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Die vorliegende Erfindung betrifft
flach-ebene Wiedergabe- bzw.
Anzeigebildschirme und näherhin
sogenannte Kathodolumineszenz-Bildschirme, deren Anode Leuchtstoffelemente
trägt,
die voneinander durch isolierende Zonen getrennt sind und durch
Elektronenbeschuss angeregt werden können. Dieser Elektronenbeschuss
erfordert eine Vorspannung der Leuchtstoffelemente und kann von
Mikrospitzen ausgehen, von Schichten mit einem niedrigen Extraktionspotential
oder einer thermoionischen Quelle.
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Zur Vereinfachung der vorliegenden
Beschreibung werden im folgenden nur Bildschirme mit Mikrospitzen
behandelt, jedoch sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung
in allgemeiner Form die verschiedenen oben erwähnten Bildschirmtypen und analoge
betrifft.
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1 zeigt
den Aufbau eines Farb-Flachbildschirms mit Mikrospitzen.
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Ein derartiger Bildschirm mit Mikrospitzen besteht
im wesentlichen aus einer Kathode 1 mit Mikrospitzen 2 und
einem Gitter 3, das entsprechend den jeweiligen Lagen der
Mikrospitzen 2 mit Öffnungen 4 versehen
ist. Die Kathode 1 ist gegenüber einer Kathodolumineszenz-Anode 5 angeordnet,
deren Glassubstrat 6 die Bildschirmoberfläche bildet.
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Das Arbeits- und Funktionsprinzip
und eine spezielle Ausführungsform
eines Bildschirms mit Mikrospitzen sind insbesondere in dem amerikanischen Patent
4 940 916 des Commissariat à L'Énergie Atomique beschrieben.
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Die Kathode 1 ist in Spalten
organisiert und besteht auf einem Glassubstrat 10 aus Kathodenleitern,
die in Maschen ausgehend von einer Leiterschicht organisiert sind.
Die Mikrospitzen 2 sind auf einer Widerstandsschicht 11 hergestellt,
die auf den Kathodenleitern abgeschieden sind und im Inneren der
durch die Kathodenleiter definierten Maschen angeordnet sind. 1 zeigt teilweise das Innere
einer Masche und die Kathodenleiter erscheinen in dieser Figur nicht.
Die Kathode 1 ist dem in Zeilen organisierten Gitter 3 zugeordnet.
Der Schnittpunkt einer Zeile des Gitters 3 und einer Spalte
der Kathode 1 definieren jeweils ein Pixel.
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Bei dieser Vorrichtung findet das
elektrische Feld Anwendung, das zwischen der Kathode 1 und dem
Gitter 3 erzeugt wird, um Elektronen aus den Mikrospitzen 2 zu
extrahieren. Diese Elektronen werden sodann durch Leuchtstoffelemente 7 der
Anode 5 angezogen, wenn diese geeignet vorgespannt sind.
Im Falle eines Farbbildschirms ist die Anode 5 mit alternierenden
Streifen von Leuchtstoffelementen 7r, 7g, 7b versehen,
deren jede jeweils einer Farbe (Rot, Grün, Blau) entspricht. Die Streifen
sind parallel zu den Spalten der Kathode und sind untereinander durch
einen Isolierstoff 8, im allgemeinen Siliziumoxid (SiO2)
voneinander getrennt. Die Leuchtstoffelemente 7 werden
auf Elektroden 9 aufgebracht bzw. abgeschieden, die aus
entsprechenden Streifen einer transparenten Leiterschicht, wie beispielsweise Indium-
und Zinnoxid (ITO), bestehen. Die Gruppen von roten, grünen und
blauen Streifen werden abwechselnd gegenüber der Kathode 1 vorgespannt, derart
dass die aus den Mikrospitzen 2 eines Pixels des Kathoden/Gitter-Aggregats extrahierten
Elektronen alternierend in Richtung zu den jeder der Farbe gegenüberliegend
angeordneten Leuchtstoffelementen 7 gelenkt werden.
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Die Steuerung der Wahl des Leuchtstoffs 7 (der
Leuchtstoff 7g in 1),
der mit den von den Mikrospitzen der Kathode 1 ausgehenden
Elektronen beschossen werden soll, erfolgt durch selektive Steuerung
der Vorspannung der Leuchtstoffelemente 7 der Anode 5,
Farbe für
Farbe.
