NL9002566A

NL9002566A - Thin type picture vacuum envelope display device - has front wall supporting luminescent screen at inner side rear wall short distance accommodating adjacent electron sources

Info

Publication number: NL9002566A
Application number: NL9002566A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-06-16

Abstract

The device has a vacuum envelope for displaying pictures composed of pixels on a luminescent screen. The screen has a number of juxtaposed sources for producing electrons. Local electron ducts, cooperate with the sources, and have walls of electrically insulating material. The ducts have a secondary emission coefft. for transporting through a vacuum, the produced electrons in the form of electron currents. There is a device for withdrawing each electron current at locations from its duct and directing it towards the luminescent screen for producing picture composed of pixels. The electron ducts are provided with electrodes for producing an axial electric field Ey and a transversal field Ex.

Description

Beeldweergeefinrichting van het dunne type.Image display device of the thin type.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldweergeef-inrichting met een vacufimomhulling voor het weergeven van uit punten opgebouwde beelden op een luminescerend scherm, en heeft in het bijzonder betrekking op een dunne beeldweergeefinrichting (d.w.z. een beeldweergeefinrichting met een geringe "front to back dimension") die zich duideljk onderscheidt van de weergeefinrichtingen volgens de stand van de techniek.The invention relates to an image display device with a vacuum film for displaying point-based images on a luminescent screen, and in particular relates to a thin image display device (ie an image display device having a small "front to back dimension"). differs clearly from the prior art display devices.

Typische stand van de techniek benaderingen van beeldweergeef inrichtingen van het dunne type betreffen inrichtingen met een doorzichtige frontplaat (face plate) en een achterplaat die door tussenwanden verbonden zijn en waarbij op de binenzijde van de frontplaat een fosforpatroon is aangebracht dat aan één zijde voorzien is van een elektrisch geleidende laag (tezamen ook wel luminescerend scherm genoemd). Wanneer (m.b.v. video informatie gestuurde) elektronen het luminescerende scherm treffen wordt een visueel beeld gevormd dat via de voorzijde van de voorplaat zichtbaar is. De voorplaat kan vlak zijn, of desgewenst gebogen (b.v. sferisch of cylindrisch).Typical prior art approaches to thin-type image display devices include devices having a translucent face plate (face plate) and a back plate interconnected with a phosphor pattern disposed on the inner side of the face plate an electrically conductive layer (together also referred to as a luminescent screen). When electrons (using video information controlled) hit the luminescent screen, a visual image is formed which is visible through the front of the front plate. The face plate can be flat, or curved if desired (e.g. spherical or cylindrical).

Een bepaalde categorie van beeldweergeefinrichtingen van het dunne type maakt gebruik van enkelvoudige of meervoudige elektronenbundels die aanvankelijk in wezen evenwijdig aan het vlak van het beeldscherm lopen en uiteindelijk naar het beeldscherm toe gebogen worden om hetzij direct, hetzij door middel van bijvoorbeeld een selectieroosterstructuur, gewenste gebieden van het luminescerende scherm te adresseren. (Met de uitdrukking elektronenbundel wordt bedoeld dat de banen van de elektronen in de bundel nagenoeg evenwijdig zijn, of slechts een geringe hoek met elkaar maken, en dat er een hoofdrichting is waarin de elektronen zich bewegen). Bij de bovengenoemde, met gestuurde elektronenbundels werkende inrichting zijn o.a. ingewikkelde elektron-optische constructies nodig.A particular category of thin type image display devices utilizes single or multiple electron beams that initially run essentially parallel to the plane of the display and are eventually bent toward the display to provide desired areas either directly or by means of, for example, a selection grid structure. of the luminescent screen. (By the term electron beam is meant that the orbits of the electrons in the beam are substantially parallel, or only slightly angled, and that there is a major direction in which the electrons move). The above-mentioned electron beam controlled device requires complicated electron-optical structures, among others.

Beeldweergeefinrichtingen van het enkelvoudige bundeltype hebben bovendien, en zeker als ze iets grotere schermformaten hebben, meestal een gecompliceerde (kanaalplaat) elektronenvermenigvuldiger van het matrix type nodig.Moreover, single beam type image display devices, especially if they have slightly larger screen sizes, usually require a complicated (channel plate) electron multiplier of the matrix type.

Gezien het voorafgaande is het een doel van de uitvinding om een beeldweergeefinrichting van het dunne type te verschaffen die in aanzienlijke mate vrij is van nadelen van de bovengenoemde inrichtingen.In view of the foregoing, it is an object of the invention to provide a thin type image display device which is substantially free of drawbacks of the above devices.

Een beeldweergeefinrichting met een vacuümomhulling voor het weergeven van uit punten opgebouwde beelden op een luminescerend scherm bevat daartoe volgens de uitvinding een aantal naast elkaar gelegen bronnen voor het produceren van elektronen, met de bronnen samenwerkende lokale elektronenleidingen (in het Engels: "conduits" of "ducts") met wanden van elektrisch isolerend materiaal met een voor elektronentransport geschikte secundaire emissiecoëfficiënt voor het transporteren van geproduceerde elektronen in de vorm van elektronenstromen over naast elkaar gelegen trajecten op korte afstand van het luminescerende scherm, en middelen om elke elektronenstroom op vooraf bepaalde (in het bijzonder opeenvolgende) plaatsen aan zijn leiding te onttrekken en naar een gewenste plaast van het luminescerende scherm toe te dirigeren voor het produceren van een uit punten opgebouwd beeld, waarbij de elektronenleidingen zijn voorzien van elektrodemiddelen voor het in bedrijf genereren van een axiaal elektrisch veld Ev en een transversaal veld Ev.According to the invention, a vacuum envelope image display device for displaying point-built images on a luminescent screen includes a number of adjacent sources for producing electrons, local electron conduits co-operating with the sources ("conduits" or " ducts ") with walls of electrically insulating material with a electron transportable secondary emission coefficient for transporting electrons produced in the form of electron currents over adjacent paths a short distance from the luminescent screen, and means for converting each electron current into predetermined (in extracting particular consecutive locations from its lead and directing it to a desired location of the luminescent screen to produce a point-based image, the electron leads being provided with electrode means for generating an axia in operation all electric field Ev and a transverse field Ev.

De benadering volgens de uitvinding voor het verschaffen van een beeldweergeefinrichting van het dunne type berust op de ontdekking, dat als men elektronen schiet op een wand van een door wanden van elektrisch nagenoeg isolerend materiaal (bijvoorbeeld glas) gedefinieerde langwerpige geëvacueerde holte (z.g. koker), elektronentransport mogelijk is indien (door het aanleggen van een elektrisch potentiaalverschil over de uiteinden van de koker) in de lengterichting van de koker een elektrisch veld van voldoende sterkte wordt gerealiseerd. De ingeschoten elektronen genereren daarbij door wandinteractie secundaire elektronen die naar een verder wanddeel getrokken worden en op hun beurt door wandinteractie weer secundaire elektronen genereren. De omstandigheden (veldsterkte, elektrische weerstand van de wanden, secundaire emissiecoëfficiënt δ van de wanden) kunnen zoals hierna zal worden uiteengezet zo gekozen worden dat een constante vacuümstroom in de koker gaat lopen.The approach according to the invention for providing an image display device of the thin type is based on the discovery that when one shoots electrons at a wall of an elongated evacuated cavity (so-called tube) defined by walls of electrically almost insulating material (e.g. glass), electron transport is possible if (by applying an electric potential difference over the ends of the tube) in the longitudinal direction of the tube an electric field of sufficient strength is realized. The injected electrons thereby generate secondary electrons by wall interaction, which are drawn to a further wall part and in turn generate secondary electrons by wall interaction. The conditions (field strength, electrical resistance of the walls, secondary emission coefficient δ of the walls) can be chosen, as will be explained below, so that a constant vacuum flow flows into the tube.

Door elektronen op gewenste plaatsen aan de elektronenstromen te onttrekken en naar een luminescerend scherm te dirigeren, kan men dan een beeld op het luminescerende scherm vormen. Daarbij is het van belang dat de elektronen die in de leidingen lopen niet te hoge snelheden hebben. Als er tijdens het transport door de elektronenleidingen een aantal elektronen te hoge snelheden zou krijgen, zou dat tot kontrastverlies van het beeld op het scherm kunnen leiden.By extracting electrons from the electron currents at desired locations and directing them to a luminescent screen, one can then form an image on the luminescent screen. It is important that the electrons that run in the lines do not have too high speeds. If a number of electrons were given too high speeds during transport through the electron lines, this could lead to a loss of contrast of the image on the screen.

