DE69122829T2

DE69122829T2 - Helligkeitsregelung für eine flache Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE69122829T2
Application number: DE69122829T
Authority: DE
Inventors: Peter C Dunham
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2011-09-20
Also published as: DE69122829D1; EP0479450A3; EP0479450A2; JPH04289644A; US5103144A; JP3113332B2; EP0479450B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flachtafel-Anzeigeeinrichtung, enthaltend:
einen Unterbau mit einer ersten ebenen Oberfläche, welche eine erste Anzahl im wesentlichen paralleler Leiter enthält, die sich über diese Oberfläche erstrecken und eine zweite Anzahl im wesentlichen paralleler Leiter aufweist, die sich ebenfalls über die genannte Oberfläche erstrecken, wobei die Leiter der ersten Anzahl von Leitern die Leiter der genannten zweiten Anzahl von Leitern schneiden, jedoch elektrisch von ihnen isoliert sind;
an jeder Verschneidung der ersten und zweiten Anzahl von Leitern vorgesehene Mittel zum Emittieren eines Elektronen-Strahlstromes von dort in Abhängigkeit von einer Potentialdifferenz zwischen den sich verschneidenden Leitern;
einen Frontaufbau mit einer zweiten ebenen Oberfläche in Nachbarschaft zur ersten Oberfläche, welcher Mittel an der genannten zweiten Oberfläche aufweist, die auf den Elektronen-Strahlstrom ansprechen, um eine Luminiszenz zu erzeugen; und
Mittel zur Steuerung des Elektronen-Strahlstromes von den emittierenden Mitteln her an jeder der genannten Verschneidung.
Kathodenstrahlröhren finden breite Verwendung in Anzeigemonitoren für Rechner, Fernsehgeräten u.s.w. zur Erzeugung sichtbarer Anzeigen von Informationen. Diese breite Verwendung kann der guten Anzeigequalität zugeschrieben werden, welche mit Kathodenstrahlröhren erreichbar ist, d.h., Farbe, Helligkeit, Kontrast und Auflösung. Ein Hauptmerkmal einer Kathodenstrahlröhre, welche diese Qualitäten zu verwirklichen ermöglicht, ist die Verwendung eines lumineszierenden Leuchtstoffbelages an einer transparenten Frontscheibe. Herkömmliche Kathodenstrahlröhren haben aber den Nachteil, daß sie eine beträchtliche räumliche Tiefe, d.h., Raum hinter dem tatsächlichen Schirm, benötigen, was sie groß und unhandlich macht. Die bei vielen Kompaktanzeigen für tragbare Computer und bei Betriebsanzeigen verfügbare Tiefe schließt die Verwendung von Kathodenstrahlröhren aus. Folglich besteht beachtliches Interesse an Bemühungen zur Schaffung zufriedenstellender sogenannter Flachtafel- Anzeigeeinrichtungen oder "Quasi-Flachtafel-Anzeigeeinrichtungen", welche nicht den Raumbedarf in die Tiefe einer typischen Kathodenstrahlröhre haben, jedoch vergleichbare oder bessere Wiedergabeeigenschaften, beispielsweise Helligkeit, Auflösung, Vielseitigkeit in der Darstellung, Leistungsbedarf, u.s.w..
Diese Versuche haben zwar zu Flachtafel-Anzeigeeinrichtungen geführt, welche für einige Anwendungsfälle zweckmäßig sind, brachten jedoch nicht eine Wiedergabeeinrichtung hervor, die sich mit einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre vergleichen kann.
Eine Flachtafel-Anzeigeeinrichtung der zuvor eingangs definierten Art ist in dem US-Patent 4 857 799 mit dem Titel "Matrix-Addressed Flat Panel Display", erteilt am 15. August 1989 an Charles A. Spindt u.a. geoffenbart. Diese Einrichtung enthält eine Matrixanordnung von einzeln adressierbaren lichterzeugenden Mitteln der kathoden-luminiszenten Art, mit Kathoden, die mit luminiszenten Mitteln nach Art der Kathodenstrahlröhre kombiniert sind, welche auf ein Elektronenbombardement durch Emission sichtbaren Lichtes reagiert. Jede Kathode stellt selbst eine Gruppe von Dünnfilm-Feldemissionskathoden auf einer Unterbauplatte dar und die luminiszierenden Mittel sind als Leuchtstoffbelag auf einer transparenten Frontplatte vorgesehen, welcher geringen Abstand zu den Kathoden hat.
Die Unterbauplatte, welche in dem an Spindt u.a. erteilten Patent geoffenbart ist, enthält eine große Anzahl von vertikalen leitfähigen Streifen, welche einzeln addressierbar sind. Jede Kathode enthält eine Vielzahl beabstandeter, elektronenemittierender Spitzen, welche von den vertikalen Streifen auf der Unterbauplatte nach aufwärts in Richtung auf die Frontplatte ragen. Eine elektrisch leitfähige Gateelektrodenanordnung ist in Nachbarschaft zu den Spitzen angeordnet, um die Elektronenemission hervorzurufen und zu steuern. Die Gateelektrodenanordnung enthält eine große Anzahl einzeln addressierbarer horizontaler Streifen, welche orthogonal zu den Kathodenstreifen orientiert sind und welche Öffnungen aufweisen, durch welche emittierte Elektronen hindurchtreten können. Die Gateelektrodenstreifen sind einer vollständigen Reihe von Pixeln gemeinsam, die sich quer über die Vorderseite des Unterbaus erstreckt und von der Anordnung von Kathodenstreifen elektrisch isoliert ist. Die Anode ist ein dünner Film eines elektrisch leitfähigen transparenten Materials, beispielsweise Indium- Zinn-Oxid, das die innere Oberfläche der Frontplatte überdeckt.
Die Matrixanordnung von Kathoden wird durch Addressieren der orthogonal zueinander in Beziehung stehenden Kathoden und Gates gemäß einem im allgemeinen herkömmlichen Matrix-Addressierungsschema aktiviert. Die geeigneten Kathoden der Anzeige längs eines ausgewählten Streifens, etwa längs einer Spalte, werden beaufschlagt, während die übrigen Kathoden nicht mit Energie beaufschlagt werden. Die Gates eines ausgewählten Streifens senkrecht zu dem ausgewählten Kathodenstreifen werden ebenfalls mit Energie beaufschlagt, während die übrigen Gates nicht beaufschlagt werden, mit dem Ergebnis, daß die Kathoden und Gates eines Pixels an der Verschneidung der ausgewählten horizontalen und vertikalen Streifen gleichzeitig mit Energie beaufschlagt werden und Elektronen emittieren, so daß man die gewünschte Bildpunktwiedergabe oder Pixelwiedergabe erhält.
