EP0226817A2 - Flache Bildwiedergabevorrichtung - Google Patents

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EP0226817A2
EP0226817A2 EP86115973A EP86115973A EP0226817A2 EP 0226817 A2 EP0226817 A2 EP 0226817A2 EP 86115973 A EP86115973 A EP 86115973A EP 86115973 A EP86115973 A EP 86115973A EP 0226817 A2 EP0226817 A2 EP 0226817A2
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EP
European Patent Office
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wires
display device
image display
pulling
flat image
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EP86115973A
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EP0226817A3 (de
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Kurt-Manfred Tischer
Harald Dr. Rose
Rainer Prof.Dr. Spehr
Gerald Schönecker
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Nokia Deutschland GmbH
Original Assignee
Nokia Unterhaltungselektronik Deutschland GmbH
Standard Elektrik Lorenz AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/126—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using line sources

Definitions

  • the invention relates to a flat image display device according to the preamble of claim 1.
  • Such a flat picture display device is known from the publication "The flat television screen” in the Funkschau 1980, issue 10, pp. 63 to 66, picture 2.
  • This has a glass front plate coated with phosphorus on the inside, a digitally addressable control arrangement for shaping and modulating the electron current, a planar cathode sending a uniform electron current in the direction of the control arrangement and a rear metal encapsulation in order to seal the entire arrangement under vacuum.
  • the cathode is constructed from a periodic arrangement of oxide wires coated with oxide.
  • the metal encapsulation serves as a counter electrode and a periodic arrangement of field-shaping electrodes is present in a plane between this counter electrode and the heating wires.
  • This areal cathode requires a large heating output, since the cathode has to provide the maximum current density for the peak brightness at all times, although in most of the time it only requires a fraction of it becomes. This static mode of operation damages the heating wires coated with oxide and does not allow a long service life to be expected.
  • the invention is based on the object of specifying a flat cathode for a flat image display device which requires less power and produces a uniform and high brightness of the phosphor layer.
  • FIG. 1 only a portion of the flat image display device is shown in a vertical section.
  • the front plate 1 forms with the tub 2 arranged on its rear side a closed housing which is evacuated.
  • a coating of phosphorus is present on the inside of the front panel, of which only six pixels 3 are shown.
  • a control arrangement 4 is provided, which will not be discussed in detail here.
  • This is followed by a pull anode 5 which is perforated in accordance with the pixels on the front plate 1.
  • a segmented counter electrode 6 is applied to the inside of the tub 2.
  • the segments of the counterelectrode 6 run perpendicular to the longitudinal extension of the heating wires 7 and their number is proportional to the number of pixels 3 in a row.
  • heating wires 7 coated in a periodic arrangement with oxide.
  • the heating wires 7 are all in one plane parallel to the counterelectrode 6.
  • the longitudinal extension of the heating wires 7 runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • focusing wires 8 pulling wires 9 and shaped wires 10. All heating wires 7, focusing wires 8, pulling wires 9 and shaped wires 10 run parallel to one another.
  • the structure shown in FIG. 1 can be used to simulate an areal cathode for a flat image display device.
