DE2656621A1

DE2656621A1 - Plasma-bildanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2656621A1
Application number: DE19762656621
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Tiemann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1978-06-15
Also published as: FR2374736B1; FR2374736A1; DE2656621B2; JPS5375757A; NL7712287A; DE2656621C3; GB1585645A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Plasma-Bildanzeigevorrichtung mit einer gasdichten Hülle, deren Innenraum in einen Gasentladungsraum und einen Elektronenbeschleunigungsraum, welcher einen Bildschirm mit Leuchtphosphoren enthält, unterteilt ist, und mit Hilfselektroden zur Zeilenfortschaltung und senkrecht dazu angeordneten weiteren Hilfselektroden zur Helligkeitssteuerung.

Eine entsprechende Bildanzeigevorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 12 869 bekannt. Diese Vorrichtung enthält eine Matrix aus Gasentladungszellen, denen Hilfsanoden zur Steuerung der Zeilen und Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung der Spalten zugeordnet sind. Im Innenraum der gasdichten Hülle dieser Bildanzeige-Vorrichtung ist eine Hilfsgasentladungsstrecke zwischen einer Kathode und den Hilfsanoden sowie eine Elektronenbeschleunigungsstrecke zwischen den Steuerelektroden und einer Anode vorgesehen. Eine aus einer Isolierstoffplatte gebildete Lochmatrix teilt den gemeinsamen Innenraum der Hülle in einen Hilfsentladungsraum mit verhältnismäßig großer Länge zum Betrieb mit niedriger Spannung für den Gasentladungsstrom und einen zweiten Raum mit kurzer Weglänge und hoher Feldstärke zur Slektronenbeschleunigung.

SIm 21 Hag / 9. 12. 1976

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Die Isolierlochmatrix dient als Träger für die den Zellen der Matrix zugeordneten Hilfsanoden. Gegebenenfalls können auf der gegenüberliegenden Flachseite der Matrix die Steuerelektroden zur Helligkeitssteuerung der Spalten angeordnet sein. Kathode und Anode sind großflächig ausgebildet. Die in der zeilenweise gesteuerten Hilfs-Glimmentladung entstehenden und zur Hilfsanode hin bewegten Elektronen werden in der nachgeschalteten Entladungsstrecke hoher Feldstärke durch die entsprechend aufgeteilte Steuerelektrode punktweise gesteuert, auf die Anode beschleunigt und auf deren Leuchtbildschirm abgebildet. Die Anode ist vorzugsweise als zusammenhängende Schirmelektrode gestaltet. Auf ihr werden die Elektronen als definierte Bildpunkte abgebildet. Mit der Aussteuerung einer Zeile der Hilfsanoden brennt die Entladung gleichmäßig längs der gesamten Elektrode, während das negative Glimmlicht ein Gebiet bedeckt, dessen Fläche durch die bekannte Abhängigkeit der Stromdichte an der Kathode und vom Gasdruck bestimmt wird.

Bei dieser Ausführungsform einer Bildanzeigevorrichtung ist also der Glimmentladungsraum von dem Beschleunigungsraum nicht getrennt. Aus diesem Grunde muß bei der bekannten Bildanzeigevorrichtung die Auswahl einer Gasart, eines Gasdruckes und eines Kathodenmaterials so getroffen werden, daß einerseits in dem Glimmentladungsraum eine optimale Glimmentladung mit insbesondere einer möglichst hohen Stromdichte ermöglicht wird, andererseits aber in dem Beschleunigungsraum die Zündung einer selbständigen Entladung, die auch als dielektrischer Durchschlag bezeichnet wird und die eine Erzeugung eines Elektronenstrahles verhindert, ausgeschlossen ist. Die Höhe der Beschleunigungsspannung ist deshalb bei der bekannten Bildanzeigevorrichtung durch die Auswahl und den Druck des FUllgases auf einen vorbestimmten Maximalwert festgelegt, durch den auch die Leuchtdichte des Phosphorbildschirmes gegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, diese bekannte Vorrichtung zu verbessern. Insbesondere sollen die Beschleunigungsspannung und damit auch die Leuchtdichte weiter erhöht werden können.

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Diese Aufgabe wird für eine Plasmabildanzeigenvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gasentladungsraum von dem Elektronenbeschleunigungsraum durch eine lichtdurchlässige, hochvakuumdichte Trennwand abgeteilt ist, deren dem Leuchtschirm zugewandte Seite mit einer Fotokathode als Elektronenquelle versehen ist.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die Leuchtphosphore auf dem Leuchtschirm durch Elektronenstrahlen angeregt. Als Elektronenquelle dient die Fotokathode im Hochvakuum, der in geringem Abstand von einigen Millimetern der Leuchtschirm mit Aluminisierung gegenübersteht. Die aus der Fotokathode ausgelösten Elektronen werden durch eine Hochspannung von etwa 10 bis 20 kV zwischen der Fotokathode und der Aluminisierung auf den Leuchtschirm beschleunigt.

