DE1589818A1

DE1589818A1 - Anzeigeroehre mit lumineszierender Flaeche

Info

Publication number: DE1589818A1
Application number: DE19671589818
Authority: DE
Inventors: Salgo Francis John
Original assignee: General Electrodynamics Corp
Current assignee: General Electrodynamics Corp
Priority date: 1966-04-07
Filing date: 1967-04-05
Publication date: 1970-05-14
Also published as: FR1517534A; US3407331A; GB1147137A

Description

Anzeigeröhre mit lumineszierender Fläche

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in Anzeigevorrichtungen. Sie befaßt sich insbesondere mit Symbole darstellenden elektronischen Entladungsröhren zur optischen Anzeige von Zahlen gewünschter Art und Farbe auf Grund einer wählbaren Anregung.

In der elektronischen Datenverarbeitungs- und Fernmesstechnik wird es zunehmend wichtiger, optische Zahlenanzeigesysteme mit sofortiger Ablesbarkeit zu entwickeln, die einfacher und kompakter als die bisherigen Systeme sind und bei denen jedes gewünschte Zeichen in dem gleichen Anzeigebereich darstellbar ist.

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Anzeigevorrichtungen des optischen Zähleranzeigesystems, bei denen wählbare Zeichen oder Symbole im gleichen Darstellungsbereich dargestellt werden können, sind in der Fachwelt bekannt. Diese Vorrichtungen variieren von randbeleuchteten, die Symbole tragenden gestapelten Lucite-Platten bis zu den üblichen Monogramm-Entwürfen von wahlweise beleuchteten Lucite-Stäben, elektrolumineszierenden Zeichen und einer Anzeige mit Glimmentladungsröhren.

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Anzeigevorrichtung, bei der alle Symbole durch Erregung von Leuchtphosphor darstellbar sind, mit dem die Frontplatte zur Bildung eines lumineszierenden Bildschirmes belegt ist. Der Phosphor wird erregt, indem man einen Elektronenstrahl auf Schirm richtet.

Die vorliegende Erfindung sieht Mittel vor, um einen Elektronenstrahl gegen den lumineszierenden Schirm zu richten derart, daß eine Flut von Elektronen gebildet wird, die sich auf den Schirm zu bewegen. Zwischen der Elektronenquelle und dem Schirm ist eine Schranke vorgesehen, die aus vielen getrennt leitenden Schichten besteht. Sie sind mit Löchern versehen, durch die die Elektronen hindurchfließen können, um auf dem Schirm aufzuprallen. Jede leitende Schicht ist so gestaltet, daß sie ein Symbol und einen Hintergrund bildet, der von der

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Symbolanordnimg elektrisch getrennt ist. Es sind ferner Mittel zum selektiven Vorspannen der Symbole und der Hintergründe vorgesehen» um den Durchgang von Elektronen durch die Schranke zum Schirm zu gestatten in einem Bild, das den Schirm erregt, um ein gewischtes Symbol darzustellen. Die Symbole oder Zeichen können Zahlen, Buchstaben eines Alphabets oder spezielle Zeichen bzw. Symbole sein.

Nach der Erfindung sind solche Symbole oder Zeichen in verschiedenen Farben darstellbar. Aufgabe der Erfindung ist die Darstellung von Symbolen in zwei oder mehr Farben mit ein und derselben Anzeigevorrichtung.

Die Darstellung in zwei oder mehr Farben wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von zwei oder mehr Leuchtstoffen auf der Frontplatte erreicht, wobei die Leuchtstoffe auf der Frontplatte derart getrennt verteilt sind, daß das Aufprallen der Elektronen auf einen oder mehrere Leuchtstoffe je nach Wähl unterbunden werden kann, um den Aufprall der Elektronen auf den Leuchtstoff zu beschränken, der der gewünschten Farbe entspricht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und der Zeichnungen ersichtlicher, die an Hand

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eines Beispieles die Grundgedanken der Erfindung und die beste Art der Anwendung dieser Grundgedanken beijder Ausführung der Erfindung offenbaren.

In den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Verkörperung der Erfindung, teilweise schematisch dargestellt,

Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles von einem fluores- ' zierenden Schirm, der für die Verwendung beim Aufbau der Erfindung präpariert ist,

Fig. 3 die Teilansicht eines Schirmes,

Fig. 4 die Ansicht eines Stapels von Schichten mit schematisch angedeuteten elektrischen Verbindungen,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der in Fig. 4 dargestellten geschichteten Schranke,

Fig. 6 die Vorderansicht einer Frontplatte der Anzeigevorrichtung nach der Erfindung mit einem darauf dargestellten Symbol.

