DE3035988A1 - Planar colour TV screen - has cold cathode with cellular emission at crossing point and column control matrix - Google Patents

Planar colour TV screen - has cold cathode with cellular emission at crossing point and column control matrix

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Abstract

The flat colour TV screen comprises a front glass plate (1), a few mm thick, and a rear plate (2) parallel to it and connected using a frame (3) forming a vacuum seal. On the inside of the front plate are the parallel anode strips (4) coated with the three colour phosphors (6) so that every third one is the same colour. On the rear glass plate (2) is a cold cathode structure (11) with an emission area on the point where line conductors (8) and column conductors (9) cross forming, in total, a control matrix. At this crossing point, each column conductor has a hole (b) of diameter three times the conductor thickness.

Description

Flache Bildröhre.Flat picture tube.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruts 1 Ein solches Display wird in der Patentanmeldung P 30 26 60801 beschrieben.The invention relates to a flat panel tube according to the preamble des Claims 1 Such a display is described in patent application P 30 26 60801.

Bei den Arbeiten am flachen Fernsehbildschirm hat man in letzter Zeit vor allem mit Displays auf Gasentladungsbasis große Fortschritte gemacht. Besonders aussichtsreich erscheint dabei ein Paneltyp, bei dem eine Gasentladung als Elektronenquelle dient, aus der Elektronen durch ausgewählte Löcher einer Steuermatrix gezogen, nachbeschleunigt und schließlich auf einen Leuchtschirm geschickt werden (DE-PS 2412869). Eine Röhre dieser Art liefert bereits heute Fernsehbilder in einer durchaus akzeptablen Qualität, hat aber noch keine ausreichende Lebensdauer und verlangt überdies einen nicht unbeträchtlichen Herstellungsaufwand. Die Lebensdauer wird durch plasmabedingte Phänomene (Gasaufzehrung, Kathodensputtern, Kurzschlußneigung) begrenzt, gegen die man noch kein sicheres Mittel gefunden hat; und die Fertigung wird vor allem durch die Steuerplatte belastet, die hochgenau durchbrochen und abgestützt werden muß.When working on the flat TV screen one has lately Great progress has been made especially with displays based on gas discharge. Particularly A panel type that uses a gas discharge as the electron source appears promising serves, from which electrons are drawn through selected holes in a control matrix, accelerated and finally sent to a fluorescent screen (DE-PS 2412869). One tube of this type already delivers television pictures in a perfectly acceptable quality, but does not yet have a sufficient service life and, moreover, requires a not inconsiderable one Manufacturing effort. The service life is determined by plasma-related phenomena (gas consumption, Cathode sputtering, tendency to short-circuit), against which one is not yet sure Has found funds; and the production is mainly stressed by the control plate, which must be broken through and supported with great precision.

Die mit der Gasentladung zusammenhängenden Schwierigkei ten entfallen, wenn man als Elektronenquelle eine seitlich angeordnete streifenförmige Kathode herkömmlicher Art verwendet und den Elektronenstrahl durch elektronenoptische Mittel über die Anzeigefläche leitet und an ausgewählten Stellen nach vorne zum Leuchtschirm hin auslenkt; vgl. hierzu beispielsweise die DE-OS 2638708S die eine sogenannte ttS-lalom¢Fokusslerungn vorschlägt. Eine solche Elektronentührung verlangt allerdings äußerst filigrane Elektrodenstrukturen mit freitragenden Elementen, so daß man auch hier vor Fertigungsproblemen steht und mit Eunktionsausfällen rechnen muß.The difficulties associated with the gas discharge are eliminated, if the electron source is a laterally arranged strip-shaped cathode conventionally used and the electron beam by electron optical means leads across the display area and at selected points to the front of the fluorescent screen deflects towards; See, for example, DE-OS 2638708S, the so-called ttS-lalom ¢ focussing suggests. Such an electron removal is required, however extremely filigree electrode structures with self-supporting elements, so that one is also faced with manufacturing problems here and that there will be malfunctions got to.