Das an Spindt u.a. erteilte Patent lehrt, daß zu bevorzugen sei, daß eine gesammte Reihe von Pixel gleichzeitig beaufschlagt wird, anstatt einzelne Pixel mit Energie zu beaufschlagen. Gemäß diesem Schema werden nacheinander Zeilen beaufschlagt, um ein Wiedergabeformat zu erzeugen im Gegensatz zu der sequenziellen Beaufschlagung einzelner Pixel oder Bildpunkte bei einer Rasterabtastung. Dies verlängert die Tastungsdauer für jede Tafel, um eine größere Helligkeit zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Helligkeit jedes Bildpunktes, welche eine Funktion der Intensität des Elektronen-Strahlstromes ist, der von der entsprechenden Kathoden-Gate-Anordnung emittiert wird. Eine Technik, welche gegenwärtig bei matrix-addressierten Flachtafel-Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen in Gebrauch ist, verwendet eine Impulsbreitenmodulation zur Steuerung der Helligkeit an jedem Wiedergabebildpunkt. Diese Technik unterteilt die Zeilendauer in eine Anzahl von Intervallen, wobei die zeitlichen Längen jedes dieser Intervalle innerhalb einer einzelnen Periode entsprechend einer binären Progression geordnet sind. Für eine Zeilendauer, die vier Zeitintervalle mit zeitlichen Längen von 1, 2, 4 und 8 Zeiteinheiten enthält, ist es also möglich, von null bis fünfzehn Zeiteinheiten Illumination an jedem Bildpunkt innerhalb einer Zeilendauer vorzusehen. Die integrierende Wirkung des optischen Systems des Menschen und die Speicherqualität der Leuchtstoffe auf dem Bildschirm wirken in Kombination im Sinne einer Umsetzung dieser Belichtungsdauer unterschiedlicher Länge in unterschiedliche Pegel der Helligkeitsintensitäten.
Bei der oben beschriebenen Art einer matrixaddressierten Anzeige besitzen die Zeilen- und Spaltenleiter Widerstände und Kapazitäten, was in einer Zeitkonstanten resultiert, welche die Geschwindigkeit begrenzt, mit welcher sie ein- und ausgeschaltet werden können. Die reguläre Helligkeitssteuerung durch Impulsbreitenmodulation, welche die Tastungsdauer jedes Wiedergabepunktes steuert, ist durch den Bereich von "Ein"- Impulsbreiten begrenzt, typischerweise auf vier binär abgestufte Zeitintervalle (oder vier Bits), wodurch man ein Maximum von 16 Pegeln der Helligkeit erzeugt. Die zu den Begrenzungen des Bereiches beitragenden Faktoren enthalten die Geschwindigkeit erhältlicher integrierter Schaltungen, die Zeitkonstanten der Leiter der Tafel und die Gesamtzeit, welche notwendig ist, um ein qualitativ hochwertiges Bild zu erzeugen, welche eine Funktion der Tafelgröße ist.
Die US-A-4 021 607 beschreibt eine Helligkeitssteuerschaltung für eine Matrix-Flachtafel-Anzeigeeinrichtung mit Gasentladungselementen an den Verschneidungen von Zeilen- Spaltenleitern, welche die Matrix bilden, wobei sechzehn Pegel der Helligkeit durch Impulsbreitenmodulation erhalten werden. Die Zeilenleiter werden einer nach dem anderen in Folge für eine Zeilenperiode eines Fernseh-Videosignales beaufschlagt, indem ein Impuls mit einer Länge entsprehend der Zeilenperiode, der von dem Vertikalsynchronimpuls des Videosignals abgeleitet wird, als Eingang zu einem Schieberegister geführt wird, und das Schieberegister mit Impulsen getaktet wird, welche von den Horizontalsynchronimpulsen des Videosignales abgeleitet werden, wobei jede Stufe des Schieberegisters mit ihrem Ausgang an einen jeweiligen Transistorschalter angekoppelt ist, der die Zuführung einer Treiberspannung an einen jeweiligen Zeilenleiter steuert. Das analoge Videosignal wird getastet und jede Tastung wird entsprechend dem nächsten der 16 Pegel quantisiert und diese Pegel werden als vierstelliges binäres Signal kodiert. Jeder Spaltenleiter hat einen zugehörigen Transistorschalter und jeder dieser Spaltenschalter wird durch eine entsprechende Gruppe von vier Impulsgeneratoren gesteuert, deren Impulse durch den Schalter additiv an den Spaltenleiter angekoppelt werden Jeder Impulsgenerator einer Gruppe von vier Impulsgeneratoren wird durch eine jeweilige der vier Bits des kodierten Videosignales gesteuert und die Gruppe als Ganzes wird durch einen Ausgang von einem weiteren Schieberegister getriggert. Das weitere Schieberegister wird durch Impulse getaktet, welche mit der Tastungsrate erzeugt werden und empfängt als Eingang die Impulse, welche von dem Horizontalsynchronimpuls abgeleitet sind. Während einer Zeilenperiode triggert das Schieberegister folglich sämtliche Gruppen von vier Impulsgeneratoren der Reihe nach. Als Ergebnis der additiven Kopplung der Ausgänge der vier Impulsgeneratoren an den jeweiligen Spaltenleiter, sowie der gewählten zeitlichen Längen und Amplituden der von diesen Generatoren erzeugten Impulse hat der zusammengesetzte Impuls, der einem Gasentladungselement zugeführt wird, sowohl eine Dauer als auch eine Amplitude, welche von dem verwendeten Vier-Bit-Code abhängt und erzeugt eine Helligkeit bei einem entsprechenden der 16 unterschiedlichen Pegel. Die zeitlichen Längen der zusammengesetzten Impulse sind für sämtliche 16 Formen ausreichend groß, um das Gasentladungselement zu aktivieren.
Die EP-A-0 381 479 beschreibt eine Helligkeitsteuer-Schaltungsanordnung für Flachtafel-Anzeigeeinrichtungen der Matrixart, bei welcher die Tafel eine doppelte Isolation aufweisende elektroluminiszente Dünnfilmeinrichtung ist, in welcher eine Schicht aus ZnS, die mit einem Aktivierungsmittel (Mn) dotiert ist, zwischen zwei dielektrische Schichten eingelagert ist. Zeilenleiter sind auf der Außenfläche einer der dielektrischen Schichten und Spaltenleiter sind an der Außenfläche der anderen dielektrischen Schicht vorgesehen. Die Amplitude eines Videosignals wird wieder als vierstelliges digitales Videosignal kodiert und dieses wird mit einer hohen Tastungsgeschwindigkeit in ein vier Stellen umfassendes Schieberegister eingetastet, das so viele Stufen aufweist, als Bildpunkte in einer Zeile (Reihe) der Anzeigeeinrichtung vorgesehen sind. Jeder vierstellige Bildpunktwert wird dann in einem Haltekreis festgehalten, der die Reihe von vierstelligen Bildpunktwerten einem Vergleicher zuführt. Ein erster Zähler, der von null bis fünfzehn zählt, wird durch ein Taktsignal betätigt, das außerdem einen zweiten gleichen Zähler betreibt. Beide Zähler erzeugen Vier-Bit-Ausgänge. Der Ausgang des ersten Zählers wird zu dem Vergleicher geführt. Der Vergleicher steuert die Zustände der Treiberschaltungen