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ORlGINAL INSPECTED

Die in Fig. 1 dargestellte Röhre hat einen zylindrischen Glaskolben 10 mit einem Elektronenschleuder. Seine Kathode

14 liegt in der Nähe des einen Kolbenendes und ist zusammen mit anderen Teilen so gebaut und angeordnet, daß sie in Richtung auf das andere Kolbenende einen Elektronenstrahl

15 erzeugt und projiziert. Begrenzende Mittel 17 sind vorgesehen, um einen auf das zweite Kolbenende gerichteten, im wesentlichen parallelen Elektronenfluß zu schaffen. Es wird bemerkt, daß die vorgenannte Konstruktion nur erläutert wird und in der Fachwelt bekannte Einzelheiten nicht erwähnt werden. Es können Konstruktionen dieser und anderer Typen, die zusätzliche Merkmale mit größerer Steuerung und vielseitiger Anwendung von elektronen-optischen Elementen aufweisen, wie sie dem Fachmann gut bekannt sind, verwendet werden.

Das gegenüberliegende Ende der Röhre ist durch eine Frontplatte 12 aus Glas abgeschlossen, auf deren Innenfläche eine lumineszierende Schicht 13 aufgebracht ist. Sie enthält zwei oder mehr Leuchtstoffe verschiedener Farbenempfindlichkeit bei einer Anregung durch Elektronen. Bei der dargestellten Verkörperung sind abwechselnd rote und grüne Leuchtstoffe gezeigt. Diese Form ist jedoch nur als Beispiel gezeigt. Manche andere Anordnungen der roten und grünen Leuchtstoffe oder andere Leuchtstoffe oder mehr.als zwei Leuchtstoffe können verwendet werden, um die der Erfindung zugrundeliegende

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Aufgabe zufriedenstellend zu lösen. In der Zeichnung sind auch die roten und grünen Leuchtstoffstreifen viel breiter dargestellt als dies normalerweise der Fall sein würde. Bei der üblichen Anzeigevorrichtung würden z.B. die Leuchtstoffelemente um ein Symbol von ungefähr 2,539 cm Höchstabmessung zu bilden, vorzugsweise eine maximale Breite von ungefähr 0,076 2 cm haben und die Zwischenräume zwischen benachbarten Leuchtstoffelementen der gleichen Farbe würden vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 0,076 2 cm breit sein. In manchen Beispielen mögen kleinere Abstände und Breiten bevorzugt werden. Abstände und Breiten nicht größer als ungefähr 0,(3076 2 cm könnten in vielen Fällen als befriedigend gefunden werden.

In der Zeichnung ist auch die Dicke der Leuchtstoffschicht zur Verdeutlichung übertrieben stark dargestellt.

Ein Schirm 16 ist dicht' benachbart, aber getrennt von der Leuchtstoffplatte 13 angeordnet. Die Funktion des Schirmes 16 ist, Elektronen auf die gewünschte Leuchtstoffarbe zu richten. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist der Schirm 16 ein dünnes, durchlöchertes Element auf, das mit einer Vielzahl von leitenden Bereichen versehen ist, ferner abwechselnd leitende Streifen 18 und 20. Sie sind in einer Schablone oder Gestaltung angeordnet, entsprechend der Schablone, in der die

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ORIGINAL INSPECTED

Leuchtstoffe auf die Platte' 13 gelegt sind. Löcher 22 erstrecken sich durch den Schirm und grenzen vorzugsweise an leitendem Werkstoff an. Der Schirm selbst besteht Vorzugs-weise aus einem isolierendem Werkstoff, obwohl es nur erforderlich ist, daß alle Streifen 18 von allen Streifen 20 isoliert sind.

