DE3036219A1

DE3036219A1 - Flachbildschirm

Info

Publication number: DE3036219A1
Application number: DE19803036219
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dipl Phys Dr Heynisch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1980-09-25
Publication date: 1982-05-06

Description

Flachbildschirm
Die Erfindung betrifft eine Flachbildröhre gemäß dem ober begriff des Anspruchs 1. Ein solches Display wird in der älteren Patentanmeldung P 3026608.1 beschrieben.
Seit Jahren bemüht man sich um die Realisierung eines flachen Fernsehbildschirms, hat aber bis heute noch keine Flachbildröhre entwickeln können, die mit der klassischen Kathodenstrahlröhre ernsthaft konkurrieren könnte. So haben Gasentladungspanels, bei denen die Arbeiten bereits relativ weit fortgeschritten sind, noch immer keine ausreichende Lebensdauer; das liegt vor allem daran, daß man gegen die störenden Nebeneffekte des Plasmas (Gasaufzehrung, Kathodensputtern, Kurzschlußneigung) noch kein zuverlässiges Mittel gefunden hat. Gasentladungsfreie Displays erreichen noch keine akzeptablen Bildqualitäten und sind überdies mit einem erheblichen Fertigungsaufwand belastet: Bildschirme mit einer seitlich angeordneten Thermokathode verlangen hochfiligrane Elektronenführungssysteme mit freitragenden Teilen (vgl. hierzu etwa die DE-OS 26 38 308) und Panels mit einer Fotokathode sind in der Regel auf eine zusätzliche Lichtquelle sowie Leit-und Vervielfacherkanäle für jeden Elektronenstrahl angewiesen (DE-OS 2306823).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu den bisher bekannten Flachbildröhren eine Alternative anzugeben, die einen einfachen, robusten Aufbau hat, zuverlässig arbeitet und auch höchste Informationsmengen, etwa Videosignale, in einwandfreie Bilder umsetzen kann. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Flachbildschirm mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen.
Der vorgeschlagene Bildschirm enthält keine mechanisch komplizierten, stützbedürftigen oder voluminösen Elemente. Außerdem sind sämtliche Röhrenteile im Inneren der Vakuumhülle untergebracht, so daß das Display eine sehr kompakte Form mit einer Bautiefe unter 1cm und einem Gewicht von weniger als 3kg (bezogen auf 70cm Bilddiagonale) erhalten kann. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Kaltkathode durchwegs aus Werkstoffen besteht, die thermisch aneinander sowie an Glas angepaßt sind. D se Eigenschaft ist besonders wertvoll, da für Fernsehzwecke etwa 106 Kathodenelemente zu einer Matrix mit einer Kantenlänge von mehreren dm verbunden sind und es in dieser Struktur schon bei geringen Fehlanpassungen unweigerlich zu Rissen kommen würde. Im übrigen weisen Rechnungen darauf hin, daß die gewählte Kaltkathode auch über längere Betriebszeiten hinweg stabile EleXtronenströme mit der erforderlichen Intensität, die bei zeilensequentieller Ansteuerung etwa bei 1fA pro Bildpunklement liegen sollte, liefern. Diese hohe Elektronenergiebigkeit ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, daß Ti02 eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante hat, so daß man die Isolatorschicht extrem dünn machen kann, ohne einen dielektrischen Durchschlag befürchten zu müssen. Die bisher untersuchten Metall-Isolator-Metall-Kaltkathoden benötigen relativ dicke Zwischenschichten, die für die durchtunnelnden Elektronen eine größere Barriere darstell-en und dementsprechend nur bei relativ bescheidenen Stromstärken einen stabilen Betrieb ermöglichen (-vgl.
hierzu auch ' "Vakuum-Elektronik" von H.Göllnitz -u.a., Akademie-Verlag Berlin, 1978, insbesondere den Abschnitt 3.2.2.3.) Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.
Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Fig. 1 das Ausführungsbeispiel in einem Seitenschnitt, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 und Fig. 3 in einer Draufsicht von vorn die Steuermatrix aus den Figuren 1 und 2, teilweise weggebrochen und ohne Isolatorschicht.
Die Zeichnung ist der Übersicht halber sehr schematisch gehalten. Für ein Verständnis der ErSindung nicht unbedingt erforderliche Einzelteile eines Displays, beispielsweise elektrische Zuleitungen oder Stützelemente, sind weggelassen.
Die Flachbildröhre der Fig. 1 ist als Bildschirm für ein Farb-Fernsehgerät gedacht. Ihre Vakuumhülle besteht aus zwei zueinander parallelen, transparenten Trägerplatten (Vorderplatte 1, Riickplatte 2), die über einen Rahmen 3 dicht miteinander verbunden sind.
Die Vorderplatte 1, beispielsweise eine wenige Millimeter dicke Glasplatte, trägt auf ihrer Rückseite zueinander parallele Anodenstreifen 4 und auf jedem dieser Streifen einen ebenfalls streifenförmigen Phosphor 6. Jeder dritt Phosphorstreifen hat die gleiche Farbe, er ist also entweder rot oder blau oder grün (die farbigen Bilder werden bekanntlich aus drei Grundfarben aufgebaut). Sämtliche Anoden, denen Phosphorstreifen der gleichen Farbe zugeordnet sind, laufen auf einen gemeinsamen Anschluß 7, der die Vakuumhülle zwischen Rahmen und Vorderplatte durchtritt.
Die Rückplatte 2, die ebenfalls aus Glas besteht, ist auf ihrer Vorderseite mit einer Steuermatrix versehen, die folgendermaßen aufgebaut ist: Auf der Rückplatte liegen zueinander parallele Streifenleiter aus Titan (Zeilenlei- ter 8). Diese Leiter sind mit einer isolierenden TiO2-Schicht 9 überzogen. Die Schicht 9 trägt ihrerseits eine Schar aus zueinander parallelen Metall-Streifenleitern (Spaltenleitern 11), die senkrecht zu den Zeilenleitern stehen und jeweils in ihren Kreuzungspunkten mit den Zeilenleitern eine Öffnung 12 aufweisen. Die Titanoxidschicht 9 ist jeweils am Ort einer der Spaltenleiteröffnungen 12 bis auf eine-Dicke zwischen 2nm und 20nm abgetragen und mit einer Titan-Deckschicht 13 zur Potentialzuführung beschichtet. Im vorliegenden Beispiel sind die Spaltenleiteröffnungen rund, zwischen 0,2mm und 0,3mm breit und etwa zwischen 0,1mm und 0,15mm tief. Eine derart dimensionierte Spaltenleiteröffnung bündelt den von der Deckschicht abgegebenen Elektronenstrahl so, daß er auf seinem kurzen eg zum gegenüberliegenden Phosphorstreifen kaum aufgeweitet wird und keine zusätzlichen strahlleitenden und strahlformenden Hilfsmittel mehr benötigt.
Der Rahmen 3, ebenfalls ein Glasteil, hält die beiden Platten in einem Abstand von wenigen Millimetern und ist in einer Glaslottechnik fixiert. Er hat ein mit Vorsprüngen versehenes Profil, das die Weglänge zwischen den beiden Platten längs der Rahmenoberfläche verlängert und somit die Verbindung hochspannungsfest macht.
Die Röhre wird folgendermaßen betrieben: Die Zeilenleiter werden nacheinander abgetastet, und während eine Zeile eingeschaltet ist, erhalten die Spaltenleiter - farbenweise nacheinander - die Zeileninformation und die zugehörige Anode eine Hochspannung von mehreren kV.
Die Ansteuerspannung besteht dabei aus zwei Komponenten: einer Gleichspannung mit einer Höhe dicht unter dem Austrittspotential der Ti-Deckschicht und der eigentlichen Einschaltspannung definierter Größe. Liegt an einem Eathodenelement nur der Gleichspannungsanteil, so ist das Element stromlos; kommt die Einschaltspannung hinzu, so fließt Strom. Die Helligkeitssteuerung pro Bildpunkt erfolgt mittels Pulslängenmodulation an den Spaltenleitern.
Die Ansteuerschaltung ist so ausgelegt, daß die aktivierteff Kathodenelemente von einem Strom im fA-Bereich durchsetzt werden und eine effektive Gesamt spannung von einigen Volt erhalten.
7 Patentansprüche 3 Figuren Leerseite

