DE3541164A1 - Flache bildwiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flache Bildwieder­ gabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Veröffentlichung "Der flache Fernsehbildschirm" in der Funkschau 1980, Heft 10, SS. 63 bis 66, Bild 2, ist eine derartige flache Bildwiedergabevorrichtung bekannt. Diese weist eine auf der Innenseite phosphor­ beschichtete Frontplatte aus Glas, eine digital adres­ sierbare Steueranordnung zur Formung und Modulation des Elektronenstromes, eine einen gleichmäßigen Elektronen­ strom in Richtung der Steueranordnung sendende flächen­ hafte Kathode und eine rückwärtige Metallabkapselung auf, um die gesamte Anordnung unter Vakuum abzuschließen. Die Kathode ist dabei aus einer periodischen Anordnung von mit Oxid überzogenen Heizdrähten aufgebaut. Die Metall­ abkapselung dient dabei als Gegenelektrode und in einer Ebene zwischen dieser Gegenelektrode und den Heizdrähten ist eine periodische Anordnung von Feldformerelektroden vorhanden.

Diese flächenhafte Kathode benötigt eine große Heiz­ leistung, da die Kathode jederzeit die maximale Strom­ dichte für die Spitzenhelligkeit zu leisten hat, obwohl davon in der meisten Zeit nur ein Bruchteil benötigt wird. Diese statische Betriebsweise schadet den mit Oxid beschichteten Heizdrähten und läßt keine lange Lebens­ dauer erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für eine flache Bildwiedergabevorrichtung eine flächenhafte Kathode anzu­ geben, die eine geringere Leistung benötigt und eine gleichmäßige und hohe Helligkeit der Phosphorschicht her­ vorbringt.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Mit­ teln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un­ teransprüchen 2 bis 10 enthalten.

Die Erfindung wird nun anhand von einem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:.

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die flache Bild­ wiedergabevorrichtung und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der flachen Bildwiedergabevorrichtung.

In Fig. 1 ist von der flachen Bildwiedergabevorrichtung in einem senkrechten Schnitt nur ein Teilstück darge­ stellt. Die Frontplatte 1 bildet mit der auf ihrer Rückseite angeordneten Wanne 2 ein geschlossenes Gehäuse, welches evakuiert ist. Auf der Innenseite der Frontplatte ist eine Beschichtung aus Phosphor vorhanden, von der nur sechs Bildpunkte 3 dargestellt sind. Mit Ab­ stand von der Frontplatte 1 ist eine Steueranordnung 4 vorgesehen, auf die hier im einzelnen nicht eingegangen wird. Darauf folgt eine Zuganode 5, die entsprechend den Bildpunkten auf der Frontplatte 1 gelocht ist. Auf der Innenseite der Wanne 2 ist eine segmentierte Gegen­ elektrode 6 aufgebracht. Die Segmente der Gegenelektrode 6 verlaufen senkrecht zur Längsausdehnung der Heizdrähte 7 und ihre Anzahl ist proportional zur Anzahl der Bild­ punkte 3 in einer Zeile. Davor befinden sich in einer periodischen Anordnung mit Oxid beschichtete Heizdrähte 7. Die Heizdrähte 7 liegen alle in einer Ebene parallel zur Gegenelektrode 6. Die Längsausdehnung der Heizdrähte 7 verläuft senkrecht zur Zeichenebene. In weiteren Ebenen zwischen den Heizdrähten 7 und der Zuganode 5 sind Fokus­ sierdrähte 8, Ziehdrähte 9 bzw. Formdrähte 10 vorhanden. Alle Heizdrähte 7, Fokussierdrähte 8, Ziehdrähte 9 und Formdrähte 10 verlaufen zueinander parallel.