Bei der dargestellten Verkörperung sind abwechselnd die leitenden Streifen 18 auf dem Schirml6 zu leitenden Gruppen mit einem Anschlußleiter 17 und abwechselnd die leitenden Streifen 20 zu leitenden Gruppen mit einem Anschlußleiter zusammengefaßt. Die Leiter 17 und 19 sind mit einer Schalteinrichtung verbunden (nicht dargestellt) , die eni:werder EXHE eine positive oder eine negative Spannung, wie später erklärt werden wird, in gewünschter Weise an die sich abwechselnden Streifen legt.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, ist der Schirm 16 gegenüber der Leuchtstoffplatte 13 angebracht und hat eine Reihe von Löchern 22, die über jedem Leuchtstoffstreifen der Leuchtstoff platte liegen. Innerhalb der Röhre und zwischen dem Bildschirm 16 und dem Elektronenstrahlerzeuger ist eine mit Löchern versehene Schranke 21 angeordnet. Sie weist, wie in Fig. 5 besser zu sehen ist, eine Vielzahl von abwechselnd

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isolierenden und leitenden Lagen auf. Die Schranke ist vorzugsweise vom Bildschirm 16 in einem genügenden Abstand angeordnet, um den Elektronen einen Durchgang aus den Löchern in der Schranke zum Zwecke der Konvergenz in gewünschten Löchern im Schirm zu ermöglichen.

Bei der dargestellten bevorzugten Verkörperung srind die leitenden Lagen der Schranke 21 durch leitende Überzüge 23 gebildet, die auf die dünnen isolierenden Blättern 25 aufgebracht sind. Sie können z.B. aus sehr dünnen gelöcherten Platten oder Scheiben von kreisförmiger, rechteckiger oder irgendeiner gewünschten geometrischen Gestalt bestehen. Solche Scheiben können z.B. den unter dem Handelsnamen Photo-Form der Corning Glass Company of Corning, New York bekannten Scheiben ähnlich sein. Eine solche Scheibe hat angenähert 200 Löcher oder mehr je 2,54 cm und ist aus selbsttragendem Glas gefertigt. Andere Scheiben haben weniger, z.B. ungefähr 30 Löcher je 2,54 cm oder weniger. Sie ergeben unter bestimmten Umständen ebenfalls gute Ergebnisse. Die vorzugsweise verwendeten Scheiben sind sehr dünn und können so dünn wie 0,00127 cm oder so dick wie 0,00762 cm oder dicker sein. Bei einer bevorzugten Verkörperung kann die Scheibe so dick sein, daß die Dicke der Schiranke dem Lochdurchmesser entspricht. Bei einigen Verkörperungen der Erfindung können viel dickere

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Scheiben verwendet werden und es werden noch immer die Vorteile der Erfindung erzielt.

Bei der Präparierung der Glasscheiben zur Verwendung bei einer Verkörperung der Erfindung wird eine Seite der Scheibe mit einem elektrisch leitenden Überzug belegt. Dieser Oberzug kann von der unter der Handelsbezeichnung NESA bekannten Art sein. Er wird durch Aufdampfen in der dem Fachmann bekannten Weise hergestellt. Der leitende Überzug wird vorzugsweise so aufgebracht, daß er sich teilweise in die Löcher der Scheibe in der in Fig. 5 gezeigten Weise erstreckt. Es ist natürlich notwendig, daß sich der leitende Werkstoff nicht allseitig durch die Löcher erstreckt und nicht den leiter:den Überzug auf der nächsten benachbarten Scheibe berührt, damit es keinen Kurzschluß zv/ischen den benachbarten Lagen gibt.

Nach dem Niederschlag des leitenden Überzuges auf die dünnen isolierenden Scheiben werden gewünschte Zeichen oder Symbole in den leitenden Überzug geätzt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Mit anderen Worten, es wird eine geeignete Säure oder eine andere Ätzlösung verwendet, um den leitenden Überzug.in einem Bereich 26 zu entfernen, dessen Umriß ein Symbol, z.B. die Ziffer 1 gemäß Fig. 4 darstellt. Es wird ein schmaler Pfad 27 übrig gelassen, der zum Rand der Scheibe führt, auf der die Ziffer geätzt ist. Eine der Scheiben ist nicht geätzt.

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Anstatt einen leitenden Cbarzug auf einem dünnen Glasisolator niederzuschlagen j können auch andere Mittel eine für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Schranke ergeben. Es kann z.B. er'.ne Aluminiumfolie mit Löchern versehen sein und dann mit einem anodischen Niederschlag beaufschlagt werden, um sie ze iso3,ieren, worauf auf die so erhaltene Isolierschicht ein leitender Überzug in einem gewünschten Muster niedergeschlagen yird.