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Allgemein werden die Zeilen des Gitters 3 sequentiell
mit einem Potential in der Größenordnung
von 80 Volt vorgespannt, während
die Streifen von Leuchtstoffelementen (beispielsweise 7g in 1), die erregt werden müssen, mit
einer Spannung in der Größenordnung
von 400 Volt vorgespannt werden, und zwar mittels des ITO-Streifens, auf
welchem diese Leuchtstoffelemente abgeschieden sind. Die ITO-Streifen,
welche die anderen Streifen von Leuchtstoffelementen (beispielsweise 7r und 7b in 1) tragen, befinden sich
auf einem schwachen Potential oder sogar bei Potential Null. Die Spalten
der Kathode 1 werden jeweils auf Potentiale gebracht, die
zwischen einem maximalen Emissionspotential und einem Potential
in Abwesenheit von Emission (beispielsweise 0 bzw. 30 Volt) liegen.
Man fixiert bzw. bestimmt so die Helligkeit einer Farbkomponente
jedes der Pixel einer Zeile.
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Die Wahl der Beträge der Vorspannpotentiale ist
mit den Eigenschaften der Leuchtstoffelemente und der Mikrospitzen 2 verknüpft. Herkömmlicherweise
gibt es unterhalb einer Potentialdifferenz von 50 Volt zwischen
der Kathode und dem Gitter keine Elektronenemission und die maximal
verwendete Emission entspricht einer Potentialdifferenz von 80 Volt.
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Ein Abstand 12 zwischen
den Substraten 6 und 10 wird allgemein mittels
(nicht dargestellter) Stegen bzw. Bolzen definiert, die regelmäßig über die gesamte
Oberfläche
des Bildschirms zwi-schen dem Gitter 3 und der Anode 5 verteilt
sind. Die Substrate 6 und 10 werden miteinander
mittels einer Umfangsversiegelung verbunden, beispielsweise mittels
einer Schnur aus schmelzbarem Glas, das nach Erhärtung eine starre Umfangsdichtungsverbindung
bildet.
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Im Falle eines Farbbildschirms erfordern
die Verbindungsbahnen bzw. -pfade der Streifen 9 in Gruppen
von die Leuchtstoffelemente ein und derselben Farbe tragenden Streifen
die Ausbildung eines Stapels von isolierenden und leitenden Schichten
auf dem Substrat 6, da man drei Gruppen von alternierenden
Streifen miteinander verbinden muss.
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Im Falle eines monochromen Bildschirms, dessen
Anode aus einer Ebene von Leuchtstoffelementen ein und derselben
Farbe gebildet wird, genügt
eine einzige Verbindungsbahn und diese kann direkt auf dem Substrat 6 aufgebracht
bzw. abgeschieden werden.
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Ein Nachteil der bekannten Bildschirme
besteht darin, dass sie an einer kurzen Lebensdauer leiden, d. h.
dass sich nach einer verhältnismäßig kurzen
Betriebszeit (in der Größenordnung
von einhundert Stunden) destruktive Phänomene infolge der Bildung
von Bögen
am Umfang des Bildschirms zeigen.
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Der Ursprung bzw. die Ursache dieses
Phänomens
ist nur unvoll-kommen
geklärt.
Man dachte allgemein, dass es durch einen zu geringen Interelektrodenabstand
(in der Größenordnung
von 0,2 mm) gegenüber
dem hohen Potentialunterschied zwischen der Anode und der Kathode
verursacht wird. Um unter anderem diesem Phänomen abzuhelfen, hatte man
eine Vergrößerung des
Inter elektrodenabstands für
eine gegebene Anoden/Kathoden-Spannung vorgeschlagen. Jedoch zieht
diese Lösung
das Auftreten anderer Probleme (Abstandskalter, Fokussierung, ...)
nach sich und zögert
nur das Auftreten der zerstörerischen
Phänomene
am Bildschirmumfang hinaus.
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Das Dokument EP-A-0 635 865 beschreibt eine
Flachbildschirm-Anode,
in welcher sämtliche Zonen,
die Leuchtstoffelemente trennen, aus einem schwarzen Isoliermaterial
bestehen, das mit einer vorgespannten Leiterschicht überzogen
ist. Die Rolle dieser Leiterschicht besteht in der Fokussierung
der Elektronen in Richtung zu den Leuchtstoffelementen und in einer
Verhinderung des Auftreffens der Elektronen auf die isolierenden
Zonen.
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Die vorliegende Erfindung hat eine
neue Lösung
für die
oben erwähnten
Probleme des Auftretens von Bögen
am Bildschirmumfang zum Gegenstand.
