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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetmatrixanzeigeeinheit und
insbesondere Abstandshalter, Träger,
Gitter- und Anodenelektroden zur Verwendung in einer solchen Anzeige.
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Eine
Magnetmatrixanzeige der vorliegenden Erfindung ist besonders – jedoch
nicht ausschließlich – hilfreich
in Anwendungen mit Flachbildschirm, beispielsweise in Fernsehempfängern und
visuellen Anzeigeeinheiten für
Computer, insbesondere – jedoch nicht
ausschließlich – in tragbaren
Computern, Personal Organizers, Datenfernübertragungsgeräten und
dergleichen.
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Die
Herstellung von herkömmlichen
Flachbildschirmanzeigen, beispielsweise Flüssigkristallanzeigen und Feldemissionsanzeigen,
ist kompliziert, da sie jeweils einen verhältnismäßig hohen Grad an Halbleiterherstellung,
empfindliche Materialien und enge Toleranzbereiche beinhaltet.
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Die
PCT-Patentanmeldung WO 97/08726 beschreibt eine Magnetmatrixanzeige
mit einer Katode zum Aussenden von Elektronen, einem Dauermagneten
mit einer zweidimensionalen Anordnung von Kanälen, die sich zwischen entgegengesetzten
Polen des Magneten erstrecken, wobei die Richtung der Magnetisierung
von der der Katode gegenüberliegenden
Oberfläche
zur gegenüberliegenden
Oberfläche
verläuft.
Der Magnet erzeugt in jedem Kanal ein Magnetfeld, um Elektronen
vom Katodenmittel zu einem Elektronenstrahl zu formen. Außerdem weist
die Anzeige einen Bildschirm zum Empfangen eines Elektronenstrahls
aus jedem Kanal auf. Der Bildschirm weist einen Leuchtstoffüberzug gegenüber der
von der Katode abgewandten Seite des Magneten auf, wobei der Leuchtstoffüberzug eine
Vielzahl von Bildelementen umfasst, die jeweils einem anderen Kanal
entsprechen.
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Bei
der Magnetmatrixanzeige wird ein dickes Glas für den Bildschirm und die Montageplatte
(backplate) verwendet, um sicherzustellen, dass eine selbsttragende
Struktur erhalten wird, wenn das Glasgehäuse evakuiert wird. Die zum
Bereitstellen dieser selbsttragenden Struktur benötigte Glasdicke begrenzt
in der Tat diesen Ausführungstyp
auf Bildschirmdiagonalen von bis zu 24 Zoll (610 mm).
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Um
Bildschirmgrößen mit
einer Diagonalen von mehr als 24 Zoll (610 mm) oder eine Verringerung
der Glasdicke und folglich des Gewichts der Anzeige zu ermöglichen,
muss ein dünneres
Glas verwendet werden. Dies macht die Verwendung von vorderseitigen
Abstandshaltern und rückseitigen
Trägern
erforderlich, um dem atmosphärischen
Druck auf die Außenseite
des Glasgehäuses
aufgrund des in diesem vorhandenen Vakuums standzuhalten. Solche
Abstandshalter und Träger
können
entwickelt werden, jedoch ändert
die Dielektrizitätskonstante
eines isolierenden Trägers
die Position der fernen Katode und die Elektronendichte in der Nähe des Trägers. Dies
bewirkt eine Gitterblockierung und die Aussendung von Elektronen.
Die Dielektrizitätskonstante
eines isolierenden Abstandshalters ändert die elektrostatischen
Feldmuster in der Nähe
des Abstandshalters oder des Trägers
und ändert
folglich die Form und/oder die Richtung des Elektronenstrahls.
