DE1277306B

DE1277306B - Speicherelektrode fuer Bildaufnahmeroehren und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1277306B
Application number: DEE27146A
Authority: DE
Inventors: Harry Cassman
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1955-02-15
Filing date: 1964-06-02
Publication date: 1968-09-12
Also published as: US3106488A; NL101230C; US3383244A; GB1090073A; NL204438A; DE1220885B; FR1141315A; NL6406352A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

InL Cl.:

HOIj

H04n

Deutsche KL: 21 al - 32/35

Nummer: Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 77 306.7-31 (E 27146)

2.Juni 1964

12. September 1968

Das Hauptpatent betrifft eine für Bildaufnahmeröhren bestimmte Speicherelektrode, bei der auf einer Signalelektrode ein durch einen Elektronenstrahl abtastbarer, fotoleitender Belag angeordnet ist, der zwei aufeinanderliegende Schichten aus fotoleitendem Material enthält, wobei die dem Abtaststrahl zugewandte Schicht eine nichtporöse Schicht ist. Zugleich gibt das Hauptpatent ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Speicherelektrode an.

Die Erfindung nach dem Hauptpatent besteht darin, daß die der Signalelektrode zugewandte Schicht des fotoleitenden Belages eine poröse Schicht ist. Unter dem Begriff »porös« wird dabei ein Aufbau der Schicht in Form von lose gepackten Materialteilchen verstanden, zwischen denen sich willkürlich verteilte Zwischenräume befinden. Eine »nichtporöse« Schicht dagegen ist als dicht gepackter Schichtaufbau anzusehen, bei dem sich innerhalb der Schicht keine willkürlich verteilten Zwischenräume (Poren) mehr befinden.

Eine nichtporöse Schicht läßt sich durch Aufdampfen des fotoleitenden Materials im Vakuum erzeugen, d. h. unter so geringem Gasdruck, daß die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle größer oder zumindest gleich groß ist wie der Abstand von der Verdampfungsquelle zur aufgedampften Schicht, und mithin im Verdampfungsraum nennenswerte Zusammenstöße zwischen den verdampften Materialteilchen und den Gasmolekülen nicht auftreten können. Demgegenüber kann zur Bildung einer porösen Schicht ein Aufdampfen des Materials in einer Gasatmosphäre erfolgen, bei der der Gasdruck so ausreichend groß ist, daß die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle sehr viel kleiner ist als der Abstand von der Verdampfungsquelle zur aufgedampften Schicht, und mithin im Verdampfungsraum zahlreiche zufällige Kollisionen zwischen den verdampften Materialteilchen und den Gasmolekülen stattfinden, die den lose gepackten, mitunter auch als »schwammärtig« bezeichneten Schichtaufbau zur Folge haben.

Demzufolge sieht das Hauptpatent ein Verfahren zor Herstellung einer zweischichtigen Speicherelektrode derart vor, daß zumindest zur Bildung einer porösen Schicht das fotoleitende Material in Gasätmosphäre auf die Signalelektrode (z. B. eine Gasplatte mit einem durchsichtigen, elektrisch leitenden Ijberzug) aufgedampft wird und daß anschließend 2sür Bildung einer nichtporösen Schicht weiteres fbtoleitendes Material im Vakuum auf der porösen Schicht niedergeschlagen wird.

Die gemäß den Vorschlägen des Hauptpatents beschaffene bzw. hergestellte Speicherelektrode be-Speicherelektrode für Bildaufnahmeröhren und
Verfahren zu ihrer Herstellung

