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Anzeigevorrichtung und ihre Verwendung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solches Dreifarben-Display wird in der DE-OS 2939426 (Fig.1)
beschrieben.
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Bei dem vorbekannten Flachbildschirm werden Elektronen einer rückwärtigen
Gasentladung durch selektiv geöffnete Löcher einer Steuerstruktur nach vorne in
einen plasmafreien Raum gezogen, dort auf einige kV nachbeschleunigt und schließlich
auf einen Phosphorschirm gelenkt. Die Steuerstruktur ist dabei auf zweierlei Weise
realisiert.
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In einem ersten Ausführungsbeispiel liegen in Elektronenstrahlrichtung
drei Elektrodengitter hintereinander: die Zeilen- und Spaltenleiter der eigentlichen
Steuermatrix sowie spaltenleiterparallele Tetrodenleiter. Die Gitter werden dabei
durch zwei zwischengeordnete Platten abgestützt. In den Kreuzungspunkten der Zeilen-
und Tetrodenleiter, die jeweils einem der Bildpunkte entsprechen, ist die gesamte
Einheit gelocht. Die Spalten sind so breit, daß sie je drei nebeneinanderliegende
Lochreihen umfassen und dementsprechend je einer Gruppe aus drei benachbarten Tetrodenleitern
gegenüberliegen. Jeder Leiter einer dieser Dreiergruppen ist einer anderen Farbe
auf dem Phosphorschirm zugeordnet, und farbgleiche Tetrodenleiter sind elektrisch
miteinander verbunden. Im Betrieb der Röhre wird die Information zeilensequentiell
eingeschrieben, wobei die einzelnen Spaltenleiter während der Zeilenleitertastzeit
t nacheinander jeweils die drei Farbsignale eines Weißp dstes erhalten. Im Takt
des Farbwechsels werden zugleich auch die Tetrodenleiter so umgeschaltet, daß nur
die jeweils farbrichtigen Leiter
elektronendurchlässig sind. Ein
derartiger Elektrodenaufbau kommt mit besonders wenig Leitungstreibern aus: verglichen
mit einer herkömmlichen Matrix ohne Vorauswahl benötigt man nur ein Drittel der
breitbandigen Spaltenleitertreiber und zusätzlich drei Digitaltreiber. Allerdings
lassen sich auf diesem Wege keine besonders hellen Bilder erzeugen, weil nur ein
Bruchteil der in die Steuereinheit gezogenen Plasmaelektronen auch in den Nachbeschleunigungsraum
gelangt.
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Bei der zweiten Variante der DE-OS 29 39 426 bilden Zeilen- und Spaltenleiter
eine Steuermatrix für jeden Weißpunkt, und in der dritten Elektrodenebene befindet
sich hinter jedem Matrixelement ein Ablenkkondensator. Die Matrix wird wie im ersten
Beispiel angesteuert, wobei die einzelnen Kondensatoren, die taktgleich mit dem
Farbwechsel umgeschaltet werden, die Elektronenstrahlen jeweils zu den farbrichtigen
Phosphorpunkten führen. Bei einer solchen Elektronennachablenkung ist der Ansteuer-
und Kontaktierungsaufwand ebenfalls gering. Außerdem gehen nur wenige Elektronen
im Steuerraum verloren, da alle aus der Steuermatrix austretenden Elektronenstrahlen
auch genutzt werden. Hinzukommt, daß die Zeilen- und Spaltenleiter relativ grob
gerastert sind und sich dementsprechend einfach herstellen lassen. Weniger günstig
ist allerdings der Umstand, daß ausgelenkte Elektronen schräg zum statischen Nachbeschleunigungsfeld
laufen müssen; man benötigt daher - speziell bei großflächigen Displays mit relativ
großen Bildpunkteabstand - recht hohe Ablenlcspannungen und muß mit störenden Strahlaufweitungen
rechnen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung
der eingangs genannten Art mit einem Steuerteil zu versehen, das wenig zu kontaktierende
Anschlüsse hat, eine lichtstarke und konturenscharfe Darstellung ermöglicht, mit
relativ geringen Schaltspannungen arbeitet
und überdies keine besonderen
Fertigungsprobleme aufgibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Panel mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Das vorgeschlagene Display arbeitet wie die erste Panelausfuhrung
der DE-OS 29 39 426 mit Vorauswahlleitern. Insofern herrschen schaltungstechnisch
gLeich günstige Verhältnisse. Die Elektronenausbeute ist deutlich höher, weil alle
Elektronen, die ein Matrixelement passiert haben, zu dem gerade auf Durchlaß geschalteten
Tetrodenleiter gezogen werden. Die Matrixlöcher fluchten in der Regel nicht mit
den Tetrodenleiterlöchern, so daß auch im vorliegenden Fall die meisten Elektronen