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Folglich
erscheint an den Positionen, wo sich die Abstandshalter oder die
Träger
befinden, ein sichtbares Muster auf dem Bildschirm. Falls eine Komponente
(Abstandshalter oder Träger)
zwischen jedem Bildelement des Bildschirms verwendet wird, verursacht
eine solche sichtbare Musterung kein Problem, da sie auf dem gesamten
Bildschirmbereich einheitlich vorhanden ist. Bei einer praktischen
Ausführung
werden solche Abstandshalter und Träger in Intervallen von etwa
10 mm positioniert, und so kann die Musterung im von der Anzeige
erzeugten Schirmbild wahrgenommen werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun eine Magnetmatrixanzeigeeinheit bereitgestellt,
die Folgendes umfasst: ein Substrat; ein Katodenmittel zum Aussenden
von Elektronen; einen Dauermagneten; eine zweidimensionale Anordnung
von Kanälen, die
sich zwischen entgegengesetzten Polen des Magneten erstrecken; wobei
der Magnet in jedem Kanal ein Magnetfeld erzeugt, um die Elektronen
aus dem Katodenmittel zu einem Elektronenstrahl zu formen; einen
Bildschirm zum Empfangen des Elektronenstrahls aus jedem Kanal,
wobei der Bildschirm einen Leuchtstoffüberzug gegenüber der
von der Katode abgewandten Seite des Magneten aufweist, wobei der
Leuchtstoffüberzug
eine Vielzahl von Bildelementen aufweist, die jeweils einem anderen
Kanal entsprechen; und Gitterelektrodenmittel, die zwischen dem
Katodenmittel und dem Magneten angeordnet sind, um den Elektronenfluss
vom Katodenmittel in jeden Kanal zu steuern, wobei die Gitterelektrodenmittel
eine Vielzahl von Löchern
aufweisen, wobei jedes Loch einem der Kanäle entspricht (WO 97/08726).
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Die
vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetmatrixanzeigeeinheit außerdem Folgendes
umfasst: einen oder mehrere Träger
zwischen dem Substrat und dem Magneten; und wobei die Löcher in
der Nähe
der Träger
einen veränderlichen
Querschnitt aufweisen, so dass festgestellte Änderungen der Aussendung von
Elektronen durch das Katodenmittel in der Nähe der Träger, die durch einen oder mehrere
Träger
verursacht werden, kompensiert werden (Anspruch 1).
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Die Änderungen
des Querschnitts der Löcher
ermöglichen
es, dass jede Verschiebung der Position der fernen Katode und jede Änderung
der Elektronendichte in der Nähe
des Trägers
kompensiert werden. Diese Kompensation kann mittels einer Änderung
des Durchmessers der Löcher
oder durch eine Änderung
der Form der Löcher
erfolgen. Normalerweise ist die Form der am nächsten bei den Abstandshaltern
gelegenen Löcher
nicht kreisförmig, sondern
vorzugsweise elliptisch.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Katodenmittel zum Aussenden von Elektronen ein Extraktionsgitter;
und der eine oder die mehreren Träger zwischen dem Substrat und
dem Magneten sind so angeordnet, dass sie das Extraktionsgitter
halten. Dies ermöglicht
es, dass der Abstandshalter eine zweite Funktion erfüllt, wodurch
kein gesonderter Träger
für das
Extraktionsgitter benötigt wird.
Außerdem
umfasst das Katodenmittel zum Aussenden von Elektronen in einer
bevorzugten Ausführungsform
Glühkatodenheizfäden; und
der eine oder die mehreren Träger
zwischen dem Substrat und dem Magneten sind so angeordnet, dass
sie die Glühkatodenheizfäden halten.
Dies ermöglicht
es, dass der Abstandshalter eine dritte Funktion erfüllt, wodurch
kein gesonderter Träger
für die
Glühkatodenheizfäden benötigt wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Anzeige außerdem
Folgendes: einen oder mehrere Abstandshalter zwischen dem Bildschirm
und dem Magneten; und Anodenmittel, die auf der von der Katode abgewandten
Oberfläche des
Magneten angeordnet sind, um Elektronen durch die Kanäle zu beschleunigen,
wobei die Anodenmittel in der Nähe
der Abstandshalter eine veränderliche Form
aufweisen, so dass festgestellte Änderungen der Form und der
Position des Elektronenstrahls, die durch den einen oder die mehreren
Abstandshalter verursacht werden, kompensiert werden.
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Die
veränderliche
Form der Anodenmittel in der Nähe
des Abstandshalters ermöglicht
es, dass jede Änderung
der elektrostatischen Feldmuster in der Nähe des Abstandshalters und
folglich jede Änderung
der Form der Richtung des Elektronenstrahls kompensiert wird.