Mit dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau kann man eine flächenhafte Kathode für eine flache Bildwiedergabe­ vorrichtung simulieren. Dazu sei angenommen, daß die segmentierte Gegenelektrode 6 und die Heizdrähte 7 auf einem Potential von 0 Volt liegen. Hierzu werden die Heizdrähte 7 nur für die Zeit des Zeilenrücklaufes bestromt und emittieren dann in der Zeit des Zeilen­ hinlaufes Elektronen. Die Bestromung der Heizdrähte kann auch nur während der Bildwechselzeit erfolgen. An den Ziehdrähten 9 liegt eine positive Spannung im Bereich von 150 bis 500 V, wodurch die Elektronen in Richtung der Ziehdrähte 9 beschleunigt werden. An der nachfolgenden Zuganode 5 liegt eine positive Spannung im Bereich von 5 bis 40 V, so daß ein bestimmtes Bremsfeld aufgebaut wird und die ELektronen beim Durchgang durch die Löcher der Zuganode 5 eine geringe Geschwindigkeit aufweisen. An den Fokussierdrähten 8 liegt eine negative Spannung mit einem Absolutwert von etwa einem Drittel der an den Ziehdrähten 9 liegenden Spannung. Dadurch wird die aus den Heiz­ drähten 7 ausgetretene Wolke der Elektronen, wie in Fig. 1 am zweiten von links gezeichneten Heizdraht darge­ stellt, geformt. Dieser blattförmige Elektronenstrahl tritt durch die zeilenweise angeordneten Löcher in der Zuganode 5 und durch die Steueranordnung 4 und trifft danach auf die in einer Zeile liegenden Bildpunkte 3. Die Helligkeitsmodulation der einzelnen Bildpunkte in dieser Zeile wird später anhand der Fig. 2 erklärt. Zur wei­ teren Formung der Elektronenwolke liegt an den Form­ drähten 10 eine Spannung an, die gegenüber der Spannung an den Ziehdrähten 9 negativ ist und beispielsweise -40 V beträgt.

Zusätzlich zur negativen Spannung an den Fokussierdrähten 8 werden diese und/oder die Formdrähte 10 mit Ablenk­ spannungen beaufschlagt, die sich derart verändern, daß der blattförmige Elektronenstrahl jedes Heizdrahtes 7 nacheinander auf aufeinanderfolgende Zeilen trifft. Hierdurch ist es möglich, nur aus jeweils einem Heizdraht Elektronen zu ziehen und die Elektronenemmission aus den anderen Heizdrähten zu sperren. Dies wird dadurch er­ reicht, daß nur die zum jeweiligen Heizdraht gehörenden Ziehdrähte mit der positiven Spannung versorgt werden und die anderen Ziehdrähte auf Nullpotential liegen. Ist die letzte Zeile im Bereich des jeweiligen Heizdrahtes 7 er­ reicht, so wird auf den nächstfolgenden Heizdraht 7 um­ geschaltet. Die Ablenkspannung an den Fokussierdrähten 8 wird nun so verändert, daß der jetzt erzeugte blatt­ förmige Elektronenstrahl die für diesen Heizdraht 7 erste Zeile trifft. Die Weiterschaltung des Elektronenstrahles erfolgt von Zeile zu Zeile wie beschrieben. Durch die Entnahme von Elektronen aus jeweils nur einem Heizdraht 7 wird eine sehr große Reduzierung der Verlustleistung er­ reicht. Durch die impulsförmige Bestromung des jeweils eingeschalteten Heizdrahtes wird die Potentialfreiheit der Heizdrähte während der Bildwiedergabe erreicht.

In Fig. 2 ist in perspektivischer Darstellung ein Aus­ schnitt aus dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Katho­ denaufbau dargestellt. Für gleiche Teile sind gleiche Be­ zugszeichen verwendet. In dieser Figur sind die einzelnen Segmente 6 a, 6 b, 6 c, 6 d und 6 e der Gegenelektrode 6 deut­ lich zu erkennen. Der untere der beiden Heizdrähte 7 soll aktiviert sein und emittiert deswegen Elektronen, die zur gelochten Zuganode 5 fliegen. In der Zuganode 5 sind nur zwei Zeilen mit Löchern 3 dargestellt. Im in Fig. 2 dar­ gestellten Beispiel fliegen die vom Heizdraht 7 emit­ tierten Elektronen nur durch die Löcher der oberen Zeile. Die Löcher in der unteren Zeile sind deswegen alle schwarz dargestellt. An den Segmenten 6 a und 6 d der Gegenelektrode liegt ein Potential von 0 V an. An die Segmente 6 b, 6 c und 6 e ist eine Spannung von -10 V an­ gelegt worden. Infolge dessen werden in den diesen Seg­ menten gegenüberliegenden Bereichen des Heizdrahtes 7 keine Elektronen emittiert. Lediglich aus den den Seg­ menten 6 a und 6 d gegenüberliegenden Bereichen des Heiz­ draht 7 können Elektronen austreten und durch die ent­ sprechenden Löcher 3 a, 3 d in der Zuganode 5 fliegen. Diese Löcher 3 a und 3 d in der Fig. 2 sind hell gezeich­ net, während die anderen Löcher 3 in der gleichen Zeile schwarz markiert sind, weil keine Elektronen hindurchtre­ ten. Entsprechend dem Elektronendurchtritt durch die aus­ gewählten Löcher in der jeweiligen Zeile in der Zuganode 5 leuchten die entsprechenden Bildpunkte auf der Front­ platte auf.

