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Flache Elektronenstrahlröhre und Verfahren zu ihrer Her-
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stellung.
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( Zusatz zu Patent . .. .. ... (Patentanm. P 32 22 850.3) Die Erfindung
betrifft eine Flachbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Zwei-Kammer-Dislay zeichnet sich vor allem dadurch aus,
daß das in der hinteren Kammer erzeugte Plasma praktisch nicht mehr auf die vordere
Kammer übergreifen kann, daß die dargestellten Bilder einen sehr dunklen Hintergrund
haben und daß der Aufbau relativ einfach ist und auch kleinste Bildpunktabstände
erlaubt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den im Hauptpatent beschriebenen
Röhrentyp für eine mehrfarbige Darstellung auf der Basis dreier Grundfarben anzupassen,
und zwar so, daß alle seine Vorteile im wesentlichen gewahrt bleiben. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch eine Elektronenstrahlröhre mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Der Lösungsvorschlag übernimmt das an sich bekannte Konzept, pro Weißpunkt
jeweils nur einen Elektronenstrahl zu erzeugen und diesen Strahl durch eine Nachablenkung
auf die drei Farbpunkte des Weißpunkts zu führen. Diese Technik, die etwa in der
DE-OS 27 42 555 ausführlich diskutiert wird und auch schon ganz allgemein für Zwei-Kammer-Panels
vorgeschlagen worden ist (DE-OS 29 39 426), hat gegenüber der konventionellen Methode,
jeden Farbpunkt mit einem eigenen Elektronenstrahl anzuregen, eine Reihe von Vorzügen:
Der Ansteueraufwand ist insgesamt geringer. Die Steuerstruktur kann ein gröberes
Raster
haben und ist damit leichter herstellbar, ein Umstand, der
vor allem bei Geräten mit hoher Bildauflösung wie Fernsehröhren ins Gewicht fällt.
Die gleiche Steuerstruktur kann - mit oder ohne Zusatzteil - für eine farbige oder
monochromatische Darstellung benutzt werden und ist somit vielseitig verwendbar.
Dabei gestalten sich die Verhältnisse im vorliegenden Fall besonders günstig, weil
man die Strahlablenkung mit Elektroden bewerkstelligen kann, die schon aus Gründen
der Strahlfokussierung vorhanden sein sollten, und überdies der in den Nachbeschleunigungsraum
eintretende Elektronenstrahl in Auslenkungsrichtung sehr schmal ist und dementsprechend
eine besonders feine Farbpunktrasterung zuläßt.
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Die Ablenk- und Fokussiereinheit kann mit einer oder zwei Zwischenelektroden
pro Spaltenleiter aufgebaut sein.
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Beide Alternativen haben ihre spezifischen Vorzüge: Ist den Spalten
jeweils nur eine einzige Elektrode zugeordnet, so erhält die Steuerstruktur einen
relativ einfachen Aufbau; allerdings muß man beachten, daß Elektronçnstrahlen benachbarter
Spalten gegenläufig abgelenkt werden, und den Leuchtschirm und/oder den Schaltungsteil
der Röhre entsprechend auslegen. Eine Ausführung mit zwei Zwischenelektroden pro
Spalte ist mechanisch etwas komplizierter, zumal die schmalen Spalte zwischen nebeneinanderliegenden
Elektrodenpaaren überschlagsfest sein müssen und keine Falschstrahlen passieren
lassen dürfen; sie ist dennoch der einfacheren Variante unter Umständen vorzuziehen,
da die Nutzstrahlen.sauber voneinander entkoppelt sind und das Display mit einer
herkömmlichen Farbpunktverteilung und konventionellen Ansteuereinheiten auskommt.
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Im allgemeinen wird man die zeilensequentiell adressierte Elektronenstrahlröhre
so ansteuern, daß die jeweils selektierte Zeile nacheinander die drei Farbauszüge
der gesam-
ten Zeileninformation erhält und die Elektronenstrahlen
zeitsynchron abgelenkt werden. Daneben besteht aber auch noch die Möglichkeit, die
Farbinformationen bild- statt zeilenweise einzuschreiben. ein solcher Bildaufbau
könnte sich für farbige Datensichtschirme empfehlen.