Te hoge snelheden kunnen optreden door elastische botsingen met de wanden (back scattering), of doordat elektronen, die met een lage snelheid starten, niet, of pas na een substantiële afstand afgelegd te hebben (meer dan enkele mm) met de wanden in kontakt komen en onderweg steeds meer energie opdoen. Om dit te voorkomen worden volgens de uitvinding de elektrodemiddelen uitgevoerd om behalve een axiaal elektrisch veld (E„) een elektrisch veld (Ev) dwars op de lengteas van de leidingen te produceren. Hierdoor wordt bereikt dat de elektronenstroom beperkt wordt (Engels: "confined") tot een longitudinaal gebied nabij een leidingwand. De elektronen "hoppen" tijdens het transport a.h.w. over de wand, wat het beoogde effect heeft.Speeds that are too high can occur due to elastic collisions with the walls (back scattering), or because electrons that start at a low speed do not or only come into contact with the walls after having traveled a substantial distance (more than a few mm). and gain more and more energy along the way. To prevent this, according to the invention, the electrode means are designed to produce an electric field (Ev) transverse to the longitudinal axis of the lines in addition to an axial electric field (E '). This ensures that the electron flow is limited (English: "confined") to a longitudinal area near a lead wall. The electrons "hop" during transport, as it happens, over the wall, which has the intended effect.

Een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de elektronenleidingen gevormd worden door langwerpige, door wanden van elektrisch isolerend materiaal met een secundaire emissiecoëfficiënt δ gedefinieerde holtes, waarbij de naar het luminescerende scherm gekeerde zijde van elke holte voorzien is van een aantal extractie openingen, een en ander zodanig, dat alle extractieopeningen tesamen een rijen- en kolommenarrangement vormen. Hierbij hebben δ en E waarden elektronentransport door de holtes mogelijk maken. Door de openingen rijgewijs te voorzien van elektrodes die met een eerste (positieve) elektrische spanning(puls) bekrachtigbaar zijn om via de openingen van een rij elektronenstromen uit de holtes te trekken, of met een tweede (lagere) elektrische spanning bekrachtigbaar zijn indien lokaal géén elektronen uit de holtes getrokken moeten worden, wordt een selectiemiddel verschaft. De door dit selectiemiddel uit de holtes getrokken elektronen kunnen door het aanleggen van een versnelspanning naar het scherm gedirigeerd worden. De elektrodemiddelen kunnen tevens uitgevoerd zijn voor het verschaffe van een (ongeveer lineair) oplopende potentiaal over de van het scherm afgekeerde (achter) wand en een eveneens (lineair) oplopende, doch lagere, potentiaal over de naar het scherm toegekeerde (voor)wand. Op deze wijze worden de velden Ey en Εχ gecreëerd. De achterwand potentiaal kan b.v. zeer goed worden gedefinieerd door middel van een op de achterwand aangebrachte hoogohmige weerstandslaag. Deze weerstandslaag kan eventueel een meander of zig-zag patroon hebben voor het verhogen van de weerstand. Een alternatief is het kiezen van een zodanig achterwand materiaal dat men nuttig gebruik kan maken van de achterwand oplading welke ontstaat tijdens en door transport van elektronen. De voorwand potentiaal kan b.v. worden ingesteld door in de elektronenleidingen aan de schermzijde een aantal evenwijdige, b.v. stripvormige, elektrodes aan te brengen die in bedrijf op een ongeveer lineair oplopende potentiaal gezet worden. Deze elektrodes kunnen tevens met voordeel dienen voor selektie van een (beeld)lijn door er b.v. gaten in aan te brengen en ze te verbinden met een schakeling voor het verschaffen van een (positieve) selectiespanning.A first embodiment of the device according to the invention is characterized in that the electron lines are formed by elongated cavities defined by walls of electrically insulating material with a secondary emission coefficient δ, the side of each cavity facing the luminescent screen being provided with a number of extraction openings, such that all extraction openings together form a row and column arrangement. Here, δ and E values allow electron transport through the cavities. By providing the openings in rows with electrodes which can be energized with a first (positive) electrical voltage (pulse) to draw electron currents from the cavities through the openings of a row, or can be energized with a second (lower) electrical voltage if locally not electrons are to be drawn from the cavities, a selection means is provided. The electrons drawn from the cavities by this selection means can be directed to the screen by applying an accelerating voltage. The electrode means can also be designed to provide a (approximately linear) rising potential over the (rear) wall facing away from the screen and a likewise (linear) rising, but lower, potential over the (front) wall facing the screen. In this way, the fields Ey and Εχ are created. The back wall potential can be e.g. are very well defined by means of a high-ohmic resistance layer applied to the rear wall. This resistance layer can optionally have a meander or zig-zag pattern for increasing the resistance. An alternative is to choose such a back wall material that one can make good use of the back wall charge that arises during and by transport of electrons. The front wall potential can be e.g. are set by a number of parallel, e.g. apply strip-shaped electrodes that are set to an approximately linearly increasing potential during operation. These electrodes can also advantageously serve for selection of an (image) line by e.g. holes and connect them to a circuit to provide a (positive) selection voltage.

Verder kunnen deze elektrodes ten behoeve van goede scherpte en kontrast meervoudig zijn uitgevoerd en/of van zich naar het scherm uitstrekkende, met de gaten coaxiale, elektrodemiddelen zijn voorzien.Furthermore, for good sharpness and contrast, these electrodes may be of multiple design and / or provided with electrode means extending to the screen and coaxial with the holes.

Alle door de elektronenbronnen gegenereerde elektronenstromen moeten in de elektronenleidingen over tenminste een deel van de hoogte in de richting van de bovenrand of van de benedenrand van het luminescerende scherm geleid worden. Voor dat doel kan er één rij elektronenbronnen aanwezig zijn, of aantal evenwijdige rijen elektronenbronnen.All electron currents generated by the electron sources must be guided in the electron conduits over at least part of the height toward the top edge or the bottom edge of the luminescent screen. For that purpose, there may be one row of electron sources, or number of parallel rows of electron sources.

Deze elektronenbronnen kunnen elk binnen de elektronenleiding waarmee ze samenwerken geplaatst zijn, maar bevinden zich bij voorkeur elk aan de buitenzijde tegenover een ingangsdeel van de elektronenleiding waar ze mee samenwerken.These electron sources can each be placed within the electron conduit with which they cooperate, but are preferably each on the outside opposite an input part of the electron conduit with which they cooperate.

Door tussen een elektronenbron en het ingangsdeel van een daarmee samenwerkende elektronenleiding een voldoend groot positief spanningsverschil aan te leggen, worden de geëmitteerde elektronen naar de elektronenleiding versneld, waarna ze in de elektronenleiding door wandinteractie secundaire elektronen genereren.By applying a sufficiently large positive voltage difference between an electron source and the input part of an electron line cooperating therewith, the emitted electrons are accelerated to the electron line, after which they generate secondary electrons in the electron line by wall interaction.

In het voorgestelde display worden de elektronen door geschikte potentialen gedwongen over een wand te "hoppen". In een dergelijke mode bedreven wordt het aantal elektronen wat grote snelheden kan bereiken beperkt doordat de elektronen een elektrostatische kracht in de richting van de wand ondergaan.In the proposed display, the electrons are forced to "hop" over a wall by suitable potentials. Operated in such a mode, the number of electrons which can reach great speeds is limited by the electrons undergoing an electrostatic force toward the wall.

In de elektronenleidingen krijgen de elektronen oplopende snelheden die op het moment van botsing met een wand in de buurt van snelheden overeenkomend met een energie van 30 eV liggen, gelijk aan de energie waar de secundaire emissieicoëfficiënt 1 is. Elektronen die een leiding binnenkomen met een grotere energie kunnen contrastproblemen veroorzaken omdat deze na een elastische verstrooiing aan een wand met zoveel energie in de riching van de selectie elektrodes en het scherm kunnen bewegen, dat ze het tegenveld (Ev) kunnen overwinnen en aldus op ongewenste plaatsen het scherm bereiken.In the electron lines, the electrons acquire ascending velocities, which at the moment of impact with a wall are close to velocities corresponding to an energy of 30 eV, equal to the energy where the secondary emission coefficient is 1. Electrons entering a conduit with a higher energy can cause contrast problems because after an elastic scattering on a wall with so much energy they can move in the direction of the selection electrodes and the screen, that they can overcome the counterfield (Ev) and thus unwanted places reach the screen.

Een voorkeursvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt nu gekenmerkt, doordat tussen elke elektronenbron en het ingangsdeel van de elektronenleiding waarmee hij samenwerkt snelheidsbegrenzende middelen zijn geplaatst die er voor zorgen dat de geëmitteerde elektronen niet zonder wandbotsingen door de elektronenleiding kunnen lopen.A preferred form of the device according to the invention is now characterized in that speed-limiting means are arranged between each electron source and the entrance part of the electron conduit with which it cooperates, so that the emitted electrons cannot pass through the electron conduit without wall collisions.

