EP0012922A1

EP0012922A1 - Gasentladungsanzeigevorrichtung

Info

Publication number: EP0012922A1
Application number: EP79105080A
Authority: EP
Inventors: Werner Dr. Rer. Nat. Dipl.-Phys. Veith; Karl-Heinz Dipl.-Ing. Walter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-10
Publication date: 1980-07-09
Also published as: JPS5588254A; ATE601T1; DE2855056A1; US4322657A; EP0012922B1; DE2855056C2

Abstract

Bei einer Gasentladungsanzeigevorrichtung für einen Flachen Bildschirm wird vorgeschlagen, zur speziellen Feldverteilung im Beschleunigungsraum zwischen der matrixangesteuerten Steuerlochscheibe (2) und der Anode (4) des Leuchtschirms mindestens eine Gitterelektrode (11, 12) anzubringen, die an ein festes Potential angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungsanzeigevorrichtung für einen Flachen Bildschirm mit folgendem Aufbau:

a) ein Gasentladungsraum wird begrenzt von einer oder mehreren Kathoden und von der Zeilenleiterseite einer Steuerscheibe mit matrixgesteuertem Lochraster;
b) ein Beschleunigungsraum liegt zwischen der anderen,. Seite der Steuerscheibe, d.i. die Spaltenleiterseite, und-einem Leuchtschirm mit einer Anodenschicht.

Eine solche Gasentladungsanzeigevorrichtung ist bekannt und beispielsweise in der DE-OS 24 12 869 beschrieben. Die Steuerscheibe mit ihrer sich mit dem Leüchtpunktraster des Leuchtschirms deckenden Lochstruktur trennt den Gasentladungsraum vom Beschleunigungsraum. Die Matrixansteuerung der Steuerlöcher wird bewerkstelligt durch Zeilenleiter: auf der dem Beschleunigungsraum zugekehrten Rückseite der Steuerscheibe und durch Spaltenleiter auf deren Vorderseite. Die Löcher in der Steuerscheibe markieren die Kreuzungspunkte der Zeilenleiter und Spaltenleiter.
Durch Ansteuern eines Zeilenleiters und eines Spaltenleiters werden aus dem im Gasentladungsraum erzeugten Plasma Elektronen durch das Steuerscheibenloch an der Zeilen-Spalten-Kreuzung gezogen und von der hochgespannten Anodenschicht in Richtung des Leuchtpunktes an der entsprechenden Stelle auf dem Leuchtschirm beschleunigt.. Zur ausreichenden Anregung des Leuchtstoffes muß einerseits möglichst hoch beschleunigt werden. Andererseits ist die Beschleunigungsstrecke sehr kurz (etwa 0,5 bis 2 mm), damit nach dem Paschen-Gesetz eine weitere Gasentladung in diesem Beschleunigungsraum vermieden wird; die Feldstärke kann wegen der begrenzten Isolation daher auch nicht beliebig hochgesetzt werden.
Sollte jedoch in dem Beschleunigungsraum gelegentlich doch einmal eine Gasentladung stattfinden, dann muß der dadurch fließende Strom über die sehr feinen Spaltenleiter und die daran angeschlossenen Steuerelemente - im allgemeinen Halbleiter - abfließen. Diese Ströme und dabei auftretende Überspannungen sind für die Ansteuer-Schaltelemente gefährlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieser Gefahr zu begegnen, d.h. Maßnahmen anzugeben, die unerwünschte Gasentladungen im Beschleunigungsraum unschädlich machen und möglichst gar verhindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Gasentladungsanzeigevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:

c) im Beschleunigungsraum befindet sich parallel zur Steuerscheibe mindestens eine Gitterelektrode mit demselben Lochraster wie das der Steuerscheibe;
d) die Gitterelektrode.erhält durch äußeren elektrischen Anschluß ein Potential, das den Feldverlauf zwischen Spaltenleiter und Anodenschicht festlegt.