Die Fotokathode ist auf der Innenseite der lichtdurchlässigen, gasdichten Trennwand, die als großflächiges, ebenes Glasfenster gestaltet sein kann, aufgebracht. Als Lichtquelle, die durch dieses Fenster hindurch eine Elektronenemission der Fotokathode anregt, dient das negative Glimmlicht der Glimmentladung in dem Gasentladungsraum. Die Glimmentladung ermöglicht es, die Lichtquelle in sehr flacher Bauweise und gegebenenfalls mit großer Flächenausdehnung herzustellen.

Da der Elektronenbeschleunigungsraum von dem Gasentladungsraum gasdicht getrennt ist, ergeben sich praktisch keine Rückwirkungen zwischen diesen Räumen. Da in dem Elektronenbeschleunigungsraum ein Hochvakuum herrscht, können hohe Beschleunigungsspannungen vorgesehen werden, ohne daß die Gefahr eines dielektrischen Durchschlages besteht. Mit hohen Beschleunigungsspannungen erreicht man eine verhältnismäßig hohe Bildverstärkung und eine gu^e Abbildungsschärfe (proximity focus). Darüber hinaus wird die für den Leuchtschirm allgemein vorzusehende Aluminisierung verhältnismäßig leicht von den Elektronen durchdrungen, ohne daß aufgrund unterschiedlicher Aluminisierungsdicken Helligkeitsunterschiede auftreten.

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Ferner besteht in dem hochevakuierten Elektronenbeschleunigungsraum die Gefahr von Streuungen der Elektronen an noch vorhandenen Gasteilchen praktisch nicht. Auch dadurch wird eine hohe Schärfe der Abbildung erreicht. Da im Beschleunigungsraum auch keine Ionenbildung möglich ist, kann eine Helligkeitssteuerung der eventuell in diesem Raum vorgesehenen Hilfselektroden mit verhältnismäßig geringer Steuerleistung vorgenommen werden.

Darüber hinaus ist eine gute Anpassung der Glimmentladung an die Fotokathode möglich, beispielsweise durch die Auswahl des für die Glimmentladung erforderlichen Grundgases. Ferner kann eine weitere Anpassung auch durch eine Beimengung eines geeigneten Zusatzgases zu dem Grundgas vorgenommen werden.

Ein solches Zusatzgas ist vorteilhaft Quecksilberdampf, mit dem der UV-Anteil des Glimmlichtes erhöht werden kann. Ein weiterer Parameter zur Anpassung ist auch der Gasdruck.

Ferner kann auch durch eine geeignete Auswahl eines Spektraltypes der Fotokathode diese an das von der Glimmentladung hervorgerufene Spektrum angepaßt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der als Ausführungsbeispiel eine Fernsehbildröhre schematisch veranschaulicht ist.

In der Figur ist schematisch als Querschnitt ein Teil einer Fernsehbildröhre angedeutet. Die Röhre enthält eine gasdichte Hülle, beispielsweise einen Glaskörper 2, dessen Innenraum durch eine Trennwand 3 in zwei voneinander getrennte Räume 4 und 5 unterteilt ist. Der eine dieser Räume 4 ist als Gasentladungsraum ausgebildet und enthält eine Anode 6 auf einem vorgegebenen Potential von beispielsweise 200 V, der gegenüber auf der Trennwand 3 eine lichtdurchlässige Siebelektrode als Kathode 7 liegt. Der Gasentladungsraum 4 ist mit einem Gas, beispielsweise Neon, von einigen Torr ausgefüllt. Diesem Gas können beispielsweise noch geringe Mengen eines zusätzlichen