Door b.v. de elektronenemitters onder een hoek t.o.v. de wanden van de elektronenleidingen te zetten, is het voor de elektronen onmogelijk om met hoge snelheden de leidingen binnen te komen. De elektronen zullen direkt bij het binnenkomen minstens één keer een wand raken. Op deze manier is er een "elektronen-chicane" gecreëerd.By e.g. placing the electron emitters at an angle to the walls of the electron leads, it is impossible for the electrons to enter the leads at high speeds. The electrons will hit a wall at least once immediately upon entering. In this way, an "electron chicane" has been created.

Een op dit idee gebaseerde uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de snelheidsbegrenzende middelen een wanddeel omvatten dat zodanig geplaatst is dat de geëmitteerde elektronen er op botsen, en dat de bij de botsingen geproduceerde secundiare elektronen op een wand van de elektronenleiding botsen.An embodiment based on this idea is characterized in that the speed-limiting means comprise a wall part which is placed such that the emitted electrons collide with it, and that the secondary electrons produced in the collision collide with a wall of the electron conduit.

Een elektrisch alternatief is de elektronenemitters te laten samenwerken met stuurelektroden die zodanig gearrangeerd en bekrachtigbaar zijn dat de elektronen naar een wand van het inloopdeel van de elektronenleiding toe worden geëmitteerd.An electrical alternative is to have the electron emitters interact with control electrodes arranged and energized such that the electrons are emitted towards a wall of the lead-in part of the electron conduit.

Een magnetisch alternatief is de elektronenemitters te laten samenwerken met magneetveld producerende middelen die een magneetveld opwekken waarmee de geëmitteerde elektronen naar een wand van het inloopdeel van de elektronenleiding worden afgebogen.A magnetic alternative is to have the electron emitters interact with magnetic field producing means which generate a magnetic field with which the emitted electrons are deflected to a wall of the lead-in part of the electron conduit.

Voor het opwekken van door het vacuüm in de elektronenleidingen heen te transporteren elektronenstromen kan gebruik worden gemaakt van een aan (een rand van) het luminescerend scherm evenwijdig (lijn) arrangement van een aantal elektronenemitters.For generating electron flows to be transported through the vacuum in the electron lines, use can be made of a parallel (line) arrangement of a number of electron emitters at (an edge of) the luminescent screen.

Hiervoor zijn zowel thermische kathodes als koude kathodes, zoals veldemitters, geschikt.Both thermal cathodes and cold cathodes, such as field emitters, are suitable for this.

Elektronen die lijngewijs uit de elektronenleidingen worden getrokken, kunnen (als bundels) naar het luminescerende scherm door versneld worden door een voldoend groot spanningsverschil tussen de elektronenleidingen en het scherm aan te brengen, b.v. een verschil van 3 kV. Aldus kan één beeldlijn tegelijk geschreven worden. De video-informatie (grijsnivo's) kan b.v. in de vorm van pulsbreedte-modulatie aangeboden worden. De afstand tot het scherm kan zeer klein zijn, zodat de spot klein blijft. Lokalisatie van geëxtraheerde, naar het scherm versnelde inviduele elektronenbundels kan worden gerealiseerd door een elektronenbundellokalisatie structuur, b.v. in de vorm van een structuur van horizontale en/of verticale wanden, tussen de elektronenleidingen en het luminescerende scherm aan te brengen.Electrons drawn line-wise from the electron lines can be accelerated (as beams) to the luminescent screen by applying a sufficiently large voltage difference between the electron lines and the screen, e.g. a difference of 3 kV. Thus, one image line can be written at a time. The video information (gray levels) can be e.g. in the form of pulse width modulation. The distance to the screen can be very small, so that the spot remains small. Localization of extracted, on-screen accelerated individual electron beams can be accomplished by an electron beam localization structure, e.g. to be placed between the electron leads and the luminescent screen in the form of a structure of horizontal and / or vertical walls.

Een belangrijk aspect van de uitvinding is, dat als de elektronenleidingen zijwanden hebben, deze tevens voor vacuümondersteuning kunnen worden gebruikt, waardoor vóór- en achterwand van de inventieve beeldweergeefinrichting relatief dun kunnen zijn ten opzichte van die van bekende beeldweergeefinrichtingen van het dunne type (totale dikte b.v. < 10 mm). Een uitvoeringsvorm wordt in dit verband gekenmerkt, doordat de vacuümomhulling een doorzichtige frontplaat, die aan zijn binnenzijde het luminescerende scherm draagt, omvat en op korte afstand van de frontplaat een achterplaat, welke door tussenwanden verbonden zijn, en dat zich in de ruimte tussen de frontplaat en de achterplaat een totale vacuümondersteuning bevindt, die voor een deel door wanden van de elektronenleidingen wordt gevormd. De vacuümondersteuning kan voor een ander deel gevormd worden door een stelsel van elektronenbundellokalisatie wanden dat zich tussen de frontplaat en de wanden van de elektronenleidingen onder een hoek t.o.v. de laatste uitstrekt.An important aspect of the invention is that if the electron leads have side walls, they can also be used for vacuum support, so that front and back walls of the inventive image display device can be relatively thin compared to that of known thin type image displays (total thickness e.g. <10 mm). An embodiment is characterized in this respect in that the vacuum envelope comprises a transparent front plate, which carries the luminescent screen on its inside, and a back plate, which are connected by intermediate walls, a short distance from the front plate, and which are located in the space between the front plate and the back plate is a total vacuum support, which is formed in part by walls of the electron lines. The vacuum support may alternatively be constituted by a system of electron beam localization walls extending between the face plate and the electron lead walls at an angle to the latter.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt in dit verband gekenmerkt, doordat de vacuümondersteuning een van de extractie openingen voorziene selectieplaat van elektrisch isolerend materiaal omvat, waarbij de wanden van elektronenleidingen de selectieplaat en de achterplaat op afstand houden. De selectieplaat kan een dikke plaat zijn die de ruimte tussen de wanden van de elektronenleidingen en de frontplaat vult. Op alternatieve wijze kan de selectieplaat dun zijn en kan zich tussen de selectieplaat en de frontplaat een stelsel van evenwijdige elektronenbundellokalisatiewanden bevindt dat de frontplaat en de selectieplaat op afstand houdt. De elektronenbundel lokalisatiewanden kunnen zich in dit geval b.v. dwars op de wanden van elektronenleidingen uitstrekken, en/of evenwijdig daaraan.A further embodiment is characterized in this respect in that the vacuum support comprises a selection plate of electrically insulating material provided with the extraction openings, the walls of electron lines keeping the selection plate and the back plate at a distance. The selection plate can be a thick plate that fills the space between the walls of the electron leads and the front plate. Alternatively, the selection plate may be thin and there may be a system of parallel electron beam localization walls between the selection plate and the front plate that keeps the front plate and the selection plate at bay. The electron beam localization walls can in this case e.g. extend transversely to the walls of electron leads, and / or parallel to them.

Enige uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen nader worden uiteengezet aan de hand van de tekening, waarin voor overeenkomstige onderdelen steeds dezelfde verwijzingscijfers zijn gebruikt.Some exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which the same reference numerals are always used for corresponding parts.

Figuur 1 is een schematisch, perspectivisch aanzicht, gedeeltelijk weggebroken, van een deel van een constructie van een beeldweergeefinrichting volgens de uitvinding ("beeldweergeefmodule") waarvan de onderdelen niet op schaal getoond worden;Figure 1 is a schematic perspective view, partially broken away, of part of a construction of an image display device according to the invention ("image display module"), the parts of which are not shown to scale;

Figuur 1A stelt een opengewerkt zijaanzicht van de constructie van Fig. 1 voor ter illustratie van de algemene werking van de uitvinding,Figure 1A depicts an exploded side view of the structure of Fig. 1 for illustrating the general operation of the invention,

Figuur 1B toont een (selectie)elektroden arrangement, te gebruiken in de constructie va fig. 1;Figure 1B shows a (selection) electrode arrangement to be used in the construction of figure 1;

Figuren 2A en 2B tonen aan de hand van een “verticale" doorsnede en een spanningsschema de werking van een specifieke elektronenleiding te gebruiken in de constructie van Fig. 1,Figures 2A and 2B show, using a “vertical” cross-section and a voltage diagram, the operation of a specific electron conduit to be used in the construction of Fig. 1,

Figuur 3 stelt een grafiek voor waarin van een voor de uivinding karakteristiek wandmateriaal de secundaire emissiecoëfficiënt δ als functie van de primaire elektronenenergie Ep is uitgezet,Figure 3 presents a graph plotting the secondary emission coefficient δ of the primary electron energy Ep of a wall material characteristic of the invention,

Figuur 4 toont een "verticale" doorsnede door een deel van een constructie die een alternatief vormt voor de constructie van Fig. 2A;Figure 4 shows a "vertical" section through part of a structure that is an alternative to the construction of FIG. 2A;

Figuur 5 toont een alternatief voor de constructie vanFigure 5 shows an alternative to the construction of

Fig. 1:Fig. 1:

Figuur 6 toont schematisch een grootbeeld-weergeefinrichting opgebouwd uit een aantal beeldweergeefmodules van het type volgens de uitvinding; enFigure 6 schematically shows a large-screen display device composed of a number of image display modules of the type according to the invention; and

Figuur 7 toont schematisch een alternatieve beeldweergeefinrichting volgens de uitvinding.Figure 7 schematically shows an alternative image display device according to the invention.