für die Spaltenleiter. Jede Spaltenleiter-Treiberschaltung liefert an ihren Spaltenleiter entweder Erdpotential oder eine feste erste positive Bezugsspannung, je nach dem Zustand des jeweiligen Ausganges des mit der Schaltung gekoppelten Vergleichers. Die erste positive Bezugsspannung wird zugeführt, wenn der Ausgang des ersten Zählers kleiner als der vierstellige Bildpunktwert ist, der in dem entsprechenden Haltekreis gespeichert wird, und es wird Erdpotential geliefert, während der Ausgang des ersten Zählers gleich oder größer als dieser Bildpunktwert ist. Somit wird der Spaltenleiter durch einen positiven Spannungsimpuls beaufschlagt, dessen Breite proportional zu dem festgehaltenen Bildpunktwert ist. Der erste Zähler und der Vergleicher werden am Ende jeder Zeilenperiode gelöscht und die nächste Reihe von Bildpunktwerten wird in das vier Bit umfassende Schieberegister geladen und festgehalten. Die Zeilenleiter werden der Reihe nach einer nach dem anderen für die Dauer einer Zeilenperiode beaufschlagt. Diese Beaufschlagung in der Folge wird durch ein in geeigneter Weise betätigtes, ein Bit umfassendes Schieberegister erzeugt, dessen Ausgänge die Treiberschaltungen der Zeilenleiter steuern. Während der Beaufschlagung wird über die Zeilentreiberschaltung eine negative, in negativer Richtung anwachsende, sechzehn Stufen aufweisende treppenartige Spannung zu dem Zeilenleiter geführt. An der Verschneidung des beaufschlagten Zeilenleiters und des beaufschlagten Spaltenleiters ist also die an der elektroluminiszenten Schicht an diesem Punkt anliegende Spannung die Summe der Größen der festen positiven Bezugsspannung und eines anfänglichen Teiles der negativ gehenden treppenförmigen Spannung für die Dauer der festen positiven Bezugsspannung, sowie nur die Gräße des finalen Abschnittes der negativ gehenden treppenförmigen Spannung danach. Es ist vorgesehen, daß die Größe der negativ gehenden treppenförmigen Spannung zu keiner Zeit dazu ausreicht, Elektroluminiszenz hervorzurufen, während die Größe der Summe stets dazu ausreicht. Folglich leuchtet der Verschneidungsbereich mit einer Helligkeit auf, welche von dem Bildpunktwert abhängig ist. Der Zweck der treppenförmigen Spannung besteht darin, die Intensität der Luminiszenz zu formen. Zur Erzeugung der treppenförmigen Spannung wird eine Schaltungsanordnung angegeben, welche einen Zähler enthält, der einen vierstelligen binären Ausgang liefert, der zur Addressierung eines Festwertspeichers dient, in dem sechszehn ausgewählte digitale Werte gespeichert sind. Diese digitalen Werte werden zu einer Digital-/Analog-Umformanordnung geführt, welche die treppenförmige Spannung immer dann erzeugt, wenn der Zähler Taktimpulse zählt, die seinen Zählerstand von null bis fünfzehn verstellen.
Man hat jedoch beobachtet, daß sechzehn Pegel der Helligkeit für viele Wiedergabefälle ungeeignet sind und nicht in vorteilhafter Weise von gegenwärtigen Computer-Graphiksystemen Gebrauch machen können, wie beispielsweise dem Video Graphics Array Standard (VGA). Offensichtlich besteht Bedarf an einer Flachtafel-Anzeigeeinrichtung, welche acht oder mehr Bits einer binären Helligkeitsteuerung (solches wird benötigt, um ein Wiedergabebild hoher Qualität, insbesondere zur Farbwiedergabe zu erhalten,) vorsieht, während sie gegenwärtig vorhandene digitale integrierte Schaltungen verwendet, und ohne daß eine Verminderung der Zeitkonstanten der Leiter der Tafel erforderlich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Flachtafel-Anzeigeeinrichtung derart, wie sie zuvor eingangs definiert worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Steuermittel folgendes enthalten:
eine erste Quelle zur selektiven Lieferung einer Treppenspannung mit progressiv zunehmenden Spannungsstufen an jeden der ersten Anzahl von Leitern der Reihe nach; und eine zweite Quelle zur Steuerung der Zuführung einer ersten Bezugsspannung und einer zweiten Bezugsspannung zu jedem der zweiten Anzahl von Leitern in Entsprechung mit den Werten aufeinanderfolgender binärer Bits eines seriellen Mehr- Bit-Wortes, das durch die zweite Quelle für den jeweiligen Leiter ausgewählt wird, wobei die Zahl und das Auftreten der aufeinanderfolgenden binären Bits des Wortes der Anzahl und dem Auftreten der Spannungsstufen der treppenförmigen Spannung entspricht und die Kombination der treppenförmigen Spannung und einer Folge der ersten und zweiten Bezugsspannungen entsprechend einem seriellen Mehr-Bit-Wort an der Verschneidung eines Leiters der ersten Anzahl und eines Leiter der zweiten Anzahl von Leitern solcher Art ist, daß eine Folge von Elektronenstrahlemissionen erzeugt wird und eine entsprechende Folge von Luminiszenzintervallen in Entsprechung zu dem Mehr-Bit-Wort erzeugt, wobei die Spannungsdifferenz der zweiten Bezugsspannung und den Spannungsstufen der treppenförmigen Spannung dazu ausreicht, um einen Elektronen-Strahlstrom von den emittierenden Mitteln an der Verschneidung zu erzeugen, und die Spannung jedes Schrittes in der Folge in der treppenförmigen Spannung derart ist, daß sie die Emission eines Elektronen-Strahlstromes ermöglicht, welcher einen Helligkeitspegel bewirkt, der das zweifache des Helligkeitspegels ist, der durch die vorausgegangene Spannungsstufe erzeugt worden ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Gestalt einer matrix-addressierten Flachtafel- Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung, welche Feld-Emissionskathoden verwendet und eine Schaltung aufweist, die einen erweiterten Bereich der Helligkeitssteuerung ermöglicht.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die Mittel zur Steuerung des Elektronen- Strahlstroms von den emittierenden Mitteln an jeder der Verschneidungen eine erste Quelle zur Ankopplung eines periodischen Signals jeweils einzeln an die erste Anzahl von Leitern, wobei das periodische Signal eine Mehrzahl von Stufen unterschiedlicher Spannungspegel enthält, sowie eine zweite Quelle zur Ankopplung eines Helligkeitssteuersignales an die zweite Anzahl von Leitern, wobei das Helligkeitssteuersignal zwischen einem ersten Bezugspotential und einem zweiten Bezugspotential in Abhängigkeit von einem binär kodierten Video-Eingangssignal verändert wird. Die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungspegelschritten des periodischen Signals, das jeweils einzeln an die erste Anzahl von Leitern angekoppelt wird, reicht dazu aus, einen Elektronen-Strahlstrom aus den emittierenden Mitteln an der Verschneidung des Leiters der ersten Anzahl von Leitern, die mit der ersten Quelle gekoppelt sind, und dem Leiter der zweiten Anzahl von Leitern die mit der zweiten Quelle gekoppelt sind, zu erzeugen, wobei der Elektronen- Strahlstrom sich entsprechend der Spannungsdifferenz ändert.
