CN1058297A - 薄型图象显示器 - Google Patents

Abstract

平面、薄形图象显示器具有透明面板、后板、大量 的电子源和与之配合的局部传输导管，以一定距离设 置在具有孔径布局的面板和后板之间的选择板，所述 孔径限定用于从电子传输导管抽取电子的位置并与 限定电子源位置的一排孔径对齐。

Description

本发明涉及用于在荧光屏上显示象素组成的图象的具有真空玻壳的图象显示器，更准确地说，涉及一种明显不同于现有技术显示器的薄型图象显示器（即，具有微小“前后尺寸”的图象显示器）。

近似于薄型图象显示器的典型的现有技术装置是具有透明面板和后板的装置，所述透明面板和后板借助于隔板相互连接，其中在面板的内侧设有荧光图案，其一侧设有导电涂层（该组合也可称为荧光屏）。如果（视频信息控制的）电子撞击荧光屏，则形成通过面板前侧可看到的可见图象。该面板可以是平坦的，或者若有必要可以是弯曲（例如，球面或柱面）的。

一种特定类型的薄型图象显示器利用开始时基本上平行于显示屏的平面延伸而最后弯向显示屏的单个或多个电子束以便直接地或借助于例如选择栅格结构选址要求的荧光屏区域。（电子束理解为表示束中电子的路径基本上平行、或仅以彼此相差很小的角度延伸和表示存在电子移动的主方向）。上述利用受控电子束工作的装置需要复杂的光电结构。

另外，单束型的图象显示器一般需要矩阵型的复杂（通道板）电子多路传输器，自然是如果它们具有稍为大一些的屏幕格式。

鉴于前面所述，本发明的目的是提供一种基本上不存在上述装置的缺点的薄型图象显示器。

按照本发明，具有真空玻壳用于显示由荧光屏上象素所组成图象的显示器包含：多个并置的电子发生源，与源相连并且其二次发射系数适合于以电流形式传输所产生电子的充分电绝缘材料的壁的局部传输导管，以及用于在传输导管预定抽取位置抽取各电子流并将它们导向形成象素组成的图象的荧光屏的第一选择激励电极装置，借助于具有其孔径布局限定抽取位置并与限定电子源位置的一排孔径对齐的主表面的前隔板和后隔板以一定距离设置在前壁和后壁之间的选择板系统。

本发明形成薄型图象显示器的方法是基于以下发现，即当电子撞击在由充分电绝缘材料（例如，玻璃或合成材料）的壁限定的细长抽空腔体（所谓舱）的内壁上时，如果在舱的纵方向实现足够功率的电场（例如，通过在舱两端施加电位差），则有可能进行电子传输。然后撞击电子由壁的相互作用产生二次电子，它们被引向较远壁部分并与壁作用产生二次电子。如将要进一步描述的，可这样来选择环境（场强E、壁的电阻、壁的二次发射系数δ）即使得舱中流动恒定真空电流。

从上述原理出发，通过提供构成传输导管的多个并置舱中的每一个可实现平面图象显示装置，所述并置各舱一侧具有构成抽取位置的一排孔径并导向显示屏。在这种情况下，沿横向延伸到传输导管的平行线配置相邻传输导管的抽取位置是切实可行的。通过将按行顺序配置的电极装置与孔径的布局相联系，该装置由第一（正）电压（脉冲）激励以便通过一排孔径从舱中抽取电子，或者在没有电子从舱中局部地抽出时由第二（较低）电压激励，提供一选址装置，借助该装置可将从舱中抽取出的电子导向用于产生象素组成的图象的屏幕。

为了确保按照本发明的装置能够以使对齐问题最少的方法进行制造，它具体将选择板放置在前壁和后壁之间，该选择板带有限定抽取位置和电子源位置的孔径图案。

借助于例如平版印刷技术可容易地以足够高的精确度制成这种结构。其孔径与板中孔径对齐并构成用于有选择地从孔径中抽取电子的导电条借助于例如光刻技术在该结构上非常容易加工。由于在上述结构中撞击到荧光屏上的电子的位置（“光点”）被选择板中的孔径所限定，所用诸如隔板一类的其它部件可以较低精度制成，这具有节省成本的效果。然而因为选择板自身是以非常高的精度制造的，所以可获得非常高的分辨率。

