EP0307653A2 - Flache Bildwiedergabevorrichtung - Google Patents
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- EP0307653A2 EP0307653A2 EP88113548A EP88113548A EP0307653A2 EP 0307653 A2 EP0307653 A2 EP 0307653A2 EP 88113548 A EP88113548 A EP 88113548A EP 88113548 A EP88113548 A EP 88113548A EP 0307653 A2 EP0307653 A2 EP 0307653A2
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/02—Details
- H01J17/20—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressures or temperatures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/38—Cold-cathode tubes
- H01J17/48—Cold-cathode tubes with more than one cathode or anode, e.g. sequence-discharge tube, counting tube, dekatron
- H01J17/49—Display panels, e.g. with crossed electrodes, e.g. making use of direct current
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, pages 63 to 66, picture 2.
- This has a fluorescent-coated glass front panel on the inside and a high positive potential, a digitally addressable multi-layer 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 around the entire Complete arrangement under vacuum.
- the cathode is made up of a periodic arrangement of oxide wires coated with oxide, in the vicinity of which a field-forming counterelectrode is arranged.
- flat image display devices which use a gas discharge as a flat cathode (DE-PS 24 12 869).
- the gas discharge burns from a surface cathode to a line-shaped anode.
- a perforated control disk with matrix-shaped electrodes allows electrons to pass through, which are then accelerated in order to obtain the necessary energy for the excitation of the phosphor.
- helium is used as the gas, which is under an appropriate pressure.
- the level of the acceleration voltage is limited by the Paschen's law. This means that the current must be increased to produce sufficient brightness, which reduces the life of the phosphor.
- the invention has for its object to provide a flat cathode for a flat image display device, which requires a low voltage and produces a uniform and high brightness of the phosphor layer.
- the flat image display device is shown schematically in cross section.
- the glass front plate 1 forms a closed housing with the tub 2 arranged on its rear side.
- a coating of phosphor 3 is present on the inside of the front panel 1, the individual pixels not being shown.
- a control arrangement 4 is provided, which will be explained later.
- This is followed by two perforated anodes 5a, 5b, which pull the electrons emitted by the flat cathode 7 in the direction of the coating made of phosphor 3.
- a counter electrode 6 is present between the cathode 7 and the trough 2.
- the flat cathode consists of a periodic arrangement of oxide wires coated with oxide.
- the heating wires are all in one plane parallel to the plane of the counterelectrode 6 and they extend parallel to the lines to be displayed on the front plate.
- the distance of the heating wires from the anode is approximately one to ten times as large as the distance from the counter electrode 6.
- the front panel 1 is connected to the tub 2 via a glass solder 8.
- the control arrangement 4 and the anodes 5a, 5b are guided through this glass solder 8 to the outside.
- the electrical connections of the cathode 7 and the counterelectrode 6 are not shown, they can be led to the outside, for example, via pressure-tight electrical connectors in the side wall of the tub 2.
- the space enclosed by the front plate 1 and the trough 2 is first evacuated after the assembly of the flat image display device and then filled with an inert gas of low atomic weight with a pressure between 0.01 and 1 millibar. Helium is preferably used as the gas and the pressure is 0.1 millibars.
- the heating wires of the cathode 7 are brought to such a temperature by a current flowing through them that they emit electrons. A positive or negative voltage between 0-10 V is applied to the counter electrode 6 according to the selected geometry.
- anode 5a Depending on the current density required, there is a voltage at the anode 5a which corresponds to one to two times the ionization energy of the gas used. The anode voltage is thus far below the Paschen minimum.
- the electrons on the way to the anode 5a generate charge carrier pairs and an independent gas discharge is formed.
- the anode 5a lies in the negative glow seam.
- the positive charge carriers migrate to the cathode and form a positive space charge there.
- a cathode case is formed, i.e. a strong electric field around the cathode. With the help of this field, large currents can be drawn from the cathode even with small anode voltages.
- Homogeneous electron densities at the anode can be achieved by electron collisions with the gas atoms, but also by suitably adjusting the voltage on the counter electrode.
- the control arrangement 4 consists of two layers 4a, 4b of intersecting metallic conductors. By connecting A positive or negative voltage to the conductors can be used to pull electrons through the openings in the control arrangement or to block the openings for the electrons. As a result of the very high voltage of approximately 15 kV applied to the phosphor 3 as usual, the electrons that are let through are accelerated and receive the necessary energy to make the phosphor shine brightly.