Es sind Mittel vorgesehen, um das binärkodierte Video- Eingangssignal bei jedem Schritt des periodischen Signales mit gleichen Impulsen einstellbarer Länge zu schalten, um so die Gesamthelligkeit der Wiedergabe zu steuern. Mit dieser Anordnung kann die Helligkeit der einzelnen Bildpunkte einer matrix-addressierten Flachtafel-Anzeigeinrichtung gesteuert werden. Ein erweiterter Bereich von Helligkeiten wird durch Steuerung der Gate-Kathoden-Spannung erreicht, während die Gesamthelligkeit der Wiedergabe durch Einstellung der Tastungsdauer der Gate-Kathoden-Spannungsimpulse gesteuert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der anliegenden Ansprüche und der begleitenden Zeichnungen umfassender verständlich, in welchen
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnitten gezeichnete Darstellung einer typischen matrixaddressierten Flachtafel-Anzeigeeinrichtung ist, in welcher die Helligkeitssteuereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung vorgesehen sein kann;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung einer Reihe von Dünnfilmelementen ist, welche eine elektronenemittierende Einrichtung enthalten, welche von einer Art sein kann, wie sie in der Flachtafel-Anzeigeinrichtung Verwendung findet;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Helligkeitssteuerschaltung gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gezeigt;
Fig. 4 ein Diagramm des Strahlstromes in Abhängigkeit von der Gate-Kathoden-Spannung wiedergibt, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und
Fig. 5 eine Gruppe von Zeitdiagrammen zeigt, welche für das Verständnis der Wirkungsweise der Helligkeitssteuerschaltung von Fig. 3 zweckmäßig sind.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Hier ist eine teilweise aufgeschnitten gezeichnete Ansicht einer Flachtafel- Anzeigeeinrichtung 10 gezeigt, wobei die Darstellung eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Einrichtung enthält. Die Flachtafel-Anzeigeeinrichtung 10 enthält eine rückwärtige Glasplatte 12 mit einem gekreuzten Muster von elektrisch leitfähigen Spalten 16, welche die Kathodenelektroden bilden, sowie elektrisch leitfähigen Zeilen 14, welche die Gateelektroden bilden. Über diesem Muster liegt, jedoch hiervon beabstandet, eine Frontglasplatte 20 mit einem Leuchtstoffbelag 22 auf ihrer Innenfläche, die die Anodenelektrode aufweist.
Der in Fig. 1 vergrößert gezeigte Abschnitt ist eine Schnittansicht einer Verschneidung 32 einer Zeile und einer Spalte, wobei weiter die einzelnen Elemente der Gateelektroden und Kathodenelektroden der elektronenemittierenden Anordnung 30 wiedergegeben sind, welche an jeder solchen Verschneidung 32 vorhanden sind. Die elektronenemittierende Anordnung 30 an der Verschneidung 32 enthält die leitfähige Zeile 14 und die leitfähige Spalte 16, welche durch eine Isolierschicht 34 von einander getrennt sind. Ferner befindet sich an jeder Verschneidung 32 eine Anzahl von im allgemeinen kreisförmigen Öffnungen 36 in der Zeilenschicht 14, unter welchen in der Isolierschicht 34 ausgebildete Ausnehmungen 38 vorgesehen sind, welche bis zu dem Niveau der Spaltenschicht 16 hinabreichen.
Innerhalb jeder Ausnehmung 38 befindet sich ein konisches metallisches Gebilde 40, welches elektrisch mit der leitfähigen Spaltenschicht 16 verbunden ist. Dieses konische Gebilde 40 ist Teil der Kathodenelektrode, von welcher aus die durch das Feld induzierte Elektronenemission stattfindet. Die Spitze jedes konischen Gebildes 40 liegt annähemd auf dem oberen Niveau der Zeilenschicht 14 und ist im allgemeinen zentrisch innerhalb der Öffnung 36 gelegen.
Fig. 2 zeigt eine stark vergrößerte Querschnittsdarstellung einer Dünnfilmkonstruktion von Kathodenelektroden und Gateelektroden, welche solcher Art sein können, daß sie die elektronenemittierenden Einrichtungen an den Verschneidungen der Zeilen und Spalten gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen. Die elektronenemittierende Einrichtung 30 enthält ein elektrisch isolierendes Substrat 12, beispielsweise Glas, auf welchem eine leitfähige Schicht 16, beispielsweise ein Metall, etwa Molybdän, vorgesehen ist, welche als gemeinsamer Leiter für sämtliche der Kathoden 40 dient. Eine Schicht 34 aus elektrisch isolierendem Material ist auf der leitfähigen Schicht 16 befestigt und eine zweite dünne leitfähige Schicht 14, welche die Gateelektrode bildet, liegt über der Schicht 34. Eine Mehrzahl von Öffnungen 36 in der Schicht 14 erstreckt sich durch die isolierende Schicht 34 bis hinab zu der leitfähigen Schicht 16, so daß eine Anzahl von Ausnehmungen 38 in der Einrichtung 30 ausgebildet ist. Kathoden 40, die sich innerhalb jeder dieser Ausnehmungen 38 befinden, umfassen im allgemeinen konische Gebilde, die aus einem leitfähigen Material gefertigt sind, beispielsweise einem Metall, wie etwa Molybdän, wobei die Gebilde sämtlich elektrisch über ihren Kontakt mit der leitfähigen Schicht 16 elektrisch verbunden sind.
Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist leicht zu verstehen, in welcher Weise die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung zu fertigen ist, beispielsweise unter Einsatz wohlbekannter fotolithographischer Verfahren. Kurzgesagt wird in einem bevorzugten Verfahren eine Molybdänschicht auf einem Glassubstrat 12 abgelagert und abgeätzt, um die Spaltenleiter (Kathodenleiter) 16 zu bilden, welche typischerweise eine Dicke von 0,75 µm haben. Ein Oxidfilm 34, beispielsweise Siliziumdioxid (SiO&sub2;) von etwa 0,75 µm Dicke wird im Vakuum über dem metallisierten Substrat 12 abgelagert, um als Abstandshalter und elektrischer Isolator zwischen den Spaltenleitern 16 und den Zeilenleitern 14 zu dienen.