上述原理的一种重要实现其特征在于：选择板系统在其面向荧光屏的一侧具有固定装置，该装置固定与传输导管配合的电子源配置。

为了能够单独地驱动电子源，各具有与限定电子源位置的一个孔径对齐的孔径的条形驱动电极最好设置在选择板系统的主表面上。

对于简单的电气连接，实施例的特征在于：电子源装置设在靠近主表面边缘处，特征还在于设置在主表面上的电子源驱动电极与限定电子源位置的各孔径相关联，该电极从所述孔径延伸到所述边缘的方向，同时如果所述边缘延伸超出连接前壁和后壁的至少一个隔板时它尤其具有优越性。驱动电路（可能为芯片形式-“玻璃芯片”）可以设置在驱动电极末端与边缘之间。这些电路可置于真空玻壳的内部或外部。

如前面已注意到的，沿选择板中横向延伸到传输导管的诸排设置孔径是切实可行的。在这种情况下，前（屏幕侧的）隔板最好包含在孔径之间以某一角度延伸到孔径行的相互平行的壁系统。

如下面将要进一步描述的，由于可用空间该壁系统横向延伸到各排孔径是有益的。

如果在不减小传输导管间距的情况下“水平”分辨率下降，由实施例提供一种可能性，该实施例的特征在于：由至少第一和第二孔径限定各抽取位置，还在于：第一选择激励电极装置至少包含用于以行顺序驱动第一孔径的第一子电极系统和用于以行顺序驱动第二孔径的第二子电极系统。

用本发明装置以不同方式实现彩色显示是可能的。一构造性简单实施例的特征在于：平行的排数目对彩色显示来讲是将要显示的图象行数的三倍并对应于荧光屏上荧光体行数。当有n个图象行时，在多数一般情况下需要3n个电连接和驱动电路。

一种在电路方面更为简单的实施例，其特征在于：选择板系统含有两个间隔开的子选择板：

面向后壁并具有限定抽取位置和电子源位置的孔径的一个预选板，以及

面向前壁并具有与预选板中各抽取位置相关联的至少两个孔径的一个精选板。

如果在预选板中存在例如n/m排预选孔径和对应各预选孔径的3m个精选孔径，在屏幕上n个图象行彩显的情况下仅n/m+3m个连接/驱动电路就足够了。因此，如果选择m为3，则显示576图象行需要201而不是1728连接/驱动电路。

下面参照附图更详细地描述本发明的某些实施例，其中相同标号用于相应元件。

图1  是本发明显示器部分结构其元件未按比例画出的部分剖开的示意性透视立体图;

图2是图1结构剖开的侧视图，以说明本发明的一般操作;

图3示出用在图1结构中的特定电子传输导管参照垂直剖面的操作;

图4  示出对应为本发明的特征的壁材料作出的二次发射系数δ与相对应主电子能量Ep的曲线图，;

图5示出配备有特性（选择）电极布局的图1所示装置的选择板10;

图6A是通过固定件固定图1所示装置的横截面视图，图6B是纵向侧面视图;

图7示出图1所示装置选择板10的又一实施例;以及

图8以横截面示出双选择板。

图1示出本发明具有前壁（窗）3和与所述前壁相对设置的后壁4的薄型图象显示器1。靠近连接壁3和后壁4的壁2设置电子源配置5，例如借助电极G1、G2提供大数目例如600个电子发射体的行阴极。另外可使用相应数目的分离电子发射体。各发射体提供比较小的电流以便许多类型的阴极（冷或热阴极）适于作为发射体。最好用视频信号控制发射。一种比较方案将视频信息加到接着电子源配置（例如，这种情况下的行阴极）配备的选通结构而不是发射体。电子源配置5与基本上平行于屏幕延伸的一排传输导管11，11′，11″的输入孔径相对排列，这些导管由舱6，6′，6″，…等限定，在这种情况下每个电子源一个舱。这些舱之一在图3中以横截面示出。

