DE2306823A1 - Schaltvorrichtung fuer punktwaehlelektroden von flachen fernsehschirmen - Google Patents

Description

PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - DÜHLING - IVINNE

TEL. (Ο« 11) 539853-68 TELEX: 524845 «pat CABLE ADDRESS: Qerminiapatant München

8000 München 2 Bavariarlng4 12. Februar 1973 Postfach 202403

B 52o9

Ludwig Sullos
Buenos Aires (Argentinien)

Schaltvorrichtung für Punktwählelektroden von flachen Fernsehschirmen

Vorliegende Erfindung ist eine Ablenkvorrichtung für flache Schirme zur Bilddarstellung. Es handelt sich um flache Fernsehschirme, welche eine flache Photokathode enthalten, deren Maß ähnlich dem des Bildes ist; ein auf einen Polyäthylen-Körper gedrucktes Kontrollgittersystem, welches als Punktwähler - horizontal und vertikal angeordnete Gitter - und Farbwähler arbeitet, wobei diese letzteren eine Nachablenkung hervorrufen können und verursachen können, daß der von ihnen gesteuerte Strom ein Farbmosaik erregt, welches entsprechend angeordnet ist, um die drei Primärfarben zu erhalten. Auf die Punktwählgitter zurückkommend, hat diese Vorrichtung die Anwendung, die genannten Gitter nacheinander zu erregen und zwar mit der Geschwindigkeit, die die vertikale und horizontale Abtastablenkung erfordert.

Es gibt ähnliche Vorrichtungen, weiche unter Verwendung einer Photokathode und Multiplikatorelektroden durch Sekundäremission arbeiten; sie arbeiten so, daß jedes Gitter einen beigeordneten Kreis hat, welcher ihm die Spannungsänderungen liefert, die dieses Gitter verlangt, wobei beim Zurückgehen eines Gitters in Ruhe-

309834/0890

Bank {IMndMn} Kto. «/« «0 OrMdnar Bank (München) Kto. MM S44 Potochtck (München) Kto. «704M«

Stellung die Erregung des nächsten erfolgt. Dies.wird erreicht mit Hilfe von Widerständen und Kondensatoren ,welche den Kreis eines Gitters mit dem danebenliegenden verbinden. Ferner wird das Zurückgehen eines Gitters in die Ruhestellung und die Erregung des nächsten Gitters durch einen äußeren Kreis gesteuert - einen Oszillator -, welcher die Gleichförmigkeit der Erregungsintervalle gewährleistet. Diese Vorrichtungen gewährleisten eine ausgezeichnete Linearität, ihr Hauptnachteil ist jedoch die äußerst komplizierte Ausführung des Verbindungskreises zwischen den Gittern; wenn es nämlich 700 Gitter gibt, muß es ebensoviel Verbindungskreise geben/Und jeder einzelne kann ainen Kondensator und verschieden e Widerstände enthalten und Steuerelektroden auf dem Teil der Photokathode, der demselben-Gitter oder dem danebenliegenden entspricht.

Diese Vorrichtung schaltet alle Verbindungselemente zwischen danebenliegenden Gittern aus, und wie später noch zu sehen ist/ verringert sie beträchtlich die Herstellungskosten für den flachen Schirm bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebsstabilität.

Abb. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Stab in dem die Punktwählgitter enden; Abb. 2 zeigt in ihrem oberen Teil die Wählgitter - als Rost -. mit den entsprechenden Stäben, wo sie beginnen und enden. Der untere Teil von Abb. 2 ist eine Funktionsdarstellung, die später erklärt wird. Es muß angenommen werden, daß der "Rost" auf einer großen Photokathodenfläche angeordnet ist, ohne sie zu berühren, so daß er den von der genannten Fläche ausgesandten Strom steuern kann. In diesem Fall, wenn alle Gitter negativ sind - 10 Volt - in Bezug auf die Photokathode, ; geht kein Strom durch das Gitterwerk. Wenn ein Gitterpaar,das zueinander senkrecht steht, positiv wird - oder bei O-Spannung hinsichtlich der Photokathode, und wenn es eine positive Elektrode auf der gegenüberliegenden Seite gibt,so fließt Strom im Schnittpunkt beider Gitter. Es geht also nur darum, die geeigneten Gitter positiv zu machen und im geeigneten Moment, damit eine schma-^! Ie Elektronensäule über das Gitterwerk geht und einen Schirm mit Leuchtstoff auf der gegenüberliegenden Seite erregt, wodurch ein Fernsehbild erzeugt wird. Jedes horizontale Gitter muß sich in 64 /isec umschalten und jedes vertikale Gitter - wenn es 700

309&34/0890 - ."....,

sind - in 0,08 ^sec, um eine Ablenkung gemäß den augenblicklichen Fernsehsystemen zu erreichen.