auf schrägen Bahnen geführt werden. Diese Schrägführung ist aber - anders als bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel der erwähnten Offenlegungsschrift - auf einen von
der Hochspannung weitgehend abgeschirmten Raum beschränkt. Dem Nachbeschleunigungsfeld
werden die Elektronen erst dann ausgesetzt, wenn sie von den Tetrodenleitern erneut
gebündelt und geradegerichtet worden sind. Die Steuermatrix hat einen relativ großen
Lochabstand - das Raster entspricht bei n Tetrodenleitern pro Auswahlleiter dem
einer Matrix mit n Ablenkschritten - und läßt sich nicht zuletzt auch deshalb besonders
leicht strukturieren, weil die Lochquerschnitte zumindest in einer Richtung quer
zur Tetrodenleitererstreckung zwischen gewissen Grenzen liegen müssen. Diese erfindungsgemäß
vorgeschriebenen Grenzwerte, die von der Größe der Tetrodenleitergruppen sowie von
der Breite und dem gegenseitigen Abstand der Tetrodenleiterlöcher abhängen, lassen
einen relativ großen Gestaltungsspielraum; man muß allerdings darauf achten, daß
der maximale Elektronenauslenkwinkel nicht größer als 600 wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
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Der Lösungsvorschlag soll nun anhand zweier bevorzugter, in der beigefügten
Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
In den Figaren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen: Fig. 1 eine erste Anzeigevorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
teilweise weggebrochen; Fig. 2 vom Beispiel der Fig. 1 die Steuerstruktur im Schnitt
II-II, teilweise weggebrochen; Fig. 3 von der Steuerstruktur der Fig. 2 eine Frontansicht;
und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, geschnitten quer zur Tetrodenleitererstreckung
und ebenfalls teilweise weggebrochen.
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Die Anzeigevorrichtung der Figuren 1 bis 3 ist ein Graphikdisplay
mit Buntdarstellung. Der Bildschirm enthält im einzelnen eine gasgefüllte Hülle
1 mit einer Rückplatte 2, einer Frontplatte 3 und einer Steuerstruktur 4.
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Alle drei Teile liegen 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 aus zueinander
parallelen, relativ großflächigen Kathodenstreifen 7 versehen. Die Frontplatte 3
trägt auf ihrer Rückseite Phosphorstreifen 8, die durch Elektronen zur Lichtemission
angeregt werden können, und darüber eine ganzflächige Nachbeschleunigungsanode 9.
Die Phosphorstreifen, die in den Farben rot, grün und blau emittieren, sind auf
der Anzeigefläche in der üblichen Farbenfolge verteilt.
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Die Steuerstruktur 4, die gegen die Frontplatte durch einen Abstandsrahmen
10 abgestützt wird, umfaßt drei Scheiben: eine hintere Steuerscheibe 11, eine davor
be-
findliche Abstandsscheibe 12 und eine vor die Abstandsscheibe
gesetzte vordere Steuerscheibe 13. Die Steuerscheibe 11 ist beidseitig jeweils mit
einer Schar aus zueinander parallelen, einzeln ansteuerbaren Leitern versehen. Die
Leiter auf der Rückseite (Zeilenleiter 14) verlaufen parallel zu den Kathodenstreifen
7, und die frontseitigen Leiter (Spaltenleiter 15) erstrecken sich senkrecht dazu.
Die vordere Steuerscheibe 13 trägt rück-und frontseitig jeweils spaltenleiterparallele
Tetrodenleiter 16 bzw. 16t. Je drei aufeinanderfolgende Tetrodenleiter liegen einem
Spaltenleiter 15 gegenüber; jeder der drei Leiter ist einem andersfarbigen Phosphorstreifen
8 zugeordnet, und die Leiter gleicher Farbzuordnung sind elektrisch zusammengeschaltet.
Dort, wo die Zeilen-und Spaltenleiter sich kreuzen, ist die hintere Steuerscheibe
11 jeweils gelocht (Eintrittskanäle 17). An den gleichen Stellen weist die Abstandsscheibe
12 Durchbrechungen (Ablenkkanäle 18) auf, die sich in einer zeilenleiterparallelen
Ebene nach vorne hin erweitern. Die vordere Steuerscheibe 13 besitzt im Bereich
der erwähnten Leiterkreuzungspunkte jeweils drei, in Zeilenrichtung nebeneinander
liegende Öffnungen (Austrittskanäle 19).
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Die Tetrodenleiter, die jeweils eine Reihe von übereinander liegenden
Austrittskanälen miteinander verbinden, reichen tief in die Kanäle 19 der rela-tiv
dicken Scheibe 13 hinein und sind alternierend auf der Vor- und Rückseite ihres
Substrats plaziert. Diese Verteilung vergrößert das effektive Leiterraster und erleichtert
somit die Elektrodenstrukturierung.
