Flache Bildwiedergaberöhre und Verfahren zu ihrer Herstellung

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einem Flachbildschirm, bei dem Elektronen eines rückwärtigen Plasmas durch ausgewählte Löcher einer Steuerscheibe (3), die hinten und vorn mit Zeilen- bzw. Spaltenleitern (9 bzw. 10) versehen ist, nach vorne gezogen werden, dann Energien von einigen kV erhalten und schließlich auf einer Leuchtschicht Lichtpunkte erzeugen. Es wird vorgeschlagen, die Steuerscheibe (3) auf ihrer Rückseite zusätzlich mit einer Schicht (Vervielfacherschicht 18) zu überziehen, die höchstens 100 nm dick ist, elektrisch isolierend wirkt und einen Sekundärelektronenemissionskoeffizienten δ_max≤3 hat (δ_max = mittlere Anzahl an Sekundärelektronen, die von einem auftreffenden Primärelektron aus der Vervielfacherschicht herausgelöst werden, gemessen bei einer Primärelektronenenergie, bei der die Emissionsrate am größten ist). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Vervielfacherschicht (18) ein etwa 20 nm starker, im Vakuum aufgedampfter Magnesiumoxid-Film. Diese Schicht sorgt dafür, daß die in die Steuermatrix gelangenden Elektronenströme mit niederenergetischen Elektronen angereichert sind; man kann somit Heiligkeit und/oder Kontrast der Darstellung verbessern.
Hauptanwendungsgebiet: Hochinformative Flachdisplays, insbesondere für Datenmonitore und Fernsehgeräte.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Röhre wird beispielsweise in der DE-PS 2412869 beschrieben.

[0002] Das bekannte Flachdisplay arbeitet nach folgendem Prinzip: In einer rückwärtigen Gasentladung werden Elektronen erzeugt, die durch ausgewählte Löcher einer Steuereinheit in einen vorderen Raum gelangen, dort Energien von einigen kV aufnehmen und schließlich auf einer kathodolumineszenten Schicht Lichtflecke erzeugen. Die Steuereinheit besteht dabei aus einer Isolatorplatte, die rück- und frontseitig jeweils Zeilenleiter bzw. Spaltenleiter einer Steuermatrix trägt und zusammen mit diesen Leitern in jedem Matrixelement durchbrochen ist. Das darzustellende Bild wird zeilenweise aufgebaut, das heißt, die Zeilenleiter dienen nacheinander als Plasmaanode und die Spaltenleiter erhalten die jeweils zugehörigen Zeileninformationssignale.

[0003] Bildhelligkeit und Darstellungskontrast hängen u.a. auch davon ab, wie groß die zur Verfügung stehenden Elektronenströme sind und wie sauber sie sich - mit vertretbar hohen Spannungen - schalten lassen. Um hier die Verhältnisse zu verbessern, wird in der US-PS 3845241 folgende Bauform vorgeschlagen: Der Gasentladungsraum wird durch horizontale Wände in eine Vielzahl von Kammern unterteilt. Jede Kammer ist eine Zeilenleiterbreite hoch, nach hinten durch einen zeilenparallelen Kathodenstreifen und nach vorn durch eine Anode aus spaltenparallel erstreckten Elektroden begrenzt. Dieses Anodengitter ist dabei so beschaffen, daß die Plasmaelektronen nur auf gewundenen Pfaden hindurchtreten können; sie sind dabei Ablenkfel-Les 1 Lk/24.4.1984 dem ausgesetzt, die dafür sorgen, daß die langsamen Elektronen hindurchgeschleust werden und die schnellen Elektronen auf die Kanalwände prallen und dort Sekundärelektronen herauslösen. Diese niederenergetischen Elektronen können ebenfalls die Gitterelektrode passieren. Im Ergebnis erhalten also die von der Gasentladung gelieferten Elektronen eine neue Energieverteilung, bei der die Anzahl der energiearmen Elektronen auf Kosten der energiereichen vergrößert ist. Dieses Geschwindigkeitsprofil ist so günstig, daß man mit Schaltspannungen von wenigen 10V auskommt. Allerdings dürfte es nicht so ohne weiteres gelingen, die Stromstärke zu erhöhen; in der zitierten Patentschrift ist von einem Verstärkungsfaktor um 1 die Rede (vgl. die dortige Spalte 7, Abs.5). Unbefriedigend ist auch, daß die Konstruktion kompliziert ist, keine hohe Bildpunktdichte gestattet und überdies auf ein kleinvolumiges Plasma mit einer entsprechend geringen Elektronenergiebigkeit angewiesen ist.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flachbildröhre der eingangs genannten Art auf einfache Weise so weiter zu entwickeln, daß die zu verarbeitenden Elektronenströme eine hohe Intensität bei niedriger mittlerer Energie haben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bildwiedergaberöhre sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 8 gelöst. Die in diesen Ansprüchen verwendeten Ausdrücke "Sekundäremissionsfaktar δ_max" und "elektrisch isolierend" sind dabei folgendermaßen definiert: "d_max" bedeutet die mittlere Anzahl an Sekundärelektronen, die ein auf die Vervielfacherschicht treffendes Primärelektron aus dieser Schicht herauslöst; das Primärelektron hat dabei eine Energie, bei der der Effekt am größten ist. Die Vervielfacherschicht wirkt "elektrisch isolierend", wenn ihr Flächenwiderstand so hoch ist, daß es zu keinen störenden Zeilenleiterkopplungen kommt.