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Zur Erreichung dieses Ziels sieht
die vorliegende Erfindung vor eine Flachbildschirm-Anode, welche
eine mit Leuchtstoffelementen versehene aktive Zone aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass die genannte aktive Zone von wenigstens einer
Bahn bzw. Spur umgeben ist zum Sammeln von Sekundärelektronen,
die von der aktiven Zone nach einem Elektronenbombardement der aktiven
Zone reemittiert werden können,
wobei die genannte Bahn bzw. Spur seitlich von dem Umfang der aktiven
Zone wenigstens in einem großen
Teil durch einen Abstand aus einem isolierenden Material getrennt
ist.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite der genannten
Bahn bzw. Spur größer als
die Entfernung ist, welche von den durch das genannte Isoliermaterial
reemittierten Sekundärelektronen
durchlaufen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite der genannten
Bahn bzw. Spur größer als
50 μm ist.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite des genannten
isolierenden Abstands kleiner als die Entfernung ist, welche von
den durch das Material, aus welchem der isolierende Abstand besteht,
reemittierten Sekundärelektroden
durchlaufen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die genannte Bahn
bzw. Spur auf ein Potential gebracht wird, das deutlich kleiner
als das Vorspannpotential der genannten aktiven Zone ist.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Anode wenigstens
zwei die genannte aktive Zone konzentrisch umgebende Bahnen bzw.
Spuren aufweist, dass eine erste der aktiven Zone nächstliegende Bahn
bzw. Spur auf einem Potential zwischen dem Potential der aktiven
Zone und einem Potential gehalten wird, auf welchem eine zweite,
von der aktiven Zone entfernte Bahn bzw. Spur gehalten wird.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bahnen) bzw.
Spur (en) offen ausgebildet ist/sind, um den Durchtritt einer Bahn
bzw. eines Pfads zur Vorspannung der aktiven Zone zu eröffnen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die genannte Bahn
bzw. Spur eine Spiralform zwischen der aktiven Zone und einem Anschluss
zur Verbindung mit einem Potential, das kleiner als das Potential
der aktiven Zone ist, aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils in jedem
Abschnitt der genannten Spirale Widerstände zwischengeschaltet sind.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bahn(en) bzw.
Spur(en) aus einem Material mit geringem Widerstand besteht/bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bahn en) bzw.
Spur en) aus einem Material besteht/bestehen, das einen Sekundäremissionskoeffizienten
kleiner oder gleich Eins aufweist.
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Diese und weitere Ziele, Gegenstände, Eigenschaften,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden
nicht-einschränkenden
Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele
im einzelnen auseinandergesetzt, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren;
in diesen zeigen:
die bereits beschriebene 1 in schematischer Form den Gesamtaufbau
eines bekannten Bildschirms mit Mikrospitzen,
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2 schematisch
und im Schnitt den Rand eines herkömmlichen flach-ebenen Bildschirms,
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3 eine
erste Ausführungsform
einer Anode eines Kathodolumineszenz-Flachbildschirms gemäß der Erfindung,
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4 eine
zweite Ausführungsform
einer Anode eines Kathodolumineszenz-Flachbildschirms gemäß der Erfindung,
sowie
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5 eine
dritte Ausführungsform
einer Anode eines Kathodolumineszenz-Flachbildschirms gemäß der Erfindung.
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Aus Gründen der Klarheit sind gleiche
Elemente in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet. Aus denselben Gründen sind
die Darstellungen in den Figuren nicht maßstabsgetreu.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
eine Interpretation des Phänomens
zugrunde, das das oben erwähnte
Problem in den herkömmlichen
Bildschirmen hervorruft.
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Die Erfinder sind der Auffassung,
dass dieses Problem speziell durch ein Sekundäremissionsphänomen verursacht
wird, das an der Peripherie der Anode auftritt.
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2 zeigt
schematisch im Querschnitt den Rand eines flachebenen Wiedergabebildschirms. Aus
Gründen
der Klarheit sind die baulichen Einzelheiten der Kathode 1 und
des Gitters 3 nicht dargestellt.
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Wie weiter oben bereits angegeben,
wird nach Fertigstellung des Bildschirms der Innenraum 12 mit
einer Glasdichtung 14 umgürtet bzw. umschlossen, welche
die Versiegelung der die Anode bzw. die Kathode des Bildschirms
tragenden Substrate 6 bzw. 10 gewährleistet.
Da es sich um einen Farbbildschirm handelt, muss die Dichtung 14 im
Abstand vom Rand der die Leuchtstoffelemente tragenden aktiven Zone
der Anode angeordnet werden, um die Zwischenverbindungen der Streifen
in Gruppen ein und derselben Farbe zu gestatten. Aus Gründen der
Klarheit ist die Übereinanderstapelung
der Leiterschichten und der Isolierschichten in 2 nicht dargestellt. Nur ein einziger
Umfangs-Isolierstreifen 8' ist gezeigt.