Die Erregung eines jeden Gitters wird folgendermaßen erreicht: Die Gitter werden an ihrem einen Ende in Widerstandspaste eingetaucht, wie auf Abb. 2 durch Pos. 19 und 25 dargestellt, so daß jedes Gitter einen Widerstand von 10 KOhm mit einer gemeinsamen Elektrode hat. Die anderen Enden der Gitter enden in Pos. 18 von Abb. 2, welche ein Plättchen ist, um eine hohe Sekundäremission zu haben. Dieses Plättchen ist auf Abb. 1 als Pos. 9 dargestellt, wobei 14 das ihm als Grundlage dienende Polyäthylengerüst ist. Diese Elektrode wird durch Elektronen mit 120 V erregt und es entsteht eine Emission mit Wirkungsfaktor 4; der Erregerstrom hat 1 mA, der emittierte Strom 4 inA, woraus es sich ergibt, daß über den 10 kOhm-Widerstand des entsprechenden Gitters 3 mA fließen und die Spannung des erwähnten Gitters in Richtung auf einen positiveren Wert verändern lassen. Diese Wirkung muß so erreicht werden, daß sich der Erregungsbereich von einem Plättchen auf das andere bei verlangter Geschwindigkeit überträgt. Auf Abb. 2 bilden die Pos. .15, 16 und 17 die Vorrichtung, um dies zu erreichen. 15 ist eine Photokathode und ein Fokussiersystern, welches einen langen schmalen Elektronenstrahl erzeugt und auf Abb. 1 dargestellt ist mit:Ί Photokathode 2 χ 40 cm; 2, 3 und 4 Einstellelektroden. Pos. 16 von Abb. 2 ist der Deflektor, welcher gestattet oder verhindert, daß ein Teil des Strahls gegen die Multiplikatorelektroden eintritt. Dieser Deflektor besteht aus einem Widerstand, der so lang ist wie der Schirm selbst (5) Abb. 1, und aus einem Kupferstab derselben Länge (12) , um die durch (5) erzeugte Wärme abzuleiten.

Pos. 17 von Abb. 2 ist ein Elektronenmultiplikatorsystem, welches auf Abb. 1 in senkrechtem Schnitt dargestellt ist mit den Pos. 7 zusammen mit 8, welche die Endsammleranode ist, die die Form eines dicken Kupferstabes zur Wärmeableitung hat. Abb. 1 ist; ein Schnitt durch die Ablenkvorrichtung in einem beliebigen Punkt durch senkrechte Ebene, mit Ausnahme der Pos. 9 und 14, : welche zu der Plastikfolie gehören, die die Punktwählgitter trägt. Diese Vorrichtung besteht nur aus parallelen Stäben, auf Plastik 13 montiert und enthält keine besonderen Einzelheiten