每个舱的至少一个壁（最好是后壁）由下面这种材料制成，即为了本发明目的具有适当电阻（例如，陶瓷材料、玻璃，合成材料-涂镀的或未涂镀的）的材料以及在最初电子能量的给定范围内具有二次发射系数δ＞1的材料（见图4）。壁材料的电阻具有这样的数值即在电子传输所需要的舱中场强（Ey）为每厘米一百到几百伏数量级的情况下将在各壁中流过最小电流量。已发现低到1微安的电流是可实现的。通过在电子源5与舱之间施加几十到几百伏数量级的电压（该电压的值取决于环境），从电子源5到舱6的电子被加速，这之后它们在舱中由壁相互作用产生二次电子（见图3）。

本发明是基于以下认识，即具有电绝缘材料壁的舱内的真空电子传输是可能的如果将足够功率的电场（Ey）加在该舱的纵方向上。这种场实现射入该舱电子的给定能量分布和空间分布，因此该舱各壁的有效二次发射系数δeff从操作上平均来讲等于1。在这些环境下对应每个进入的电子将有一个电子离开（平均来说），换言之，通过舱的电子流是恒定的并近似等于进入的电流。如果壁材料为足够高欧姆的（即为所有合适的未处理玻璃类以及卡普顿、胶纸板和陶瓷材料的情况），该舱的各壁不能够产生或吸收任何净电流因此该电流（即使是非常近似的）等于进入电流。如果使电场大于获得δeff＝1要求的最小值，将发生下列情况。一旦δeff稍为超过1，则壁被不均匀地正向充电（由于很小的导电性该电荷可以消耗掉）。结果，平均来讲电子到达壁比无这种正电荷时要早，换言之，从纵方向电场吸收的平均能量比较小以致具有δeff＝1的状态调节其自身。这是较佳的方面，因为场的精确值并不重要，假设它比以前提到的最小值要大。

另一优点是在状态δeff≈1舱中的电子流是恒定的并可通过测量和反馈或通过对每舱的电流控制使其非常令人满意地相等，以便在荧光屏上实现均匀图象。

面向荧光屏7的舱壁（设置在面板3的内壁上）由预选板10（见图2）构成。该板10具有限定抽取位置的抽取孔径8，8′，8″，…等。假若已作出特殊规定，当使用不是独立驱动的阴极时可用一“选通”结构从要求孔径“抽取”电子流。但是，由电极G1，G2单独驱动的阴极最好结合由选择电压激励的开孔选择电极9，9′，9″，…（也见图5）一起使用。在图1结构中，它们作为具有彼此面对的孔径的条形对形成，一对条总是彼此相对地设置在板10的面对着的主表面上。条形对的孔径与板10上的孔径对齐。面对的条最好通过孔径8，8′，8″进行电气互连。为实现这一点。例如，开孔板10可以是化学镀镍的，借助于蚀刻从化学镀镍层形成条状图案。对每图象行实现这些选择电极9，9′，9″…，（其也可仅设置在板10的一个主表面上），例如以图5所示方式（其孔径与孔径8，8′，8″，…同轴的“水平”电极9，9′，9″，…）。电极9，9′，9″，…中的孔径一般至少与孔径8，8′，8″，…一样大。如果它们较大，则较易对齐。屏幕7上的要求位置可借助于各个阴极和选择电极9，9′，9″，…的（矩阵）驱动来寻址。

例如，基本上线性增加（从阴极一侧看来）的电压加到选择电极9，9′，9″，…。当必须启动图象时，即当必须通过一排孔径中的孔径从它们后面流过的列方向排列的电子流抽取电子时，脉动电压△U加到局部电压上。鉴于以下事实，即由于与壁的碰撞舱6，6′，6″，…中电子具有比较低的速度，故△U可以是比较低的（例如100V到200V的数量级）。在这种情况下以总舱高度取电压差Va，该电压太小以致不能从孔径中抽取电子。当施加校正值的正的行选择脉冲时发生这种情况。