Eine weitere Alternative zur Gasentladung ist der Bildschirm mit einer Fotokathode als Elektronenquelle (vgl.Another alternative to gas discharge is the screen with a Photocathode as electron source (cf.

hierzu beispielsweise die DE-OS 2306823). Dieses Konzept wurde schon relativ früh aufgegriffen1 verlor aber rasch an Bedeutung, möglicherweise deshalb, weil normalerweise die Fotokathode eine eigene leistungsverzehrende Lichtquelle benötigt und jeder Elektronenstrahl einen eigenen Bührungs- und Vervielfacherkanal haben muß.for example DE-OS 2306823). This concept already worked picked up relatively early1 but quickly lost its importance, possibly because because normally the photocathode has its own power-consuming light source is required and each electron beam has its own guide and multiplier channel must have.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flache Bildröhre nach einem neuartigen Prinzip zu entwickeln, das einen einfachen und robusten Aufbau ermöglicht, einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet und auch höchste Informationsmengen verarbeiten kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Display mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.The object of the present invention is to provide a flat picture tube to develop a new principle that has a simple and robust structure enables reliable operation and also the highest amounts of information can handle. To solve this problem, a display is provided according to the invention the features of claim 1 proposed.

Eine erfindungsgemäße Bildröhre enthält keine mechanisch komplizierten, stützbedürftigen oder voluminösen Teile.A picture tube according to the invention does not contain any mechanically complicated, parts in need of support or bulky parts.

Insbesondere fehlen strahlleitende Elemente, da, wieüerschlägige Rechnungen gezeigt haben, die erfindungsgemäß vorgesehenen Emissionsflächenberandungen die Elektronenstrahlen bereits ausreichend bündeln. Hinzukommt, daß sämtliche Röhrenteile im Inneren der Vakuumhülle untergebracht sind, so daß das Display eine sehr kompakte Form mit einer Bautiefe unter 1cm und einem Gewicht von weniger als 3kg (bezogen auf 70cm Bilddiagonale) erhalten kann. Dabei sind gute Bildqualitäten zu erwarten, da man bereits heute sehr leistungsfähige Kaltkathoden mit p-nuDergang und negativer Elektronenaffinität zur Verfügung hat, die die erforderlichen Elektronenstrome - etwa 1fA pro mildpunktelement bei einer zeilensequentiellen Ansteuerung - ohne weiteres abgeben können.In particular, there are no radiation-guiding elements, as there are excessive calculations have shown the emission surface boundaries provided according to the invention Already bundle electron beams sufficiently. In addition, all tube parts are housed inside the vacuum envelope, making the display a very compact one Form with a construction depth of less than 1 cm and a weight of less than 3 kg (based on on a screen diagonal of 70cm). Good image quality can be expected, because you already have very powerful cold cathodes with p-zero and negative Has electron affinity available that generates the required electron currents - about 1fA per mild point element with a line-sequential control - without further ado can submit.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Vleiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.Advantageous embodiments and Vleiter formations of the invention are Subject of further claims.

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausihrungsbeistiels näher erläutert werden. In den Figuren sind einander en-tsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen Fig. 1 das Ausführungsbeispiel in einem Seitenschnitt, Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1, Fig. 3 einen Teil der in den Figuren l und 2 dargestellten Steuermatrix, ohne Kathodenschicht und von der Vorderplatte aus gesehen.The proposed solution should now be based on one in the accompanying drawing Ausihrungsbeistiels shown are explained in more detail. In the figures are each other Corresponding parts are provided with the same reference numerals. 1 shows the exemplary embodiment in a side section, FIG. 2 shows a detail of FIG. 1, FIG. 3 shows part of control matrix shown in FIGS. 1 and 2, without cathode layer and from seen from the front panel.

Die Figuren sind der Übersicht halber sehr schematisch gehalten. Weggelassen sind alle Displayteile, die für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, etwa elektrische Zuleitungen oder Stützelemente.The figures are kept very schematic for the sake of clarity. Omitted are all display parts that are not absolutely necessary for an understanding of the invention are, for example electrical leads or support elements.

Die Flachbildröhre der Fig. ist als Bildschirm für ein Farb-Fernsehgerät vorgesehen. Ihre Vakuumhülle besteht aus einer Vorderplatte 1 und einer dazu parallelen Rückplatte 2. Beide Platten sind über einen Rahmen 3 miteinander verbunden und zugleich voneinander distanziert.The flat screen tube of the figure is used as a screen for a color television set intended. Your vacuum envelope consists of a front panel 1 and one parallel to it Back plate 2. Both plates are connected to one another via a frame 3 and at the same time distanced from each other.