Claims

PatentansDrüche Flachbildschirm mit a) einer evakuierten Hülle aus zwei zueinander parallelen, über einen Rahmen miteinander verbundenen Trägerplatten (Vorderplatte, Rückplatte), b) einer Anode und einer durch Elektronen anregbaren Leuchtstoffschicht auf der Innenseite der Vorderplatte, c) einer Steuermatrix aus Zeilenleitern und SpaltenleF tern, die sich jeweils in einer zur Plattenebene parallelen Ebene (Zeilenleiterebene, Spaltenleiterebene) befinden, auf der Innenseite der Rückplatte und d) einer Kathode im Bereich der Steuermatrix, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß e) die Kathode eine Metall-Isolator-Metall-Kaltkathode ist, deren Metallschichten aus Titan und deren Isolatorschicht (9) aus Titanoxid bestehen, f) die der Rückplatte (2) zugewandten Leiter (Zeilenleiter 8) der Steuermatrix die eine der beiden Metallschichten (erste Metall schicht) der Kaltkathode bilden, g) die Isolatorschicht (9) der Kaltkathode zwischen der Zeilenleiterebene und der Spaltenleiterebene angeordnet ist und h) die der Vorderplatte (1) zugewandten Leiter (Spaltenleiter 11) der Steuermatrix in ihren Kreuzungspunkten mit den Zeilenleitern jeweils eine Öffnung (12) haben.
2. Flachbildschirm nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Isolatorschicht (9) der Waltkathode eine zusammenhängende, sämtliche Zeilenleiter (8) überdeckende Schicht ist und die zweite Metallschicht (13) der Kaltkathode jeweils in einem der KreuzungspunAte vorhanden ist.
3. Flachbildschirm nach Anspruch 2, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die zweite Metallschicht (13) der Kaltkathode sowie die von der zweiten Metallschicht (13) abgedeckten Bereiche der Isolatorschicht (9) eine Dicke zwischen 2nm und 20nm haben.
4. Flachbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spaltenleiteröffnungen (12) rund sind und einen Durchmesser zwischen 0,2mm und 0,3mm haben.
5. Flachbildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dle Spaltenleiteröffnungen (12) eine größte Breite-b haben, die höchstens dreimal so groß wie die Tiefe t der Öffnungen ist..
6. Flachbildschirm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die die Zeilenleiter (8) tragende Rückplatte (2) aus Glas besteht.
7. Flachbildschirm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spaltenleiter (11) aus Titan, Gold oder Platin bestehen.