Figuren 1 en 1A representeren een beeldweergeefinrichting 1 van het dunne type volgens de uitvinding met een weergeefpaneel (venster) 3 en een daar tegenover gelegen achterwand 4. Nabij een wand 2 die paneel 3 en achterwand met elkaar verbindt, is een elektronenbronnen arrangement 5, bijvoorbeeld een lijnkathode die door middel van elektrodes in een groot aantal, bijvoorbeeld 600, elektronenemitters voorziet, of een overeenkomstig aantal separate emitters, geplaatst.Figures 1 and 1A represent an image display device 1 of the thin type according to the invention with a display panel (window) 3 and an opposite rear wall 4. Near a wall 2 connecting panel 3 and rear wall, an electron source arrangement 5, for example a line cathode which provides electrodes for a large number, for example 600, of electron emitters, or a corresponding number of separate emitters.

Deze laatsten behoeven ieder een relatief geringe stroom te leveren zodat vele types (koude dan wel thermische) kathodes als emitters bruikbaar zijn. De emitters kunnen gezamenlijk geschakeld worden, of apart. Hun emissie kan konstant zijn, of regelbaar. Het elektronenbronnen arrangement 5 is tegenover ingangsopeningen van een rij nagenoeg evenwijdig aan het scherm lopende leidingen, die gevormd worden door kokers 6, 6', 6", ... enz., geplaatst, in dit geval één koker per elektronenbron. Deze kokers hebben door wanden gedefinieerde holtes 11, 11', 11" ... . Tenminste één wand (bijvoorkeur de achterwand) van elke koker is gemaakt van materiaal dat voor het doel van de uitvinding een geschikte elektrische weerstand heeft, (b.v. keramisch materiaal, glas, kunststof - af of niet gecoat -), en over een bepaald gebied van primaire elektronen energieën een secundaire emissiecoëfficiënt δ > 1. (Zie fig. 3). De elektrische weerstand van het wandmateriaal heeft een zodanige waarde dat bij een veldsterkte (Ey) in de kokers in de orde van honderd tot enkele honderden Volts per cm. nodig voor het elektronentransport, er zo weinig mogelijk stroom (bij voorkeur minder dan b.v. 10 mA) in totaal in de wanden gaat lopen. Door tussen de rij 5 van elektronenbronnen en de kokers 6, 6', 6" een spanning ter grootte van enkele tientallen tot enkele honderden Volt (grootte van de spanning afhankelijk van de omstandigheden), aan te brengen worden elektronen vanuit de elektronenbronnen naar de kokers versneld, waarna ze in de kokers de wanden treffen en secundaire elektronen genereren.The latter each have to supply a relatively small current, so that many types (cold or thermal) cathodes can be used as emitters. The emitters can be switched together or separately. Their emission can be constant or adjustable. The electron source arrangement 5 is placed opposite entrance openings of a row of conduits running substantially parallel to the screen, which are formed by tubes 6, 6 ', 6 ", ... etc., in this case one tube per electron source. These tubes have cavities 11, 11 ', 11 "... defined by walls. At least one wall (preferably the back wall) of each tube is made of material that has an appropriate electrical resistance for the purpose of the invention (eg ceramic material, glass, plastic - coated or uncoated -), and over a specified range of primary electron energies have a secondary emission coefficient δ> 1. (See fig. 3). The electrical resistance of the wall material has such a value that at a field strength (Ey) in the tubes in the order of a hundred to several hundred Volts per cm. required for electron transport, as little current as possible (preferably less than e.g. 10 mA) will flow into the walls in total. By applying between the row 5 of electron sources and the tubes 6, 6 ', 6 ", a voltage of a few tens to a few hundred volts (magnitude of the voltage depending on the circumstances), electrons are transferred from the electron sources to the tubes accelerated, after which they hit the walls in the tubes and generate secondary electrons.

De uitvinding berust op het inzicht dat vacuüm elektronentransport binnen kokers met wanden van elektrsich isolerend materiaal magelijk is indien in de lengterichting van de koker een kathodes gebruikt in combinatie met een patroon van evenwijdige, door een selectiespanning te bekrachtigen, van openingen voorziene, stripvormige selectie-elektrodes 9, 9", 9'", ... . Deze bevinden zich bij voorkeur op het naar de achterwand 4 gekeerde oppervlak van de plaat 10, of op beide oppervlakken. In het laatste geval zijn tegenover elkaar gelegen selectie-elektrodes bij voorkeur via de openingen 8, 8'', 8''' elektrisch doorverbonden. “Horizontale" wanden 12 houden de plaat 10 op afstand van frontplaat 3 en zorgen voor een laterale lokalisatie van geëxtraheerde elektronenbundels. In het geval dat er op de naar het scherm 7 gekeerde oppervlak van de plaat 10 selectie-elektrodes zijn aangebracht, is het van voordeel als ze de gebieden op dat oppervlak die tussen de wanden 12 liggen geheel bedekken (zie b.v. Figuur 1A). De selectie-elektrodes 9, 9'', 9'", ... worden beeldlijngewijs uitgevoerd, b.v. op de in fig. 1B getoonde manier (“horizontale" elektrodes met met de gaten 8, 8', 8", ... coaxiale openingen.) De openingen in de elektrodes zullen i.h.a. tenminste even groot zijn als de gaten 8, 8', 8", ... . In het gaval dat ze groter zijn wordt het uitlijnen vergemakkelijkt. Door (matrix) aansturing van de individuele kathodes en de selectie-elektrodes 9, 9', 9", ... kunnen gewenste plaatsen op ht scherm 7 geadresseerd worden. Aan de selectie-elektrodes 9, 9', 9" ... worden nagenoeg lineair oplopende (vanaf de kathode zijde gezien) spanningen toegevoerd. Als een beeldijn geactiveerd moet worden, d.w.z. als via openingen van een rij openingen elektronen aan de erachter lopende, kolomsgewijs gearrangeerde, elektronenstromen onttrokken moeten worden dan wordt een pulsvormige spanning AU opgeteld bij de lokale spanning. Gezien het feit, dat de elektronen in de kokers ten gevolge van de botsingen met de wanden een relatief lage snelheid hebben kan AU betrekkelijk laag zijn (grootte b.v. 100V to 200V). In dit geval wordt een spanningsverschil Va over de totale kokerhoogte genomen dat net te klein is om elektronen uit openingen te trekken. Door een positieve lijnselectie puls van de juiste grootte toe te voeren lukt dat dan juist wél.The invention is based on the insight that vacuum electron transport within tubes with walls of electrically insulating material is possible if a cathode is used in the longitudinal direction of the tube in combination with a pattern of parallel, apertured, strip-shaped selection- energized by a selection voltage. electrodes 9, 9 ", 9" ", .... These are preferably located on the surface of the plate 10 facing the rear wall 4, or on both surfaces. In the latter case, opposing selection electrodes are preferably electrically connected via openings 8, 8 ", 8" ". "Horizontal" walls 12 keep plate 10 away from face plate 3 and provide lateral localization of extracted electron beams. In the case where selection electrodes are mounted on the surface of plate 10 facing screen 7, it is of advantage if they completely cover the areas on that surface which lie between the walls 12 (see for example Figure 1A). The selection electrodes 9, 9 '', 9 '", ... are made image-wise, eg in the manner shown in Fig. 1B ("horizontal" electrodes with holes 8, 8 ', 8 ", ... coaxial openings.) The openings in the electrodes will generally be: at least the same size as the holes 8, 8 ', 8 ", .... In the gaval they are larger, the alignment is facilitated. By (matrix) control of the individual cathodes and the selection electrodes 9, 9', 9 ", ... desired places can be addressed on screen 7. Voltages are applied almost linearly (seen from the cathode side) to the selection electrodes 9, 9 ', 9 "... If an image line is to be activated, ie if electrons pass through openings in a row of openings, columnar arranged electron currents have to be extracted, then a pulsed voltage AU is added to the local voltage Given that the electrons in the tubes have a relatively low velocity due to the collisions with the walls, AU can be relatively low (size eg 100V to 200V) In this case, a voltage difference Va over the total tube height is taken which is just too small to draw electrons out of apertures, by applying a positive line selection pulse of the correct size.