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Vorzugsweise
weisen der eine oder die mehreren Träger zwischen dem Substrat und
dem Magneten und der eine oder die mehreren Abstandshalter zwischen
dem Bildschirm und dem Magneten eine geringe Leitfähigkeit
auf, so dass eine statische Aufladung verhindert wird. In einer
bevorzugten Ausführungsform
bestehen der eine oder die mehreren Träger zwischen dem Substrat und
dem Magneten und der eine oder die mehreren Abstandshalter zwischen dem
Bildschirm und dem Magneten aus Glaskeramik.
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Nun
werden bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines
Beispiels einer Magnetmatrixanzeigeeinheit nach dem Stand der Technik
ist;
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2 eine Schnittperspektive
des Beispiels von 1 ist;
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3 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer
praktischen Magnetmatrixanzeigeeinheit nach dem Stand der Technik
ist;
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4 eine grafische Darstellung
des Anzeigengewichts als Funktion von der Glasdicke für veränderliche
sichtbare Diagonalgrößen des
Bildschirms nach dem Stand der Technik ist;
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5 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer
praktischen Magnetmatrixanzeigeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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6 eine Ansicht von Abstandshaltern nach
dem Stand der Technik ist;
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7 eine Ansicht von Abstandshaltern
ist, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
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8 eine Ansicht eines auf
der Magnetoberfläche
befindlichen Abstandshalters ist;
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9 eine Ansicht von rückseitigen
Trägern ist,
die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
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10 eine ferne virtuelle
Glühkatode
nach dem Stand der Technik zeigt, die in einer Magnetmatrixanzeige
verwendet wird;
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11 die Auswirkung eines
rückseitigen Trägers auf
die Katodenposition und die Elektronendichte zeigt; und
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12 die veränderlichen
Gitterlöcher
gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Nähe
des rückseitigen
Trägers
zeigt.
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Mit
Bezugnahme auf 1 umfasst
ein Beispiel einer Magnetmatrixanzeigeeinheit 10 eine Flächenkatode 20 gegenüber einer
Flächenanode 30. Auf
der von Katode abgewandten Seite der Anode 30 ist ein Leuchtstoffüberzug 150 aufgebracht.
Ein Dauermagnet 140 ist zwischen der Anode 30 und
der Katode 20 angeordnet. Der Magnet 140 ist durch
eine zweidimensionale Matrix von Kanälen 160 perforiert. Zwischen
dem Magneten 140 und der Katode 20 ist eine Gitteranordnung
angebracht. Die Gitteranordnung umfasst eine erste und eine zweite
elektrisch isolierte Anordnung von parallelen Leitern, die im Folgenden
als erste Gitter 71 bzw. zweite Gitter 72 bezeichnet
werden. Die ersten Gitter 71 sind senkrecht zu den zweiten
Gittern 72 angeordnet, so dass ein Gittermuster (lattice
pattern) gebildet wird. In die ersten Gitter 71 und die
zweiten Gitter 72 sind Löcher geformt. Die Löcher befinden
sich an jedem Schnittpunkt eines ersten Gitters 71 und
eines zweiten Gitters 72. Jedes Loch ist mit einem anderen
Kanal 160 ausgerichtet. Der Leuchtstoffüberzug umfasst eine Vielzahl
von Bildelementen, die jeweils einem anderen Kanal entsprechen.
Bei einer Farbmagnetmatrixanzeige kann jedes der entsprechenden
Leuchtstoffbildelemente eine Gruppe von Leuchtstoffelementen sein,
wobei jede Gruppe einem anderen Kanal entspricht und normalerweise
ein rotes, ein grünes
und ein blaues Leuchtstoffelement umfasst. Die Ablenkanoden (deflection
anodes) 302, 304 sind als ein Paar von Kämmen (combs)
zwischen dem Magneten 140 und der Anode 30 angeordnet,
um aus den Kanälen kommende
Elektronenstrahlen an verschiedene der Leuchtstoffelemente zu adressieren.