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Gases wie Quecksilberdampf beigemengt sein. Dadurch kann insbesondere eine Kathodenzerstäubung reduziert werden. Zwischen der Anode 6 und der Kathode 7, die beispielsweise auf Nullpotential liegt, wird eine Glimmentladung erzeugt, deren Glimmlicht durch eine gestrichelte Front 8 angedeutet ist. Die der Trennwand 3 zugewandte und mit 9 bezeichnete Seite dieses Glimmlichtes wird als negatives Glimmlicht bezeichnet und bildet eine scharfe Front gegenüber der Kathode 7 und der Trennwand 3 aus. Die von einem negativen Glimmlicht ausgesandten Fotonen können die Trennwand 3, die aus einem lichtdurchlässigen Material besteht, durchdringen und gelangen auf eine Fotokathode 11, die auf der den Elektronenbeschleunigungsraum 5 begrenzenden Seite der Trennwand angeordnet ist. In diesem Elektronenbeschleunigungsraum herrscht vorteilhaft ein Hochvakuum von kleiner als 10" Torr. Durch die einfallenden Fotonen werden in der Fotokathode 11 Elektronen ausgelöst. Auf der der Fotokathode 11 gegenüberliegenden Seite des Elektronenbeschleunigungsraumes 5 ist ein Leuchtbildschirm t2 angeordnet, der eine Schicht aus Leuchtphosphoren 13 enthält, die gegenüber dem Elektronenbeschleunigungsraum 5 durch eine dünne Aluminisierung 14 abgedeckt sind. Die Leuchtphosphoren 13 sind auf einer Frontglasscheibe 15 aufgebracht, die einem in der Figur nicht dargestellten Betrachter zugewandt ist. Zwischen der Fotokathode und dieser Aluminisierung 14 liegt eine Hochspannung von 10 bis 20 kV. Die aus der Fotokathode austretenden Elektronen werden in dieser Hochspannung beschleunigt, durchdringen die Aluminisierung und treffen auf die Leuchtphosphoren auf, wo sie einen Bildpunkt erzeugen.

In der Figur sind die für eine Bildröhre erforderlichen Hilfselektroden zur Zeilenfortschaltung und die dazu senkrecht angeordneten weiteren Hilfselektroden für eine Helligkeitssteuerung der Übersichtlichkeit halber nicht ausgeführt. Diese Elektroden können sowohl in dem Gasentladungsraum 4 als auch in dem Elektronenbeschleunigungsraum 5 gemeinsam oder auch durch die Trennwand 3 getrennt angeordnet sein. Gegebenenfalls kann ein

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in der Figur durch eine gestrichelte Linie 17 in dem Elektronenbeschleunigungsraum 5 angedeutetes weiteres netzartiges Gitter vorgesehen sein, mit dessen Hilfe Sekundärelektronen zur Verstärkung des von der Fotokathode 11 ausgehenden Elektronenstrahles erzeugt werden können. Dadurch kann eine weitere Steigerung der Helligkeit der Leuchtphosphore 13 erreicht werden.

Zwischen diesem Gitter 17 und der Fotokathode kann beispielsweise eine Potentialdifferenz von etwa 200 V vorgesehen sein.

Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur Ausbildung von flachen Bildröhren zur Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern.

8 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

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Patentansprüche

1J Plasma-Bildanzeigevorrichtung mit einer gasdichten Hülle, deren Innenraum in einen Gasentladungsraum und einen Elektronenbeschleunigungsraum, welcher einen Bildschirm mit Leuchtphosphoren enthält, unterteilt ist, und mit Hilfselektroden zur Zeilenfortschaltung und senkrecht dazu angeordneten weiteren Hilfselektroden zur Helligkeitssteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasen12adungsraum (4) von dem Elektronenbeschleunigungsraum (5) durch eine lichtdurchlässige, hochvakuumdichte Trennwand (3) abgeteilt ist, deren dem Leuchtschirm (1£) zugewandte Seite mit einer Fotokathode (11) als Elektronenquelle versehen ist.
2. Plasmabildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden für die Zeilenfortschaltung und die weiteren Hilfselektroden für die Helligkeitssteuerung in dem Gasentladungsraum (4) oder dem Elektronenbeschleunigungsraum (5) gemeinsam angeordnet sind.
3. Plasmabildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden für die Zeilenfortschaltung in dem Gasentladungsraum (4) und die weiteren Hilfselektroden zur Helligkeitssteuerung in dem Elektronenbeschleunigungsraum (5) angeordnet sind.
4. Plasmabildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden zur Zeilenfortschaltung im Elektronenbeschleunigungsraum (5) und die weiteren Hilfselektroden zur Helligkeitssteuerung in dem Gaseniäadungsraum

(4) angeordnet sind.
5. Plasmabildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Elektronenbeschleunigungsraum (5) ein Sekundärelektroneneaissionsgitter (17) angeordnet ist.

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6. Plasmabildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem für eine Glimmentladung in dem Gasentladungsraum (4) erforderlichen Grundgas ein Zusatzgas in geringen Mengen beigemengt ist.
7. Plasmabildanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgas Quecksilberdampf ist.
8. Verwendung der Plasmabildanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als flache Bildröhre zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder.

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