[0005] Bei der vorgeschlagenen Röhre werden auch noch diejenigen Elektronen, die außerhalb der Löcher auf die Steuereinheit treffen, genutzt. Sie erzeugen in der erfindungsgemäß vorgesehenen Vervielfacherschicht Sekundärelektronen, von denen dann ein Teil in die Löcher gelangt. Das bedeutet, daß die Elektronenstrahlen mit relativ langsamen Elektronen angereichert werden, also an Intensität gewinnen und eine geringere Durchschnittsgeschwindigkeit erhalten. Der Intensitätszuwachs ist bemerkenswert hoch. Offenbar sind die Potentialverhältnisse unmittelbar vor der Zeilenleiterebene so geartet, daß den Löchern auch aus entfernteren Schichtbereichen Sekundärelektronen zugeführt werden. Elektronenoptisch wirken sich diese zusätzlichen Elektronen, die gewöhnlich aus schrägen Richtungen in die Steuereinheit eintreten, nicht ungünstig aus. Im Gegenteil: Die Elektronenstrahlen werden, wie sich herausgestellt hat, auf dem Phosphorschirm eher noch schärfer abgebildet. Auch sonst wurden keine störenden Nebeneffekte beobachtet. Die Schicht kann insbesondere so gestaltet werden, daß es nicht zu Aufladungen kommt, die das Plasma behindern könnten, und daß die Ansteuerung elektrisch nicht belastet wird.

[0006] Vorzugsweise besteht die Vervielfacherschicht aus einer etwa 20nm dicken MgO-Schicht, die auch für den Energiebereich der Plasmaelektronen (zwischen Null und etwa 200V) recht gute δ-Werte hat und sich durch eine hohe Stabilität auszeichnet. In Frage kommen aber auch Oxide von Elementen der Gruppe IIA oder intermetallische Verbindungen.

[0007] Es ist an sich schon wiederholt diskutiert worden, die Plasmaelektroden eines Gasentladungspanels mit einer Schicht zu überziehen, die u.a. auch einen hohen Sekundäremissionskoeffizienten ? hat; vgl. hierzu beispielsweise IEEE Trans.Electron Devices ED-23 (1976) 31 oder die US-PSen 3846171 und 4053804. Alle diese Literaturstellen beziehen sich aber auf einen spezifischen Wechselstrom-Displaytyp mit Speichervermögen und sehen die emissionsfähige Schicht für Aufgaben vor, die sich im vorliegenden Fall entweder nicht stellen (Schutz von dielektrischen Zwischenschichten, Verbreiterung einer Zündspannungshysterese) oder so nicht lösen lassen (Stabilisierung und Absenkung der Betriebsspannung). Überdies entspricht δ nicht der Größe δ; δ ist der Sekundäremissionskoeffizient auf der Kathodenseite und wird im wesentlichen durch einen Ionenbeschuß bestimmt.

[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

[0009] Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden.

[0010] Die Figur zeigt in einem schematischen Seitenschnitt ein Display, das beispielsweise in einem Fernsehgerät Verwendung finden könnte. Das Display enthält eine flache Vakuumhülle mit einem wannenartigen Rückteil 1 und einer Frontplatte 2. Das Hülleninnere wird durch eine Steuerstruktur, bestehend aus einer Steuerscheibe 3 und einer Stützplatte 4, in einen Gasentladungsraum 5 und einen Nachbeschleunigungsraum 6 unterteilt. Die Distanz zwider Stützplatte und der Frontplatte ist durch einen Abstandsrahmen 7 vorgegeben. Alle Teile sind durch Glaslotnähte 17 hermetisch dicht miteinander verbunden.

[0011] Das Rückteil trägt in seinem Boden mehrere, parallel nebeneinander liegende Kathodenstreifen 8. Die Steuerplatte ist auf ihrer Rückseite mit Zeilenleitern 9 und frontseitig mit Spaltenleitern 10 versehen. In den Kreuzungspunkten der beiden Leiterarten befindet sich jeweils eine Durchtrittsöffnung 11. Die Stützplatte 4 trägt rück- und vorderseitig zeilenleiterparallele Streifenleiter 12 bzw. eine durchgehende Leitschicht 13 und enthält Durchbrüche 14, die sich jeweils mit einer der Durchtrittsöffnungen 11 decken. Die Rückseite der Frontplatte 2 ist mit einem Raster aus Phosphorpunkten 15 und darüber mit einer durchgehenden Nachbeschleunigungsanode 16 beschichtet. Je ein Phosphorpunkt ist einem der Löcher der Steuerstruktur vorgelagert.