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Mit
Bezugnahme auf 2 ist
eine Spaltenansteuerschaltung (column drive circuitry) 170 mit den
ersten Gittern 71 verbunden. Eine Zeilenansteuerschaltung
(row drive circuitry) 180 ist mit den zweiten Gittern 72 verbunden.
Dies hat den Vorteil, dass in einer herkömmlichen Anzeige mit einem
Seitenverhältnis
(aspect ratio) von vier zu drei, wobei mehr Spalten als Zeilen vorhanden
sind, die Anzahl von komplexeren teuren Analogtreibern zugunsten
von einfacheren, preisgünstigeren
digitalen Schaltern verringert wird. Mit erneuter Bezugnahme auf 1 wird die Anode 30 während des
Betriebs auf einer höheren
Spannung als die Katode 20 gehalten. von der Katode 20 ausgesendete
Elektronen werden folglich in Richtung auf die Anode 30 beschleunigt.
Wenn Elektronen in jeden der Kanäle 160 im
Magnet 140 eintreten, werden sie durch das darin vorhandene Magnetfeld
zu einem dichten Strahl gebündelt.
während
des Betriebs wird der Durchlass von Elektronen durch die Kanäle durch
die Gitteranordnung selektiv gesteuert. Jeder Kanal 160 ist
durch geeignete Spannungssignale adressierbar, die durch die Zeilenansteuerschaltung 180 und
die Spaltenansteuerschaltung 170 an das entsprechende erste
Gitter 71 und zweite Gitter 72 angelegt werden.
Elektronen werden folglich selektiv durchgelassen oder am Eintreten
in jeden Kanal 160 gehindert, wobei sie den Magneten 140 passieren
und den entsprechenden Bereich des Leuchtstoffüberzugs 150 erreichen,
um ein Bildelement eines auf dem Bildschirm angezeigten Bildes zu bilden.
Die Bildelemente des angezeigten Bildes werden in einem Aktualisierungsmuster
(refresh pattern) abgetastet. Zur Erzeugung des Aktualisierungsmusters
wird eine Spalte von Bildelementen durch Anlegen einer geeigneten
Spannung über
die Zeilenansteuerschaltung 180 an das entsprechende zweite Gitter 72 angesteuert,
wobei die Spannung an den ersten Gittern 71 über die
Spaltenansteuerschaltung 170 so eingestellt wird, dass
kein Strahlstrom fließt. Die
Spannungen an den verbleibenden ersten Gittern 71 werden
von der Spaltenansteuerschaltung 170 so eingestellt, dass
für jede
Betriebsspannung an den zweiten Gittern 72 kein Strahlstrom
fließt.
Die Spannungen an den zweiten Gittern 72 werden sodann
durch die Zeilenansteuerschaltung 180 in Abhängigkeit
von Eingabebilddaten moduliert, die der angesteuerten Spalte von
Bildelementen entsprechen. Der Prozess wird sodann für die als
nächste folgende
Spalte wiederholt. Die Zeilen- und Spaltenfunktionen werden entsprechend
den üblicherweise in
LCDs verwendeten Funktionen transponiert, das heißt, die
Zeilen werden durch eine Analogspannung angesteuert, und die Spalten
werden zwischen zwei Analogpegel geschaltet, eine solche Transposition (transposition)
ist jedoch kein wesentliches Merkmal einer Magnetmatrixanzeige.
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3 zeigt eine Explosionsansicht
eines Aufbaus einer Magnetmatrixanzeigeeinheit nach dem Stand der
Technik. Der Magnet 140, die ersten 71 und zweiten 72 Gitter
und die Ablenkanoden 302, 304 werden zusammen
mit den Ansteuerschaltungen 170, 180 für die ersten
71 und zweiten 72 Gitter im Zentrum gezeigt. Der Magnet 140 ist
etwa 2 mm dick.
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Ein
metallisiertes Gittergegengewicht (grid stand off) ist auf der unteren
Seite des Magneten angebracht. Das Gegengewicht umfasst eine isolierende
Schicht 314 mit einem dünnen
Metallüberzug 316.
