<Desc/Clms Page number 1>
Farbenbildröhre und Verfahren zum Herstellen derselben
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Schicht. Wird die Geschwindigkeit der Elektronen derart erhöht, dass die Elektronen nur die unter der ersten Schicht liegende zweite Schicht durchdringen können, so wird der grösste Teil der Energie der Elektronen an die zweite Schicht abgegeben, und die von einem Betrachter gesehene Farbe entspricht im wesentlichen der Farbe des Leuchtstoffes der zweiten Schicht. Der Farbbeitrag der ersten Schicht kann dadurch verringert werden, dass man zwischen den beiden lumineszierenden Schichten eine nicht lumineszierende Schicht anordnet und der zweitenSchichteine grössere Dicke gibtals der ersten Schicht.
Hiedurch wird es ermöglicht, den Unterschied zwischen den Beschleunigungsspannungen, die erforderlich sind, um ein selektives Eindringen zu bewirken, zu vergrössern. Bei der der höheren Spannung zugeordneten höheren Geschwindigkeit geht weniger Energie dadurch verloren, dass Energie von der ersten Schicht aufgenommen wird. Die Nachteile dieses Lösungsversuchs werden jedoch dann, wenn an Stelle von drei lumineszierenden Schichten für das Rot-Weiss-Grün-System nur zwei lumineszierende Schichten für das Rot-Weiss-System verwendet werden, offenbar, wenn man die Spannungs-Eindringtiefen-Charakteristiken von Elektronen in lumineszierenden Materialien betrachtet. Eine Studie von W. Ehrenberg und D. E.
King mit dem Titel "The Penetration of Electrons Into Luminescent Materials", veröffentlicht in Proceedings of the Physical Society, Band 81, Teil 4, Nr. 522, Seite 751-766 [1963], zeigt, dass die Eindringtiefe eines 10-kV-Elektronenstrahls in Calciumwolframat, bei dem es sich um einen typischen, blaues Licht erzeugenden Leuchtstoff handelt, nur etwa 0,002 mm beträgt. Jedoch wird im wesentlichen die gesamte Energie zur Erzeugung sichtbaren Lichtes in einer Tiefe von weniger als 0,001 mm abgegeben. Bei 50 kV wird der grösste Teil. der Energie zur Erzeugung von Licht in einer Tiefe von etwa 0,012 mm abgegeben.
Somit ist es theoretisch möglich, einen Bildschirm zu konstruieren, bei dem pulverförmige Leuchtstoffe verwendet werden, denn die Korngrösse der Leuchtstoffe kann bis zu einem Durchmesser von 0,001 bis 0,003 mm verkleinert werden, und man kann Schichten mit einer Dicke, die dem Durchmesser mehrerer Körner entspricht, aufbauen, so dass man einen brauchbaren Bildschirm erhält. Beispielsweise beschreibt die USA-Patentschrift Nr. 2, 566,713 eine Bildröhre mit drei Schichten, bei denen Spannungen von 10 kV bzw. 25 kV bzw. 50 kV benötigt werden, um einen grünen bzw. einen blauen bzw. einen roten Farbauszug zu erzeugen.
Das Problem besteht darin, diese Spannungen mit einer Geschwindigkeit umzuschalten, die ausreicht, um dem Betrachter überlagerte grüne, blaue und rote Bilder darzubieten, die insgesamt eine Reproduktion der durch Fernsehen zu übertragenden Szene in voller Farbe bilden, ohne dass ein störendes Flimmern auftritt und ohne dass die Farbwiedergabetreue verringert wird.
Ein System dieser Art ist zwar technisch anwendbar, doch ist es für den Hausgebrauch im Hinblick auf die hohen Spannungen und die hohen Umschaltgeschwindigkeiten nicht geeignet. Man kann jedoch die erforderlichen Spannungen dadurch verringern, dass man Leuchtstoff-Filme verwendet, die aufgedampft werden, so dass es möglich ist, ausserordentlich dünne Filme herzustellen. Diese Lösungsmöglichkeit wird für eine Dreifarben-Bildröhre in der brit. Patentschrift Nr. 901, 367 beschrieben, wobei Spannungen im Bereich von 10 kV bis 20 kV verwendet werden. Zwar handelt es sich hiebei um einen schon eher annehmbaren Bereich, doch stellen sich dem einwandfreien Umschalten der Spannungen noch immer nahezu unüberwindliche Hindernisse entgegen.