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Die Steuerstruktur ist folgendermaßen beschaffen und dimensioniert:
Die Scheiben 11 und 12 sind aus einem 0,1mm bis 0,3mm dicken Glas, dessen Durchbrüche
in der Gasphase einer konzentrierten Flußsäure herausgeätzt worden sind und dessen
Leiterbahnen aus photolithographisch erzeugten, galvanisch verstärkten TiCu-Schichten
bestehen (DE-PS
2802976). Die Scheibe 13, die zwischen 0,7mm und
1,0mm stark ist, besitzt aus einem photoätzbaren, mechanisch stabilen Glas, das
sein Loch- und Elektrodenmuster auf photqtechnischem Wege erhalten hat (DE-OS 29
31 077). Die Eintrittskanäle haben in Zeilenrichtung eine Breite be, die dem Abstand
ba + 2.b5 der beiden äußeren Austn'.ttskanäle der zugehörigen Austrittskanalgruppe
entspricht (ba, s = Breite der Austrittskanäle bzw. der Scheibenstege zwischen den
Austrittskanälen, gemessen in Zeilenrichtuni.
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In Spaltenrichtung sind die Kanäle 17 und 19 etwa gleich groß. Die
Ablenkkanäle 18, die die Spaltenleiter 15 von den Streifenleitern 16 distanzieren,
haben eine Länge 1, die etwa dem Wert be entspricht. Bei einem Bildformat von 200
. 250mm² und 400 400 Farbtripeln ergeben sich Leiterraster von 0,5mm auf der Zeilenleiterseite,
von etwa 0,6mm bei den Spaltenleitern und von etwa 0,4mm auf den beiden Seiten der
vorderen Steuerscheibe.
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Angesteuert wird die Anzeigevorrichtung wie das Display der zitierten
DE-OS 29 39 426, auf die verwiesen wird.
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Weitere Betriebs- und Konstruktionseinzelheiten sind in Elektronik
14 (1982) 79 zu finden.
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Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von dem ersten Beispiel
vor allem dreierlei Hinsicht: Die Leiter der Steuerstruktur sind keine Schichtelektroden,
sondern Drähte (Zeilenleiter 14', Spaltenleiter 15' und Tetrodenleiter 16't'); statt
in den Spalten wird diesmal in den Zeilen eine Vorauswahl getroffen, das heißt,
die wie bisher zu Gruppen aus je drei Leitern zusammengefaßten Tetrodenleiter 16"'
verlaufen zeilenleiterparallel; der Abstandsrahmen ist durch eine Abstandsplatte
10' ersetzt, die entsprechend dem Bildpunkteraster gelocht ist.
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Bei dieser Variante bestehen die Scheiben aus einem zwischen 0,1mm
und 0,3mm starken Dünnglas und die Abstandsplatte aus einem photoätzbaren Glas mit
einer Dicke zwischen
etwa 0,7mm und 1,Omm. Die Vorauswahldrähte
sind zwischen 0,5mm und 1,0mm stark, während der Durchmesser der übrigen Draht etwa
0,3mm beträgt; das Drahtmaterial ist eine Legierung auf Ni-Basis. Das Raster der
Zeilenleiter beträgt 5,1mm, auf der Spaltenleiterseite ist der Rasterabstand 1,2mm
groß, und die Tetrodenleiter sind mit einer Schrittgröße von 1,7mm gerastert. Der
relativ große Zeilenleiterabstand macht es möglich, die Steuerstruktur gegen die
Rückplatte durch etwa 2mm breite Stützplatten 20 zu distanzieren. Da das Steuerteil
auch gegen die Frontplatte ganzflächig beabstandet ist, kann man mit dieser Bauweise
extrem große Bildformate von beispielsweise 1000-1500mm2 mit relativ dünnen, nur
etwa Smm starken Wandplatten implosionssicher realisieren.
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Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel wird folgendermaßen
adressiert: die Zeilenleiter werden nacheinander angesteuert, und während jeder
Zeilenleitertastzeit T erhalten die Spaltenleiter, die jeweils einer bestimmten
Farbe zugeordnet sind, nacheinander die Informationen dreier aufeinanderfolgender
Bildzeilen. Die Tetrodenleiter werden dabei phasengleich mit dem Bildzeilenwechsel
umgeschaltet, so daß die durch die Steuermatrix gezogenen Elektronen während der
Zeit T nacheinander die drei Leiter einer jeden Tetrodenleitergruppe passieren.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die dargestellten 4usführungsbeispiele
beschränkt. So ist es ohne Belang, mit welcher Elektrodenkonfiguration das Plasma
erzeugt wird; auch andere Elektronenquellen, etwa Heißkathoden, sind durchaus denkbar.
Unabhängig davon kann die Steuereinheit durchaus noch modifiziert werden, ohne daß
sich die Schalteigenschaften spürbar verschlechtern. So könnten die Eingangs- und/oder
Ausgangskanäle statt rechteckige auch runde oder ovale Querschnitte erhalten. Im
übrigen spielt es keine Rolle, ob die Scheiben aus einem Glas
oder
einem anderen Isolator, etwa einem mehrschichtigen' glashaltigen Verbundkörper,
hergestellt sind.
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10 Patentansprüche 4 Figuren