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Auf
der Seite des Magneten mit dem metallisierten Gittergegengewicht
befindet sich ein Substratglas 310, auf dem die Anzeigeeinheit
befestigt ist. Das Substratglas 310 weist Absauglöcher (exhaust holes) 312 zum
Evakuieren des kompletten Glasgehäuses auf. Das Substratglas 310 ist
normalerweise 20 mm dick, so dass das Substrat selbsttragend ist, wenn
die Anzeigestruktur evakuiert ist. Das Substratglas 310 ist
vom Magneten 140, den Gittern 71, 72 und
den Ablenkanoden 302, 304 durch untere Glasseitenträger (lower
glass side supports) 318 getrennt, die aus dem Substratglas 310 geformt
sind. Diese unteren Seitenträger 318 sind
etwa 5,5 mm hoch und stellen einen Zwischenraum zwischen dem Glassubstrat 310 und
dem Gittergegengewicht bereit, in dem sich eine Katode 20 befindet.
Die Katode besteht aus Katodenheizdrähten 24 und einem
Extraktionsgitter 22.
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Auf
der vom metallisierten Gittergegengewicht abgewandten Seite des
Magneten befindet sich das Bildschirmglas 308, auf dem
sich der Leuchtstoffüberzug 150 und
die die Anode 30 formende Aluminiumrückwand befinden. Normalerweise
ist dieses Bildschirmglas ebenfalls 20 mm dick, so dass es selbsttragend
ist, wenn die Anzeigestruktur evakuiert wird. Das Bildschirmglas 308 ist
vom Magneten 140, den Gittern 71, 72 und
den Ablenkanoden 302, 304 durch obere Glasseitenträger 306 getrennt.
Diese oberen Glasseitenträger 306 sind
etwa 5 mm hoch. Zwischen den oberen Glasseitenträgern 306 und dem Bildschirmglas
befindet sich eine Fritteglasabschlussvorrichtung (glas frit seal) 318.
Eine Verbindung 312 zur Anode 30 durchläuft das
Glasgehäuse bei
der Fritteglasabschlussvorrichtung 318, um das Herstellen
einer Verbindung zu ermöglichen.
Auf der Frontfläche
des Bildschirmglases ist eine Implosionsschutzschicht mit Antireflexionsüberzug (anti-reflective
coated implosion protection film) 309 vorhanden.
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4 zeigt eine grafische Darstellung
des Magnetmatrixanzeigengewichtes als Funktion der Mindestdicke
des für
das Substrat und das Bildschirmglas verwendete Glas bei unterschiedlichen Bildschirmgrößen. Die
Linie 402 entspricht einer Magnetmatrixanzeige mit einer
sichtbaren Diagonalen von 14 Zoll (356 mm). Die Linien 404 und 406 entsprechen
Magnetmatrixanzeigen mit einer sichtbaren Diagonalen von 16 Zoll
(406 mm) bzw. 20 Zoll (508 mm). Beispielsweise wird für eine Anzeige
von 15 Zoll (381 mm) Glas mit einer Dicke zwischen 12 und 14 mm
benötigt.
Eine solche Anzeige wiegt zwischen 7 und 8 kg. Bei einer Anzeige
von 21 Zoll (533 mm) steigt die benötigten Dicke auf rund 20 mm.
Eine solche Anzeige wiegt etwa 14 kg. Bei einer Anzeige von dieser
Größe mit dieser
Glasdicke ist das Gewicht beträchtlich.
Außerdem
erreicht die verwendbare Glasdicke eine Obergrenze aufgrund des
Auftretens von optischen Verzerrungen, die ein Bild konkav gewölbt erscheinen
lassen. In der Praxis ist eine sichtbare Diagonale von etwa 24 Zoll
die Grenze für
eine Anzeige mit Flachbildschirm mit einer nichtgestützten planen
Glasscheibe.