Ferner ist die Herstellung eines Bildschirmes mit mehreren Filmen kompliziert, denn nachdem jeweils ein lumineszierender Film aufgebracht worden ist, muss der Film vor dem Aufdampfen des nächsten Films durch Einbrennen des Schirmes bei sehr hohen Temperaturen aktiviert werden. Diese Tatsache führt zusammen mit der Schwierigkeit, die Filmdicke sowie das Dotieren bei mehreren Bildschirmen genau zu regeln, dazu, dass es schwierig ist, mit geringen Kosten Farbfernsehröhren mit gleichen Farbwiedergabeeigenschaften im Wege der Massenfertigung herzustellen.
Ein Hauptziel der Erfindung besteht nun darin, für ein Farbfernsehsystem der genannten Art eine Bildröhre vorzusehen, bei deren Herstellung nicht die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten auftreten, und bei dem man mit erheblich niedrigeren Betriebsspannungen auskommt, als es bis jetzt möglich ist.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Farbenbildröhre, bei welcher der vom Elektronenstrahl bestrichene Bildschirm zumindest zwei kathodo-lumineszierende Leuchtstoffe trägt und die insbesondere für das Farbfernsehen nach der Rot-Weiss-Methode geeignet ist, bei der die Bildreproduktion in vollen Farben erfolgt, indem der rote Farbauszug in rotem Licht wiedergegeben und dem im achromatischem Licht wiedergegebenen grünen Farbauszug überlagert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden je für sich gleichmässig über den Bildschirm verteilten Leuchtstoffen der eine Leuchtstoff weniger als 70 o der gesamten Bildschirmfläche bedeckt, so dass zwischen den bedeckten Flächenteilen Zwischenräume vorhanden sind, und bei Erregung durch Elektronen hauptsächlich relativ langwelliges Licht emittiert,
während der andere Leuchtstoff wenigstens die Zwischenräume zwischen den mit dem erst-
<Desc/Clms Page number 3>
genannten Leuchtstoff bedeckten Flächenteilen des Bildschirmes bedeckt und bei Erregung durch Elektronen relativ kurzwelliges Licht emittiert, wobei zwischen der Elektronenstrahlquelle und dem zweiten
Leuchtstoff eine an sich bekannte Sperrschicht angeordnet ist.
Die erfindungsgemässe Zweifarben-Bildröhre besitzt also zwei übereinander liegende Schichten aus unterschiedlichen lumineszierenden kornförmigen Leuchtstoffen, die bei ihrer Anregung durch Elektronen Licht von komplementärer Färbung aussenden. Dabei wird diejenige Schicht, welche zuerst vom
Elektronenstrahl getroffen wird, durch Körner eines rotes Licht aussendenden Leuchtstoffes gebildet, die gleichmässig über die ganze Fläche des Bildschirms verteilt sind, es jedoch in jedem Augenblick einem
Teil des Elektronenstrahls ermöglichen, diese Schicht ohne wesentlichen Energieverlust zu durchdringen.
Die andere Schicht wird durch Körner von Leuchtstoffen gebildet, die Licht mit der Komplementärfarbe von Rot, sogenanntes Minus-Rot-Licht, aussenden und gleichmässig über die ganze Fläche des Bildschirms verteilt sind. Mit andern Worten, in der vom Elektronenstrahl zuerst getroffenen Schicht sind Zwischenraume vorhanden, durch die Elektronen zu Punkten jenseits dieser Schicht gelangen können ohne dass ein wesentlicher Energieverlust eintritt. Die Körner dieser Schicht, deren Durchmesser in der Grössenordnung von 0,004 mm liegt, sind für alle abgefangenen Elektronen undurchlässig.
Eine nicht lumines- zierende Sperrschicht ist in bekannter Weise zwischen den beiden lumineszierenden Schichten angeordnet, und deren Dicke ist so gewählt, dass sie für jene die Zwischenräume passierenden Elektronen undurchlässig ist, welche durch die niedrigere der beiden Beschleunigungsspannungen beschleunigt werden.