Zusatz zum Patent: 1220 885

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited,

Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,

3000 Hannover, Schackstr. 1

Als Erfinder benannt:
Harry Cassman, London

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. Juni 1963 (22 500),
vom 27. Mai 1964

sitzt eine hohe Empfindlichkeit, ein praktisch panchromatisches Farbansprechvermögen sowie eine überraschend geringe kapazitive Verzögerung und Fotoleitungsverzögerung. Damit stellen sich z. B. bei der Herstellung von vollständigen Vidiconröhren nach dem Hauptpatent in jeder Hinsicht befriedigende Ergebnisse ein.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Vorschläge des Hauptpatents zu weniger guten Ergebnissen führen, insbesondere in Hinsicht auf die Empfindlichkeit der Speicherelektrode, wenn keine Methode verwandt wird, bei der die gesamte Behandlung der Speicherelektrode innerhalb der schon fertig montierten und auch mit dem Elektronenstrahlerzeuger versehenen, geschlossenen Röhre erfolgt, sondern das Hauptpatent bei der Herstellung von Speicherelektroden in Form gesonderter vorgefertigter Einbauteile verwendet wird. Die Lagerhaltung solcher Einbauteile ist in vielen Fällen wünschenswert, da vorgefertigte Speicherelektroden nur noch in einen

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den Elektronenstrahlerzeuger enthaltenden Gaskolben eingebaut zu werden brauchen, ohne daß nach dem Verschluß des Gaskolbens noch irgendwelche Arbeitsschritte notwendig sind.

Dieser Mangel soll mit der Zusatzerfindung beseitigt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der Zusatzerfindung vorgeschlagen, die Speicherelektrode nach dem Hauptpatent dadurch zu modifizieren, daß die nichtporöse Schicht aus fotoleitendem Material durch eine semiporöse Schicht aus fotoleitendem Material ersetzt ist.

Der im Zusammenhang mit der Zusatzerfindung verwendete Ausdruck »poröse Schicht« hat die gleiche Bedeutung wie im Hauptpatent. Als »semi-10

durchscheinenden, elektrisch leitfähigen Signalelektrode bedeckt ist. Diese Signalelektrode kann, wie dieses bekannt ist, durch Aufsprühen einer Zinnsalzlösung auf die beheizte Oberfläche der Trägerplatte hergestellt sein.

Die Trägerplatte, die einen Durchmesser von etwa 2V2 cm besitzen kann, wird so in einem Behälter angeordnet, daß die leitfähige Elektrode zu einem Verdampfungsgefäß hin gerichtet ist. Das Verdampfungsgefäß enthält ein geeignetes fotoleitfähiges Material, z. B. Antimontrisulfid, und besitzt zweckmäßig die Form eines Schiffchens, dessen Öffnung etwa 25 bis 40 mm von der leitfähigen Elektrode entfernt ist. Im übrigen ist das Verdampfungsgefäß lih i i Eiih Ehi

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poröse Schicht« im Sinne der Zusatzerfindung wird 15 natürlich mit geeigneten Einrichtungen zum Erhitzen demgegenüber eine solche Schicht verstanden, bei des fotoleitfähigen Materials auf die Verdampfungsder die Materialteilchen kleiner sind und auch in temperatur versehen. Zwischen der leitfähigen dichterer Packung gepackt sind als bei einer porösen Elektrode und dem Verdampfungsgefäß ist eine Schicht, bei der sie jedoch nicht so dicht gepackt Maske angeordnet, so daß nach dem Verdampfungssind wie bei einer nichtporösen, festen Schicht. Eine 20 Vorgang eine schmale Randzone der Elektrode solche semi-poröse Schicht stellt sich ein, wenn das unbeschichtet bleibt.

Aufdampfen des fotoleitenden Materials in einer Nach dem Anbringen der Trägerplatte wird der

Gasatmosphäre erfolgt, bei der die mittlere freie Behälter evakuiert und dann mit einem Inertgas, Weglänge der Gasmoleküle zwar größer ist als bei vorzugsweise Argon, von etwa 1 Torr Druck gefüllt.