选择板10与前壁3和后壁4相隔开。在图1和2所示结构中，舱6，6′，6″，…的侧壁用于作为后隔板以保持板10与后壁4隔开。提供横向延伸到前壁3的“垂直”壁用于作为将板10与前壁3隔开的前隔板。以这种方式实现令人满意的真空支架。在多数情况下孔径8，8′，8″，…之间的“水平”间距P_M大于“垂直间距Pv（例如，在单色显示的情况下分别为1.3mm和1mm，在彩色显示情况下分别为1.3mm和0.33mm）因此关于空间“垂直地”设置壁12是有益的（也参见图5）。壁12不必绝对地“垂直”，即横过各排选择电极9，9′，9″，…，但是它们另外可以平行延伸到某排选择电极9，9′，9″，…。

（“垂直）壁12最好由以二次发射系数δ的第二交叉点E_II制成的材料来制造，该发射系数的第二交叉点E_II是如此之低以致于不存在不需要的场发射（见图4）。例如，已发现macor和窗玻璃是适合的材料。

为防止加速场穿透通过孔径8，8′，8″，…施加在荧光屏7与板10之间（这会带来对比度问题），最好选择孔径8，8′，8″，…的尺寸足够小。另一可能性是利用板10与前壁3之间的细孔网。

图2和5示出可能存在于图1显示器中的多个进一步的结构细节：

在前壁3上配置接触轨13用以荧光屏的电接触;

电极15、16设置在后壁4上和电子传输舱6，6′，6″，…的底部，用于帮助电子传输;

测量条17a、17b设置在板10上配备有用于检查在传输导管11，11′，11″，…中所产生电子流的均匀性的抽取电极的相对孔径18a、18b…中;

盖板19a，19b，19c;

引入电极20（约1mm高）;

屏蔽面21。

电子源配置5。这可以是例如行阴极，其末端悬在隔板上或由设置在板10上的固定装置固定（图中看不见）。除了行阴极，也可使用分离电子发射体，例如固定在板10上的p-n发射体。标号25代表电子源配置的屏蔽装置。电子源配置5相对一排孔径26，26′，26″，…放置，该孔径与抽取孔径8，8′，8″，…的排列对齐。

图6A和图6B示出一连接各电极的实例，图6A为通过固定图1装置的固定件的横截面立视图，图6B为通过固定件30的纵向截面立视图以标号31，32和33表示外部连接件。例如，选择电极9，9′，9″，…以这这样的方式实现，即具有奇序数的选择电极延伸到选择板10的左边缘，具有偶序数的选择电极延伸到选择板10的右边缘（见图5）。这简化了与连接件32，33的连接。发射体驱动电极G1、G2，…延伸至板10的低部边缘并连接到连接件31。

图7图示出构成具有间距P的传输导管11，11′，11″，…前壁的部分选择板10。在所示实施例中，水平图象分辨率由传输导管的间距确定。通过使该间距更小可获得更好的分辨率。然而，这存在传输电子流所需要的导管两端的电压会下降的缺点，这并非总是合乎要求的。该问题可通过保持传输导管间距不变和通过给隔板结构所需要的较小间距、结合适当的选择孔径和电极图案而得以解决，如将要参照图7进行说明的。

图7示出各抽取位置的两个抽取孔径，因此隔板壁的间距为传输导管（p）的一半（p/2）。每选择电极29以所示方式划分为两个开孔的子电极30a和30b，这简化了接触。以这种方式水平分辨率相对于图5所示构造提高一倍，同时可由相同电压以相同方式控制传输导管11，11′，11″…。

