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Anzeigevorrichtung mit einer Steuerplatte.
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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solches Display wird in der DE-OS 29 31 077 beschrieben.
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Bei dem vorbekannten Bildschirm gelangen Elektronen einer Plasmakathode
durch selektiv geöffnete Löcher einer Steuerplatte in einen plasmafreien Raum, in
dem sie auf einige kV nachbeschleunigt werden und auf einem Leuchtschirm Lichtflecke
erzeugen. Die Steuerplatte würde theoretisch ihre Funktion bereits dann erfüllen,
wenn sie lediglich getrennt ansteuerbare Zeilen- und Spaltenleiter trägt und in
den Leiterkreuzungspunkten gelocht ist. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß man mit
einer derart einfachen Scheibe den Nachbeschleunigungsraum nicht immer ausreichend
sauber vom Gasentladungsraum trennen kann.
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So treten vor allem schnelle Elektronen aus dem Plasmaraum und Ionen
aus dem Nachbeschleunigungsraum über, mit der Folge, daß der Bildkontrast begrenzt
ist bzw. die Röhre zum Durchzünden neigt.
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Diese Mängel lassen sich beseitigen, wenn man, wie dies beispielsweise
in der älteren, noch nicht veröffentlichten PatentanmeldungP3207685.1 vorgesehen
ist, zusätzliche Elektrodengitter einführt oder die Steurplattemit derart gekrümmten
Durchtrittskanälen versieht, daß sie optisch undurchlässig wird (ältere, noch nicht
veröffentlichte PatentanmeldungP3222 850.3). Bei beiden Konzepten ist allerdings
der Fertigungsaufwand relativ hoch: Mehr als zwei Elektrodenebenen benötigen mehrere,
genau zueinander justierte Träger, und wenn die Ein- und Austrittsöffnungen gegeneinander
verschoben sind, gelingt die Ausbildung der Plattendurchbft1.che nicht ohne weiteres.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Flachbildschirm der eingangs
genannten Art die Steuerplatte so zu gestalten, daß sie auch dann, wenn sie lediglich
eine Elektrodenmatrix trägt, eine gute Bildqualität ermöglicht, durchschlagsfest
ist und überdies rationell hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch ein Gasentladungspanel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei einer erfindungsgemäß ausgeführten Steuerplatte werden die Eintrittskanäle
von den Austrittskanälen, wenn nicht vollständig, so doch immerhin teilweise abgedeckt,
wobei der Verdeckungsgrad ohne weiteres über 70% liegen kann. Somit dringt nur wenig
(UV-)Licht aus der Gasentladung zum Betrachter vor. Auch von den schnellen Plasmaelektronen
gelangt nur ein geringer Prozentsatz auf den Leuchtschirm; der größte Teil wird
durch Stöße mit dem zwischen den Austrittskanälen verbliebenen Plattenmaterial abgebremst
und kann dann eine anliegende Sperrspannung nicht mehr überwinden. Ahnlich schwierig
ist es für die Ionen, die wegen ihrer großen Masse relativ "steife" Bahnen haben,
die Platte zu passieren. Nur die langsamen Elektronen aus dem GasentladungsraIB
die Ablenkfeldern naturgemäß am ehesten folgen, werden auf gewundenen Pfaden durch
geöffnete Matrixelemente geführt. Dieser ausgeprägte Filtereffekt ist mit einem
besonders geringen Hochspannungsdurchgriff gekoppelt, so daß man im Ergebnis eine
hochspannungsfeste Steuerstruktur erhält, die auch bei relativ niedrigen Schaltspannungen
einen dunklen Bildhintergrund liefert.
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Diese Struktur läßt sich mit Techniken aufbauen, die man zwischen
beherrscht: Die einzelnen Kanäle werden auf photolithographischem Wege herausgeätzt,
und zwar die Eintrittskanäle von der einen und die Austrittskanäle von der anderen
Plattenseite her; der gesamte Aufwand einschließlich der Maskenjustierung ist dabei
nicht grö-
ßer als in den Fällen, in denen eine Platte geradlinige
Löcher durch beidseitiges Ätzen erhält. Die Elektroden werden in einer der üblichen
Dickschicht- oder Düünschichttechniken erzeugt. Ist die Platte ausreichend hitzefest,
dann empfiehlt es sich, einfach eine Metallisierung aufzudrucken und einzubrennen;
dabei hängt es von den gewählten Druckbedingungen (Viskosität der zu druckenden
Masse, Maschengröße des verwendeten Siebs) ab, wie weit die fertige Leitschicht
in die einzelnen Kanäle hineinragt. Soll die Platte thermisch wenig beansprucht
werden, so könnte man die Elektrode auch aufdampfen oder aufsputtern; hier laßt
sich die Eindringtiefe am bequemsten dadurch einstellen, daß das Elcktrodenmateri
al schräg auf eine rotierende Platte geschickt wird. In Fällen, in denen es auf
eine besonders exakte Kanalgeometrie anlcommt, kann es zweckmäßig sein, die Platte
aus einer hinteren und einer vorderen Hälfte zusammenzusetzen, zwischen beiden Hälften
einen gewissen Abstand zu schaffen und die Kanalwandungen in beiden Hälften vollständig
mit den Leitern auszukleiden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
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Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren
sind einander entsprechende Teile mit gleichem Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 eine e'rfindungsgemäße Anzeigevorrichtung, teilweise geschnitten, in einer
Perspektivansicht; Fig. 2 aus dem Beispiel der Fig. 1 die Steuerplatte im Schnitt
II-II, teilweise gebrochen; und Fig. 3 die Steuerplatte der Fig. 2 in einer Rückansicht,
ebenfalls teilweise weggebrochen.