- the gas pressure is much lower. Therefore, the distance between the control arrangement 4 and the phosphor 3 can be increased and the voltage on the phosphor can be increased without an electrical breakdown occurring according to the Paschen law. Despite the low gas pressure, the gas filling also results in a good and uniform dissipation of the heat loss generated in the image display device.
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
Abstract
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, Seiten 63 bis 66, Bild 2, ist eine derartige flache Bildwiedergabevorrichtung bekannt. Diese weist eine auf der Innenseite leuchtstoffbeschichtete und auf einem hohen positiven Potential liegende Frontplatte aus Glas, eine digital adressierbare vielschichtige 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, in deren Nähe eine feldformende Gegenelektrode angeordnet ist.
- Mit dieser Flächenkathode ist es äußerst schwierig, eine über die gesamte Leuchtstoffschicht gleichmäßige Elektronenverteilung mit der nötigen Elektronenenergie und Stromdichte zu erzeugen. Auch beeinträchtigen elektrostatische Aufladungen und die entstehende Wärme die Steuerbarkeit dieser Flächenkathode.
- Weiterhin sind flache Bildwiedergabevorrichtungen bekannt, die als flächenhafte Kathode eine Gasentladung benutzen (DE-PS 24 12 869). Dabei brennt von einer Flächenkathode zu einer zeilenförmigen Anode die Gasentladung. Eine gelochte Steuerscheibe mit matrixförmigen Elektroden läßt Elektronen durch, die dann beschleunigt werden, um die notwendige Energie zur Leuchtstoffanregung zu erhalten. Es wird beispielsweise Helium als Gas verwendet, das unter einem entsprechenden Druck steht. Die Höhe der Beschleunigungsspannung ist durch das Paschengesetz begrenzt. Dies bedeutet, daß zur Erzeugung einer genügenden Helligkeit der Strom erhöht werden muß, was die Lebensdauer des Leuchtstoffes reduziert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine flache Bildwiedergabevorrichtung eine flächenhafte Kathode anzugeben, die eine geringe Spannung benötigt und eine gleichmäßige und hohe Helligkeit der Leuchtstoffschicht hervorbringt.
- Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 enthalten.
- Die Erfindung wird nun anhand von einem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der einzigen Figur ist die flache Bildwiedergabevorrichtung schematisch im Querschnitt dargestellt.
- Die gläserne Frontplatte 1 bildet mit der auf ihrer Rückseite angeordneten Wanne 2 ein geschlossenes Gehäuse. Auf der Innenseite der Frontplatte 1 ist eine Beschichtung aus Leuchtstoff 3 vorhanden, wobei die einzelnen Bildpunkte nicht dargestellt sind. Mit Abstand von der Frontplatte 1 ist eine Steueranordnung 4 vorgesehen, die später erläutert wird. Darauf folgen zwei gelochte Anoden 5a, 5b, die die von der flächenhaften Kathode 7 emittierten Elektronen in Richtung auf die Beschichtung aus Leuchtstoff 3 ziehen. Zwischen der Kathode 7 und der Wanne 2 ist eine Gegenelektrode 6 vorhanden.
- Die flächenhafte Kathode besteht aus einer periodischen Anordnung aus mit Oxid beschichteten Heizdrähten. Die Heizdrähte liegen alle in einer Ebene parallel zur Ebene der Gegenelektrode 6 und sie erstrecken sich parallel zu den auf der Frontplatte anzuzeigenden Zeilen. Der Abstand der Heizdrähte von der Anode ist etwa ein- bis zehnmal so groß wie der Abstand von der Gegenelektrode 6.
- Die Frontplatte 1 ist mit der Wanne 2 über ein Glaslot 8 verbunden. Durch dieses Glaslot 8 ist die Steueranordnung 4 und die Anoden 5a, 5b nach außen geführt. Von der Kathode 7 und der Gegenelektrode 6 sind die elektrischen Anschlüsse nicht dargestellt, sie können beispielsweise über druckdichte elektrische Durchverbinder in der Seitenwand der Wanne 2 nach außen geführt werden.