309834/0890

für Einzelgitter. Pos. (10) ist eine Photokathodenoberfläche und (11) eine Elektrode, die mit Leuchtphosphor beschichtet ist; sie bilden eine regenerierende Photozelle mit dem einzigen Zweck, die Photokathode (1) mit einem bestimmten Lichtwert zu erhellen ca. 1000 Lux - da die Emission von (1) auf der Gesamtfläche nicht mehr als 60 /iA betragen darf. Die Elektrode (2) hat dieselbe Spannung wie (1);.die Elektrode (3) hat eine Spannung von ca. 5 - 20 V; (4-) ist eine Fc&Esier elektrode, um den schmalstmöglichen Strahl zu erhalten. (5) ist ein langer Widerstand aus einer Paste, die in ihren Widerstandseigenschaften sehr gleichmäßig ist; seine Aufgabe ist es, den erhaltenen Strahl auf die eine oder andere Seite abzulenken und zu gestatten, daß die Elektronen nur in der Zone in den Multiplikatorbereich gelangen, in der der genannte Widerstand dieselbe Spannung wie die Elektrode (3) hat; dieser Widerstand, dessen Ausgangsklemmen (26) und (27) Abb. 2 sind, hat einen Wert von 250 - 800 kOhm von einem Ende zum andern oder von Klemme zu Klemme; die Werte zwischen den erwähnten Enden sind optimale Werte. Die Elektrode (6) ist bei einer Spannung von 40 - 200 V ein Strahllenker, damit die Elektronen zur geeignetsten Stelle von (7) gelangen; (7) ist eine Multiplikatorelektrode mit Sekundäremission, genauso wie die weiteren Elektroden ähnlicher Form, die danach folgen. Beim Experiment wurden Schritte von 300 - 400 V verwendet, um Faktoren mit ce. 6 zu erhalten und um zu erreichen, daß die letzte Elektrode ein mA- aussendet. :

Die Arbeitsweise ist einfach. Bei den ersten Tests hatte (5) 500 kOhm und zwischen den Klemmen (26) und (27) wurden 350 V angelegt. Dann wurden beide Enden mit einer Sägezahnspannung erregt und damit wurde erreicht, daß der Punkt, an dem die Spannung von (5) derjenigen von (3) gleich ist, sich verschiebt und somit die übertragung eines schmalen ErregerStrahls,der die Plättchen (18) erregt. Auf Abb. 2,unterer Teil,sind die Spannungen,die beim Widerstand (5) auftreten,graphisch dargestellt_o Die Erregung dieses Widerstands nuß derart sein,daß es jederzeit eine Spannung von 35o V zwischen seinen Enden gibt.Z.B. sind in der Geraden (21) am linken Ende 0 V und am rechten Ende 350 ¥. Ia des? Geraden (22) wird dargestellt, was erfolgt, wenn alle Punkte d@g Widerstands

309834/0890

(5) sich um -200 V ändern. Man bemerkt, daß die Verteilung der Spannungen sich nicht geändert hat in Bezug auf die Enden, jedoch in Bezug auf die O-V-Linie. Das erwähnte wird erreicht, indem man dieselben SpannungsSchwankungen auf beide Enden des Widerstands (5) anwendet. Die andere Endstellung ist die durch die Gerade (23) dargestellte, wo das linke Ende -350 V und das rechte Ende 0 V besitzt. Zwischen den durch (21) und (23) dargestellten Bedingungen kann man über alle ZwischenStellungen gehen, d. h. man kann Punkte der Geraden mit Punkten des Widerstands (5) übereinstimmen lassen, und dadurch erreichen, daß in einem bestimmten Zeitpunkt jeder Punkt durch die 0-Volt-Linie geht. Wenn diese Linie diejenige ist, welche die Elektrodenspannung (3) darstellt, und wenn beide Enden des Widerstands (5)sich durch dieselbe Sägezahnspannung erregen, wird der O-Volt-Punkt bei. jedem Zyklus den gesamten Widerstand ablenken. Andererseits ist der O-V-Punkt die Stelle; an der der von den Elektroden (1), (2), (3) und (4) gebildete Strahl in das Loch auf der Elektrode (3) eintreten und zu den Sekundäremissions-Elektroden gelangen kann. Die Breite des eintretenden Strahls ist umso geringer, je höher die Dauerspannung zwischen den Klemmen von (5) ist. Bei 350 V hat man eine Breite erreicht, die weniger als 1 mm beträgt. Der zu den Multiplikatorelektroden gelangende Strom beträgt ca. 0,1 m&? er schwankt, wenn sich die Spannung der Einstellelektroden ändert, es kann jedoch erreicht werden, daß er so schmal ist wie das kleinste Detail des Bildes auf dem Schirm. Beim praktischen Experiment trat ein Nachteil auf: z.B. in der Bedingung der Geraden (22) nimmt der ganze Teil von (5), der in Bezug auf (3) unter positiver Spannung steht, den von der Photokathode (1) ausgesandten Strom auf, während der übrige Teil keinen Strom des Strahls absorbiert, sondern den Strahl zurückweist und von der Elektrode (3) absorbieren läßt. Dieser durch (?,) absorbierte Strom erzeugt eine Deformierung der Linearität, da er die Span- ^; nungen von (5) ändert, indem der O-Volt-Punkt verschoben wird. Der genannte Strom beträgt ca. 60 juA. Bei (5) mit 500 kOhm und 350 V zwischen den Klemmen beträgt der Gleichstrom durch (5) 700 μΑ. D.h. die 60 μΑ stellen weniger als 10 % des Ganzen dar und bestimmen eine Älinearität derselben Größe. In der Praxis wurde dieser Nachteil gelöst, indem die Sägezahnwellenform geändert wurde, welche beide Klemmen von (5) erregt; mit Hilfe