Eine zweite Schicht aus Molybdän wird auf den isolierenden Oxidfilm 34 aufgebracht und geätzt, um die Zeilenleiter (Gateleiter) 14 zu bilden, welche beispielsweise auch eine Dicke von 0,75 µm haben. Während dieses zweiten Ätzvorganges wird eine Gruppe von Öffnungen 36, welche jeweils einen Durchmesser von 1 µm haben, ebenfalls durch die Gateelektrodenschicht 14 und auch durch die isolierende Oxidschicht 34 geätzt, so daß die Öffnungen bis hinab zu der Kathodenelektrodenschicht reichen. Der reaktive Ionenätzvorgang (RIE), wie er typischerweise zur Bildung der Öffnungen 36 in der Oxidschicht 34 verwendet wird, erzeugt eine kleine Unterschneidung unterhalb der Gateelektrodenschicht 14, so daß der Rand der Öffnungen 36 leicht überhängend ist, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Die Kathoden 40 werden sämtlich gleichzeitig in Ausnehmungen 38 beispielsweise durch Vakuum Dampfablagerung von Molybdän in einer Richtung senkrecht zu dem Substrat 12 hergestellt. Vor und während dieses Vakuum-Aufdampfens werden chemisch entfembare Werkstoffe, beispielsweise Alluminium, unter nahezu streifendem Einfallswinkel im Vakuum abgelagert, wodurch allmählich die Öffnungen 36 in den Gateelektroden 14, durch welche das verdampfte Molybdän eintritt, geschlossen werden, um eine Trennschicht abnehmenden Durchmessers zu schaffen, wodurch man schließlich kegelförmige Feldemitter 40 mit Kegelspitzen erhält, die annähernd in der Ebene der oberen Fläche der Gateelektroden 14 liegen. Die Kegelgestalt und die Abmessungen sind sehr weitgehend identisch bei allen Kathoden 40 mit einem Radius der Spitzen von etwa 30 bis 40 nm. Im letzten Schritt bei der Herstellung der Elektroneneinrichtung 30 wird das Material der Alluminiumtrennschicht aufgelöst und aus dem Bereich um und in den Ausnehmungen 38 entfernt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Helligkeit einer matrixaddressierten Flachtafel-Kathodenstrahlröhren-Anzeigeinrichtung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art, wie sie in den vorausgehenden Abschnitten beschrieben ist. Die Helligkeitssteuerung wird sowohl durch Steuern der Tastungsdauer als auch der Spannung bewirkt, welche an die sich verschneidenden Spalten- und Zeilen- Treiberleitungen gelegt wird. Eine Wellenform mit progressiv größer werdenden Spannungsstufen wird an einen ausgewählten Leiter in einer Achse angelegt. Die Spannungen an den Schritten sind vorzugsweise so gewählt, daß sie Elektronen-Strahlströme zur Folge haben, welche zu Helligkeitspegeln führen, die in aufeinanderfolgenden Schritten jeweils das Doppelte der Helligkeit des vorhergehenden Schrittes sind. Gleichzeitig wird zu einem oder mehreren ausgewählten Leitern in der anderen Achsenrichtung eine binär kodierte Helligkeitssteuer-Wellenform geführt. Die kombinierten Spannungen an der Verschneidung beziehungsweise den Verschneidungen dieser ausgewählten Leiter verursachen eine Folge von Elektronenemissionen, die zu einer entsprechenden Folge von Illuminationsintervallen führen. Das optische System des Menschen integriert diese Illuminationssequenz zu dem gewählten Helligkeitspegel. Zusätzlich wird die Gesamthelligkeit der Wiedergabe durch Torschaltung der Wellenform auf dem Leiter beider Achsen mit einer Impulsfolge gesteuert, welche eine Folge von einstellbaren, gleichförmige Breite aufweisenden Impulsen enthält.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Helligkeitssteuerschaltung zur Verwendung in einer Flachtafel-Anzeigeeinrichtung entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung. Die Flachtafel-Anzeigeinrichtung 70 weist, wie gezeigt, eine Vielzahl von Spaltentreiberleitungen 72(1), 72(2), 72(32) auf, welche kollektiv als Spaltentreiberleitungen 72 bezeichnet werden, und enthält ferner eine Vielzahl von Zeilentreiberleitungen 74(1), 74(2),..., 74(32), welche kollektiv als Zeilentreiberleitungen 74 bezeichnet werden. Die Verschneidungen der Spaltentreiberleitungen 72 und der Zeilentreiberleitungen 74 befinden sich am Ort von Feld-Elektronenemittern 76(1,1), 76(1,2)..., 76(1,32), 76(2,1), 76(2,2),..., 76(2,32)..., 76(32,1), 76(32,2), ..., 76(32,32), die insgesamt als Feldelektronenemitter 76 bezeichnet werden.
Aus Zwecken der Vereinfachung der Darstellung sowie zur Erleichterung des Verständnisses ist angenommen, daß im vorliegenden Beispiel die Anzeigetafel 70 eine einfarbige Anzeige mit 32 x 32 Wiedergabe-Matrixpunkten ist. Das offenbarte Ausführungsbeispiel enthält daher zweiunddreißig Spalten-Treiberleitungen 72 und zweiundreißig Zeilentreiberleitungen 74. Nichtsdestoweniger erkennt man, daß die Grundsätze, wie sie hier aufgezeigt sind, in gleicher Weise auf Farbanzeigeeinrichtungen sowie auf jede beliebige Matrixgröße anwendbar sind, einschließlich eines 640 x 400 VGA-Standards oder größer.
Es wird weiter angenommen, daß das Video-Graphiksystem (nicht gezeigt), das die Video-Treibersignale an die Helligkeitssteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung liefert, ein Acht-Bit-Wort von Helligkeitsdateninformation für jeden Bildpunkt der Anzeige liefert und dadurch 256 Pegel der Wiedergabehelligkeit an jedem Bildpunkt ermöglicht.