Dieser Streifen 8' kann
sich entweder bis zur Dichtung 14 erstrecken oder das Substrat 6 in
bestimmten Bereichen des Umfangs des Bildschirms frei zugänglich lassen,
wie in 2 dargestellt.
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Wenn ein am Umfang des Schirms gelegener
ITO-Streifen (beispielsweise der Streifen 9g in 2) auf 400 Volt vorgespannt
wird, gelangen von den (nicht dargestellten) Mikrospitzen der Kathode 1 emittierte
, Primär'-Elektronen ei auf die Luminophore bzw. Leuchtstoffe 7g.
Von den Leuchtstoffen 7g werden , Sekundär'-Elektronen es reemittiert. Außerdem gelangen eine gewisse
Anzahl von Primärelektronen auf
den Rand der Isolierschicht 8' oder direkt auf das Substrat 6 in
den gegebenenfalls von der Schicht 8' freien Bereichen. Auch hier ist
dann eine Sekundäremission
festzustellen.
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Jedes Material besitzt einen mit δ bezeichneten
Sekundäremissionskoeffizienten,
der die mittlere Anzahl von reemittierten Sekundärelektronen für ein auf
das Material auffallendes Elektron wiedergibt. Die vorherrschende
Energie der statistischen Verteilung der Sekundärelektronen ist in der Größenordnung von
30 bis 50 eV, unabhängig
von der Energie der einfallenden Elektronen.
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Der Sekundäremissionskoeffizient eines
Materials variiert in Abhängigkeit
von der Energie der Elektronen, die seine Oberfläche berühren. Allgemein beginnt dieser
Koeffizient bis zum Erreichen eines maximalen Niveaus δmax zuzunehmen
und nimmt sodann auf einen asymptotischen Wert ab. Im Falle der
Bildschirme mit Mikrospitzen ist die Energie der Primärelektronen
mit dem Vorspannpotential der Anode verbunden und liegt beispielsweise
in der Größenordnung
von 400 eV.
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Ist der Sekundäremissionskoeffizient δ größer als
1, so besagt das, dass die Materialoberfläche mehr Elektronen reemittiert
als auf sie auftreffen, und sie zeigt die Tendenz, sich posi tiv
aufzuladen. Wenn umgekehrt der Sekundäremissionskoeffizient δ kleiner
als 1 ist, gibt es eine Ansammlung von Elektronen.
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Die Tatsache, dass die Herstellung
der Bildschirme mit Mikrospitzen unter Verwendung von Technologien
erfolgt, die von den bei der Herstellung integrierter Schaltungen
verwendeten Technologien abgeleitet sind, hat den Rückgriff
auf Siliziumoxid zur Herstellung der Isolierstreifen 8' nach sich gezogen. Tatsächlich bildet
das Siliziumoxid ein übliches
Material, dessen Verwendung man gut beherrscht. Leider weist Siliziumoxid
einen besonders hohen Sekundäremissionskoeffizienten
auf (δmax ist in der Größenordnung von 3 für eine Energie
in der Größenordnung von
400 eV).
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Desgleichen besitzt das das Substrat 6 und die
Dichtung 14 bildende Glas einen ebenfalls sehr hohen Sekundäremissionskoeffizienten
(δmax ist in der Größenordnung von 4 für eine Energie
in der Größenordnung
von 400 eV).
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Dieses Sekundäremissionsphänomen hat die
folgende Konsequenz.
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Anfänglich befinden sich die Bahn
bzw. Spur 8',
das Substrat 6 und die Dichtung 14 auf einem Potential
Null. Die auf den Rand der Bahn bzw. Spur 8' (oder auf das Substrat 6)
gelangenden Primärelektronen
am Rand der Bahn 9g, wenn diese vorgespannt wird, haben
durch Sekundärelektronenemission
eine positive Oberflächenaufladung
des Siliziumoxids der Schicht 8' (oder auf der Oberfläche des Substrats 6)
zur Folge. Nach Maßgabe
und in Abhängigkeit
vom Betrieb des Bildschirms entwickelt sich diese Zone positiver
Ladung in dem Maße,
als die Primärelektronen
mehr und mehr durch die Oberfläche
des Streifens 8' oder
des Substrats 6 angezogen werden in dem Maße wie die
positive Ladung zunimmt. Außerdem
gibt die Sekundärelektronen emission
allgemein ihrerseits Veranlassung für eine Sekundärelektronen-Reemission.