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Die Fertigung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird besonders
rationell, wenn man die Spaltenleiter durch ein Isolatorgerüst abstützt, das zugleich
auch als Träger für die Zwischenelektroden fungieren kann. Hat dieses Gerüst die
in Anspruch 4 charakterisierte Form, so läßt es sich durch eine beidseitige Ätzung
gewinnen. Eine solche Ätzbehandlung ist unproblematisch, da man rückseitig durch
die vorgegebenen Elektronendurchtrittsöffnungen hindurch ätzen kann und bei der
Wahl der frontseitigen Ätzöffnungen in weiten Grenzen frei ist. Bemerkenswerterweise
sind die eingeätzten Trägerflächen für die Zwischenelektrodenpaare automatisch selbst
zentriert, so daß man ohne sonderlichen Justieraufwand zu den richtigen Feldkonfigurationen
vor der Spaltenleiterebene- kommt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
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Der Lösungsvorschlag soll nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren
sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre, teilweise
geschnitten, in einer Perspektivansicht; Fig. 2 die Steuerstrukturaus Fig. 1, teilweise
weggebrochen und auseinandergezogen, aus einer anderen Perspektive; Fig. 3 von einer
abgewandelten Steuerstruktur den spaltenseitigen Teil, ebenfalls teilweise weggebrochen
und
in einer perspektivischen Darstellung.
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Der in der Fig. 1 mit seinen wesentlichen Teilen dargestellte Flachbildschirm
dient zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder. Er enthält im einzelnen eine gaagefüllte
Hülle somit einer Rückplatte 2, einer Frontplatte 3 und einer Steuerstruktur 4.
Alle drei Teile erstrecken sich in zueinander parallelen Ebenen, wobei die Steuerstruktur
das Hülleninnere in zwei Räume, einen vorderen Nachbeschleunigungsraum 5 und einen
hinteren Gasentladungsraum 6, unterteilt.
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Die Rückplatte 2 ist auf ihrer Vorderseite mit einer Schar von zueinander
parallelen, relativ großflächigen Kathodenstreifen 7 versehen. Die Frontplatte 3
trägt auf ihrer Rückseite ein regelmäßiges Raster aus Phosphorstreifen 8 und darüber
eine Nachbeschleunigungsanode 9.
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Die Phosphorstreifen, die durch die Elektronen zur Lichtabgabe angeregt
werden können, emittieren in den Farben rot (R), grün (G) und blau (B). Sie sind
auf dem Bildschirm mit einer periodischen Farbfolge verteilt -eine Periode umfaßt
sechs Streifenmit dem Farbmuster R-G-B-B-G-R.
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Die Steuerstruktur 4, die gegen die Frontplatte 3 durch einen Abstandsrahmen
10 abgestützt ist, geht am deutlichsten aus Fig. 2 hervor. Sie hat folgenden Aufbau:
Ein Träger aus isolierendem Material ist auf seiner Rück- und Vorderseite jeweils
mit einer Schar aus streifenförmigen, zueinander parallelen Leitern (Zeilenleiter
11 bzw. Spaltenleiter 12) versehen. Die Zeilenleiter verlaufen parallel zu den Kathodenstreifen
7, und die Spaltenleiter erstrecken sich senkrecht dazu. In jeden der Leiter 11,
12 sind Öffnungen - Elektroneneintrittsöffnungen 13 in den Zeilenleitern 11 und
Elektronenaustrittsöffnungen 14 in den Spaltenleitern 12 - eingebracht. Der isolierende
Träger
besteht aus einem - randseitig umrahmten - Gitter 15, das seinerseits relativ massive
Stützen 16 und vergleichsweise feine Querstreben 17 umfaßt und aus spaltensitigen
Stegen 18 zusammengesetzt ist. Das Gitter 15 ist so positioniert, daß die Zeilenleiter
an ihren beiden Rändern einer Stütze 16 aufliegen, die überdies den Zwischenraum
zwischen benachbarten Zeilenleitern ausfüllt, und in ihren Abschnitten zwischen
den Elektroneneintrittsöffnungen 13 auf den Querstreben 17 ruhen.Die Stege 18 stützen
die Spaltenleiter 12 in ähnlicher Weise wie die Stützen 16 die Zeilenleiter 11;
sie haben allerdings einen wesentlich kleineren Querschnitt und sind außerdem durch
Lücken 19 in einzelne Abschnitte aufgeteilt. Während die Stege 18 hinter der Spaltenleiterebene
angeordnet sind, befinden sich vor dieser Ebene noch weitere Isolatorteile. Es sind
dies zwischen den Spaltenleitern erstreckte Stäbe 20, die auf ihrer Rückseite an
den Elektroden und/oder den Stegen fixiert sind und auf ihrer Vorderseite jeweils
mit einer Zwischenelektrode 21 in Form eines aufmetallisierten Streifens versehen
sind.