为了以有益的方式操作本发明的显示器，从阴极侧上升的严格定义的电压具体加到传输导管的前和后壁两端，前壁上的电压在相同高度总是略低。这是能够实现的，例如，通过以形成在有关壁上的高欧姆的电阻层、诸如设置在后壁上的电阻层24（图2）调节壁电位，接触电阻层的电接触面（图2中22和23）用于连接到电压源。该电阻层可具有曲折的或之字形的图案以增加电阻。通过将条形电极36配置在传输导管前壁内侧并在操作中给它们（基本上线性地）增加的电位可调节前壁电位。这些电极也可以有益地用于（图象）行选择，通过为它们提供与预选板中孔径对准的孔径并将它们连接到用于提供（正）选择电压的电路。

图8示意性示出具有预选板10a的选择板系统，预选板10a具有预选孔径41和与其以一定距离设置的屏幕侧精选板10b。

为了彩色选择的目的，精选板10b中的3个孔径42，42′，42″…与各孔径41相关联，该孔径分别借助于精选电极43，43′，43″驱动。这提供电气上并行设置相应孔径的精选电极的可能性，例如，借助于耦合电容。如果预选板10a具有例如200排孔径，在单色显示情况下显示600图象行不需要多过203的电连接。

板10a可以象图7中板10一样实现。

注意在前面实施例中描述了“垂直”传输导管和“水平”设置的各排抽取孔径（选择电极）。代之以，由于各排抽取孔径（选择电极）的“垂直”布局传输导管可“水平地”交替延伸。在后一种情况下可以使用以正确方式驱动电极的图象存储器。

Claims (11)

1、一种图象显示器具有带透明面板和用隔板连接到面板的后板的真空玻壳，透明面板的内表面提供有用于显示象素组成的图象的荧光屏。所述显示器包含：多个并置的电子发生源，与源相连并且其二次发射系数适合于以电流形式传输所产生电子的充分电绝缘材料的壁的局部传输导管，以及用于在传输导管预定抽取位置抽取各电子流，并将它们导向形成象素组成的图象的荧光屏的第一选择激励电极装置，借助于具有其孔径布局限定抽取位置并与限定电子源位置的一排孔径对齐的主表面的前隔板和后隔板以一定距离设置在前壁和后壁之间的选择板系统。

2、如权利要求1所述的显示器，其特征在于：选择板系统在其面向荧光屏一侧具有固定装置，该装置固定与传输导管相配合的电子源配置。

3、如权利要求1所述的显示器，其特征在于：条形电子源驱动电极设置在选择板主表面上，各电极具有与限定电子源位置的一个孔径对齐的一个孔径。

4、如权利要求3所述的显示器，其特征在于：电子源配置在靠近主表面边缘处，其特征还在于：设置在主表面上的条形电子源驱动电极与限定电子源位置的各孔径相关联，该驱动电极从所述孔径延伸到所述边缘的方向内。

5、如权利要求4所述的显示器，其特征在于：置有电子源配置的边缘至少延伸超出连接前壁和后壁的一个隔板。

6、如权利要求1所述的显示器，其特征在于：限定抽取位置的相邻传输导管的孔径沿横向延伸到传输导管的平行线设置。

7、如权利要求6所述的显示器，其特征在于：前隔板含有在孔径之间以一定角度延伸到各排孔径的彼此平行壁系统。

8、如权利要求6所述的显示器，其特征在于：该壁系统横向延伸到各排孔径。

9、如权利要求8所述的显示器，其特征在于：各抽取位置至少由第一和第二孔径限定，其特征还在于：第一选择激励电极至少含有用于以行顺序驱动第一孔径的第一子电极系统和用于以行顺序驱动第二孔径的第二子电极系统。

10、如权利要求6所述的显示器，其特征在于：并行的排数对彩色显示而言是将要显示图象的行数的三倍并对应于荧光屏上荧光体行的数量。

11、如权利要求1所述的显示器，其特征在于：选择板系统含有隔开的两个子选择板：

面向后壁并具有限定抽取位置和电子源位置的孔径的一个预选板，以及

面向前壁并至少具有与预选板各抽取位置相关联的两个孔径的一个精选板。

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