Wenn das rote Fernsehsignal den Elektronenstrahlstrom bei der niedrigeren der beiden Beschleunigungsspannungen moduliert, wird somit der rote Farbauszug auf dem Bildschirm in rotem Licht wiedergegeben. Bei der höheren der beiden Beschleunigungsspannungen wird die Sperrschicht für die die Zwischenräume passierenden Elektronen durchlässig, so dass der Elektronenstrahl beide Schichten erregt.
Bei geeigneter Wahl der Beschleunigungsspannung, der Dicke und Zusammensetzung der Sperrschicht und des Flächenanteil des Bildschirms, der mit den rotes Licht aussendenden Körnern bedeckt ist, kann erreicht werden, dass die Menge des roten Lichtes, welches innerhalb einer durch die Breite des Elektronenstrahls gegebenen elementaren Fläche ausgesendet wird, im wesentlichen die gleiche ist wie die Menge des Minus-Rot-Lichtes ; dies hat zur Folge, dass das Licht der elementaren Fläche achromatisch ist. Wenn das grüne Fernsehsignal den Elektronenstrahlstrom bei der höheren der beiden Beschleunigungsspannungen moduliert, wird somit der grüne Farbauszug auf dem Bildschirm in achromatischem Licht reproduziert.
Die soeben beschriebene Konstruktion ermöglicht es, Beschleunigungsspannungen zu verwenden, die in ! er gleichen Grössenordnung liegen wie die bei monochromatischen Bildröhren angewendeten, so dass es auch möglich ist, den Unterschied zwischen den beiden Beschleunigungsspannungen einer Zweifarben-Bildröhre bis unter einen Wert zu verkleinern, der niedriger ist als jeder bis jetzt als brauchbar bekannte Wert. Der erwähnte Unterschied ist klein, da die erfindungsgemässe Zweifarben-Bildröhre bei einem Farbfernsehsystem verwendet wird, das nicht auf dem Prinzip der Verwendung von drei Primärfarben, sondern auf dem Rot-Weiss-Prinzip beruht.
Mit andern Worten, die zweite Farbe, wobei "weiss" als Farbe betrachtet wird, wird dadurch erzielt, dass innerhalb eines Flächenelementes beide Schichten der Röhre in gleicher Weise erregt werden, während die zweite Farbe bei einer Bildröhre für drei Primärfarben dadurch erzielt wird, dass die untere Schicht in einem erheblich grösseren Ausmass erregt wird als die obere Schicht, damit eine Farbe gegenüber der andern vorherrscht. Eine gleich starke Erregung wird bei einer niedrigeren Spannung erzielt, wobei die gewünschte Wirkung eintritt.
Es wurde nun festgestellt, dass bestimmte nicht lumineszierende Sperrschichtmaterialien, z. B. Zinksulfid, eine scheinbare Elektronendurchlässigkeit aufweisen, die mit einer Zunahme der Geschwindigkeit der die Zwischenräume passierenden Elektronen zunimmt, wenn man zur Messung der Durchlässigkeit die Lichtleistung der unteren lumineszierenden Schicht heranzieht. Infolgedessen ist es möglich, den Unterschied zwischen den beiden Beschleunigungsspannungen noch weiter zu verkleinern.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Zweifarben-Bildröhre wird dadurch wesentlich erleichtert, dass gebräuchliche pulverförmige Leuchtstoffe verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen der beschriebenen Farbenbildröhre besteht darin, dass auf einen transparenten Bildschirm eine erste Schicht aus einem Leuchtstoff aufgebracht wird, der bei Erregung durch Elektronen Licht ohne Rotanteil emittiert, worauf auf diese erste Leuchtstoffschicht ein Kollodiumfilm niedergeschlagen wird, dass auf diesen Kollodiumfilm ein Überzug aus nichtlumineszierendem Material aufgedampft und auf diesen Überzug eine zweite Leuchtstoffschicht in Form gleich- m"3ig verteilter diskreter Körner aufgebracht wird, die nur 30-70 % der Bildschirmfläche bedecken und be Erregung durch Elektronen rotes Licht emittieren,
und dass auf der zweiten Leuchtstoffschicht ein zweiter Kollodiumfilm niedergeschlagen und auf diesen zweiten Kollodiumfilm eine leitfahige Schicht
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
<Desc/Clms Page number 5>
farben-Fernsehkameras verwendeten roten und grünen Signale ausreichen, um eine volle farbige Wiedergabe der Szene bei guter Farbwiedergabetreue unter Verwendung der hier beschriebenen erfindungsgemässen Zweifarben-Bildröhre zu ermöglichen.