Aan de hand van fig. 2A, die een “verticale” doorsnede toont van een alternatieve constructie wordt i.h.b. het idee geïllustreerd om het elektronentransport te doen plaatsvinden via “hoppen" over de achterwand 4. Het verschijnsel "hoppen" kan ontstaan wanneer elektronen worden geschoten op een isolator (de achterwand 4) in aanwezigheid van een longitudinaal veld Ey. Door oplading van de isolator wordt een dwars veld Εχ gegenereerd. Gebruikt men een willekeurig isolatormateriaal, dan zijn de veldpotentialen ongedefinieerd en is het "hoppen" niet goed te controleren. Om de potentialen beter te definiëren zou men een laagohmige laag op de isolator kunnen aanbrengen. Dit vraagt echter veel vermogen bij het bedrijven van het display. Een praktischere oplossing is het aanbrengen van een hoog-ohmige weerstandslaag op de achterwand. Bij voorkeur worden tevens op de tegenover de achterwand 4 gelegen wand rijen elektrodes 46, 46', ... aangebracht. Deze elektrodes worden op een lineair oplopende potentiaal gezet welke echter lager is dan de overliggende potentiaal op de achterwand 4. Deze achterwand potentiaal wordt door het aanleggen van een spanning over de daarop aangebrachte hoogohmige weerstandslaag ingesteld. Op deze wijze wordt niet alleen een axiaal veld Ey gecreëerd, maar ook een transversaal veld Ev. Zolang er geen Λ selectiespanning aan één van de elektrodes 46, 46' ... wordt toegevoerd, zorgt het veld Εχ voor een naar de achterwand 4 gerichte component van de elektrische kracht op de elektronen die voorkomt dat teveel elektronen grote snelheden krijgen, dit komt het kontrast ten goede. In een aan de kathode 5 grenzend inloopdeel 16 van de elektronenleiding 11 kan eventueel een "dummy" elektrode aangebracht zijn voor het bij bekrachtiging opwekken van het veld Ev, waarmee de geëmitteerde elektronen naar de achterwand 4 worden gedrukt. In de elektrodes 46, 46', ... zijn relatief grote gaten aangebracht waarop eventueel elektrische geleiders in de vorm van cilinders 47, 47' ... of strippen kunnen aansluiten om opladingsproblemen in de ruimtes waar geëxtraheerde elektronen naar het scherm 7 worden getrokken te voorkomen. Door op gewenste elektroden 46 een positieve pulsspanning (selectie-spanning) van voldoende grootte te zetten wordt bereikt dat de elektroden op die plaatsen de kokerholtes 11 kunnen verlaten en naar het scherm 7 kunnen worden gedirigeerd. Op die plaatsen keert dan het veld Εχ van richting om, zoals in Fig. 1A is aangegeven. Tussen de door wanden 49 gescheiden holtes 11 en het scherm 7 kan b.v. een wafelvormige spacerstructuur, waarvan de horizontale wanden 12 in fig. 2A zichtbaar zijn, aangebracht zijn. In de openingen van deze wafelstructuur kunnen op eenvoudige wijze de van cilinders 47, 47', ... voorziene stripvormige elektrodes 46, 46', ... aangebracht worden. Een alternatief voor zo'n elektrisch veld (Ey) van voldoende grootte wordt aangelegd. Een dergelijk veld bewerkstelligt een zekere energieverdeling en ruimtelijke verdeling van elektronen die de koker zijn binnen geschoten, zodanig dat de effectieve secundaire emissiecoëfficiënt δ0££ van de wanden van de koker in bedrijf gemiddeld gelijk aan 1 wordt. Onder deze omstandigheden zal (gemiddeld) voor elk binnenkomend elektron er één vertrekken, met andere woorden de elektronenstroom is overal in de koker constant en bij benadering gelijk aan de stroom welke binnenkomt. Indien het wandmateriaal hoogohmig genoeg is (hetgeen voor alle in aanmerking komende onbehandelde glas soorten, alsook voor kapton, pertinax en keramische materialen, het geval is) dan kunnen de wanden van de koker geen netto stroom leveren of opnemen waardoor deze stroom zelfs tot in hoge benadering gelijk is an de binnenkomende stroom. Indien het elektrisch veld groter gemaakt wordt dan de minimum waarde die nodig is om = 1 te krijgen, dan gebeurt het volgende. Zodra 5eff iets groter dan 1 is dan laadt de wand inhomogeen positief op (vanwege de zeer geringe geleiding kan deze lading niet afgevoerd worden). Hierdoor zullen de elektronen gemiddeld eerder de wand bereiken dan in afwezigheid van deze positieve lading, met andere woorden: de gemiddelde energie opgenomen uit het elektrische veld in de lengte richting wordt kleiner waardoor zich een toestand met δ0££ = 1 instelt. Dit is een gunstig aspect omdat de precieze waarde van het veld niet belangrijk is, zolang deze maar groter is dan het eerder genoemde minimum.With reference to Fig. 2A, which shows a “vertical” cross-section of an alternative construction, esp. illustrated the idea to make the electron transport take place via “hopping” over the back wall 4. The phenomenon “hopping” can arise when electrons are shot at an insulator (the back wall 4) in the presence of a longitudinal field Ey. a transverse field Εχ is generated If one uses an arbitrary insulator material, the field potentials are undefined and the "hopping" cannot be properly controlled. To better define the potentials one could apply a low-ohmic layer to the insulator. power when operating the display A more practical solution is to apply a high-ohmic resistance layer to the rear wall, preferably rows of electrodes 46, 46 ', ... are also applied to the wall opposite the rear wall. are set to a linearly increasing potential which is, however, lower than the opposite potential on the rear wall 4. This rear wall potential is set by applying a voltage across the high-resistance resistor layer applied to it. In this way not only an axial field Ey is created, but also a transverse field Ev. As long as no Λ selection voltage is applied to one of the electrodes 46, 46 '..., the field Εχ creates a component of the electrical force on the electrons directed towards the back wall 4, which prevents too many electrons from getting high speeds, this is the contrast for the better. In a lead-in part 16 of the electron conduit 11 adjacent to the cathode 5, a "dummy" electrode can optionally be provided for generating the field Ev upon energization, with which the emitted electrons are pressed to the rear wall 4. The electrodes 46, 46 ', ... have relatively large holes to which electric conductors in the form of cylinders 47, 47' ... or strips can connect, in order to avoid charging problems in the spaces where extracted electrons are drawn to the screen 7 to prevent. By applying a positive pulse voltage (selection voltage) of sufficient magnitude to desired electrodes 46, it is achieved that the electrodes can leave the tube cavities 11 at these locations and be directed to the screen 7. At those places the field Εχ then reverses, as in Fig. 1A is indicated. For example, between the cavities 11 separated by walls 49 and the screen 7, a wafer-shaped spacer structure, the horizontal walls 12 of which are visible in Figure 2A, are provided. The strip-shaped electrodes 46, 46 ', ... provided with cylinders 47, 47', ... can be provided in the openings of this wafer structure in a simple manner. An alternative for such an electric field (Ey) of sufficient size is applied. Such a field achieves a certain energy distribution and spatial distribution of electrons that have entered the tube, such that the effective secondary emission coefficient δ0 ££ of the walls of the tube becomes on average equal to 1. Under these conditions (on average) one will leave for every incoming electron, in other words the electron flow is constant everywhere in the tube and approximately equal to the current coming in. If the wall material is high-impedance enough (which is the case for all eligible untreated glass types, as well as for kapton, pertinax and ceramic materials), the walls of the tube will not be able to supply or absorb net current, so that this current will even flow to a high level. approximation is equal to the incoming flow. If the electric field is made larger than the minimum value required to get = 1, the following happens. As soon as 5eff is slightly greater than 1, the wall charges inhomogeneously positively (due to the very low conductivity, this charge cannot be removed). As a result, the electrons will on average reach the wall earlier than in the absence of this positive charge, in other words: the average energy absorbed from the electric field in the longitudinal direction becomes smaller, so that a state of δ0 ££ = 1 is established. This is a favorable aspect because the exact value of the field is not important, as long as it is greater than the minimum mentioned above.

Een ander voordeel is dat in de toestand δβ££ ~ 1 de elektronenstroom in de koker constant is, en via meten en terugkoppelen dan wel via stroomsturing ook van koker tot koker zeer goed gelijk te maken is, zodat een uniform beeld op het luminescerende scherm realiseerbaar is.Another advantage is that in the state δβ ££ ~ 1 the electron flow in the tube is constant, and it can also be very easily equated from tube to tube via measuring and feedback or via current control, so that a uniform image on the luminescent screen is achievable.

De kokerwanden die naar het luminescerende scherm 7, dat op de binnenwand van het paneel 3 is aangebracht, gekeerd zijn worden bij de uitvoering volgens Fig. 1 gevormd door een selectieplaat 10 (zie figuur 1A). In de selectieplaat 10 zijn extraktiegaten 8, 8', 8", ... enz. aangebracht. Mits er bepaalde voorzieningen zijn getroffen kan een "gating" structuur toegepast worden om bij gebruik van niet afzonderlijk aangestuurde kathodes een stroom van elektronen uit een gewenst gat te "trekken". Bij voorkeur worden er echter individueel aangestuurde spacerstructuur is een dikke plaat met openingen die coaxiaal zijn met de openingen in de stripvormige elektrodes 46, 46', ... .The tube walls which face the luminescent screen 7, which is arranged on the inner wall of the panel 3, are shown in the embodiment according to fig. 1 formed by a selection plate 10 (see Figure 1A). Extraction holes 8, 8 ', 8 ", ... etc. are provided in the selection plate 10. Provided that certain provisions have been made, a" gating "structure can be applied to use a current of electrons from a desired electron cathode Preferably, however, an individually controlled spacer structure is a thick plate with apertures coaxial with the apertures in the strip electrodes 46, 46 ', ....