Die Zone positiver Ladung breitet sich in Richtung zur Dichtung 14 aus, sodann
auf die Oberfläche
der Glasdichtung 14 und nähert sich so fortschreitend
der Kathode an. Sobald die Zone positiver Ladung der Kathode hinreichend nahe
kommt, kommt es infolge der Potentialdifferenz mit der Kathode zu
einem Lichtbogenphänomen.
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Man erkennt auch, warum eine größere Entfernung
der Substrate voneinander das Auftreten von elektrischen Lichtbögen am Umfang
des Bildschirms nur hinauszögert.
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Ausgehend von dieser Analyse schlägt die Erfindung
vor, die Sekundärelektronen
einzufangen, um eine Ausbreitung des Sekundäremissionsphänomens bis
zur Versiegelungsdichtung zu verhindern.
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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist, zwischen der die Leuchtstoffelemente tragenden aktiven Zone
der Anode und der Versiegelungsdichtung eine Bahn zum Sammeln der
Sekundärelektronen zwischenzuschalten.
Diese Sammel-Bahn bzw. -Spur besteht gemäß der Erfindung entweder aus
einem auf ein vorgegebenes Potential vorgespannten Leitermaterial
oder aus einem Material mit einem Sekundäremissionskoeffizienten kleiner
oder gleich Eins, das vorzugsweise vorgespannt werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist diese Sammel-Bahn
bzw. -Spur vom Umfang der aktiven Zone wenigstens teilweise durch
einen Zwischenraum aus einem isolierenden Material getrennt.
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Wird die Bahn vorgespannt, so wird
ihr Vorspannpotential so gewählt,
dass es nicht von der Kathode emittierte Elektronen anzieht.
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Die Materialwahl hängt insbesondere
von der Zahl und der Form der Sammel-Bahnen bzw. -Spuren ab, wie
im folgenden in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt wird. Für
ein Material mit niedrigem Sekundäremissionskoeffizienten (δ) wählt man
ein Material, dessen Sekundäremissionskoeffizient δ wenigstens in
dem Energiebereich der von den Mikrospitzen emittierten Primärelektronen
kleiner als 1 ist. Als Leitermaterial wählt man ein Material mit niedrigem
Widerstand, wenn sein Sekundäremissionskoeffizient (δ) größer als
1 ist.
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Diese Ausführungsformen werden nun in Verbindung
mit den 3 bis 5 beschrieben. Zur Vereinfachung
der Zeichnungen beziehen sich die 3 bis 5 auf monochrome Bildschirm-Anoden,
die aus einer Ebene 20 von Leuchtstoffelementen derselben Farbe
bestehen, die von einer entsprechenden ITO-Ebene (in den Figuren
nicht gezeigt) getragen werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
dass die im folgenden beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen
sich auch auf den Fall eines Farbbildschirms erstrecken, dessen
Anode aus mehreren Gruppen von alternierenden parallelen Streifen
von Leuchtstoffelementen unterschiedlicher Farbe bestehen, sowie
auf einen monochromen Bildschirm, dessen Anode aus zwei Gruppen
paralleler alternierender Streifen von Leuchtstoffelementen ein
und derselben Farbe bestehen. In den 3 bis 5 ist die Lage der Innenbegrenzung
der Versiegelungsdichtung (14, 2) durch einen gestrichelten Rahmen 14' symbolisiert.
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3 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Flachbildschirm-Anode
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dieser Ausführungsform
ist die aktive Zone 20 von einer einzigen Bahn bzw. Spur 21 zur Sammlung
von Sekundärelektronen
umgeben.
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Vorzugsweise besteht die Bahn bzw.
Spur 21 aus einem Ring um die aktive Zone 20 und
ist auf ein deutlich unter dem Vorspannpotential der aktiven Zone
liegendes Potential vorgespannt, um die Arbeitsweise des Bildschirms
nicht durch Anziehung von aus der (nicht dargestellten) Kathode
kommenden Elektronen zu behindern.
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Der Ring 21 soll nicht mit
der aktiven Zone 20 in Kontakt stehen. Somit sind der Ring 21 und
die aktive Zone 20 voneinander durch ein Isoliermaterial 22 getrennt,
beispielsweise das Glas des Substrats 6, auf welchem die
Anode ausgebildet ist, oder einen auf das Substrat 6 aufgebrachten
Streifen aus Siliziumoxid.