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5 ist eine vereinfachte
Querschnittsansicht einer praktischen Magnetmatrixanzeigeeinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung. Im Vergleich zu 3 ist
die Dicke des Bildschirmglases von 20 mm auf 2 mm verringert. Es
kann jede Verringerung der Dicke von den typischen 20 mm nach dem
Stand der Technik verwendet werden, eine Verringerung der Glasdicke
auf 2 mm ist jedoch für
die vorliegende Erfindung von Vorteil. Das Substratglas ist ähnlich hinsichtlich
seiner Dicke auf 2 mm verringert. Dieses kann ebenfalls eine beliebige
Dicke aufweisen, die Wahl 2 mm ist jedoch für die vorliegende Erfindung von
Vorteil. Der Abstand zwischen dem Magneten und der Aluminiumrückwand zu
den Leuchtstoffen ist von 5 mm auf 2 mm verringert worden. Auch
diese Abmessung kann verändert
werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Um
die Magnetanordnung 140 von der planen Glasscheibe 308 zu
trennen und um dem atmosphärischen
Druck auf die Außenseite
des Glasgehäuses
aufgrund des innen vorliegenden Vakuums standzuhalten, werden konische
Abstandshalter 502 verwendet. Ähnlich werden rückseitige
Träger 504 verwendet,
um die Magnetanordnung 140 vom Substratglas 310 zu
trennen und dem atmosphärischen Druck
auf die Außenseite
des Glasgehäuses
aufgrund des innen vorliegenden Vakuums standzuhalten. Die Verwendung
der konischen Abstandshalter 502 und der rückseitigen
Träger 504 ermöglicht die Verwendung
von dünnerem
Glas für
das Bildschirmglas 308 und für das Substratglas 310.
Die in 5 gezeigten vorderseitigen
Abstandshalter und die rückseitigen
Träger
dienen nicht als Maßstab
und veranschaulichen die Position zwischen dem Magneten und der
planen Glasscheibe und dem Substrat. In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die vorderseitigen Abstandshalter normalerweise in einem Abstand
von etwa 10 mm positioniert. Die rückseitigen Träger werden
in einer bevorzugten Ausführungsform
ebenfalls in einem Abstand von etwa 10 mm positioniert. Die Größe der vorderseitigen
Abstandshalter und der rückseitigen
Träger
wird in den 7 bzw. 9 gezeigt. Die Position der
Anstandshalter in Bezug auf die Kanäle im Magneten wird in 8 gezeigt.
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6 zeigt vorderseitige Bildschirmabstandshalter,
die in Feldemissionsanzeigen (FEDs) nach dem Stand der Technik verwendet
werden. Bei 602 wird ein von Micron hergestellter FED-Abstandshalter
mit einer Länge
von etwa 0,7 mm und einem Durchmesser von etwa 0,03 mm gezeigt.
Bei 604 wird ein von Candescent hergestellter FED-Abstandshalter
mit einer Länge
von etwa 0,5 mm und einem Querschnitt von etwa 0,1 mm mal 0,2 mm
gezeigt. Zum vergleich werden in 6 außerdem zwei SMT-Elemente mit Standardgröße gezeigt.
Bei 606 wird ein 201 messendes SMT mit einer Höhe von 0,5 mm
und einem Querschnitt von 0,25 mm mal 0,25 mm gezeigt. Bei 608 wird
ein 402 messendes SMT mit einer Höhe von 1 mm und einem Querschnitt
von 0,5 mm mal 0,5 mm gezeigt.
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7 zeigt Abstandshalter,
mit denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Bei 702 wird
ein konischer Abstandshalter mit einer Länge von etwa 1 mm und einem
Maximaldurchmesser von 0,244 mm gezeigt. Bei 704 wird eine
alternative Ausführung
eines Abstandshalters in Form eines Sterns gezeigt. Dieser Abstandshalter
hat eine Länge
von etwa 1 mm und einen Maximaldurchmesser von 0,72 mm. Bei 706 wird
ein konischer Abstandshalter mit einer Länge von etwa 2 mm und einem
Maximaldurchmesser von 0,244 mm gezeigt. Bei 708 wird eine
alternative Ausführung
eines Abstandshalters in Form eines Sterns gezeigt. Dieser Abstandshalter
hat eine Länge
von etwa 2 mm und einen Maximaldurchmesser von 0,72 mm. Bei 720 wird
als Maßstab
das Leuchtstoff-/Schwarz-Matrixmuster (phosphor/black matrix pattern)
auf dem Bildschirm gezeigt.