Die Wirkung einer solchen Gitterelektrode mit festen Po- . tential ist vergleichbar mit der des Schirmgitters in einer klassischen Tetrodenröhre. Der Einfluß der Anodenspannung auf den gezogenen Elektronenstrom ist wesentlich verringert. Dadurch ist auch bei hohen Anodenspannungen die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Gasentladungen geringer.
Das Einfügen einer solchen Gitterelektrode stellt angesichts des kleinen Raumes, d.h. der Tiefe, und der hohen Anforderungen an die Parallelität über die ganze Bildschirmfläche konstruktive Probleme. Von Vorteil ist deswegen eine Ausgestaltung der Erfindung, wonach die Gitterelektrode durch eine Metallschicht auf einer als Abstandshalterung zwischen Steuerscheibe und Leuchtschirm dienenden Lochglasplatte gebildet ist.
Eine solche Abstandshalterung ist an sich bereits vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 28 02 976.7). Man geht dort von einem vorteilhaften Herstellverfahren für Lochglasplatten aus und stapelt mehrere aufeinanliegende dünne gelochte Glasplatten mit fluchtenden Löchern aufeinander. Dieser Stapel füllt dann den gesamten Beschleunigungsraum aus und sorgt für das exakte Einhalten des Abstandes Steuerscheibe-Leuchtschirm über die gesamte Bildfläche. Als Ätzmasken für die einzelnen Lochglasplatten dienen Metallschichten, die nachher im Stapel verbleiben können. Eine solche Metallschicht kann dann vorteilhaft als erfindungsgemäße Gitterelektrode verwendet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden nicht nur eine Gitterelektrode, sondern zwei oder gar mehr verwendet. Zu diesem Zweck ist dann vorgesehen, daß mehrere Lochglasplatten als den Beschleunigungsraum ausfüllende Abstandshalterung aufeinandergelegt sind und daß die dann zwischen den Lochglasplatten zu liegen kommenden Metallschichten als Gitterelektroden zur Festlegung des Feldverlaufs dienen.
Damit läßt sich der Verlauf des elektrischen Beschleunigungsfeldes genau und konstant festhalten. Zunächst besteht die Möglichkeit, den Feldverlauf linear erfolgen zu lassen. Auch mit der einzigen Gitterelektrode ist eine gleichmäßige Aufteilung möglich. Vorteilhafter ist aber, wenn das elektrische Feld im Beschleunigungsraum nichtlinear aufgeteilt ist, wobei die maximale Feldstärke zwischen der Anode und der benachbarten Gitterelektrode auftritt.
Mit der letztgenannten nichtlinearen Feldverteilung ist eine primäre Gasentladung in der Nachbarschaft der Spaltenleiter sehr unwahrscheinlich. Einen weiteren Vorteil bringt diese nichtlineare Feldverteilung mit der relativ geringen Feldstärke an den Spaltenleitern dadurch, daß der Durchgriff des Beschleunigungsfeldes in den Steuerraum wesentlich kleiner wird. Die zum Zurückhalten aller Elektronen benötigte negative Gesamtsteuerspannung an den Spaltenleitern kann dann geringer sein. Weiter ist für die Güte der Gasentladungsanzeigevorrichtung vorteilhaft, daß wegen des geringen Durchgriffs des Beschleunigungsfeldes wenig Ionen aus dem Gasentladungsraum in die Steuerlöcher gezogen werden. Solche Ionen ziehen Elektronen nach und verursachen einen an sich nicht zu vermeidenden aber möglichst klein zu haltenden Dunkelstrom und damit unerwünschtes Üntergrundleuchten.
Die Einstellung des Gitterelektrodenpotentials kann zusätzlich von der elektronenoptischen Linsenwirkung der Gitterlöcher auf die divergierenden Elektronenstrahlen abhängig gemacht werden. Die Breite der Leuchtflecke auf dem Leuchtschirm läßt sich auf diese Weise optimal einstellen. Eine diesen Effekt unterstützende Wirkung ist durch gezielte Öffnungsweiten in der Gitterelektrode bzw. in den Gitterelektroden zu erreichen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Potential der Gitterelektrode bzw. die Potentiale der Gitterelektroden über einen ohmschen Spannungsteiler aus der Anodenspannung abgeleitet sind. Dabei ist es günstig, wenn die Gitterelektrode, die.der Steuerscheibe zunächst liegt, auf zumindest annähernd demselben Potential liegt wie die Steuergcheibe. Wenn dazu die der Steuerscheibe zunächstliegende Gitterelektrode geerdet ist oder zumindest niederohmig angeschlossen ist, ist die Wahrscheinlichkeit, daß Gasentladungen, die unerwünschterweise doch noch im Beschleunigungsraum auftreten, zu Strömen über die Spaltenleiter und die daran angeschlossenen Ansteuer-Schaltelemente fließen, beliebig gering. Solche Ströme werden dann sicher über diese Gitterelektrode abgeleitet.
Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gasentladungsanzeigevorrichtung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Mit 1 ist eine Kathode bezeichnet, mit 2 eine Steuerscheibe Dazwischen liegt der Gasentladungsraum der Gasentladungsanzeigevorrichtung Mit 3 ist die Schirmglasscheibe des Leuchtschirms bezeichnet. Er trägt auf der Innenseite Leuchtpunkte 4 und darauf eine Anodenschicht Zwischen der Steuerscheibe 2 und der Anodenschicht 5 liegt der Beschleunigungsraum. Er ist ausgefüllt von drei aufeinandergestapelten Lochglasplatten 6, 7 und 8 als Abstandshalter zwischen der Steuerscheibe 2 und der Anodenschicht 5 bzw. dem Leuchtschirm mit der Schirmglasscheibe 3, den Leuchtpunkten 4 und der Anodenschicht 5. Auf der dem Gasentladungsraum zugekehrten Seite der Steuerscheibe 2 liegen Zeilenleiter 9, auf der anderen Seite Spaltenleiter 10. Deren Kreuzungspunkte markieren Steuerlöcher, mit denen in Richtung zu den Leuchtpunkten 4 hin Löcher in den Lochglasplatten 6,7,8 fluchten. Zwischen den Lochglasplatten 6 und 7 liegt eine Gitterelektrode 11, zwischen den Lochglasplatten 7 und 8 eine Gitterelektrode 12 mit entsprechend fluchtenden Löchern, wobei die Löcher der Gitterelektrode 12 größer sind als die der Gitterelektrode 11
Die Anodenschicht 5 ist an eine Anschlußklemme 13 für Hochspannung angeschlossen. Zwischen dieser Klemme 13 und einem geerdeten Bezugspotential liegt ein Spannungsteiler aus drei ohmschen Widerständen 14 bis 16, mit deren Abgriffen die Gitterelektroden 11 und 12 verbunden sind. Die weiteren Anschlüsse für Kathode 1, Zeilenleiter 9 und Spaltenleiter 10 sind der Einfach- .heit halber weggelassen.
Eingezeichnet ist schematisch ein Elektronenstrahl, der durch Ansteuern der entsprechenden Zeile 9 und Spalte 10 der Steuerscheibe 2 aus dem Gasentladungsraum in Pfeilrichtung gezogen wird und sich ausweitend durch die Lochglasscheiben 6, 7 und 8 und durch die Gitterelektroden 11 und 12 auf die Anodenschicht 5 und auf den (vom Betrachter aus gesehen) davorliegenden Leuchtpunkt 4 bewegt. Durch die Größe der einzelnen Öffnungen in den Gitterelektroden 11 und 12 und durch Wahl der angelegten Potentiale an den Abgriffen des Spannungsteilers 14,15,16 erhält man eine optimale Führung des Elektronenstrahls hinsichtlich seiner Beschleunigungsverteilung und seiner Form. Die Ausweitung ist genau der Größe des Leuchtpunktes 4 angepaßt. Die Verteilung des Beschleunigungsfeldes zwischen den Spaltenleitern 10 und der Anodenschicht 5 verläuft nichtlinear. Das elektrische Feld zwischen der Gitterelektrode 12 und der Anodenschicht 5 ist stärker als das zwisehen den Gitterelektroden 11 und 12. Das elektrische Feld zwischen den Spaltenleitern 10 und der Gitterelektrode 11 ist wesentlich kleiner als das zwischen den Gitterelektroden 11 und 12.