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Ohne Vorspannung lädt sich
der Ring 21 infolge der Tatsache, dass sein Sekundäremissionskoeffizient
kleiner als 1 ist, negativ auf, wenn er von der Oberfläche des
Materials 22 reemittierte Sekundärelektronen aufnimmt, und nachdem
er aufgeladen ist, fokussiert er die Elektronen in Richtung zur
aktiven Zone 20. Jedoch ist diese negative Aufladung schwierig
zu kontrollieren und zu steuern. Insbesondere ist es schwierig,
die Breite des Isolierzwischenraums 22 festzulegen, der
es ermöglicht,
das Auftreten elektrischer Bögen
zwischen der aktiven Zone 20 und der Bahn bzw. Spur 21 zu
vermeiden.
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Wenn der Ring 21 vorgespannt
ist, ist das Potential des Rings 21 beispielsweise Null
oder nahe Null (vorzugsweise leicht negativ).
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Die Breite des Rings 21 wird
so gewählt, dass
sie größer als
die mittlere Entfernung ist, welche die von dem Isoliermaterial 22 reemittierten
Sekundärelektronen
durchlaufen können;
das Isoliermaterial 22 dürfte wie zuvor von den Mikrospitzen ausgehende
Primärelektronen
aufnehmen. Typischerweise mit einer Energie in der Größenordnung
von 30 eV durchläuft
ein Sekundärelektron
eine Strecke von etwa 50 μm.
Somit ist die Breite des Rings 21 vorzugsweise deutlich
größer als
50 μm.
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Der Isolierabstand 22 soll
ausreichen, um die Ausbildung eines elektrischen Bogens zwischen
der aktiven Zone 20 und dem Sammelring 21 zu vermeiden.
Jedoch wird man suchen, ihn so wenig breit wie möglich zu halten, um die Ausbildung
einer positiven Ladung in diesem Zwischenraum zu vermeiden. Idealerweise
und wenn die Vorspannpotentiale es gestatten, ist die Breite des
Abstands 22 kleiner als die mittlere Entfernung, welche
die von der Oberfläche dieses
Abstands emittierten Sekundärelektronen durchlaufen
können,
d. h. vorzugsweise kleiner als 50 μm. Dies gewährleistet, dass sämtliche
von dem Isoliermaterial 22 reemittierten Sekundärelektronen durch
das Material 21 aufgesammelt werden.
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Wenigstens falls es nicht einen geringen
Widerstand besitzt, weist das Material der Bahn bzw. Spur 21 vorzugsweise
einen Sekundäremissionskoeffizienten δmax von
kleiner als 1 auf. Dies gewährleistet
das Fehlen von Sekundäremission
unabhängig von
der Energie der Primärelektronen,
d. h. unabhängig
von den Beträgen
der Vorspannung der Anode und der Kathode. Man erkennt, dass bei
der ersten Ausführungsform
das Material der Bahn bzw. Spur 21 gegebenenfalls ein Isoliermaterial
sein kann, wenn man es nicht vorzuspannen wünscht.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
ist, dass sie jegliches Phänomen
einer Ausbreitung der Sekundäremissionen
bis zur Versiegelungsdichtung 14' zwischen den Anoden- und Kathodenplatten
vermeidet. Darüber
hinaus gestattet die Vorspannung des Rings 21 die Abfuhr
entsprechender Ladungen.
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In 3 ist
der Ring 21 kontinuierlich zusammenhängend und bedeckt daher unter
Zwischenschaltung eines (nicht dargestellten) Isoliermaterials eine
Bahn bzw. Spur 24 zur Vorspannung der aktiven Zone 20.
Diese Bahn bzw. Spur 24 erstreckt sich über die Dichtung 14' hinaus und
dient zum Anschluss über
einen Verbindungsleiter 25 an eine (nicht dargestellte)
Steuerelektronik des Bildschirms. In gleicher Weise wird der Ring 21 mittels
einer Leiterbahn 26 vorgespannt, welche sich über die
Dichtung 14' hinaus
erstreckt und zur Aufnahme einer Anschlussverbindung 27 mit
der Steuerelektronik dient.
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Man kann jedoch in dem Ring eine Öffnung belassen,
welche den Durchtritt ohne Kontakt der Bahn 24 gestattet.
Dies bildet den Vorteil, dass man dasselbe Material (beispielsweise
ITO) für
die Zone 20, die Spur 24 und den Ring 21 verwenden
kann, das dann im selben Verfahrensschritt geätzt werden kann.
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4 veranschaulicht
eine zweite Ausführungsform
einer Flachbildschirm-Anode gemäß der Erfindung.