von R C-Schaltungen wurde eine Linearität von ca. 2% bei einem ersten Versuch erreicht; bzw. der Störeffekt des von (5) absorbierten Stroms kann ausgeschaltet werden durch Schaltungsvorrichf tungen ausserhalb des Schirmes.Der Kupferstab (12) wurde unnötig, da die Wärmeableitung von (5) 25o mW betrug.Und da die physikalischer Größen von (5) die eines Stabes von 8.x 8mm auf 500 mm Länge waren, war die Erwärmung unbedeutend. Bei den Punktwählgittern (9) Abb. 1 kann die Wärmezerstreuung ein Problem sein, wenn die Ablenkung bei einem Zwischenpunkt des Schirms stehen bleibt. Die letzte Multiplikatorelektrode durch Sekundäremission sendet 1 mA aus. Das Plättchen (18) auf abb. 2 und (9) auf Abb. 1 hat 120 V in Bezug auf die vorher erwähnte Elektrode und sendet durch Sekundäremission 4 mA aus, welche von der Elektrode (8) absorbiert werden, die zwischen 50 und 100 Volt hat in Bezug auf (9) . (8) ist ein dicker Kupferstab,' der das Erwärmungsproblem ausschaltet, da er nicht mehr als 400 mW ableiten muß. Die Elektrode (9) jedoch ist eine Platte mit·0,7 mm Breite und nicht mehr als 6 mm Länge. Der Rest dringt in den Schirm ein und wirkt als Punktwählgitter. Die Platte, welche ImA bei 120 V aufnimmt, bezw. 120 mW ableiten muß, erwärmt sich stark, wenn der Strahl stehen bleibt; beim praktischen Experiment wurde die Elektroden-gruppe (9), 300 Elektroden insgesamt mit je 1 mm Breite, in Form einer gedruckten Schaltung auf Pertinax montiert, angebracht in geeigneter Stellung in Bezug auf die Elektrode (8). Außer Acht lassen können wir die Beschreibung, wie die dynamischen Spannungen auf jede Elektrode (9) genommen wurden, da diese Beschreibung sehr ausführlich wäre und den Hauptzweck dieses Patents überschreiten würde. Das Pertinax veränderte sich nicht bei 120 mW, auf Grund der Unreinheiten zwischen dem Kupfer und seinem Untergrund löste sich jedoch bei Erhöhung des Stroms - und der Ableitung - die Folie von ihrem Untergrund und durch das Auftreten von Gasen mußte der Vorgang mit hohem Vakuum wiederholt werden. Bei einem zweiten Experiment wurden die Plättchen auf einen dicken Kupferstab montiert, getrennt durch eine dünne Schicht - 0,2 mm - Klebstoff chemischer Abbindung: bei dieser neuen Anordnung wurde das Problem der Erwärmung gelöst. D.h. wenn durch einen Fehler im Deflektionsspannungserzeuger der erregte Punkt stehenbleibt, wird der Schirm nicht beschädigt. Ein anderer Grund für Alinearität bei Sägezähnen über 10 kc/s war

