[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Gasentladungsanzeigevorrichtung soll die Erfindung näher erläutert
werden.
[0016] 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
[0017] 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.
[0018] 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.
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.