[0012] Um die Elektronenausbeute aus dem Gasentladungsraum zu verbessern, ist die Steuerscheibe 3 rückseitig noch mit einer durchgehenden Schicht 18 überzogen. Diese Schicht ist 20nm stark und besteht aus im Vakuum aufgedampftem Magnesiumoxid.

[0013] Im Betrieb des Panels brennt zwischen dem jeweils getasteten Zeilenleiter 9 und dem jeweils dahinter liegenden Kathodenstreifen 8 ein Plasma, aus dem durch ausgewählte Zeilenleiteröffnungen - die Vollauswahl besorgen die Spaltenleiter - Primär- und Sekundärelektronen in den Nachbeschleunigungsraum 6 gezogen werden. Dort werden die Elektronenstrahlen auf kurzer Strecke nachbeschleunigt und schließlich auf den jeweils zugehörigen Phosphorpunkt geführt. Eine mehr ins einzelne gehende Darstellung der Betriebsweise findet sich in Elektronik 14 (1982) 79.

[0014] Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel. So bleibt es dem Fachmann überlassen, die Wirkung der Vervielfacherschicht noch durch weitere Maßnahmen zu verbessern oder abzusichern. So könnte man etwa die Zeilenleiter etwas in die Steuerlöcher hineinreichen lassen, wenn man auf wohldefinierte elektrische Verhältnisse in diesen Bereichen besonderen Wert legt. Davon abgesehen ist es auch ohne Belang, wie die zusätzlich zur eigentlichen Steuermatrix vorgesehenen Steuerelektroden gestaltet und organisiert sind. Dementsprechend wäre es beispielsweise auch möglich, mit einer Strahlnachablenkung zu arbeiten und/oder mit den Matrixleitern lediglich eine Vorauswahl zu treffen (ältere Patentanmeldungen P 32 41 605.9 und P 3406252.1).

Ansprüche

1. Flache Bildwiedergaberöhre mit folgenden Merkmalen:

1) sie enthält eine vakuumdichte, gasgefüllte Hülle mit zwei in Betrachtungsrichtung parallel hintereinander liegenden Flachteilen (Rückteil 1, Frontplatte 2);

2) das Rückteil (1) trägt innenseitig zumindest eine großflächige, frontplattenparallel erstreckte Elektrode (Plasmakathode 8);

3) die Frontplatte (2) trägt innenseitig eine kathodolumineszente Schicht (Phosphorpunkte 15) sowie eine weitere Elektrode (Nachbeschleunigungsanode 16);

4) das Hülleninnere wird durch eine Steuereinheit in einen hinteren und einen vorderen Raum unterteilt (Gasentladungsraum 5 bzw. Nachbeschleunigungsraum 6);

5) die Steuereinheit enthält in einer hinteren und einer vorderen frontplattenparallelen Ebene jeweils eine Schar aus zueinander parallelen Streifenleitern;

6) die hinteren Streifenleiter (Zeilenleiter 9) befinden sich auf der Rückseite einer Trägerplatte (Steuerscheibe 3);

7) die vorderen Streifenleiter (Spaltenleiter 10) erstrecken sich senkrecht zu den Zeilenleitern (9);

8) in den Kreuzungspunkten der Zeilenleiter (9) mit den Spaltenleitern (10) ist die gesamte Steuereinheit durchbrochen;

9) im Betrieb der Röhre brennt zwischen jeweils einem der Zeilenleiter (9) und der gegenüberliegenden Plasmakathode (8) eine Gasentladung; dadurch gekennzeichnet, daß

10) die Steuerscheibe (3) auf ihrer Rückseite eine die Zeilenleiter (9) bedeckende, elektrisch isolierende Schicht (Vervielfacherschicht 18) aufweist, die

11) höchstens 100nm dick ist und einen Sekundäremissionskoeffizienten δ_max von mindestens 3 hat.

2. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacherschicht (18) höchstens 50nm, insbesondere 30nm dick ist.

3. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacherschicht (18) überwiegend ein Oxid eines Metalles der Gruppe IIA enthält.

4. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Barium, Strontium, Beryllium oder Magnesium ist.

5. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacherschicht (18) überwiegend eine intermetallische Verbindung enthält.

6. Bildwiedergaberöhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung Rb3Sb ist.

7. Bildwiedergaberöhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacherschicht (18) einen elektrisch leitenden, insbesondere aus einem Edelmetall bestehenden Zusatz enthält.

8. Verfahren zur Herstellung einer Bildwiedergaberöhre gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfacherschicht im Vakuum aufgedampft wird.

Zeichnung