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Gemäß dieser zweiten Ausführungsform
ist die aktive Zone 20 der Anode von zwei konzentrischen
Ringen zur Sammlung der Sekundärelektronen
umgeben. Ein erster Ring 21' ist
von der Zone 20 durch einen Abstand aus einem Isoliermaterial 22 getrennt.
Ein zweiter Ring 21'' umgibt den
Ring 21',
von dem er durch einen zweiten Abstand aus einem Isoliermaterial 22' (beispielsweise
dem Glas des Substrats 6 oder aus auf diesem abgeschiedenen
Siliziumoxid) getrennt ist. Hier ist das die Ringe 21' und 21'' bildende Material so gewählt, dass
es vorgespannt werden kann (mit einem Koeffizienten δ kleiner
als 1, falls es keinen niedrigen Widerstand besitzt).
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Wie zuvor ist die Breite der Ringe 21' und 21'' so gewählt, dass sie größer als
die mittlere Entfernung ist, welche die von den Isoliermaterialien 22 bzw. 22' reemittierten
Sekundärelektronen
durchlaufen können.
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Die aktive Zone 20 ist mittels
einer Bahn bzw. einem Pfad 24 und einem Leiter 25 vorgespannt.
Die Ringe 21' und 21'' sind mittels Bahnen bzw. Pfaden 26' bzw. 26'' und Leitern 27' bzw. 27'' vorgespannt.
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Gemäß der Erfindung sind die Ringe 21' und 21'' auf unterschiedliche Potentiale
vorgespannt, wobei der Ring 21' vorzugsweise auf einem Zwischenpotential
zwischen dem Potential der aktiven Zone 20 und dem Potential
des Außenrings 21'' liegt. Als spezielles Beispiel
liegt der Ring 21' auf
einem Potential von 200 Volt und der Ring 21'' auf
einem Potential Null.
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Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsform besteht
darin, dass, indem die Verringerung des Potentials von der aktiven
Zone bis zum Rand des Bildschirms zunehmend fortschreitend gemacht
wird, bei dieser Ausführungsform
die Randwirkungen durch Ausbreitung bzw. Verteilung der elektrischen
Feldlinien vermieden werden.
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Ein anderer Vorteil dieser zweiten
Ausführungsform
besteht darin, dass sie eine Verringerung der Breite der Abstände 22 und 22' zwischen der
aktiven Zone 20 und dem Ring 21' und zwischen den Ringen 21' und 21'' gestattet. Tatsächlich ist
der Grenzabstand für
die Bildung eines elektrischen Bogens um so kleiner in dem Maße, wie
der Potentialunterschied zwischen der Zone 20 und dem Ring 21' und zwischen
den Ringen 21' und 21'' verringert wird. Hierdurch wird
die Ausbildung der Zone positiver Ladung in dem Abstand 22 weitgehend
verringert und die Einhaltung des Kompromisses zwischen der Breite
des Abstands 22, in Verbindung mit dem Bedürfnis, die
Bildung eines elektrischen Bogens zwischen der Zone 20 und
dem Ring 21' zu
vermeiden, und dem Wunsch nach einer Breite, die kleiner als die
von den Sekundärelektronen
durchlaufene Entfernung ist, erleichtert.
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5 zeigt
eine dritte Ausführungsform
einer Flachbildschirm-Anode gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß dieser Ausführungsform
erfolgt die Sammlung der Sekundärelektronen
mit Hilfe einer Bahn bzw. eines Pfads 31 in Spiralform,
welche einen Rand der aktiven Zone 20 mit einem Verbindungsanschluss 36 mit
Hilfe einer Verbindungsleitung 27 mit einem Potential Null
oder nahezu Null verbindet. Hier wird die Bahn bzw. der Pfad 31 so
gewählt,
dass er einen Sekundäremissionskoeffizienten
kleiner als 1 aufweist.
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Zwischen der aktiven Zone 20 und
der ersten Spiralwindung und zwischen jeder Spiralwindung der Bahn
bzw. des Pfads 31 sind Abstände aus einem Isoliermaterial 22, 22' und 22'' vorgesehen.
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Wie zuvor ist darauf zu achten, dass
die Breite der Windungen der Bahn bzw. des Pfads 31 ausreichend
ist, um zu vermeiden, dass Sekundärelektronen die Windungen überspringen
und sich von dem Isolierabstand 22 zu dem Isolierabstand 22' oder 22'' ausbreiten und so den Rand des
Bildschirms erreichen.
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In dieser dritten Ausführungsform
ist die Breite der Windungen ebenfalls durch den Widerstand bedingt,
der zur Erzielung einer progressiven Abnahme des Potentials von
der aktiven Zone (auf 400 Volt) bis zum Anschluss 36 (beispielsweise
auf 0 Volt) gewünscht
wird.