Die Helligkeitssteuereinrichtung von Fig. 3 enthält ein 32-Bit-Schieberegister 80, dessen Ausgangssignale an die Halteschaltung 82 angekoppelt werden. Die 32 gehaltenen Ausgangssignale werden einzeln an einen ersten Eingangsanschluß von UND Gattern 84(1), 84(2), ...84(32) angekoppelt, die insgesamt als UND-Gatter 84 bezeichnet werden. Die UND- Gatter 84 sind einzeln mit Treibern 86(1), 86(2), ...86(32) gekoppelt, die kollektiv als Treiber 86 verwendet werden. In dem vorliegenden Beispiel sind die Treiber 86 vorzugsweise sogenannte totem-pole-Einheiten, welche auf Eingangssignale mit logischen Signalpegeln durch Darbietung des einen oder anderen ihrer beiden Schienenspannungen an ihren Ausgangsanschlüssen reagieren. Im vorliegenden Beispiel sind die Schienenspannungen an den Treibern 86 null Volt und eine Bezugsspannung VERF, typischerweise etwa 30 Volt. Jeder Treiber 86(i) speist eine entsprechende Treiberleitung 72(i) der Flachtafel-Anzeigeinrichtung 70. Eine einstellbare monostabile Schaltung 88 beaufschlagt den zweiten Eingangsanschluß sämtlicher UND-Gatter 84 und liefert einen Impuls einstellbarer Breite für jede Gruppe von Daten, die in die Haltekreise 82 getaktet werden. Die Breite der Impulse vom Ausgang der monostabilen Schaltung 88 werden durch die Steuerung eingestellt, welche mit HELLIGKEITSEINSTELLUNG bezeichnet ist. Die Zeilen-Treiberleitungen 74 der Flachtafel-Einrichtung 70 werden einzeln durch "totem-pole"-Treiber 90(1), 90(2), ... 90(32), gespeist, welche kollektiv als Treiber 90 verwendet werden. Die Treiber 90 reagieren auf die Spannungen mit logischem Pegel, welche vom Dekoder 92 an ihren Eingangsanschlüssen eingegeben werden, um die eine oder die andere ihrer Schienenspannungen an die Zeilentreiberleitungen 74 zu geben. Im vorliegenden Beispiel sind die an die Treiber 90 angekoppelten Schienenspannungen VREF und eine Spannungskurve VROW.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt VROW eine periodische treppenförmige Wellenform ansteigender Spannungen mit, im vorliegenden Beispiel acht Spannungspegeln, welche als V&sub0;, V&sub1;, V&sub2;,..., V&sub7; bezeichnet sind. Aufeinanderfolgende Spannungspegel werden im wesentlichen im Synchronismus mit dem Festhalten von Daten aus dem Schieberegister 80 in den Haltekreisen 82 erzeugt. Ein bevorzugtes Verfahren zur Wahl der Spannungspegel V&sub0;, V&sub1;, V&sub2;, ..., V&sub7; ist in dem auf Fig. 4 bezugnehmenden Abschnitt beschrieben.
Der Zähler/Dekodierer 92 spricht auf eine Folge von Spannungsübergängen an seinem Eingangsanschluß durch aufeinanderfolgendes Wirksamschalten seiner Ausgangsanschlüsse an. Im Betrieb dieser Schaltung arbeiten der Zähler/Dekodierer 92 und die Treiber 90 in der Weise, daß die Wellenform VROW sequentiell an jede der Zeilen-Treiberleitungen 74(j) angekoppelt wird, während die übrigen Zeilen- Treiberleitungen sich auf VREF befinden.
Ein in Fig. 3 mit TAKT bezeichnetes Zeitsignal entspricht in seiner Frequenz der Geschwindigkeit, mit welcher Videodaten an den Haltekreisen 82 verfügbar sind. Man sieht somit, daß der TAKT das Zeitsignal ist, das an den Eingangsanschluß zum monostabilen Kreis 88 gelegt wird, um das Torschaltsignal für die Daten in den Haltekreisen 82 zu erzeugen.
Das Taktsignal wird außerdem zu einem Teiler 94, beispielsweise einem Binärzähler geführt, der die Frequenz des Taktsignales durch die Anzahl von Bits der Helligkeitssteuerdaten für jeden Wiedergabebildpunkt dividiert. Das höchstwertige Bit des Teilerausgangssignales, Takt dividiert durch 8, wird über einen Pegelverschieber 96 an den Eingangsanschluß des Zählers/Dekoders 92 angekoppelt, um sequenziell die Zeilen-Treiberleitungen 74 mit der Geschwindigkeit des Helligkeitssteuerungsdatenwortes auszuwählen. Die drei binären Ausgänge des Teilers 94 werden sämtlich als Eingangsaddressenleitungen an den programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 98 gelegt.
Der PROM 98 enthält acht gespeicherte Wörter, welche digitale Darstellungen von acht vorbestimmten Spannungspegeln sind. Im vorliegenden Beispiel hat jedes dieser Speicherwörter eine Länge von acht Bit, wodurch sich eine ausreichende Genauigkeit für die Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung erreichen läßt. Diese acht Datenbits von dem PROM 98 werden dem Digital-/Analog-Umformer 100 zugeleitet, der an seinem Ausgangsanschluß die entsprechenden vorbestimmten Spannungspegel erzeugt. Das Ausgangssignal von dem Digital-/Analog-Umformer 100 wird an den einstellbaren Spannungstreiber 102 angekoppelt, dessen Ausgang das VROW-Signal an eine Schiene des Zeilentreibers 90 liefert. Ein entsprechender einstellbarer Spannungstreiber 4, der an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, liefert die VREF- Spannung an die Schienen sowohl für die Spaltentreiber 86 als auch die Zeilentreiber 90. Die Spannungstreiber 102 und 104 sind einstellbar, um die Werte von VROW und VREF zwecks Lieferung der gewünschten Pegel von Elektronen-Strahlströmen richtig auszuwählen und aufrecht zu erhalten.
Zwar soll die vorliegende Erfindung nicht auf ein System beschränkt sein, in welchem sämtliche Bildpunkte einer Zeile gleichzeitig beaufschlagt werden, doch ist eine solche Ausführungsform bevorzugt und hier geoffenbart. Demzufolge ist es hier ein Erfordernis, daß das Schieberegister 80 mit entsprechenden Bits sämtlicher Helligkeits-Datenwörter einer gesamten Reihe geladen wird, d.h., sämtlichen Bits null der 32 Bildpunkte der Reihe 74 (j),... gefolgt von sämtlichen Bildwerten sieben der 32 Bildpunkte der Reihe 74 (j), gefolgt von smtlichen Bildwerten null der 32 Bildpunkte der Reihe 74(j+1), u.s.w. In Fortführung hiervon ist eine Datenumwandlungsschaltung 106, welche nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, zwischen ein herkömmliches Videodatensignal und das Schieberegister 80 geschaltet. Der Datenumformer 106 empfängt das typische 8-Bit Videodatensignal und gibt Daten entsprechend dem zuvor angegebenen Schema aus. Solche Datenumwandlungseinrichtungen sind wohl bekannt und enthalten Videospeicher wahlfreien Zugriffes (VRAM).
In den vorausgegangenen Diskussionen sind die Schaltungen, welche den Spaltentreiberleitungen 72 zugeordnet sind, nämlich das Schieberegister 80, die Haltekreise 82, die UND-Gatter 84 und die Treiber 86, sowie die Schaltungen, welche den Zeilentreiberleitungen 74 zugeordnet sind, nämlich der Zähler/Dekoder 92 und die Treiber 90 bezüglich ihrer Funktionen beschrieben worden. Der Fachmann auf dem Gebiete der Video-Bildwiedergabe erkennt jedoch, das die beschriebenen Funktionen der Spalten- und Zeilen- Schaltungen jeweils auch in einem einzelnen Gerät untergebracht sein können. Ein derartiges Gerät ist beispielsweise das Modell HV53/HV54, welches von Firma Supertex, Inc., Sunnyvale, Californien, auf den Markt gebracht wird.