Die Verschlüsselungsstufe 28 symbolisiert in Fig. 1 die Vorverstärker usw.. mittels deren die beiden Fernsehsignale und die Synchronisationssignale so verarbeitet werden, dass sie dem Empfänger 12 zugeführt werden können. Wenn es sich bei dem Übertragungskanal 13 um eine Hochfrequenz-Funkverbindung handelt, kann die Übermittlung nach den Normen des USA-Fernsehausschusses erfolgen. In einem solchen Falle kann die Stufe 28 einen Gammakorrektor umfassen, ferner einen Matrixteil, einen Filterteil, einen Modulatorteil und einen Mischteil, wie es in dem schon erwähnten Color Television Manual beschrieben ist.
Die Entschlüsselungsstufe 29 würde Detektoren umfassen, ferner Demodulatoren, Filter usw., wobei die Anordnung derart ist, dass das Ausgangssignal durch die roten und grünen Fernsehsignale und gegebenenfalls durch das hier nicht verwendete blaue Signal gebildet wird.
Wenn es sich beim Übertragungskanal 13 dagegen um ein Koaxialkabel handelte, würde man geeignete Einrichtungen bekannter Art verwenden, um zu erreichen, dass am Ausgang der Entschlüsselungsstufe 29 mindestens die roten und grünen Fernsehsignale sowie die Synchronisationssignale erscheinen.
Der Empfänger 12 umfasst die Ablenkschaltung 30, eine Stufe 31 zum Regeln der Beschleunigungsspannung, eine Stufe 32 zum Regeln der Intensität des Elektronenstrahls und eine ZweifarbenBildröhre 33. Die Röhre 33 hat einen evakuierten Kolben 34, an dessen einem Ende ein nur schematisch angedeutetes Strahlerzeugersystem 35 angeordnet ist, von dem ein Elektronenstrahl 36 erzeugt wird, welcher mit Hilfe bekannter, hier nicht gezeigter Mittel auf den Bildschirm 37 am an- dern Ende der Röhre fokussiert wird. Eine Steuerelektrode 38 ist in der Bahn des Elektronenstrahls so angeordnet, dass eine Steuerspannung an sie angelegt werden kann, um die Intensität des Elektronenstrahls zu modulieren. Die schematisch angedeuteten Ablenkwicklungen 39 umschliessen den Hals der Bildröhre 33 und bewirken die Ablenkung des Elektronenstrahls 36.
Ferner ist innerhalb des Kolbens ein Schirm 40 aus Metall angeordnet, dessen Aufgabe darin besteht, zu bewirken, dass die Bildgrösse auf dem Bildschirm 3' (im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Beschleunigungsspannung variiert wird.
Der Bildschirm 37, der einen Raster bildet, ist mit weiteren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt.
Er ist für das Auge 41 des Betrachters durch die aus Glas bestehende Stirnfläche 42 der Bildröhre sichtbar. Der Überzug 43 des Rasters umfasst zwei übereinander angeordnete Schichten 44 und 45 aus verschiedenartigen kathodo-lumineszierenden Materialien, zwischen denen eine nicht lumineszierende Sperrschicht 46 angeordnet ist. Da kein Einbrennen des Überzugs bei hoher Temperatur erforderlich ist, um die lumineszierenden Stoffe zu aktivieren, kann man als Kolben 34 die gleichen Kolben verwenden wie bei einer Einfarben-Bildröhre. Zuerst wird die untere Schicht 45 auf die Innenfläche der Glaswand 42 aufgebracht. Diese Schicht bedeckt die Schirmfläche vollständig und besteht aus Materialien, die bei ihrer Anregung durch Elektronen rotfreies, sogenanntes Minus-Rot-bzw. CyanLicht aussenden.
