675和8600676中所述的阴极。

Claims (12)

1、一种显示装置具有一个基本上抽成真空的壳层，该壳层具有大体上平坦基本上平行的前壁和后壁，沿着该前壁的内表面有一个发光材料层，该显示装置还具有用于产生多束电子束的装置，该电子束基本上在一个平行于前壁和后壁的平面内移动并且能够通过偏转装置朝发光材料层的方向选择性地偏转以使每一束电子束至少扫描发光材料层的一部分，其特征在于用于产生电子束的装置包括至少一个半导体基体，在该半导体基体的一个主表面上具有一个或多个半导体阴极，该阴极可被分别驱动，该显示装置还包括用于每一竖列像素的至少一个阴极。

2、按照权利要求1所述的一种显示装置，其特征在于该半导体基体的主表面基本上平行于该电子束移动所在的平面而延伸。

3、按照权利要求1或2所述的一种显示装置，其特征在于该电子束在回转的反方向上两次基本上偏转90°。

4、按照权利要求3所述的一种显示装置，其特征在于这个基本上抽成真空的壳层是由一个装有发光材料层的玻璃盖或盆以及一个在偏转装置区域的基本上平坦的后壁构成。

5、按照权利要求1或2所述的一种显示装置，其特征在于该电子束在回转的同一方向上两次基本上偏转90°。

6、按照权利要求5所述的一种显示装置，其特征在于这个基本上抽成真空的壳层是由一个具有发光材料层的基本上平坦的玻璃壁以及一个在偏转装置区域的盖或盆形后壁构成。

7、按照权利要求1所述的一种显示装置，其特征在于它具有一个软磁材料的后壁。

8、按照权利要求7所述的一种显示装置，其特征在于它具有一个钢后壁。

9、按照权利要求1或2所述的一种显示装置，其特征在于该电子束平行于该前壁和后壁移动所在的平面基本上完全被一个磁屏蔽所包围。

10、按照权利要求1所述的一种显示装置，其特征在于把该半导体基体安置在一个具有延伸到该壳层外边的连接线路的独立支撑件上。

11、按照权利要求1所述的一种显示装置，其特征在于它具有一个阴罩。

12、按照权利要求1所述的一种显示装置，其特征在于它装备有一个光阀。