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Die
Spitze des Abstandshalters muss auf den schwarzen Matrixbereich
passen, der in 720 als 50 μm breit gezeigt wird.
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Die
Abstandshalter in 7 sind
verhältnismäßig breit
im Vergleich zu denjenigen nach dem Stand der Technik in 6. Sie sind verhältnismäßig einfach
aus Keramik oder Glas herzustellen. Die Platzierung der Abstandshalter
in der Anzeige ist eine Technologie, die nach dem Stand der Technik
für die Verwendung
von Abstandshaltern für
FEDs allgemein bekannt ist.
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8 zeigt die Positionierung
der Abstandshalter bei Betrachtung der Oberfläche des Magneten 140.
Die einzelnen Kanäle 160 des
Magneten sind zusammen mit den Ablenkanoden 302, 304 zu
erkennen. In 8 werden
sowohl ein konischer Abstandshalter, beispielsweise 702 oder 706 von 7, als auch ein sternförmiger Abstandshalter
gezeigt, beispielsweise 704 oder 708 von 7. In einer praktischen
Anzeige würden
im Allgemeinen nicht beide Typen von Abstandshaltern in derselben
Anzeige verwendet. Außerdem
wäre der
Zwischenraum zwischen den Abstandshaltern größer als der gezeigte. Die gezeigten
Kanäle 160 befinden
sich in einem Abstand von 300 μm
voneinander und haben einen Durchmesser von 180 μm. Die Spitzen der Abstandshalter
sind auf der Oberfläche
des Magneten 140 zwischen den Kanälen 160 zu erkennen.
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9 zeigt rückseitige
Träger,
mit denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Bei 902 wird
ein sternförmiger
rückseitiger
Träger
mit einer Länger
von etwa 5,5 mm, einem Maximaldurchmesser von 2 mm und einem Mindestdurchmesser von
0,244 mm gezeigt. Zum Vergleich werden außerdem das 201 messende SMT 606 und
das 402 messende SMT 608 von 6 gezeigt.
Bei 904 wird ein sternförmiger
rückseitiger
Träger
mit einer Länge
von etwa 5,5 mm, einem Maximaldurchmesser von 2 mm und einem Mindestdurchmesser
von 0,72 mm gezeigt. An der Stelle des Mindestdurchmessers ist der Träger noch
immer sternförmig
anstatt kreisförmig.
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Nun
wird die Auswirkung des rückseitigen Trägers auf
das elektrostatische Feld erläutert. 10 zeigt eine in einer Magnetmatrixanzeige
verwendete ferne Katode nach dem Stand der Technik. Die Katode kann
vom Glühkatoden-
oder Kaltkatodentyp sein. Das Beispiel von 10 zeigt eine Glühkatode im Querschnitt. Die
Elektronen werden von einem Gitter (22 in 5, in 10 nicht
gezeigt) über
einer Anordnung von Heizfäden
(filaments) 20 extrahiert. Die extrahierten Elektronen durchlaufen
eine Bahn (cycle) zwischen einer Position nahe beim Magneten 140 und
dem rückseitigen Glassubstrat.
Das Ergebnis ist eine Ebene von Elektronen mit geringer Geschwindigkeit
in der Nähe
der Steuergitter auf dem Magneten. Der Abstand dieser Ebene von
Elektronen von den Steuergittern und die Dichte der Elektronen in
der Ebene sind Parameter, die die an den ersten Gittern 71 eingestellte
Sperrspannung (cut off voltage) und den durch die Spannung an den
zweiten Gittern 72 eingestellten Elektronenstrahl-Bildelementstrom
beeinflussen.
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Die
zwischen dem Magneten und dem rückseitigen
Glassubstrat eingefügten
rückseitigen
Träger
haben zwei Auswirkungen:
- 1. Das physische Hindernis
des Trägers
bewirkt, dass einige Elektronen verloren gehen.
- 2. Die Dielektrizitätskonstante ändert das
Potential des lokalen elektrostatischen Feldes und bewirkt eine
lokale Änderung
der Elektronenposition und -dichte. Der typische Abstandshalter
besteht aus einem Glaskeramikmaterial und weist eine Dielektrizitätskonstante
von 5 auf.