Um die Herstellung zu erleichtern, ist das Material der Schicht 45 vorzugsweise kernförmig, und es wird auf die Innenfläche der Röhrenstimwand aufgebracht, indem man das Material aus einer Wassersuspension absetzt, die eine kleine Menge Kaliumsilikat enthält, das beim Verdampfen des Wassers als Bindemittel wirkt. Als Beispiel für ein geeignetes Material für die Schicht 45 sei der Fernseh-Leuchtstoff Nr. 137 genannt, der von der Sylvania Electric Products, Inc., auf den Markt gebracht wird. Hiebei handelt es sich um einen mit Zink aktivierten Zinkoxyd-Leuchtstoff mit einer mittleren Korngrösse von 0,003 bis 0,010 mm. Eine im wesentlichen gleichmässige Schicht mit einer Dicke entsprechend etwa zwei Körnern ist ausreichend und erweist sich als optisch durchscheinend.
Um eine gleichmässige Unterstützung die Sperrschicht 46 zu schaffen, wird eine dünne Schicht aus einem geeigneten Material, z. B. Kollodium, auf die Schicht 45 aufgebracht, bevor die Schicht 46 auf die Schicht 45 aufgedampft wird. Die Sperrschicht muss optisch durchscheinend sein ; vorzugsweise handelt es sich um einen dünnen Film aus einem nicht lumineszierenden Material, das im Vakuum niedergeschlagen wird. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass eine der Aufgaben der Sperrschicht darin besieht, eine Erregung der Schicht 45 durch Elektronen bei der niedrigeren der beiden Beschleunigungsspannungen zu verhindern und eine Erregung der Schicht 45 bei der höheren Beschleunigungsspannung zu ermöglichen. Die Dicke und das Material der Schicht 46 richten sich nach weiter unten zu erläuternden Faktoren.
Die aussere oder obere Schicht 44 überdeckt nicht die ganze Schirmflache und besteht aus einem Material, das bei seiner Anregung durch Elektronen rotes Licht aussendet. Ebenso wie bei der Schicht 45
<Desc/Clms Page number 6>
ist das Material der Schicht 44 kernförmig, und es wird auf die Sperrschicht aufgebracht, indem man die Körner aus einer Wassersuspension des Materials absetzt, die eine kleine Menge Kaliumsilikat enthält. Als Beispiel für ein geeignetes Material für die Schicht 44 sei der Femseh-Leuchtstoff Nr. 151 genannt, der von der Sylvania Electric Products, Inc., hergestellt wird ; hiebei handelt es sich um einen mit Mangan aktivierten Zinkphosphat-Leuchtstoff mit einer Korngrösse von 0, 003 bis 0,006 mm.
Die
Konzentration und die Menge der Suspension wird dabei so gewählt, dass die Körner zwar gleichmässig über die Schirmfläche verteilt werden, dass jedoch Zwischenräume zwischen den Körnern verbleiben.
Die prozentuale Deckung, d. h. der Prozentsatz der Elektronen, welche auf die Schicht 44 auftreffen und eine erhebliche Energiemenge an diese Schicht abgeben, ferner die Dicke der Sperrschicht und ihre
Zusammensetzung stehen auf eine noch zu erläuternde Weise in Beziehung zu denBeschleunigungsspan- nungen.
Ein letzter Film aus Kollodium wird auf die Schicht 44 aufgebracht, um eine glatte Unterlage für einen Überzug 48 aus Aluminium zu schaffen, der mit einer solchen Dicke aufgedampft wird, dass etwa 10 % des Lichtes durchgelassen wird. Die während der Herstellung des Bildschirmes aufgebrach- ten Kollodiumschichten werden durch eine geringe Erwärmung der Röhre verflüchtigt, so dass sie im fer- tigen Bildschirm nicht mehr vorhanden sind. Die leitfähige Schicht 48 aus Aluminium wird elektrisch leitend mit dem üblichen leitfähigen Überzug auf der Innenfläche des Röhrenkolbens verbunden, z. B. durch Aufbringen einer leitfähigen Silberfarbe längs des Randes dieser Schicht.
Der Metallschirm bzw. das Gitter 40, das sich parallel zur Fläche der Stirnwand 42 erstreckt und den ganzen Raster überdeckt, wird dann im Innern des Kolbens in einem möglichst kleinen Abstand von der Schicht 48, jedoch elektrisch von dieser getrennt, angeordnet und ortsfest unterstützt.