Die Vorderplatte 1, beispielsweise eine wenige Millimeter dicke Glasplatte, trägt auf ihrer Rückseite zueinander parallele Anodenstreifen 4 und auf jedem dieser Streifen eine ebenfalls streifenförmige Phosphorschicht 6. Jede dritte Phosphorschicht hat die gleiche 7narbe, ist also entweder rot oder blau oder grün (Die farbigen Bilder werden bekanntlich aus drei Grundfarben aufgebaut).The front plate 1, for example a glass plate a few millimeters thick, carries on its back mutually parallel anode strips 4 and on each of these Stripes a likewise strip-shaped phosphor layer 6. Every third phosphor layer has the same scar, so it is either red or blue or green (the colored It is well known that images are made up of three basic colors).

Sämtliche Anoden, die Phosphorszreifen einer bestimmten Farbe tragen, laufen auf einen gemeinsamen Anschluß 7, der die Vakuumhülle zwischen Rahmen 3 und Vorderplatte 1 durchtritt.All anodes that have phosphor strips of a certain color, run on a common connection 7, which is the vacuum envelope between frame 3 and Front plate 1 penetrates.

Die Rückplatte 2, die ebenfalls aus Glas besteht, ist auf ihrer Vorderseite mit einer Steuermatrix versehen. Die Matrix besteht aus Zeilenleitern 8 und Spaltenleitern 9.The back plate 2, which is also made of glass, is on its front side provided with a control matrix. The matrix consists of row conductors 8 and column conductors 9.

Zwischen den Zeilenleitern einerseits und den Spaltenleitern andererseits erstreckt sich eine Kathodenschicht 11, die in den Kreuzungspunkten zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern jeweils ein aktives Kathodenelement enthält. An diesen Stellen weisen die Spaltenleiter9 jeweils eine Öffnung 12 auf. Die Öffnungen haben einen runden Querschnitt, ihr Durchmesser b liegt zwischen 0,2mm und O,3mm und ihre Tiefe t hat etwa den halben Wert. Bei den gewählten Abmessungen wirkt die Wand einer jeden Öffnung wie eine Fokussierelektrode: Der aus der Kathodenschicht 11 emittierte Elektronenstrahl wird derart gebündelt, daß er sich auf seinem relativ kurzen, geradlinigen Weg zur gegenüberliegenden Phosphorschicht nur wenig aufweitet und keine zusätzlichen Strahlformer benötigt. Die Leiter könnten aus einem Metall wie Titan, Gold, Platin bestehen, die Kaltkathodenelemente sind im vorliegenden Fall GaP-GaAlP-Kaltkathoden mit Heteroübergang und negativer Elektronenaffinität Aufbau und Herstellungsweise dieses Kathodentyps werden in "IEEE 2ansactions on Electron Devices ED-26 (1979), S. 1759ff im einzelnen beschrieben.Between the row conductors on the one hand and the column conductors on the other extends a cathode layer 11, which in the crossing points between the Row conductors and the column conductors each contains an active cathode element. The column conductors 9 each have an opening 12 at these points. The openings have a round cross-section, their diameter b is between 0.2mm and 0.3mm and its depth t is about half its value. The is effective for the selected dimensions Wall of each opening like a focusing electrode: the one from the cathode layer 11 emitted electron beam is focused in such a way that it focuses on its relative short, straight path to the opposite phosphor layer only slightly widens and no additional beam shapers are required. The ladder could be made of a metal such as titanium, gold, platinum exist, the cold cathode elements are in the present Case of GaP-GaAlP cold cathodes with heterojunction and negative electron affinity The structure and method of manufacture of this type of cathode are described in "IEEE 2ansactions on Electron Devices ED-26 (1979), p. 1759ff.

Der Rahmen 3, vorzugsweise ebenfalls ein Glasteil, hält die beiden Platten 1 und 2 in einem Abstand von einigen Millimetern und ist über eine Glaslotverbindung fixiert. Er hat ein Profil, das die Wegstrecke zwischen den beiden Substraten längs der Rahmenoberfläche verlängert und dadurch die Hochspannungsfestigkeit erhöht.The frame 3, preferably also a glass part, holds the two Plates 1 and 2 at a distance of a few millimeters and is via a glass solder connection fixed. It has a profile that is the length of the path between the two substrates of the frame surface and thereby increases the high voltage resistance.