Laterale lokalisatie van de elektronenstromen nabij de achterwand 4 kan zoals hiervoor beschreven langs mechanische weg bereikt worden door het gebruik van (verticale) tussenschotten tussen de kokerholtes, welke dan tevens als vacuüm ondersteuning dienen, maar laterale lokalisatie kan eventueel ook langs elektrische weg bereikt worden, b.v. m.b.v. verticale elektrisch geleidende sporen in of op de achterwand waaraan geschikte elektrische potentialen kunnen worden aangelegd.Lateral localization of the electron flows near the rear wall 4 can be achieved mechanically, as described above, by using (vertical) partitions between the tube cavities, which then also serve as vacuum support, but lateral localization can also be achieved electrically, e.g. using vertical electrically conductive tracks in or on the rear wall to which suitable electrical potentials can be applied.

De noodzaak om in een elektrisch isolerende selectieplaat 10 (Fig. 1; 1A) kleine gaten te moeten maken is bij de Fig. 2A constructie niet aanwezig. Hiervoor in de plaats komt het maken van gaten in dunne metalen elektrodestrippen, hetgeen een eenvoudige techniek is. Wèl moeten de gaten in deze elektrodestrippen onderling goed gelijk zijn. Echter, eenzelfde eis geldt al voor de gaten in het schaduwmasker van de huidige TV's en daar is dat probleem al goed en goedkoop opgelost.The need to make small holes in an electrically insulating selection plate 10 (Fig. 1; 1A) is shown in Figs. 2A construction not present. This is replaced by making holes in thin metal electrode strips, which is a simple technique. However, the holes in these electrode strips must be exactly the same. However, the same requirement already applies to the holes in the shadow mask of the current TVs and that problem has already been solved well and cheaply.

Ter toelichting van het gebruik van de Fig. 2A constructie dient Fig. 2B waarin een in dit geval van een hoog-ohmige weerstandslaag 48 voorzien deel van de achterwand 4 is aangegeven waar tegenover een aantal stripvormige selectie-elektrodes 46, 46", ... is geplaatst. Over het getoonde deel van de achterwand 4 staat b.v. in bedrijf een spanningsverschil van 200 V, de spanning verloopt van 500 V aan de bovenzijde naar 300 V aan de onderzijde. De hoog-ohmige weerstandslaag 48 zorgt ervoor dat het spanningsverloop goed gedefinieerd is. Zo'n laag op de achterwand kan ook bij de Fig. 1 constructie van voordeel zijn. Over de tegenover het deel van de achterwand 4 geplaatste groep selectie-elektroden 46, 46', ... staat eenzelfde spanningsverschil van 200 V, echter roet dien verstande, dat zich tegenover een plaats op de achterwand met een spanning van 500 V een selectie-elektrode bevindt waarop een lager (in dit geval 100 V lagere) spanning staat, enz. Door b.v. aan de selectie-elektrode die op 300 V staat een zodanige spanningspuls toe te voeren dat de spanning voldoende hoger wordt dan op het tegenoverliggende deel van de achterwand, kunnen de over de achterwand van de holte 11 "hoppende" elektronen ter plaatse van de opening van de selectie-elektrode in elektronengeleiding. De elektrische weerstand kan dan in het gebied van 10® tot 1015 liggen. Als alternatief kan tenminste het kathodezijdige gedeelte va de elektronenleidingen een relatief lage weerstand hebben, b.v. in het gebied van 10 KÖ tot 100 kQ om daar versterking mogelijk te maken. Bij de bovengenoemde waarden zijn de benodigde vermogens niet hoger dan 100 W.To explain the use of Figs. 2A construction, FIG. 2B in which a part of the back wall 4 provided in this case with a high-ohmic resistance layer 48 is indicated, opposite which a number of strip-shaped selection electrodes 46, 46 ", ... are placed. Over the shown part of the back wall 4 is shown in operation a voltage difference of 200 V, the voltage ranges from 500 V at the top to 300 V at the bottom.The high-ohmic resistor layer 48 ensures that the voltage development is well defined. Fig. 1 construction is advantageous The group of selection electrodes 46, 46 ', ... placed opposite the part of the back wall 4 has the same voltage difference of 200 V, however, it is understood that a position on the back wall is required with a voltage of 500 V there is a selection electrode with a lower (in this case 100 V lower) voltage, etc. By, for example, applying a voltage pulse to the selection electrode which is at 300 V, such that the voltage is g becomes sufficiently higher than on the opposite part of the back wall, the electrons "hopping" over the back wall of the cavity 11 at the opening of the selection electrode in electron conduction. The electrical resistance may then range from 10® to 1015. Alternatively, at least the cathode side portion of the electron leads may have a relatively low resistance, e.g. in the range from 10 KÖ to 100 kQ to enable amplification there. At the above values, the required power does not exceed 100 W.

In een bepaald geval werd in een koker van loodglas met een lengte van 17 cm en een boring van 1 mm diameter (elektrischeIn one case, in a lead glass tube with a length of 17 cm and a bore of 1 mm diameter (electric

1R1R

weerstand over de lengte gemeten > 10 Q) elektronentransport gerealiseerd door het aanleggen van een elektrische spanning van 3, 5 kV over de uiteinden.resistance along the length measured> 10 Q) electron transport realized by applying an electrical voltage of 3.5 kV over the ends.

Verder wordt opgemerkt, dat de leidingwanden uit een elektrisch isolerend materiaal kunnen bestaan dat zowel een constructieve functie als een secundaire emissiefunctie vervult. Op alternatieve wijze kunnen ze uit een elektrisch isolerend materiaal dat een constructieve functie vervult (b.v. een kunststof) bestaan op welk materiaal een laag is aangebracht die een secundaire emissiefunctie vervult (b.v. kwarts of glas of keramisch materiaal zoals MgO).It is further noted that the pipe walls can consist of an electrically insulating material that fulfills both a constructional function and a secondary emission function. Alternatively, they may consist of an electrically insulating material that performs a constructional function (e.g. a plastic) on which material a layer is provided that fulfills a secondary emission function (e.g. quartz or glass or ceramic material such as MgO).

De elektrische spanning over de elektronenleidingen nodig voor elektronengeleiding neemt toe met de lengte van de leidingen. Deze spanning kan echter gereduceerd worden door het (lijn)arrangement van elektronenbronnen niet op de "bodem" van de weergeefinrichting (zoals in Fig. 1) te plaatsen, doch b.v. in het midden. Men kan dan eerst een spanningsverschil van bijvoorbeeld 3 kV tussen het midden van de leidingen en hun top aanbrengen om de elektronenstroom "omhoog" te trekken en vervolgens eenzelfde spanningsverschil tussen het midden en de bodem om de elektronenstroom "naar beneden" te trekken, i.p.v. een spanningsverschil van 6 kV over de hele hoogte in het geval dat de elektronenbronnen op de "bodem" van de weergeefinrichting zijn geplaatst. Het gebruik van een aantal evenwijdige rijen elektronenbronnen biedt in dit opzicht nog meer voordeel.The electrical voltage across the electron leads needed for electron conduction increases with the length of the leads. However, this voltage can be reduced by not placing the (line) arrangement of electron sources on the "bottom" of the display (as in Fig. 1), but e.g. in the middle. One can then first apply a voltage difference of, for example, 3 kV between the center of the pipes and their top to pull the electron current "up" and then the same voltage difference between the center and the bottom to pull the electron current "down", instead of a voltage difference of 6 kV over the whole height in case the electron sources are placed on the "bottom" of the display. The use of a number of parallel rows of electron sources offers even more advantage in this respect.

Elektronen die door een selectie-elektrode uit een opening in een elektronenleiding worden getrokken, worden naar het luminescerende scherm 7 gedirigeerd, waar aldus één beeldlijn tegelijk geschreven kan worden. De video informatie kan bijvoorbeeld in de vorm van pulsbreedte modulatie toegevoerd worden. B.v. kan een met een elektronenleiding samenwerkende kathode korter of langer worden kwestie naar buiten toe worden getrokken. Voor het scannen van lijnen evenwijdig aan de rijen van openingen dienen in dit geval dus spanning toevoerende middelen voor het achtereenvolgens toevoeren van een selectie-spanningspuls aan opeenvolgende selectie-elektrodes. Voor het selecteren van punten op een gescande beeldlijn kunnen middelen aanwezig zijn voor het individueel moduleren van de emissie van met de holtes 11 samenwerkende emitters.Electrons drawn from a hole in an electron conduit by a selection electrode are directed to the luminescent screen 7, where thus one image line can be written at a time. The video information can for instance be supplied in the form of pulse width modulation. E.g. a cathode co-operating with an electron lead may become drawn out in a shorter or longer matter. Thus, in this case, for scanning lines parallel to the rows of apertures, voltage supplying means serves for successively supplying a selection voltage pulse to successive selection electrodes. For selecting points on a scanned image line, means may be provided for individually modulating the emission of emitters interacting with the cavities 11.