Die Ablenkschaltung 30 des Empfängers 12 umfasst eine Synchronisationssignal-Trennstufe 49 bekannter Art, welche die waagrechten Synchronisationsimpulse, die während der Austastperiode zwischen den Zeilen auftreten, von den senkrechten Synchronisationsimpulsen trennt, die während der Austastperiode zwischen den Bildern auftreten. Die voneinander getrennten Synchronisationsimpulse betätigen den Waagrechtablenkgenerator 50 bzw. den Senkrechtablenkgenerator 51. Die Ausgangssignale der beiden Ablenkungsgeneratoren werden den Ablenkwicklungen 39 zugeführt, um die Auslenkung des Elektronenstrahls 36 mit der Auslenkung der Abtaststrahlen in der Kamera 11 zu synchronisieren. Die hohe Spannung, die benötigt wird, um die Elektronen des Strahls zu beschleunigen, kann in der üblichen Weise dem Waagrechtablenkkreis zugeordnet sein.
Dies ist in Fig. 1 schematisch angedeutet ; die Hochspannungsquelle 52 liefert eine konstante Spannung in der Grössenordnung von 15 kV, die an den Schirm 40 angelegt wird. Es sind Massnahmen getroffen, um aus der Hochspannungsquelle eine niedrigere Spannung in der Grössenordnung von 9 kV zu entnehmen. Die beiden Spannungen stehen an einem elektronischen Schalter 53 zur Verfügung, der jeweils eine der beiden Spannungen wählt und sie den leitfähigen Schichten 40 und 48 zuführt.
Wenn die Bildröhre nach dem Farbwechselverfahren betrieben werden soll, d. h. wenn der Elektronenstrahl die das rote Licht erzeugende Schicht 44 während einer Abtastung des Bildfeldes erregen soll, um danach beide Schichten 44 und 45 zu erregen, damit während der nächsten Bildfeldabtastung achromatisches Licht erzeugt wird, wird der Schalter 53 zweckmässig durch die Senkrechtabtast-Synchronisationsimpulse gesteuert. Auf diese Weise wird die an die Schicht 48 angelegte Spannung während einer Bildfeldabtastung auf der niedrigeren der beiden Beschleunigungsspannungen gehalten, und während der nächsten Bildfeldabtastung wird die höhere der beiden Spannungen angelegt.
Alle von der Elektronenschleuder 35 abgegebenen Elektronen werden durch die am Schirm 40 liegende konstante Spannung im gleichen Ausmass beschleunigt, u. zw. ohne Rücksicht auf die an der Schicht 48 liegende Spannung, so dass die gesamte Ablenkung des Elektronenstrahls und daher auch die Bildgrösse von der an der Schicht 48 liegenden Spannung im wesentlichen unabhängig wird und die Bildgrösse im wesentlichen konstant bleibt.
Wie schon erwähnt, stehen die roten und grünen Fernsehsignale am Ausgang der Entscheselungs- stufe 29 zur Verfügung, und die Aufgabe der Stufe 32 zum Regeln der Intensität des Elektronenstrahls besteht darin, diese beiden Signale dem Gitter 38 in der richtigen Beziehung zur Beschleuni- gungsspannung zuzuführen. Zu diesem Zweck wird auch der elektronische Schalter 54 durch die Senkrechtablenkungs-Synchronisationsimpulse so gesteuert, dass das die Intensität des Elektronenstrahls regelnde Signal in der richtigen Weise mit der Beschleunigungsspannung synchronisiert wird, welche die Elektronen des Strahls beschleunigen soll.
Wenn die niedrigere der beiden Beschleunigungsspannungen an die Schicht 48 angelegt wird, werden die sich vom Schirm 40 zu den lumineszierenden Schichten bewegenden Elektronen auf eine solche Geschwindigkeit verzögert, dass die Körner der Schicht 44 für die Elektronen undurchlässig
<Desc/Clms Page number 7>
werden. Die Elektronen el, die von den Körnern der Schicht 44 abgefangen werden, erregen diese Schicht, so dass sie rotes Licht aussendet, das für den Betrachter durch die durchsichtigen Schichten 45,46 und 37 sichtbar ist. Die Zwischenraum-Elektronen e2, d. h. diejenigen Elektronen, welche die Zwischenräume zwischen den Körnern der Schicht 44 ohne wesentlichen Energieverlust passieren, gelangen über die Schicht 44 hinaus zu der Sperrschicht 46 und tragen nicht zur Erzeugung von Strahlung durch die Schicht 44 bei.