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Die gesamte Steuerstruktur wird folgendermaßen hergestellt und montiert:
Zunächst fertigt man das Gitter 15 mit den Zeilenleitern 11 ("Zeilenteil't), die
durch Lücken 19 unterbrochenen Stege 18 mit den Spaltenleitern 12 ("Spaltenteil")
und die Stäbe 20 mit ihren Zwischenelektroden 21 ("Ablenkteile") als gesonderte
Untereinheiten. Zur Herstellung des Zeilenteils erzeugt man auf einer Glasplatte
die erforderliche Leiterstruktur und ätzt dann die Platte von beiden Seiten her.
Die Ätzung auf der Elektrodenseite erfolgt durch die Elektroneneintrittsöffnungen
hindurch, und die elektrodenabgewandte Seite wird mittels einer Maske mit langgestreckten,
jeweils einem Zeilenleiter zugeordneten Schlitzen geätzt; die Form der Maskenschlitze
ist dabei
unkritisch. Das Spaltenteil erhält man, wenn man eine
relativ dünne Glasplatte auf ihrer einen Seite mit dem gewünschten Elektrodenmuster
versieht und auf ihrer anderen Seite durch eine Maske hindurch ätzt, deren Löcher
die breiten Abstände zwischen benachbarten Stegen und die schmalen, definiert plazierten
Lücken in den einzelnen Stegen ermöglichen. Nach der Metallisierung der Stäbe fügt
man die Untereinheiten zuammen, wobei die Stützen in den Steglücken Aufnahme finden;
anschließend verfestigt man die Einzelteile miteinander und erhält ein mechanisch
festes, selbsttragendes Gebilde.
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Im Betrieb der Röhre liegen an den einzelnen Elektroden folgende Spannungen.
An den selektierten und nichtselektierten Kathodenstreifen -200V bzw. OV; an den
getasteten und nichtgetasteten Zeilenleitern OV bzw. -50V; an den Spaltenleitern
12 zwischen -80V und -30V; an den Zwischenelektroden -100V oder abwechselnd -50V
bzw. -50V oder aber - ebenfalls alternierend - -50V bzw. -150V; und an der Nachbeschleunigungsanode
+4kV. Die Zeilenleiter werden nacheinander getastet, das heißt, sukzessive auf die
Spannung OV angehoben. Während der Tastzeit erhalten die Spaltenleiter parallel
die dem Zeileninhalt entsprechenden Signalspannungen, und zwar nacheinander die
einzelnen Farbkomponenten des Gesamtinhalts. Die Kathodenspannungen sind mit der
Zeilenabtastspannung derart synchronisiert, daß das Plasma bei der Zeilenfortschaltung
jeweils z.wischen dem ausgewählten Zeilenleiter und dem gerade gegenüberliegenden
Kathodenstreifen brennt. Und die Zwischenelektrodenpotentiale werden im Takt der
Tastzeitintervalle so verändert, daß die Elektronenstrahlen, die infolge der an
den Zwischenelektroden herrschenden Spannungsverhältnisse entweder nach links oder
nach rechts abgelenkt werden oder aber keinerlei Auslenkung erfahren, auf dem farbrichtigen
Phosphorstreifen landen.
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Eine. mehr ins einzelne gehende Darstellung dieses Röhrentyps, insbesondere
auch Angaben zur Geometrie der sogenannten "verdeckten" Steuerstruktur, findet sich
in der Patentanmeldung P 32 22 850.3, auf die hiermit ausdrücklich verwiesen wird.
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Bei der geschilderten Steuerstruktur ist die Herstellung der einzelnen
Teile relativ unproblematisch. Man muß allerdings eine gewisse Sorgfalt darauf verwenden,
die Zwischenelektrodenträger in bezug auf die Spaltenleiter auszurichten. Diese
Justierarbeiten sind nicht erforderlich, wenn das Spaltenteil und die Ablenkteile
baulich zu einem einzigen, in Fig. 3 dargestellten System zusammengefaßt werden.