Claims

1. Gasentladungsanzeigevorrichtung für einen Flachen Bildschirm mit folgendem Aufbau: .

a) ein Gasentladungsraum wird begrenzt von einer oder mehreren Kathoden und von der Zeilenleiterseite einer Steuerscheibe mit matrixgesteuertem Lochraster;

b) ein Beschleunigungsraum liegt zwischen der anderen Seite der Steuerscheibe, d.i. die Spaltenleiterseite, und einem Leuchtschirm mit einer Anodenschicht

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

c) im Beschleunigungsraum befindet sich parallel zur : Steuerscheibe (2) mindestens eine Gitterelektrode (11,12) mit demselben Lochraster wie das der Steuerscheibe (2);

d) die Gitterelektrode (11,12) erhält durch äußeren elek trischen Anschluß ein Potential, das den Feldverlauf zwischen Spaltenleiter (10) und Anodenschicht (5) fes legt.

2. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gitterelektrode (11,12) durch eine Metallschicht auf einer als Abstandshalterung zwischen Steuerscheibe (2) und Leuchtschirm dienenden Lochglasplatte (6,7,8) gebildet ist

3. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere Lochglasplatten (6,7,8) als den Beschleunigungsraum ausfüllende Abstandshalterung aufeinandergelegt sind und daß die dann zwischen den Lochglasplatten (6,7,8) zu liegen kommenden Metallschichten als Gitterelektrode (11,12) zur Festlegung des Feldverlaufs dienen.

4. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrische Feld im Beschleunigungsraum durch die Gitterelektrode(n) (11,12) linear aufgeteilt ist.

5. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld im Beschleunigungsraum nichtlinear aufgeteilt ist, wobei die maximale Feldstärke zwischen der Anodenschicht (5) und der benachbarten Gitterelektrode (12) auftritt.

6. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß däs Potential der Gitterelektrode (11 bzw.12) bzw. die Potentiale der Gitterelektroden (11 ,12) über einen ohmschen Spannungsteiler (14,15,16) aus der Anodenspannung abgeleitet sind.

7. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Gitterelektrode (11), die der Steuerscheibe (2) zunächstliegt, auf zumindest annähernd demselben Potential liegt wie die Steuerscheibe (2).

8. Gasentladungsanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die der Steuerscheibe (2) zunächstliegende Gitterelektrode (11) geerdet ist oder zumindest niederohmig angeschlossen ist.