Die relative Menge des von einem Flächenelement des Bildschirms ausgesandten roten Lichtes ist somit direkt proportional zum Deckungsgrad des Rasters, der auf die Körner der Schicht 44 zurückzuführen ist. Gemäss Fig. 4 haben die Elektronen eine Energie von etwa 4 keV aufzuweisen, um eine erhebliche Emission zu erzeugen, wenn sie von den Körnern der Schicht 44 abgefangen werden. Eine Erhöhung der Energie führt zu einer Vergrösserung der Lichtausbeute. Die Grösse der Erhöhung richtet sich natürlich nach dem Deckungsgrad der Körner, wie es ersichtlich wird, wenn man in Fig. 4 die Kurven 60 und 61 vergleicht.
Da nun die Aufgabe der Sperrschicht 46 darin besteht, eine Erregung der Schicht 45 zu verhindern, wenn die niedrigere der beiden Beschleunigungsspannungen an die Schicht 48 angelegt wird, so muss die Sperrschicht genügend dick sein, um mindestens eine solche Verzögerung der Zwischen- raum -Elektronen zu bewirken, dass die Energie dieser Elektronen nicht mehr ausreicht, um die Schicht 45 zur Aussendung sichtbaren Lichtes anzuregen, u. zw. auch dann, wenn die Dicke der Schicht 46 nicht ausreicht, den Elektronendurchtritt zu verhindern. Wenn jedoch die Energie der Zwischenraum-Elektronen zunimmt, wird ein Punkt erreicht, an welchem die Elektronen die Sperrschicht 46 durchdringen und eine ausreichende Energie haben, um die Schicht 45 zum Leuchten anzuregen.
Jenseits dieses Punktes, an welchem die Schicht 46 somit durchlässig wird, d. h. jenseits des Punktes El in Fig. 4, bewirken weitere Steigerungen der Energie des Elektronenstrahls, dass die relative Lichtausbeute der Schicht 45 je Flächeneinheit des Bildschirms rascher zunimmt als die relative Lichtausbeute der Schicht 44 je Flächeneinheit ; dies ist zu einem grossen Teil auf den Unterschied des Deckungsgrades der beiden Arten von Körnern sowie der Emissionswirkung der Körner zurückzuführen.
Bei der Energie E2 nach Fig. 4 ist die Menge des roten Lichtes, das durch die Schicht 44 innerhalb eines Flächenelementes ausgesendet wird, das durch die Breite des Elektronenstrahls entsprechend einem Bildelement
EMI7.1
durchtreten durch die Sperrschicht und die darunter liegende lumineszierende Schicht, so dass das betreffende Flächenelement achromatisches Licht aussendet. Der Ausdruck "achromatisches Licht" bezeichnet hier Licht, das nicht durch eine bemerkbare Färbung gekennzeichnet ist und daher allgemein
EMI7.2
der Originalfarben der gesendeten Szene sieht, ist daran gedacht, das "achromatische" Licht zu diesem Zweck "warm oder "kühl" zu machen, u. zw. durch geeignete Wahl der höheren der beiden Beschleunigungsspannungen.
Die in Fig. 4 angedeuteten Energiewerte El und E2 legen die erforderlichen Beschleunigungsspan- nungen fest. Mit andern Worten, die niedrigere der beiden Beschleunigungsspannungen wird so gewählt, dass Elektronen mit der Energie El erzeugt werden, und die höhere der beiden Spannungen wird so gewählt, dass Elektronen mit der Energie E2 entstehen. Hiebei bewirken die Elektronen el, die auf die Körner der Schicht 44 treffen, dass rotes Licht bei einer der beiden Beschleunigungsspannungen erzeugt wird, jedoch bewirken nur die Zwischenraum-Elektronen e2, dass Minus-Rot-Licht bei der höheren der beiden Beschleunigungsspannungen erzeugt wird.