Een werkwijze om de hiervoor genoemde hoog-ohmige weerstandslaag te maken is de volgende:A method of making the aforementioned high-ohmic resistance layer is the following:

Een glasplaat wordt bedekt met een homogene poederlaag, bestaande uit glasemaille deeltjes en RuOx deeltjes of soortgelijke deeltjes.A glass plate is covered with a homogeneous powder layer, consisting of glass enamel particles and RuOx particles or similar particles.

Eventueel wordt deze poederlaag een meander configuratie gegeven, b.v. d.m.v. krassen, zeefdrukken of fotolithografie; daarna wordt de glasplaat met poederlaag zolang gestookt totdat de weerstandslaag de gewenste weerstandswaarde heeft bereikt. Waarden van de vierkantsweerstand in de orde van MOhms zijn op deze wijze realiseerbaar. Bij een praktisch display van het onderhavige type kan men op deze wijze over de hoogte van de achterwand een weerstand van 10 a 10ιυ Ohm realiseren. Een alternatief is het aanbrengen van een dunne, eventueel doorzichtige, laag van een halfgeleider materiaal, zoals b.v. In202, SnOx, indium-tin-oxyde (ITO) of antimoon-tin-oxyde (ATO). Hiermee kunnen ook de gewenste weerstandwaarden verkregen worden. Een dergelijke weerstandslaag kan ook als spanningsdeler waarmee de selectie-elektrodes verbonden zijn gebruikt worden.Optionally, this powder layer is given a meander configuration, e.g. by means of scratches, screen prints or photolithography; the powder-coated glass plate is then fired until the resistance layer has reached the desired resistance value. Values of the square resistance in the order of MOhms can be realized in this way. With a practical display of the present type, a resistance of 10 to 10 μOhm can be realized in this way over the height of the back wall. An alternative is to apply a thin, optionally transparent, layer of a semiconductor material, such as e.g. In202, SnOx, indium tin oxide (ITO) or antimony tin oxide (ATO). The desired resistance values can also be obtained with this. Such a resistance layer can also be used as a voltage divider to which the selection electrodes are connected.

De voor de wanden van de elektronenleidingen te gebruiken materialen moeten een hoge elektrische weersand hebben en tenminste over een zeker gebied Ej - Ejj van primaire elektronenenergieën Ep een secundaire emissiecoëfficiënt δ > 1, zie Fig. 3. Bij voorkeur is Ej zo laag mogelijk, b.v. één tot enkele malen 10 eV. O.a. bepaalde soorten glas (Ej is ongeveer 30 eV, keramiek, pertinax en kapton voldoen aan deze eis. Materialen die niet aan deze eis voldoen kunnen b.v. van een geschikte coating (van b.v. MgO) worden voorzien.The materials to be used for the walls of the electron leads must have a high electrical weather and at least over a certain range Ej - Ejj of primary electron energies Ep a secondary emission coefficient δ> 1, see Fig. Preferably Ej is as low as possible, e.g. one to several times 10 eV. A.o. certain types of glass (Ej is about 30 eV, ceramics, pertinax and kapton meet this requirement. Materials that do not meet this requirement can, for example, be provided with a suitable coating (e.g. MgO).

De elektrische weerstand hangt er van af of men naast elektronengeleiding ook versterking (over een deel van of over de totale lengte van) de elektronenleidingen wenst, en hoeveel stroom er i.v.m. het te dissiperen vermogen in totaal in de wanden mag gaan lopen.The electrical resistance depends on whether you want amplification (over a part of or over the total length of) the electron lines in addition to electron conduction, and how much current there is due to i.v.m. the power to be dissipated may run in total in the walls.

De voorkeur heeft de modus met alleen aangezet. Voor het produceren van een witte pixel kan in dit geval de kathode b.v. de hele lijntijd aanstaan. Een alternatief is dat de kathode altijd de hele lijntijd aanstaat, maar dat het emissieniveau wordt gestuurd. Bij het bedrijven in de aan de hand van Fig. 2A en 2B beschreven "hop" mode worden elektronen door geschikte potentialen gedwongen over de wand te hoppen. In een dergelijke mode bedreven wordt het aantal elektronen wat grote snelheden kan bereiken, beperkt, doordat de elektronen een elektrostatische kracht in de richting van de wand ondergaan.Preference is given to the only on mode. In this case, for producing a white pixel, the cathode can e.g. are on all line time. An alternative is that the cathode is always on all line time, but that the emission level is controlled. When operating in accordance with Fig. 2A and 2B described "hop" mode, electrons are forced to hop across the wall by suitable potentials. Operated in such a mode, the number of electrons that can reach high speeds is limited, because the electrons undergo an electrostatic force toward the wall.

In de elektronenleidingen krijgen de elektronen oplopende snelheden die op het moment van botsing met een wand in de buurt van snelheden overeenkomend met een energie van 30 eV liggen, gelijk aan de energie waar de secundaire emissiecoëfficiënt 1 is. Elektronen die elektronenleiding 11 binnenkomen met een grotere energie, nl. een energie gelijk aan de G2-potentiaal (en deze is groter dan 30 eV) geven na elastische verstrooiing een contrastprobleem.In the electron lines, the electrons acquire ascending velocities, which at the moment of impact with a wall are close to velocities corresponding to an energy of 30 eV, equal to the energy where the secondary emission coefficient is 1. Electrons entering electron conductor 11 with a higher energy, i.e. an energy equal to the G2 potential (and which is greater than 30 eV), have a contrast problem after elastic scattering.

Zoals in Fig. 4 getoond, kan men inloopdeel 16 van elektronenleiding 11 van een tegenover de kathode 5 en de stuurelektrodes G1 en G2 gelegen schuine wand 15 van elektrisch isolerend of elektrisch geleidend materiaal voorzien. Hierdoor is het voor de geëmitteerde elektronen onmogelijk om met hoge snelheden de leiding binnen te komen. De elektronen zullen direkt na G2 de schuin geplaatste wand 15 raken. De wand 15 is zodanig geplaatst dat het inloopkanaal 16 zich naar de ingangsopening 14 van de elektronenleiding 11 toe vernauwt. Op deze manier is er een snelheidsbegrenzende "elektronen-chicane" gecreëerd.As shown in Fig. 4, lead-in part 16 of electron lead 11 of an inclined wall 15 opposite the cathode 5 and the control electrodes G1 and G2 can be provided with electrically insulating or electrically conducting material. This makes it impossible for the emitted electrons to enter the lead at high speeds. The electrons will hit the inclined wall 15 immediately after G2. The wall 15 is placed such that the lead-in channel 16 narrows towards the entrance opening 14 of the electron conduit 11. In this way, a speed-limiting "electron chicane" has been created.