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Der dargestellte Flachbildschirm, der als Datensichtschirm verwendet
werden könnte, enthält im einzelnen eine gasgefüllte Hülle 1 mit einer Rückplatte
2, einer Frontplatte 3 und einer Steuerplatte 4. Alle drei Platten liegen in zueinander
parallelen Ebenen, wobei die Steuerplatte 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 aus zueinander
parallelen, relativ großflächigen Kathodenstreifen 7 versehen. Die Frontplatte 3
trägt auf ihrer Rückseite Phosphorstreifen 8, die durch Elektronen zur Lichtemission
angeregt werde4önnen, und darüber eine ganzflächige Nachbeschleunigungsanode 9.
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Die Steuerplatte 4, die gegen die Frontplatte 3 durch einen Abstandsrahmen
10 abgestützt wird, enthält auf ihrer Rückseite eine Schar aus zueinander parallelen
Zeilenleitern 11 und auf ihrer Vorderseite Spaltenleiter 12. Die Zeilenleiter verlaufen
parallel zu den Kathodenstreifen 7, und die Spaltenleiter erstrecken sich senkrecht
dazu. In die Platte ist ein regelmäßiges Muster aus Durchtrittskanälen eingebracht.
Diese Kanäle bestehen jeweils aus einem zeilenleiterseitigen Eintrittskanal 13 und
zwei spaltenleiterseitigen, gegenüber dem Eintrittskanal versetzten Austrittskanälen
14, die ihrer seits je zwei Eintrittskanälen 13 zugeordnet sind.
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Fig. 2 zeigt, daß die Zeilenleiter 11 in die Eintrittskanäle 13 und
die Spaltenleiter 12 in die Austrittskanäle 14 hineinreichen. Die Eindringtiefen
sind dabei so bemessen, daß die leiterfreien Eanalabschnitte so kurz sind, daß gerade
noch keine Kurzschlüsse entstehen können.
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xie der Fig. 3 zu entnehmen, haben alle Kanäle gleichgroße, ellipsenförmige
Querschnitte. Die Hauptachsen dieser
Ellipsen verlaufen bei den
Eintrittskanälen parallel zu den Zeilenleitern und bei den Austrittskanälen parallel
zu den Spaltenleitern. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß sich die Kanäle
auf der einen Plattenseite jeweils mit zwei Kanälen auf der anderen Plattenseite
geringfügig überlappen.
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Die Steuerplatte besteht aus einem photoätzbaren Glas, ist etwa 1mm
dick und hat ein Format von 210mm 260mm.
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Die Rasterung beträgt 0,4mm auf der Zeilenleiterseite und 0,32mm auf
der Spaltenleiterseite. Die Leiterbahnen sind 0,28mm bzw. 0,22mm breit und ragen
zwischen 0,5dem und 0,4mm in die etwa 0,5mm tiefen Eintritts- bzw. Austrittskanäle
hinein. Der Üterlappungsgrad der Kanäle, das heißt der Anteil der von Austrittskanälen
überschnittenen Bereiche am Gesamtquerschnitt eines jeden Eintrittskanals, liegt
bei ungefähr 20% bis 25C'S.
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Die gesamte Steuereinheit läßt sich folgendermaßen herstellen: Zunächst
bringt man in die Steuerplatte phototechnisch von der einen Seite die Eintrittskanäle
und von der anderen Seite die Austrittskanäle ein. Dann druckt man mit einem 250-mesh-Sieb
auf beiden Seiten eine Leitsilberpaste im jeweiligen Linienraster auf. Anschließend
wird die Leiterbahnstruktur bei ca. 500qC in leicht reduzierender Atmosphäre eingebrannt,
bis man einen Flächenwiderstand von ca. 5mQ erhält.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellte Ausführungsform.
So könnte man die Platte auch aus einem anderen photoätzbaren Material, beispielsweise
einer thermisch besonders stabilen Keramik, herstellen.
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Davon abgesehen muß es dem Fachmann überlassen bleiben, in bestimmten
Fällen von elliptischen Kanalquerschnitten abzugehen und/oder eine andere Zuordnung
zwischen Eintritts- und Austrittskanälen zu wählen, zumal wesentliche
Parameter
der Steuerplatte, etwa ihre Strom-Spannwngs-Kennlinie oder der Durchgriff, von der
Form der Kanäle und von der Art und der Größe ihrer Uberschneidung abhängen.
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5 Patentansprüche 3 Figuren