Man erkennt nunmehr, dass während einer Bildfeldabtastung durch den Elektronenstrahl 36 die niedrigere der beiden Beschleunigungsspannungen an die Schichten 40 und 48 angelegt wird, während die Intensität des Elektronenstrahls, d. h. die Geschwindigkeiten mit der die Elektronen auf den Bildschirm auftreffen, durch das der Elektrode 38 zugeführte rote Fernsehsignal geregelt wird, um zu bewirken, dass der Elektronenstrahl auf dem Raster in rotem Licht denjenigen Teil des roten Farbauszugs reproduziert, welcher während der erwähnten Bildfeldabtastung vom Elektronenstrahl überstrichen wird.
Während der nächsten Bildfeldabtastung durch den Elektronenstrahl 36 wird die höhere der beiden Spannungen zugeführt, wobei die Intensität des Elektronenstrahls durch das der Elektrode 38 zugeführte grüne Fernsehsignal geregelt wird, um zu bewirken, dass der Elektronenstrahl auf dem Raster in achromatischem Licht denjenigen Teil des grünen Farbauszugs reproduziert, welcher während der nächsten Bildfeldabtastung vom Elektronenstrahl überstrichen wird. Die beiden ein einziges vollständiges Bild darstellenden Bildfelder werden wegen des Vorhandenseins des Schirms 40 in Deckung gehalten, denn dieser Schirm wird auf einer konstanten Spannung
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
<Desc/Clms Page number 9>
nendurchlässigkeit,ungeradzahligen Zeilen des Rasters z.
B. in rotem Licht wiedergegeben werden, wahrend die Wiedergabe der dazwischen liegenden geradzahligen Zeilen in achromatischem Licht erfolgt, liegt es auf der Hand, dass man auch entweder das Punktfolge-Farbenverfahren oder das Zeitfolgeverfahren für vollständige Bilder anwenden könnte. Ausserdem sei bemerkt, dass die Zeitfolge-Abtastung erforderlich ist, wenn nur ein einziges Elektronenstrahlsystem benutzt wird. Stehen zwei Elektronenstrahlsysteme zur Verfügung, so ist es möglich, an Stelle der abwechselnden Anregung des Bildschirms mit einer gleichzeitigen Anregung zu arbeiten.
Im letzteren Falle ist es möglich, die Geschwindigkeit der Elektronenstrahlen jedes Elektronenstrahlsystem individuell so zu regeln, dass eine Intensitätsmodulation des Strahls jenes Elektronenstrahlsystems, welches Elektronen von geringerer Energie erzeugt, durch das rote Fernsehsignal bewirkt wird, während die Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls des Elektronen von höherer Energie erzeugenden Elektronenstrahlsystems durch das grüne Fernsehsignal erfolgt. Wenn beide Elektronenstrahlen so fokussiert werden, dass sie auf den gleichen Punkt des Rasters treffen, wird eine gleichzeitige Wiedergabe von zwei Farbauszügen in rotem und in achromatischem Licht erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Farbenbildröhre, bei welcher der vom Elektronenstrahl bestrichene Bildschirm zumindest zwei kathodo-lumineszierende Leuchtstoffe tragt, insbesondere für das Farbfernsehen nach der Rot-WeissMethode, bei der die Bildreproduktion in vollen Farben erfolgt, indem der rote Farbauszug in rotem Licht wiedergegeben und dem in achromatischem Licht wiedergegebenen grünen Farbauszug überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden je für sich gleichmässig über den Bildschirm (42) verteilten Leuchtstoffen (44,45) der eine Leuchtstoff (44) weniger als 70 % der gesamten Bildschirmfläche bedeckt, so dass zwischen den bedeckten Flächenteilen Zwischenräume vorhanden sind, und bei Erregung durch Elektronen hauptsachlich relativ langwelliges Licht emittiert, während der andere Leuchtstoff (45)
wenigstens die Zwischenraume zwischen den mit dem erstgenannten Leuchtstoff bedeckten Flächenteilen des Bildschirms bedeckt und bei Erregung durch Elektronen relativ kurzwelliges Licht emittiert, wobei zwischen der Elektronenstrahlquelle und dem zweiten Leuchtstoff eine an sich bekannte Sperrschicht (46) angeordnet ist (Fig. 2).
EMI9.1