309834/0S90

"^f"

die vom Widerstand (5) verteilte Kapazität. Die Lösung brachte eine geeignete Änderung des Erregersägezahns durch R-C-Schleifen Bei Frequenzen von 50 Hz störte die verteilte Kapazität nicht. Zur Beleuchtung der Photokathode (1) wurde eine Vorrichtung von bereits beschriebenen Elementen verwendet - siehe Abb. 1 - auf der Grundlage einer regenerierenden Photozelle. Die Photokathode (10) emittiert Elektronen und die Fläche (11) ist ein transparenter Leiter mit Phosphor vom Typ P4 beschichtet. Auf Grund von Fehlern in der Ablagerung lag die kritische Spannung bei ca. 4 kV. Der Strom wurde mit Hilfe eines Serienwiderstandes begrenzt; durch Regulierung des Wertes dieses Widerstandes wurde es möglich, das Erregerlicht der Photokathode (1) und seine Emission zu verändern, wobei diese auf 60 μΑ als Gesamtstrom begrenzt wurde. Bei einem späteren Versuch, bei dem Schritte von 600 V zwischen den Multiplikatorelektroden angewandt wurden, erreichte man eine Emission von 1 mA bei der letzten Elektrode (7) mit einer Gesamtemission von (1) nichtiberio phj mit diesem letzteren wurde der Linearitätskorrekturkreis durch Absorption des Stromes des Widerstandes (5) ausgeschaltet, da die durch den absorbierten Strom erzeugte Alinearität nur 1,4 % am Schirmrand betrug. Auf Abb. 2 wird schematisch ein flacher Schirm dargestellt - oder wenigstens seine Punktwählvorrichtung - mit den horizontalen und'vertikalen Gittearn. Pos. (20) ist die Ablenkvorrichtung für die Ablenkung senkrecht zur bisher beschriebenen; (24) sind die entsprechenden Plättchen mit derselben Funktion wie (18); (25) ist der kompakte Stab aus Widerstandspaste, in dem die Kontrollgitter auf der Seite gegenüber der Ablenkvorrichtung enden. Es wurde weder die Schirmphotokathode noch die Folien mit Multiplikatorelektroden dargestellt, auch nicht die Folie mit dem Farbleuchtphosphormosaik.

Schließlich wird hervorgehoben, daß auf einem flachen Schirm mit 600 horizontalen und 700 vertikalen Gittern, 36 χ 47 cm, insgesamt 1.300.000 Punkte vorhanden sind - da jedes Gitter zwei .Bildpunkte steuern kann -, was wesentlich über den augenblicklichen Bedürfnissen des Fernsehens liegt. Die Verringerung der Gitterzahl - es können 300 und 350 sein - vereinfacht die Produktion. Die Farbwählplatten, welche auf den beschriebenen Schirm anwendbar sind, welche aus Deflektorgittern und Multiplikator-

309834/0890

platten bestehen, ermöglichen es, flache Farbfernsehschirme zu erhalten, die mit 400.000-Punkt-Systemen vereinbar sind, wobei die Produktionskosten schließlich denjenigen der augenblicklichen Schwarz-Weiß-Empfanger sehr ähnlich sind, die Qualität jedoch unbestritten über jedem derzeitigen Farbsystem liegt.

309834/0890

Claims (5)

- 9 Patentansprüche

1. Schaltvorrichtung für Punktwählelektroden von flachen Fernsehschirmen/ welche horizontale und vertikale Elektroden enthält, um die Spannung dieser Elektroden stufenlos verändern und ein Bild abtasten zu können, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Elektronenemissionskathode enthält mit Fokussierungselektroden, um einen elektronischen Strahl zu erhalten, mit einem Querschnitt, der mindestens lox länger als breit ist; mindestens einem elektrischen Widerstand in Form eines länglichen Stabes, der mindestens so lang ist wie die genannten Fokussierungselektroden und parallel zur Ausgangsöffnung (des Elektronenstrahles) auf den genannten Elektroden angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronengeber ein Lichtemitter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronengeber ein Wärmeemitter ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronengeber eine Photokathode in der Nähe einer regenerierenden Photozelle ist, welche einen Lichtgeber gegenüber einer mit Leuchtstoff beschichteten Anode enthält, wobei diese regenerierende Photozelle die zuerst erwähnte Photokathode beleuchten kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand in Form eines länglichen Stabes indirekt über einen schmalen elektrischen Isolator mit einem gut wärmeleitenden Metallstab in Verbindung steht.

309834/0890

Leerseite