  • the segmented counterelectrode 6 and the heating wires 7 are at a potential of 0 volts.
  • the heating wires 7 are energized only for the time of the line return and then emit electrons in the time of the line return.
  • the heating wires can also be energized only during the image change time.
  • a positive voltage is in the range from 150 to 500 V at the pulling wires 9, as a result of which the electrons are accelerated in the direction of the pulling wires 9.
  • these and / or the shaped wires 10 are subjected to deflection voltages which change in such a way that the leaf-shaped electron beam of each heating wire 7 successively strikes successive lines. This makes it possible to draw electrons from only one heating wire at a time and to block the electron emission from the other heating wires. This is achieved in that only the pulling wires belonging to the respective heating wire are supplied with the positive voltage and the other pulling wires are at zero potential. When the last line in the area of the respective heating wire 7 is reached, the next heating wire 7 is switched over. The deflection voltage on the focusing wires 8 is now changed so that the sheet-like electron beam now generated hits the first line for this heating wire 7.
  • the electron beam is passed on from line to line as described. By removing electrons from only one heating wire 7, a very large reduction in the power loss is achieved. Due to the pulsed energization of the heating wire that is switched on, the potential freedom of the heating wires is achieved during image display.
  • FIG. 2 shows a perspective view of a detail from the cathode structure described with reference to FIG. 1.
  • the same reference numerals are used for the same parts.
  • the individual segments 6a, 6b, 6c, 6d and 6e of the counter electrode 6 can be clearly seen.
  • the lower of the two heating wires 7 should be activated and therefore emits electrons that fly to the perforated train anode 5. Only two rows with holes 3 are shown in the train anode 5. In the example shown in FIG. 2, the electrons emitted by the heating wire 7 only fly through the holes in the upper line. The holes in the bottom line are therefore all shown in black.
  • a potential of 0 V is present at the segments 6a and 6d of the counter electrode.
  • a voltage of -10 V has been applied to the segments 6b, 6c and 6e. As a result, no electrons are emitted in the regions of the heating wire 7 opposite these segments. Electrons can only emerge from the regions of the heating wire 7 lying opposite the segments 6a and 6d and fly through the corresponding holes 3a, 3d in the pulling anode 5. These holes 3a and 3d in FIG. 2 are drawn brightly, while the other holes 3 in the same line are marked black because no electrons pass through. Corresponding to the passage of electrons through the selected holes in the respective line in the pull anode 5, the corresponding pixels on the front panel light up.
  • the brightness of the pixels can be controlled. Because this controls the brightness of the pixels directly on the emission of the heating wires acts, there is a dynamic operation of the emission of the heating wires. Compared to static operation with always maximum emission according to the prior art, this is a state which is adapted to the heating wires coated with oxide and in which they have a long service life.
  • the distance between the heating wires 7 and the counter electrode 6 should be chosen as large as possible so that a change in position of the heating wires shows the least possible influence. The larger this distance, the greater the absolute value of the negative voltage at the counter electrode