Wählt man für die Spannung an den Segmenten der Gegen­ elektroden 6 Werte zwischen 0 V und -50 V, so kann damit eine Helligkeitssteuerung der Bildpunkte erfolgen. Da diese Steuerung der Helligkeit der Bildpunkte direkt auf die Emission der Heizdrähte einwirkt, ergibt sich ein dynamischer Betrieb der Emmission der Heizdrähte. Gegen­ über dem statischen Betrieb mit immer maximaler Emmission gemäß dem Stand der Technik ist dies ein Zustand, der den mit Oxid beschichteten Heizdrähten angepaßt ist und in dem sie eine lange Lebensdauer zeigen.

Der Abstand zwischen den Heizdrähten 7 und der Gegen­ elektrode 6 sollte so groß wie möglich gewählt werden, damit eine Lageänderung der Heizdrähte den geringst möglichen Einfluß zeigt. Je größer dieser Abstand ist, um so größer muß auch der Absolutwert der negativen Spannung an der Gegenelektrode sein.

Claims (10)

1. Flache unter Vakuum abgeschlossene Bildwiedergabe­ vorrichtung mit einer phosphorbeschichteten Frontplatte aus Glas und einer Wanne als Rückseite, in der vor einer Gegenelektrode eine Kathode aus einer periodischen Anord­ nung von Heizdrähten angeordnet und eine Steueranordnung zwischen der Kathode und der Frontplatte vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Heizdrähten (7) und der Steueranordnung (4) aufeinanderfolgend mindestens je eine Ebene aus Fokus­ sierdrähten (8) und Ziehdrähten (9) sowie eine ent­ sprechend den Bildpunkten (3) auf der Frontplatte (1) gelochte Zuganode (5) vorhanden ist.

2. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Ebene der Zieh­ drähte (9) und der Zuganode (5) eine Ebene aus Formdräh­ ten (10) vorhanden ist.

3. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Heiz- (7), Fokussier- (8), Zieh- (9) und Formdrähte (10) parallel verlaufen.

4. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (6) senkrecht zur Längsausdehnung der Heizdrähte (7) ver­ laufende Segmente aufweist, deren Zahl der Anzahl der Bildpunkte (3) in einer Zeile proportional ist.

5. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (7) auf Null­ potential liegen, an den Ziehdrähten (9) eine positive Spannung zwischen 150 und 500 V, an der Zuganode (5) eine positive Spannung zwischen 5 bis 40 V und an den Fokus­ sierdrähten (8) eine negative Spannung mit einem Absolut­ wert von etwa einem Drittel der Spannung der Ziehdrähte (9) liegt.

6. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Formdrähten (10) eine gegenüber der Spannung an den Ziehdrähten (9) negative Spannung anliegt.

7. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der negativen Spannung an den Fokussierdrähten (8) und/oder der Spannung an den Formdrähten (10) Ablenkspannungen überlagert sind.

8. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß fortschreitend mit der anzuzei­ genden Zeile jeweils in der Weise nur aus einem Heizdraht (7) Strom entnommen wird, daß nur die beiden benachbarten Ziehdrähte (9) eingeschaltet sind.

9. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (7) nur während der Zeilenrücklaufzeit oder Bildwechselzeit bestromt sind.

10. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Segmenten je nach Helligkeit des betreffenden Bildpunktes in der Zeile eine Spannung zwischen Null und minus 50 V anliegt.