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der zur Bildung der porösen Schicht verwendeten Gasatmosphäre, jedoch noch nicht so groß ist, daß während des Aufdampfprozesses keine Kollisionen mehr zwischen den verdampften Materialteilchen und den Gasmolekülen stattfinden. Dementsprechend i ii

Das Material in dem Schiffchen wird sodann auf die Verdampfungstemperatur erhitzt, so daß sich Partikeln dieses Materials auf der Oberfläche der leitfähigen Elektrode unter Bildung einer porösen Schicht niederschlagen. Der Verdampfungsprozeß

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besteht das mit der Zusatzerfindung weiterhin vor- 30 wird so lange aufrechterhalten, bis die niedergeschlagene Verfahren zur Herstellung der Speicher- geschlagene Schicht eine ausreichende, etwa in einer lkd dri daß il bi id hihk

elektrode darin, daß zunächst zur Bildung der porösen Schicht das fotoleitende Material aus einer Verdampfungsquelle heraus in einer Gasatmosphäre auf eine Trägerplatte aufgedampft wird und daß erfindungsgemäß anschließend an die Bildung der porösen Schicht weiteres fotoleitendes Material zur Bildung der semi-porösen Schicht auf die Trägerplatte aufgedampft wird, und zwar in einer Gas-Größenordnung von 1 bis 2 μ liegende Schichtstärke bekommen hat. Die mittlere freie Weglänge der verdampften Antimontrisulfidmoleküle in einer Argonatmosphäre bei etwa 1 Torr kann zu ungefähr 0,05 mm angenommen werden, so daß eine große Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß die verdampften Materialteilchen Kollisionen erleiden und sich damit in Form relativ großer Partikeln, zwischen

atmospäre, deren Druck beträchtlich geringer ist als 4° denen viel Zwischenraum besteht (also in der gewünschten Form einer porösen Schicht) auf der elektrisch leitenden Elektrode niederschlagen.

Das soweit beschriebene Herstellungsverfahren entspricht in großen Zügen dem für die Herstellung der Speicherelektroden von Vidiconröhren allgemein üblichen Verfahren.

. Zur anschließenden Herstellung der semi-porösen Schicht wird der Gasdruck in dem Behälter auf 0,03 Torr reduziert. Bei diesem Druck wird der

Bildung der porösen Schicht in der Größenordnung 50 Verdampfungsvorgang so lange aufrechterhalten, bis von etwa 1 Torr und der Gasdruck zur Bildung der sich eine Schichtstärke von etwa 0,5 μ in der semisemi-porösen Schicht in der Größenordnung von
etwa 0,03 Torr liegt.

Es wurde gefunden, daß sich bei der mit der Zusatzerfindung vorgeschlagenen Modifikation des Hauptpatentes Ergebnisse einstellen, die grundsätzlich den mit dem Hauptpatent erzielbaren Ergebnissen gleich sind, aber nicht mehr die Nachteile

der Druck beim Aufdampfen der porösen Schicht, aber noch zu einer mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle führt, die um ein Mehrfaches kleiner ist als der Abstand der Verdampfungsquelle von der Trägerplatte.

Vorzugsweise können beide Schichten, d.h. sowohl die poröse Schicht als auch die semi-poröse Schicht in einer Atmosphäre eines Inertgases, z.B. Argon, aufgedampft werden, wobei der Gasdruck zur

bei gesondert hergestellten Speicherelektroden aufweisen.

Nachfolgend sollen weitere Einzelheiten der Zusatzerfindung erläutert werden, und zwar am Beispiel der Herstellung von vorgefertigten Speicherelektroden für eine Fernsehaufnahmeröhre vom Typ des Vidicons.