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Welche
Störung
genau auftritt, ist schwierig vorauszubestimmen, die Störung selbst
ist jedoch für jede
gegebene Struktur wiederholbar. 11 zeigt ein
typisches Ergebnis, einschließlich
der Verschiebung der Position der fernen Katode und der Änderung
der Elektronendichte.
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In
der gleichzeitig anhängigen
GB-Patentanmeldung 9711744.4 der Anmelder wird beschrieben, dass
die Sperrspannung und der Verstärkungsfaktor (gain)
jedes Bildelementes durch den Lochdurchmesser des ersten Gitters 71 und
des zweiten Gitters 72 gesteuert werden können. Diese
Lochdurchmesser können
vom Lochdurchmesser im Magneten verschieden sein. Normalerweise
ist der Lochdurchmesser des zweiten Gitters 72 etwas größer als
derjenige des Magneten 140, und der Lochdurchmesser des ersten
Gitters 71 ist etwas größer als
derjenige des zweiten Gitters 72. Die Größen von
jedem oder von beiden von diesen Lochdurchmessern kann in den einen
Träger
umgebenden Bereichen um geringe Beträge erhöht oder vermindert werden,
um die Sperrspannung und die Verstärkungsfaktoren auf einen geeigneten
Wert auszugleichen. Da der Störeffekt des
rückseitigen
Trägers
mit zunehmender Entfernung von diesem abnimmt, würden die Lochdurchmesser stufenweise
auf die nominellen Durchmesser zurückgehen. Folglich schafft die
vorliegende Erfindung die Voraussetzungen für die zunehmende Änderung
der Lochdurchmesser des ersten Gitters 71 und des zweiten
Gitters 72 um einen Träger
herum. Der Träger
kann außerdem
verwendet werden, um das virtuelle Katodenextraktionsgitter 22 zu
tragen.
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In
einer Änderung
der vorliegenden Erfindung sind die Lochdurchmesser des ersten Gitters 71 und
des zweiten Gitters 72 nicht kreisförmig, sondern ändern sich
im Bereich des Trägers.
Beispielsweise können
die Löcher
in der Nähe
des Trägers
elliptisch oder eiförmig
sein. 12 zeigt, wie
sich die Form der Gitterlöcher
in einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ändert.
Die genauen Einzelheiten der Form, der Größe und des Musters der Löcher müssen für jede gegebene
Anwendung durch Simulation und Experimentieren festgestellt werden.
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Nun
wird die Auswirkung des vorderseitigen Trägers auf das elektrostatische
Feld erläutert.
Im Bereich des Magneten 140 bis zum Bildschirm 150 verlässt ein
Elektron einen Bildelementschacht oder Kanal und passiert eine Elektronenlinse,
die durch die EHT-Spannung an der letzten Anode 30, die Spannung
an der Ablenkanode 302, 304 und die Dielektrizitätskonstante
des magnetischen Materials gebildet wird, bevor es auf die Leuchtstoffe
auf dem Bildschirm trifft. Ein zwischen dem Magneten 140 und
dem Bildschirm 150 angebrachter Abstandshalter muss physisch
so gestaltet sein, dass er den Elektronenstrahl nicht behindert.
Die Dielektrizitätskonstante
der Abstandshalterkomponente, normalerweise 5, bewirkt jedoch aufgrund
der Auswirkung auf die elektrostatischen Felder eine Änderung
an der Strahlform und -position. Obwohl der Widerstand des Abstandshalters
hoch ist, um einen Ladungsaufbau zu verhindern, muss außerdem ein
begrenzter Grad an Leitfähigkeit
vorliegen. Der Widerstand eines solchen leicht leitenden Abstandshalters
verändert
sich mit dem Querschnittsbereich, wodurch das Feldmuster noch komplizierter
wird.
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Die
Form und die Position des Elektronenstrahls können durch die präzise Gestaltung
der Ablenkanoden um die Bildelemente herum gesteuert werden. Die
Form der Ablenkanoden 302, 304 kann im Bereich
des Abstandshalters auf zunehmende Weise verändert werden, so dass den Auswirkungen der
Material-Dielektrizitätskonstante
entgegengewirkt wird.