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Der isolierende Grundkörper dieses Systems, der sowohl die Spaltenleiter
12 als auch Zwischenelektroden 21' trägt, hat im wesentlichen die gleiche Form wie
das Gitter 15 des Zeilenteils, mit Balken 22 und Querrippen 23 entsprechend den
Stützen 16 bzw. den Querstreben 17. Er wird auch grundsätzlich genau so wie das
Gitter hergestellt, also durch eine doppelseitige Ätzung aus einer Glasplatte herausgearbeitet.
Wie die Fig. 3 zeigt, trägt jeder Balken 22 auf seinen durch die frontseitige Ätzung
entstandenen Flanken jeweils einen aufmetallisierten Streifen, der als Zwischenelektrode
21' dient. Das bedeutet, daß zu jedem Spaltenleiter zwei Zwischenelektrodengehören,
die sich folgendermaßen ohne sonderlichen Aufwand realisieren lassen: Bei dem fertig
geätzten Grundkörper werden diejenigen Bereiche, in denen sich benachbarte Balken
am nächsten kommen, durch Lackpfropfen verschlossen und die Frontflächen der Balken
mit einer Lackschicht abgedeckt. Dann bedampft man das System von vorn, und zwar
senkrecht zu seiner Erstreckungsebene mit einem geeigneten Metall und erhält somit
mit einem einzigen Aufdampfschritt sämtli-
che Zwischenelektroden.
In einer Variante hierzu könnte man zur Abdeckung der Balkenfrontflächen auf die
Lackschicht zurückgreifen, die zur Ätzung des Grundkörpers verwendet worden war.
Man spart dann am Maskierungsaufwand, kommt jedoch nicht umhin, die geradzahligen
und ungeradzahligen Zwischenelektroden aus zwei verschiedenen, schrägen Richtungen
aufzudampfen, da die wiederverwendeten Ätzöffnungen nur relativ schmal sind. Im
Rahmen dieses photolitographischen Verfahrens sollten zugleich mit den Zwischenelektroden
die erforderlichen Anschlüsse erzeugt werden, und zwar auf ungeätzten Grundkörperbereichen
am Bildschirmrand. Dies ist ohne weiteres möglich, da die geradzahligen und ungeradzahligen
Zwischenelektroden jeweils auf eine Spannungsquelle geschaltet werden können und
die entsprechende Interdigitalstruktur mit einem höchst einfachen Zuleitungsmuster
auskommt.
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Eine Röhre mit zwei statt einer Zwischenelektrode pro Spaltenleiter
kann prinzipiell mit den gleichen Betriebsspannungen an den einzelnen Elektroden
arbeiten. Oer'wesentliche Unterschied besteht darin, daß benachbarte Elektronenstrahlen
nicht mehr gegensinnig, sondern gleichsinnig abgelenkt werden. Dementsprechend können
die Phosphorstreifen auf der Frontplatte das gewohnte Muster bilden, bei dem beispielsweise
das Farbentripel R-G-B periodisch aufeinander folgt. Die Ansteuerschaltung selbst
ist in beiden Fällen die gleiche. Sie braucht im vorliegenden Zusammenhang nicht
näher erläutert zu werden, da sie keinerlei Schwierigkeiten bereitet; als Vorlage
könnte beispielsweise die in der bereits zitierten DE-OS 27 42 555 ausführlich behandelte
Schaltung dienen.
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Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht nur auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele, da es lediglich darauf ankommt, daß das Zwei-Kammer-Panel
mit einer ver-
deckten Steuerplatte eine Strahlablenkung im Nachbeschleunigungsraum
erhält. Deshalb ist vor allem der konstruktive Gestaltungsspielraum noch relativ
groß: So könnten etwa die Zwischehelektroden auch in der Spaltenleiterebene plaziert
sein und/oder die Form von Drähten statt'Bändern haben. Davon abgesehen könnte auch
die aus den Zeilenleitern, Spaltenleitern und dem zwischengeordneten Träger bestehende
Steuerplatte beliebig geformt sein, wenn nur dafür gesorgt ist, daß die Elektronenaustrittsöffnungen
"auf Lücke zwischen den Elektroneneintrittsöffnungen stehen.
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5 Patentansprüche 3 Figuren