Als Trägerplatte wird ein durchscheinendes Glasoder Quarzelement in der Form einer Scheibe verwendet, die auf einer ihrer Oberflächen mit einer porösen Schicht eingestellt hat. Die mittlere freie Weglänge der verdampften Moleküle in der Argonatmosphäre kann bei diesem Gasdruck zu etwa 1,5 mm angenommen werden. Da die Lage des Verdampfungsgefäßes bei der Druckreduktion von 1 Torr auf 0,03 Torr nicht geändert wurde, bedeutet dies, daß die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen für die verdampften Moleküle auf dem Wege vom Verdampfungsgefäß zur Trägerplatte beträchtlich geringer ist als bei der Bildung der porösen Schicht. Mithin schlägt sich das Material zwar noch in einer leicht porösen Form nieder, die jedoch nicht mehr aus den verhältnismäßig großen, mit relativ großvolumigem Zwischenraum gepackten Partikeln besteht, sondern aus kleineren Partikeln mit sehr viel kleinerem Zwischenraum. Auf der anderen Seite ist die mittlere freie Weglänge der verdampften Mole-

küle immer noch mehrere Male kleiner als der Abstand zwischen dem Verdampfungsgefäß und der Trägerplatte, so daß noch nicht die Vakuumbedingungen gemäß dem Hauptpatent erreicht sind, sondern das verdampfte Material auf dem Wege vom Verdampfungsgefäß zur Trägerplatte immer noch eine Anzahl von Kollisionen erleiden kann. Da aber, wie oben erwähnt, die Anzahl dieser Kollisionen sehr viel geringer ist als bei der Bildung der porösen Schicht, sind auch die niedergeschlagenen Partikeln kleiner und mit kleinerem Zwischenraum gepackt als bei der porösen Schicht.

Vidiconröhren, die mit einer gemäß der vorliegenden Erfindung als Einbauteil vorgefertigten Speicherelektrode aus einer porösen Schicht und einer darauf aufgebrachten semi-porösen Schicht versehen sind, besitzen ein im wesentlichen panchromatisches Farbansprechvermögen und eine gute Gesamtempfindlichkeit. Außerdem ist bei solchen Vidiconröhren die Gefahr eines eingebrannten negativen Bildes prak- ao tisch vollständig vermieden.

Wenn auch die Erfindung vorangehend in ihrer Anwendung auf vorgefertigte Speicherelektroden beschrieben wurde, läßt sie sich ebensogut bei einer Methode zur Herstellung von Speicherelektroden innerhalb einer vollständig montierten Röhrenhülle anwenden. Im übrigen kann auch eine weitere Schicht, z. B. eine dünne feste Schicht aus Antimontrisulfid oder einem anderen fotoleitfähigen Material vor dem Aufbringen der porösen Schicht auf der elektrisch leitfähigen Elektrode niedergeschlagen werden. Diese dünne feste Schicht bildet dann damit einen Untergrund für die poröse Schicht und die der porösen Schicht überlagerte semi-poröse Schicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Speicherelektrode für Bildaufnahmeröhren, bei der auf einer Signalelektrode ein durch einen Elektrodenstrahl abtastbarer fotoleitender Belag angeordnet ist, der eine poröse und darüber eine nichtporöse Schicht aus fotoleitendem Material enthält, wobei die dem Abtaststrahl ausgesetzte Oberfläche des Belages die Oberfläche der nichtporösen Schicht ist, nach Patent 1220 885, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtporöse Schicht aus fotoleitendem Material durch eine semi-poröse Schicht aus fotoleitendem Material ersetzt ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Speicherelektrode nach Anspruch 1, wobei zur Bildung der porösen Schicht das fotoleitende Material aus einer Verdampfungsquelle heraus in einer Gasatmosphäre auf eine Trägerplatte aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Bildung der porösen Schicht weiteres fotoleitendes Material zur Bildung der semiporösen Schicht auf die Trägerplatte aufgedampft wird, und zwar in einer Gasatmosphäre, deren Druck beträchtlich geringer ist als der Druck beim Aufdampfen der porösen Schicht, der aber noch zu einer mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle führt, die um ein Mehrfaches kleiner ist als der Abstand der Verdampfungsquelle von der Trägerplatte.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck während der Bildung der porösen Schicht etwa 1 Torr und während der Bildung der semi-porösen Schicht etwa 0,03 Torr beträgt.