Ook op andere manieren kan zo een chicane gecreëerd worden. B.v. door bij een leiding zonder een schuin wanddeel 15 de configuratie van stuurelektroden G^ en G2 zodanig uit te voeren en/of te bekrachtigen dat door de kathode 5 geëmitteerde elektronen in het inloopkanaal 16 altijd een wand treffen. Of door de loodrechte as van de configuratie van kathode 5 en stuurelektroden G^ en G2 een hoek te laten maken met de as van het inloopkanaal 16. Onder inloopkanaal wordt hier dat deel van een elektronenleiding verstaan waarin zich nog geen extractie openingen bevinden. Een via opening 8 (Fig. 1) onttrokken elektronenbundel kan b.v. gelocaliseerd worden m.b.v. "horizontale" wanden 12 (Fig. 1), m.b.v. "verticale" wanden 18 (Fig. 5), of m.b.v. een wafelvormige wandstructuur (Fig. 2A). Deze wanden kunnen mede voor de gewenste vacuümondersteuning zorgen. In geval van totale vacuüm ondersteuning kunnen voor- en achterwand dun zijn (<. 1 mm) en dus de beeldweergeefinrichting zelf licht van gewicht. Tevens kan de buitenafmeting dwars op het scherm (de diepte) van de beeldweergeefinrichting zeer gering zijn (b.v. 1 cm). Dit maakt een groot aantal toepassingen mogelijk. Het volgende overzicht geeft hiervan een idee: pixel grootte schermgrootte bij schermgrootte HDTV toepassing stek 575 beeldlijnen 1000 beeldlijnen 600 pixels/lijn 233 x 1000 mm 40 cm 69 cm huiskamer x x 50 cm 118 cm 1 x 3 mm 1,72 mtr 3 mtr zaal x x , 2 mtr 5,3 mtr 3.3 x 13 mm 5,75 mtr 10 mtr stadion x x 6,6 mtr 17 mtrA chicane can also be created in other ways. E.g. by carrying out and / or energizing the configuration of control electrodes G1 and G2 in a line without an oblique wall part 15 such that electrons emitted by cathode 5 in the run-in channel 16 always strike a wall. Or by making the perpendicular axis of the configuration of cathode 5 and control electrodes G ^ and G2 at an angle with the axis of the entry channel 16. Here, entry channel is understood to mean that part of an electron conduit in which no extraction openings are yet located. For example, an electron beam extracted through aperture 8 (Fig. 1) may being localized using "horizontal" walls 12 (Fig. 1), using "vertical" walls 18 (Fig. 5), or using a wafer-shaped wall structure (Fig. 2A). These walls can also provide the desired vacuum support. In case of total vacuum support, front and back wall can be thin (<.1 mm) and thus the image display device itself is lightweight. Also, the outer dimension transverse to the screen (depth) of the image display device may be very small (e.g. 1 cm). This allows for a wide variety of applications. The following overview gives an idea of this: pixel size screen size with screen size HDTV application site 575 image lines 1000 image lines 600 pixels / line 233 x 1000 mm 40 cm 69 cm living room xx 50 cm 118 cm 1 x 3 mm 1.72 m 3 room hall xx , 2 m 5.3 mtr 3.3 x 13 mm 5.75 m 10 m stadium xx 6.6 m 17 m

Door z'n lichte gewicht en dunne (zij) wanden biedt de weergeefinrichting volgens de uitvinding tevens een elegante oplossing voor een modulaire opbouw van een "large area flat screen". M.a.w. men kan, zoals getoond wordt aan de hand van Fig. 6, een grootbeeld-weergeefinrichting 51 ophouwen uit een aantal aan elkaar grenzende beeldweergeefinrichtingen 58 volgens de uitvinding (modules) die samen een array met de afmetingen van het gewenste display vormen. De pixel (= beeldelement) grootte, pixelsteek en afstand tussen de pixellijnen van deze modules kunnen relatief groot zijn. I.h.b. kan men de pixelsteek en de lijnafstanden zodanig waarden geven, dat het pixelpatroon nagenoeg ononderbroken wordt voortgezet van de ene module naar de andere.Due to its light weight and thin (side) walls, the display device according to the invention also offers an elegant solution for a modular construction of a large area flat screen. In other words one can, as shown with reference to FIG. 6, build up a large screen display device 51 from a number of adjacent image display devices 58 according to the invention (modules) which together form an array with the dimensions of the desired display. The pixel (= picture element) size, pixel pitch and distance between the pixel lines of these modules can be relatively large. I.h.b. one can give the pixel pitch and the line spacing values such that the pixel pattern is continued almost continuously from one module to another.

De opbouw van zulke modules kan eenvoudig zijn. Figuur 7 toont een voorbeeld van een deel van een mogelijke opbouw. We zien twee geprofileerde platen 50 (achterwand) en 51 (voorwand) die met de geprofileerde zijden dwars op elkaar zijn geplaatst. Bij wijze van voorbeeld zijn enkele afmetingen aangegeven. De platen 50 en 51 kunnen van een keramisch materiaal of glas vervaardigd zijn waarbij tijdens de vervaardiging tevens de gewenste geprofileerde vorm is aangebracht. Men kan b.v. het plaatmateriaal van een binder voorzien en spuitgieten. Daarna binder uitstoken en sinteren. Een alternatief is de platen via een sol-gel proces te vervaardigen. Men kan daartoe b.v. Si02 gelen (evt. met aerosil of kristallijn kwarts gevuld) in een mal laten geleren. Na lossen en drogen volgt dan sinteren.Building such modules can be simple. Figure 7 shows an example of part of a possible structure. We see two profiled plates 50 (rear wall) and 51 (front wall) which are placed transverse to each other with the profiled sides. Some dimensions are given by way of example. The plates 50 and 51 can be made of a ceramic material or glass, the desired profiled shape also being provided during manufacture. For example, one can binder the sheet material and injection molding. Then cut out the binder and sinter it. An alternative is to manufacture the plates via a sol-gel process. For this purpose, e.g. Let SiO2 gels (possibly filled with aerosil or crystalline quartz) gel in a mold. Sintering then takes place after unloading and drying.

In de ruimtes 52 tussen de opstaande wanden van plaat 50 worden de elektronenleidingen gevormd. Om elektronen uit de leidingen 52 naar gewenste plaatsen op een op het binnenoppervlak van plaat 51 aangebracht luminescerend scherm 53 te brengen is plaat 51 voorzien van opstaande wanden met selectiesporen 54, 55, 56, ... van elektrisch geleidend materiaal die paarsgewijs aangestuurd kunnen worden.The electron leads are formed in the spaces 52 between the upright walls of plate 50. In order to transfer electrons from the leads 52 to desired locations on a luminescent screen 53 arranged on the inner surface of plate 51, plate 51 is provided with upright walls with selection tracks 54, 55, 56, ... of electrically conductive material which can be driven in pairs .

Op het binnenoppervlak van plaat 50 kan een hoog-ohmige weerstandslaag 60 aangebracht zijn met daarop, indien noodzakelijk, een laag van een materiaal met een voor het doel van de uitvinding geschikte secundaire emissie, b.v. MgO. Het voordeel van een metaal-oxyde (zoals Ru0x bevattende glas-emaillaag zoals hiervoor beschreven) is in dat verband dat i.h.a. de secundaire emissie van zo'n laag zelf voldoende hoog is voor het doel van de uitvinding.A high-ohmic resistance layer 60 may be provided on the inner surface of plate 50 with, if necessary, a layer of a material having a secondary emission suitable for the purpose of the invention, e.g. MgO. The advantage of a metal oxide (such as Ru0x-containing glass enamel layer as described above) is in that regard that i.h.a. the secondary emission of such a layer itself is sufficiently high for the purpose of the invention.

Eventueel kan alleen de plaat 50 of de plaat 51 op de bovenbeschreven wijze uitgevoerd zijn en de rest van de weergeefinrichting op een alternatieve wijze.Optionally, only the plate 50 or the plate 51 can be configured as described above and the rest of the display device in an alternative manner.

Claims

A vacuum envelope image display device for displaying point-built images on a luminescent screen, comprising a plurality of adjacent electron generating sources, local electron conduits co-operating with the sources with electrically substantially insulating material walls having electron transport capability secondary emission coefficient for vacuum transporting produced electrons in the form of electron currents over adjacent trajectories a short distance from the luminescent screen and means for extracting each electron current from predetermined locations from its lead and to a desired location of the luminescent screen directing to produce a point-built image, the electron leads including electrode means for generating an axial electric field Ev and a transverse field EY in operation.

2. Device as claimed in claim 1, characterized in that the electron lines are formed by elongated cavities defined by walls of substantially electrically insulating material with a secondary emission coefficient δ, the side of each cavity facing the luminescent screen being provided with a number of extraction openings, such that all extraction openings together form a row and column arrangement.

3. Device as claimed in claim 1, characterized in that the electrode means are designed to provide an ascending potential over the walls of the conduits remote from the screen and a likewise ascending, but lower, potential over the walls facing the screen.

4. Device as claimed in claim 3, characterized in that a number of parallel electrodes are placed in the electron lines on their screen side for providing the ascending, lower potential when connected to a first circuit.

Device according to claim 4, characterized in that said electrodes are provided with holes and can be connected to a second circuit for providing a selection voltage.

6. Device as claimed in claim 1, characterized in that speed-limiting means are arranged between each electron source and the (entrance) part of the electron conduit with which it cooperates, which ensures that the emitted electrons cannot pass through the electron conduit without wall collisions.

The device according to claim 6, characterized in that the speed-limiting means comprise a wall portion disposed such that the emitted electrons collide with it, and the secondary electrons produced upon impact collide with a wall of the electron conduit.

8. Device as claimed in claim 1, characterized in that the vacuum envelope comprises a transparent front plate, which carries the luminescent screen on its inner side and a back plate, which are connected by intermediate walls, a short distance from the front plate, and which are located in the space. between the front plate and the back plate there is a total vacuum support, which is partly formed by walls of the electron lines.

Device according to claim 8, characterized in that the vacuum support comprises a selection plate provided with the extraction openings of electrically insulating material, the walls of the electron lines keeping the central plate and the back plate at a distance.

Device according to claim 9, characterized in that the selection plate has two main surfaces, at least one of which carries parallel rows of strip-shaped selection electrodes provided with openings coaxial with the extraction openings.

The large-screen display device having a plurality of adjacent image display devices according to claim 1, which together form an array of the dimensions of the desired display.