Die Röhre wird folgendermaßen betrieben: Die Zeilenleiter werden nacheinander abgetastet, und während eine Zeile eingeschaltet ist, erhalten die Spaltenleiter - farbenweise nacheinander - die Zeileninformation und die zugehörige Anode eine Hochspannung von meh- reren kV. Die Ansteuerschaltung ist dabei so ausgelegt, daß die aktivierten Kathodenelemente einem Bias-Strom von maximal 100XA und einer Schaltspannung von einigen Volt ausgesetzt sind.The tube is operated as follows: the row conductors are sequentially scanned, and while a row is on, the column conductors get - one after the other in color - the line information and the associated anode one High voltage of several reren kV. The control circuit is included designed so that the activated cathode elements a bias current of a maximum 100XA and a switching voltage of a few volts.

7 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite7 claims 3 figures Blank page

Claims (7)

Patentansprüche Flache 3Idröhre mit a) einer evakuierten Hülle aus zwei zueinander parallelen, über einen Rahmen miteinander verbundenen Trägerplatten (Vorderplatte, Rückplatte) b) einer Anode und einer durch Elektronen anregbaren Leuchtstoffschicht auf der Innenseite der Vorderplatte, c) einer Steuermatrix aus einzelnen ansteuerbaren Zeitz len- und Spaltenleitern, die jeweils in einer zur Plattenebene parallelen Ebene (Zeilenleiterebenes Spaltenleiterebene) liegen9 auf der Innenseite der Rückplatte, d) einer Kathode im Bereich der Steuermatrix9 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß e) die Kathode eine Kaltkathode ist und sich zwischen der Zeilenleiterebene und der Spaltenleiterebene befindet und f) die Leiter (Spaltenleiter 9) auf der Seite der Kalte kathode, die der Vorderplatte zugewandt ist, in den Kreuzungspunkten mit den Leitern (Zeilenleitern 8) auf der anderen Kaltkathodenseite jeweils eine Öftnung haben, deren größte Breite b höchstens dreimal so groß ist wie deren Tiefe t Claims Flat 3Idröhre with a) an evacuated envelope two parallel carrier plates connected to one another via a frame (Front plate, back plate) b) an anode and one that can be excited by electrons Phosphor layer on the inside of the front panel, c) a control matrix individual controllable Zeitz len- and column ladders, each in a for Plate plane parallel plane (row conductor plane column conductor plane) lie on 9 the inside of the back plate, d) a cathode in the area of the control matrix9 d a it is indicated that e) the cathode is a cold cathode and is located between the row conductor level and the column conductor level and f) the Conductor (column conductor 9) on the side of the cold cathode facing the front panel is, at the points of intersection with the conductors (row conductors 8) on the other cold cathode side each have an opening, the largest width b of which is at most three times as large like their depth t 2. Bildröhre nach Anspruch 1, d a d u r c h gekenng z e i c h n e t, daß die Kaltkathode eine durchgehende Emissionsfläche hat.2. Picture tube according to claim 1, d a d u r c h gekenng z e i c h n e t that the cold cathode has a continuous emission surface. 3. Bildröhre nach Anspruch 1, d a d urch gekennz e i c h n e t, daß die Kaltkathode jeweils in den Kreuzungspunkten der Zeilenleiter (8) mit den Spaltenleitern (9) eine Emissionsfläche hat. 3. picture tube according to claim 1, da d urch gekennz e i c h n e t that the cold cathode in each case in the crossing points of the row conductors (8) with the column conductors (9) has an emission area. 4. Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 39 d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kaltka- thode einen Heteroübergang und eine negative Elektronenaffinität hat, insbesondere eine GaP-GalP-Kathode ist.4. Picture tube according to one of claims 1 to 39 d a -d u r c h g e no indication that the cold ca- method a heterojunction and has a negative electron affinity, especially a GaP-GalP cathode. 5. Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Größen b und t im Verhältnis 1:0,4 bis 1:0,6, insbesondere etwa 1:0,5, zueinander stehen.5. Picture tube according to one of claims 1 to 4, d a -d u r c h g e it is not indicated that the sizes b and t in the ratio 1: 0.4 to 1: 0.6, in particular about 1: 0.5, to each other. 6. Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spaltenleiteröffnungen (12) einen runden Querschnitt haben.6. Picture tube according to one of claims 1 to 5, d a -d u r c h g e it is not indicated that the column conductor openings (12) have a round cross-section to have. 7. Bildröhre nach Anspruch 6, d a durch g ekennz e i c h n e t, daß gilt: 0,15mm # b # 0,4ma, insbeson dere 0,2mm « b 4 0,3mm.7. picture tube according to claim 6, d a by g ekennz e i c h n e t that The following applies: 0.15mm # b # 0.4mm, in particular 0.2mm «b 4 0.3mm.
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