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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

Bei einer flachen Bildwiedergabevorrichtung mit einer phosphorbeschichteten Frontplatte (1) und einer Wanne (2) als Rückseite ist eine Kathode aus einer periodischen An­ordnung aus Heizdrähten (7) vorgesehen. In darauf fol­genden Ebenen sind Fokussierdrähte (8), Ziehdrähte (9) sowie eine gelochte Zuganode (5) vorhanden. Hinter den Heizdrähten (7) ist eine segmentierte Gegenelektrode (6) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine flache Bildwieder­gabevorrichtung 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 phosphor­beschichtete Frontplatte aus Glas, eine digital adres­sierbare Steueranordnung zur Formung und Modulation des Elektronenstromes, eine einen gleichmäßigen Elektronen­strom in Richtung der Steueranordnung sendende flächen­hafte 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 Metall­abkapselung 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 Heiz­leistung, da die Kathode jederzeit die maximale Strom­dichte 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 Lebens­dauer erwarten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für eine flache Bildwiedergabevorrichtung eine flächenhafte Kathode anzu­geben, die eine geringere Leistung benötigt und eine gleichmäßige und hohe Helligkeit der Phosphorschicht her­vorbringt.
  • Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Mit­teln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un­teransprüchen 2 bis 10 enthalten.
  • Die Erfindung wird nun anhand von einem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch die flache Bild­wiedergabevorrichtung und
    • Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der flachen Bildwiedergabevorrichtung.
  • In Figur 1 ist von der flachen Bildwiedergabevorrichtung in einem senkrechten Schnitt nur ein Teilstück darge­stellt. 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 Ab­stand 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 Gegen­elektrode 6 aufgebracht. Die Segmente der Gegenelektrode 6 verlaufen senkrecht zur Längsausdehnung der Heizdrähte 7 und ihre Anzahl ist proportional zur Anzahl der Bild­punkte 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 Fokus­sierdrähte 8, Ziehdrähte 9 bzw. Formdrähte 10 vorhanden. Alle Heizdrähte 7, Fokussierdrähte 8, Ziehdrähte 9 und Formdrähte 10 verlaufen zueinander parallel.
  • Mit dem in Figur 1 dargestellten Aufbau kann man eine flächenhafte Kathode für eine flache Bildwiedergabe­vorrichtung 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 Zeilen­hinlaufes 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 Heiz­drähten 7 ausgetretene Wolke der Elektronen, wie in Figur 1 am zweiten von links gezeichneten Heizdraht darge­stellt, 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 Figur 2 erklärt. Zur wei­teren Formung der Elektronenwolke liegt an den Form­drähten 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 Ablenk­spannungen 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 er­reicht, 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 er­reicht, so wird auf den nächstfolgenden Heizdraht 7 um­geschaltet. Die Ablenkspannung an den Fokussierdrähten 8 wird nun so verändert, daß der jetzt erzeugte blatt­förmige 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 er­reicht. Durch die impulsförmige Bestromung des jeweils eingeschalteten Heizdrahtes wird die Potentialfreiheit der Heizdrähte während der Bildwiedergabe erreicht.
  • In Figur 2 ist in perspektivischer Darstellung ein Aus­schnitt aus dem anhand der Figur 1 beschriebenen Katho­denaufbau dargestellt. Für gleiche Teile sind gleiche Be­zugszeichen verwendet. In dieser Figur sind die einzelnen Segmente 6a, 6b, 6c, 6d und 6e der Gegenelektrode 6 deut­lich 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 Figur 2 dar­gestellten Beispiel fliegen die vom Heizdraht 7 emit­tierten Elektronen nur durch die Löcher der oberen Zeile. Die Löcher in der unteren Zeile sind deswegen alle schwarz dargestellt. An den Segmenten 6a und 6d der Gegenelektrode liegt ein Potential von 0 V an. An die Segmente 6b, 6c und 6e ist eine Spannung von -10 V an­gelegt worden. Infolge dessen werden in den diesen Seg­menten gegenüberliegenden Bereichen des Heizdrahtes 7 keine Elektronen emittiert. Lediglich aus den den Seg­menten 6a und 6d gegenüberliegenden Bereichen des Heiz­draht 7 können Elektronen austreten und durch die ent­sprechenden Löcher 3a, 3d in der Zuganode 5 fliegen. Diese Löcher 3a und 3d in der Figur 2 sind hell gezeich­net, während die anderen Löcher 3 in der gleichen Zeile schwarz markiert sind, weil keine Elektronen hindurchtre­ten. Entsprechend dem Elektronendurchtritt durch die aus­gewählten Löcher in der jeweiligen Zeile in der Zuganode 5 leuchten die entsprechenden Bildpunkte auf der Front­platte auf.
  • Wählt man für die Spannung an den Segmenten der Gegen­elektroden 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. Gegen­über 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 Gegen­elektrode 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 Bildwiedergabe­vorrichtung mit einer phosphorbeschichteten Frontplatte aus Glas und einer Wanne als Rückseite, in der vor einer Gegenelektrode eine Kathode aus einer periodischen Anord­nung 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 Fokus­sierdrähten (8) und Ziehdrähten (9) sowie eine ent­sprechend den Bildpunkten (3) auf der Frontplatte (1) gelochte Zuganode (5) vorhanden ist.
2. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen der Ebene der Zieh­drähte (9) und der Zuganode (5) eine Ebene aus Formdräh­ten (10) vorhanden ist.
3. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, da­durch 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, da­durch gekennzeichnet, daß die Heizdrähte (7) auf Null­potential 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 Fokus­sierdrähten (8) eine negative Spannung mit einem Absolut­wert von etwa einem Drittel der Spannung der Ziehdrähte (9) liegt.
6. Flache Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, da­durch 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, da­durch gekennzeichnet, daß fortschreitend mit der anzuzei­genden 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 50V anliegt.
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