- Der von der Frontplatte 1 und der Wanne 2 umschlossene Raum wird nach dem Zusammenbau der flachen Bildwiedergabevorrichtung zuerst evakuiert und danach mit einem inerten Gas von geringem Atomgewicht mit einem Druck zwischen 0,01 und 1 Millibar gefüllt. Vorzugsweise wird als Gas Helium verwendet und der Druck beträgt 0,1 Millibar. Die Heizdrähte der Kathode 7 werden durch einen sie durchfließenden Strom auf eine solche Temperatur gebracht, daß sie Elektronen emittieren. An die Gegenelektrode 6 wird entsprechend der gewählten Geometrie eine positive oder negative Spannung zwischen 0 - 10V gelegt.
- Abhängig von der benötigten Stromdichte liegt an der Anode 5a eine Spannung, die dem Ein- bis Zweifachen der Ionisierungsenergie des verwendeten Gases entspricht. Die Anodenspannung liegt damit weit unterhalb des Paschenminimums. Die Elektronen auf dem Weg zur Anode 5a erzeugen Ladungsträgerpaare und es bildet sich eine unselbständige Gasentladung aus. Die Anode 5a liegt dabei im negativen Glimmsaum. Die positiven Ladungsträger wandern zur Kathode und bilden dort eine positive Raumladung. Analog zur herkömmlichen Gasentladung bildet sich ein Kathodenfall, d.h. ein starkes elektrisches Feld um die Kathode aus. Mit Hilfe dieses Feldes lassen sich auch mit kleinen Anodenspannungen große Ströme aus der Kathode ziehen. Durch Elektronenstöße mit den Gasatomen, aber auch durch geeignete Einstellung der Spannung an der Gegenelektrode, lassen sich homogene Elektronendichten an der Anode erreichen.
- Die Steueranordnung 4 besteht aus zwei Lagen 4a, 4b sich kreuzender metallischer Leiter. Durch die Anschaltung einer positiven oder negativen Spannung an die Leiter lassen sich durch die Öffnungen in der Steueranordnung Elektronen hindurchziehen oder die Öffnungen für die Elektronen sperren. Durch die wie üblich am Leuchtstoff 3 anliegende sehr hohe Spannung von etwa 15 kV werden die durchgelassenen Elektronen beschleunigt und erhalten die nötige Energie, um den Leuchtstoff hell leuchten zu lassen.
- Im Vergleich zu einer reinen Gasentladung ist der Gasdruck wesentlich niedriger. Deswegen kann der Abstand zwischen der Steuerannordnung 4 und dem Leuchtstoff 3 vergrößert und die Spannung am Leuchtstoff erhöht werden, ohne daß es nach dem Paschengesetz zu einem elektrischen Durchbruch kommt. Trotz des niedrigen Gasdrucks ergibt sich durch die Gasfüllung außerdem noch eine gute und gleichmäßige Ableitung der in der Bildwiedergabevorrichtung entstehenden Verlustwärme.
- Es entstehen im Glimmsaum aber auch positive Ionen, die die Durchlaß- und Sperrpotentiale der Steueranordnung 4 stören. Diese Auswirkung läßt sich deutlich reduzieren, wenn zwischen die Steueranordnung 4 und die Anode 5a eine weitere gelochte Anode 5b angeordnet wird. An die Anode 5b wird eine Spannung gelegt, die geringfügig über der Spannung an der Anode 5a liegt. Die Potentialdifferenz von ca. 1 - 3V zwischen den Anoden 5a und 5b verhindert den Übertritt positiver Ionen vom Glimmsaum zur Steueranordnung 4. Die Löcher in den Anoden entsprechen in ihrer Anzahl und Größe etwa den Öffnungen in der Steuerebene 4.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
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DE3730744 | 1987-09-12 | ||
DE19873730744 DE3730744A1 (de) | 1987-09-12 | 1987-09-12 | Flache bildwiedergabevorrichtung |
Publications (2)
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EP0307653A3 EP0307653A3 (de) | 1990-08-01 |
Family
ID=6335916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP88113548A Withdrawn EP0307653A3 (de) | 1987-09-12 | 1988-08-20 | Flache Bildwiedergabevorrichtung |
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DE (1) | DE3730744A1 (de) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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