Man erkennt jedoch, daß dann, wenn ein Gerät, wie es in dem vorhergehenden Absatz beschrieben wurde, für die Zeilentreiberschaltung nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei das Bezugspotential (VREF) wesentlich unterschiedlich von dem Bezugspotential (null Volt) des Restes der Schaltung ist, eine Spannungspegel-Verschiebungsschaltung 96 erforderlich ist, um eine Schnittstelle zwischen den zwei Spannungssystemen zu bilden.
Es sei nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Hier ist ein Diagramm des Strahlstromes für einen Bereich von Gate-Kathodenlösespannungen gezeigt. Da die beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufeinanderfolgende Strahlstromimpulse liefert, welche entsprechend einer binären Progression geordnet sind, wird ein erster Strompegel io gewählt, ferner ein zweiter Strompegel i&sub1;, welcher das Doppelte des Strompegels io ist, ein dritter Strompegel i&sub2;, welcher das Doppelte des Strompegels i&sub1; ist, ein vierter Strompegel i&sub3;, welcher das Doppelte des Strompegels i&sub2; ist, u.s.w. Für jeden gewählten Strompegel io, i&sub1;, i&sub2;,..., wird die entsprechende Gate-Kathodenspannung V&sub0;, V&sub1;, V&sub2;, ..., aufgetragen, welche diesen Strahlstrom erzeugt. Im vorliegenden Beispiel umfassen für eine Folge von acht Spannungsstufen innerhalb jeder Wiedergabeperiode die acht Werte der Gate-Kathoden-Spannung einen im wesentlichen linearen Bereich zwischen 30 und 50 Volt für Strahlströme von 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 und 128 Mikroampere.
Es sei auf Fig. 5 Bezug genommen. Hier ist ein erläuterndes Beispiel gezeigt, das eine Reihe von Diagrammen enthält, die sich auf die Zeitachse beziehen und welche für das Verständnis der Wirkungsweise der Helligkeitssteuerschaltung nach der vorliegenden Erfindung hilfreich sind. Das Diagramm (a) zeigt eine Zeilendauer von 50 µs, welche in acht gleiche Segmente von jeweils 6 µs und ein Sicherheitsband von 2 µs aufgeteilt ist. Die acht Segmente der Zeilendauer sind entsprechend den 8 Bit der Helligkeitssteuerdaten für jeden Wiedergabebildpunkt mit Segment null, Segment 1, ... , Segment 7, bezeichnet.
Das Diagramm b von Fig. 5 zeigt die Spannungswellenform, welche der Reihe nach an die einzelnen Zeilenleiter gelegt wird. Wie man erkennt, befinden sich die Zeilenleiter normalerweise auf einer Spannung VREF; wenn die Zeilendauer für die betreffende interessierende Zeile erreicht ist, wird die Wellenform von Diagramm (b) an den Zeilenleiter gelegt und steigt schrittweise während der entsprechenden Segmente der Zeilendauer von V&sub0; auf V&sub7;.
Das Diagramm c von Fig. 5 zeigt die Zeitfolge der 8 Bit der Helligkeitsdaten&sub1; wie sie der Reihe nach an der i-ten Ausgangsleitung des Schaltekreis 82 erscheinen und als die Spaltendaten an einem Eingangsanschluß des UND-Gatters 84 (i) angelegt werden. Das Diagramm (d) zeigt das Spalten- Torschaltsignal, wie es von der monostabilen Schaltung 88 erzeugt werden kann und an den anderen Eingangsanschluß des UND-Gatters 84 (i) gelegt wird, um die Anzeigeeinrichtung mit der Gesamt-Helligkeitseinstellung zu versehen, und um Schaltstörvorgänge zu vermindern. Das Diagramm (e) zeigt den Zeitverlauf des Ausgangssignales von dem UND-Gatter 84 (i).
Die Diagramme (f), (g) und (h) von Fig. 5 zeigen ein bestimmtes Beispiel von Helligkeitssteuerdaten, die an einen der Spaltenleiter 72 (i) über den Haltekreis 82, die UND-Gatter 84 und die Spaltentreiber 86 geführt werden. In diesem Beispiel sind die Helligkeitssteuerdaten willkürlich folgendermaßen gewählt worden: 10110010. Dies ist eine Darstellung in Kurzform für folgendes: Bit 0 = 1, Bit 2 = 1, Bit 3 =1., Bit 4 = 0, Bit 5 = 0, Bit 6 = 1 und Bit 7 = 0. Demzufolge wird von dem Spaltentreiber 86 auf dem Spaltenleiter 72(i) die Wellenform von Diagramm (f) erzeugt, wobei die Spannung von VREF nur während der geschalteten Zeiträume der gewählten Bits (Bit = 1) auf null herabgedrückt wird. Der Spaltenleiter 72(i) verschneidet sich mit einem gewählten Zeilenleiter 74 (j), der eine Spannungswellenform aufweist, wie sie im Diagramm (b) von Fig. 5 gezeigt ist. Da der Spaltenleiter 72 (i) die Kathodenelektrode des Elektronenemitters an dem Bildpunkt 76 (ij) enthält, und der Zeilenleiter 74(j) die Gatelektrode des Elektronenemitters an dem Bildpunkt 76 (ij) enthält, ist die Wellenform der Gate-Kathoden-Spannung an dem gewählten Verschneidungspunkt diejenige, welche in Diagramm (g) gezeigt ist. Wie von der Diskussion im Zusammenhang mit Fig. 4 erinnerlich sind die Spannungen Vo bis V&sub7; so gewählt, daß sich Elektronen- Strahlströme entsprechend einer binären Progression ergeben. Somit wird der Strahlstromverlauf wie er im Diagramm (h) von Fig. 5 gezeigt ist, in Abhängigkeit von den Helligkeitssteuerdaten dieses Beispieles erzeugt, d.h. einzelne Impulse von 20 = 1, 2² = 4, 2³ = 8 und 2&sup6; ist gleich 64 Stromeinheiten.
Man erkennt aus dem Kurvenverlauf von Diagramm (g), daß für jedes Zeitsegment t einer Zeilendauer, für welches das Helligkeitssteuerdatenbit null ist, d.h., Bit t = null, eine meßbare Gate-Kathoden-Spannung vorhanden ist, welche von einem Minimalwert von (V0 - VREF) für den Bitwert null bis zu einem Maximalwert von (V&sub7; - VREF) für den Bitwert 7 reicht. Gleichwohl ist der Maximalwert der Gate-Kathoden-Spannung für ein Helligkeitssteuerdatenbit von null, nämlich (V&sub7; - VREF) im Zeitsegment 7, noch ausreichend niedrig unter dem Minimalwert der Gate-Kathoden-Spannung für ein Helligkeitssteuerdatenbit von eins, nämlich Vo im Zeitsegment null, so daß der als Folge emittierte Strahlstrom unbedeutend im Vergleich zu io ist.
Während die Grundsätze der vorliegenden Erfindung vornehmlich unter Bezugnahme auf den dargestellten Aufbau nach den Figuren aufgezeigt wurden, versteht es sich, daß verschiedene Abweichungen bei der praktischen Ausübung der Erfindung vorgenommen werden können. Der Umfang der vorliegenden Erfindung soll nicht durch den hier angegebenen besonderen Aufbau beschränkt sein sondern ist vielmehr an dem Umfang der folgenden Ansprüche zu messen.