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Gemäß der Erfindung wird die Breite
der Bahn bzw. des Pfads 31 so gewählt, dass diese Bahn einen
ausreichenden Widerstand besitzt, um eine Stromzirkulation in der
Bahn weitestmöglich
zu verringern.
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Als Variante und in Abhängigkeit
von dem Widerstand des für
die Herstellung der Bahn 31 gewählten Materials kann man gemäß der Erfindung Widerstände 33,
die beispielsweise im Siebdruck hergestellt werden, jeweils in jeder
durch die Bahn 31 definierten Spiralwindung zwischenschalten.
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Die Vorspannung der aktiven Zone 20 erhält man wie
zuvor mittels einer Bahn bzw. eines Pfads 24 zur Aufnahme
eines mit der elektronischen Steuerung des Bildschirms verbundenen
Leiters 25.
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Ein Vorteil der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform
ist, dass sie eine zunehmende und kontrollierte Abnahme des Potentials
zwischen der aktiven Zone 20 und der Dichtung 14' schafft.
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Ein weiterer Vorteil dieser dritten
Ausführungsform
ist, dass sie keine Quelle für
ein Zwischenpotential erfordert, bei gleichzeitiger Minimierung
der Randeffekte.
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Das die Sammel-Ringe für die Sekundärelektronen 21, 21', 21'' oder 31 nach einer der
vorhergehenden Ausführungsformen
bildende Material ist beispielsweise ITO (ein widerstandsarmes Material).
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Man kann auch den oder die Ring(e)
zur Sammlung von Sekundärelektronen
aus Chromoxid (Cr2O3)
herstellen, das einen maximalen Sekundäremissionskoeffizienten δma
x in der Größenordnung von 0,95 besitzt.
In diesem Fall erfolgt die eventuelle Vor spannung des oder der Sammel-Bahn
en) mittels einer Leiterschicht des gleichen Musters (beispielsweise
in ITO), auf welchem eine Chromoxidschicht abgeschieden wird.
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Falls für die Herstellung der Bahn 31 der
in 5 veranschaulichten
dritten Ausführungsform Chromoxid
gewählt
wird, wird die Hinzufügung
von Widerständen 33 im
allgemeinen überflüssig in
dem Maße,
in dem das Chromoxid ein Material ist, das einen höheren Widerstand
als ITO besitzt. Außerdem gestattet
der Rückgriff
auf Chromoxid bei dieser dritten Ausführungsform die Herstellung
breiterer Windungen, was die Abwesenheit der Ausbreitung von Sekundärelektronen
verbessert.
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Es sei darauf hingewiesen, dass,
wenn das für
die Bahnen 21, 21', 21'' und 31 gewählte Material nicht
einen Koeffizienten δ < 1 besitzt, sein
Widerstand hinreichend klein sein muss, um die Ladungen durch seine
Vorspannung abzuführen
und so eine Reemission von Sekundärelektronen zu vermeiden.
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Die Ausführung der Erfindung gemäß einer der
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann
mit herkömmlichen
Mitteln der Abscheidung und Definition von Bahnen aus dem gewählten Material
erfolgen. Beispielsweise könnte
man mit Kathodenzerstäubung
oder mit einer Aufdampfung arbeiten. Man erkennt, dass die Breite
der Bahnen auch die Anwendung des Siebdrucks gestattet.
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Selbstverständlich ist die vorliegende
Erfindung verschiedenen Abwandlungen und Modifizierungen zugänglich,
die sich für
den Fachmann ergeben. Insbesondere ist die Wahl des oder der Vorspannpotentials
bzw. -potentiale der Sekundärelektronen-Sammel-Ringe von
dem Potential der Anode und der Kathode des Bildschirms abhängig.
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Des weiteren könnten andere Materialien als die
beispielshalber angeführten
zur Herstellung des oder der Sammel-Rings bzw. -Ringe verwendet
werden, und die beispielshalber angegebenen Abmessungen können in
Abhängigkeit
von der jeweiligen Anwendung verändert
werden.
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Des weiteren bezogen sich die beschriebenen
Beispiele zwar auf einen monochromen Bildschirm, jedoch eignet sich
die Erfindung ebenso zur Anwendung bei einem Farbbildschirm. In
diesem Fall sind der oder die Sekundärelektronen-Sammel-Ring (e) über der
Schichtung abgeschieden, welche die Zwischenverbindung der Streifen
von Leuchtstoffelementen gestatten.