Claims

1. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung, enthaltend:

einen Unterbau (12) mit einer ersten ebenen Oberfläche, welche eine erste Anzahl im wesentlichen paralleler Leiter (74) enthält, die sich über diese Oberfläche erstrecken, und eine zweite Anzahl im wesentlichen paralleler Leiter (72) aufweist, die sich ebenfalls über die genannte Oberfläche erstrecken, wobei die Leiter (74) der ersten Anzahl von Leitern die Leiter (72) der genannten zweiten Anzahl von Leitern schneiden, jedoch elektrisch von ihnen isoliert sind;

an jeder Verschneidung der ersten und zweiten Anzahl von Leitern (74, 72) vorgesehene Mittel (76) zum Emittieren eines Elektronen-Strahlstromes von dort in Abhängigkeit von einer Potentialdifferenz zwischen den sich verschneidenden Leitern (74, 72);

einen Frontaufbau (20) mit einer zweiten ebenen Oberfläche in Nachbarschaft zur ersten Oberfläche, welcher Mittel (22) an der genannten zweiten Oberfläche aufweist, die auf den Elektronen-Strahlstrom ansprechen, um eine Lumineszenz zu erzeugen; und

Mittel zur Steuerung des Elektronen-Strahlstromes von den emittierenden Mitteln (76) her an jeder der genannten Verschneidungen;

dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuermittel folgendes enthalten:

eine erste Quelle (90, 92, 94,98, 100) zur selektiven Lieferung einer Treppenspannung mit progressiv zunehmenden Spannungsstufen an jeden der ersten Anzahl von Leitern (74) der Reihe nach; und

eine zweite Quelle (106, 80, 82, 84, 86) zur Steuerung der Zuführung einer ersten Bezugsspannung und einer zweiten Bezugspannung zu jedem der zweiten Anzahl von Leitern (72) in Entsprechung mit den Werten aufeinander folgender binärer Bits eines seriellen Mehr-Bit-Wortes, das durch die zweite Quelle (106, 80, 82, 84, 86) für den jeweiligen Leiter (72) ausgewählt wird, wobei die Zahl und das Auftreten der aufeinander folgenden binären Bits des Wortes der Anzahl und dem Auftreten der Spannungsstufen der treppenförmigen Spannung entspricht und die Kombination der treppenförmigen Spannung und einer Folge der ersten und zweiten Bezugsspannungen entsprechend einem seriellen Mehr-Bit-Wort an der Verschneidung eines Leiters (74) der ersten Anzahl und eines Leiters (72) der zweiten Anzahl von Leitern solcher Art ist, daß eine Folge von Elektronenstrahlemissionen erzeugt wird und eine entsprechende Folge von Lumineszenzintervallen in Entsprechung zu dem Mehr-Bit-Wort erzeugt, wobei die Spannungsdifferenz zwischen der zweiten Bezugsspannung und den Spannungsstufen der treppenförmigen Spannung dazu ausreicht, um einen Elektronen-Strahlstrom von den emittierenden Mitteln (76) an der Verschneidung zu erzeugen, und die Spannung jedes Schrittes in der Folge in der treppenförmigen Spannung derart ist, daß sie die Emission eines Elektronen-Strahlstromes ermöglicht, welcher einen Helligkeitspegel bewirkt, der das Zweifache des Helligkeitspegels ist, der durch die vorausgegangene Spannungsstufe erzeugt worden ist.

2. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anzahl von Leitern Zeilenleiter (74) enthält und daß die zweite Anzahl von Leitern Spaltenleiter (72) enthält, wobei die Zeilenleiter (74) senkrecht zu den Spaltenleitern (72) orientiert sind.

3. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Quelle (106, 80, 82, 84, 86) derart ausgebildet ist, daß sie die genannten Bezugsspannungen an sämtliche der zweiten Anzahl von Leitern (72) während einer treppenförmigen Spannung in Entsprechung mit einer korrespondierenden Anzahl von seriellen Mehr-Bit-Wörtern liefert, um gleichzeitig die Erzeugung eines Elektronen-Strahlstromes von sämtlichen emittierenden Mitteln (76) längs des betreffenden Leiters (74) der ersten Anzahl von Leitern zu ermöglichen, welche die stufenförmige Spannung empfangen, und daß die stufenförmige Spannung zusammen mit einem Sicherheitsrand eine vollständige Zeilenperiode einnimmt.

4. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Quelle folgendes enthält:

Mittel (98) zur Speicherung digitaler Darstellungen jeder der Spannungsstufen der treppenförmigen Spannung; und

Mittel (100), die auf die Speichermittel (98) ansprechen, um die digitalen Darstellungen in analoge Spannungspegel umzuwandeln.

5. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermittel (98) einen programmierbaren Festwertspeicher (PRÜM) enthalten.

6. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (102, 104) zur Einstellung der Spannungspegel der Stufen der treppenförmigen Spannung und zur Einstellung des ersten Bezugspotentials relativ zu dem zweiten Bezugspotential.

7. Flachtafel-Anzeigeeinrichtung nach irgendeinem vorausgehenden Anspruch, gekennzeichnet durch Mittel (88, 84) zum Torschalten der Bits jedes seriellen Mehr-Bit-Wortes an jeder Spannungsstufe der treppenförmigen Spannung, wobei die Torschaltmittel Einrichtungen (88) zur Erzeugung eines Signals in der Gestalt von gleichen Impulsen einstellbarer Länge und Einrichtungen (84) zur Bestimmung der Dauer jedes Bit in Abhängigkeit von der Länge der längeneinstellbaren Impulse enthalten.