Nach der Herstellung einer gewünschten Anzahl von Scheiben, von denen jede mit einem verschiedenen geätzten Symbol versehen ist, werden die Scheiben so übereinandergeschichtet, daß die Löcher 30 alle in einer Linie ausgerichtet sind, so daß sie einen geraden Durchgang 40, 42, 44 und H? durch den Scheibenstapel ergeben, der die Schranke bildet. Eine Endscheibe 28 in dem Stapel auf der der Elektronenquelle gegenüberliegenden Seite hat kein geätztes Symbol, sondern ist mit einer vollständigen leitenden Oberfläche belassen worden. Die Scheiben werden durch irgendwelche gewünschten Mittel, z.B. durch einen isolierenden Zement zusammengehalten. Alle Pfade 27 auf den Scheiben, die zu den geätzten Ziffern oder Zeichen führen, werden darauf mit eignem einzigen Leiter 30 verbunden und alle Hintergrundflächen 32, welche die Reste jeder leitenden Schicht der Schranke darstellen, werden getrennt und

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einzeln über Leiter 31 mit einer Schaltvorrichtung 34 verbunden. Solch eine Schaltvorrichtung ist in der Fachwelt allgemein bekannt und bedarf hier keiner Beschreibung. Es genügt zu sagen, daß sie so beschaffen ist, um wahlweise Spannungen an jeden der getrennten Leiter 31 und die Hintergrundflächen zu legen.

Alle Ziffern, Symbole oder Zeichen, die in den leitenden Schichten geätzt sind und der auf der Scheibe 28 befindliche leitende Überzug, erhalten eine Spannung, die gegenüber dem Potential des Elektronenstrahls positiv ist. Die Spannung kann in Wirklichkeit negativ sein, jedoch muß sie weniger negativ als das Potential des Elektronenstrahls sein. In der Zeichnung ist sie daher als positiv angegeben. An die Hintergrundteile der leitenden Schichten jedoch kann wahlweise eine Spannung angelegt werden, die entweder positiv oder negativ ist gegenüber dem Potential des Elektronenstrahls. Sie ist daher in der Zeichnung als negativ angegeben. So bedeutet das negative Zeichen, daß diese Vorspannung negativer als die des Elektronenstrahls ist. Bei zusammengesetzter Röhre liegt die Scheibe 28, deren Überzug dauernd positiv vorgespannt ist, dem Elektronenstrahlerzeuger gegenüber. Im Betrieb wird dann der Elektronenstrahl auf die Schranke hin gezogen und die Elektronen dringen durch die Durchgänge 40, 42, 44 und 46, die durch die ausgerichteten Löcher in den Scheiben gebildet sind.

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Um ein Symbol auf der Leuchtstoffplatte darzustellen, wird ein Hintergrund in dem Scheibenstapel der Schranke negativ vorgespannt, während alle übrigen positiv vorgespannt sind. Beim Betrachten der Fig. 5 ist zu erseh-.en, daß die Elektronen, die durch den Durchgang 40, der durch die zueinander ausgerichteten und gegenüber dem Elektronenstrahl positiv vorgespannten Löcher fließen, weiter durch die Schranke fließen und in den Raum zwischen der Schranke und dem Schirm 16 eindringen werden.

Es ist natürlich verständlich, daß eine genügend hohe Geschwindigkeit der Elektronen aufrechterhalten werden muß, um ein Passieren durch die Löcher sicherzustellen.

Es ist auch offensichtlich, daß die Vorspannung einer einzigen Hintergrundfläche im Scheibenstapel der Schranke den Elektronenfluß durch die Hintergrundfläche verhindert und daher den Elektronenfluß z.B. durch die Durchgänge 42, 44 und 46 verhindert, wie die Fi-g. 5 dies zeigt. Mit anderen Worten, die angelegte negative Spannung reicht aus, den Elektronenfluß durch irgendeinen Durchgang zu unterbinden, der eine leitende Schicht mit angelegter negativeren Spannung kreuzt.

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Es ist so ersichtlich, daß, wenn eine einzige Hintergrundschicht negativ vorgespannt ist und alle anderen leitenden Flächen positiv vorgespannt sind, der Elektronenfluß durch die Schranke ein identisches Bild des Symbols auf der leitenden Schicht ergeben wird, die den negativ vorgespannten Hintergrund hat. Auf diese Weise werden die einzigen Elektronen, die den Schirm 16 erreichen, diejenigen sein, die durch jenes Symbol hindurchgehen und sie werden ein Bild des gewünschten Symbols sein.

Es ist daher klar, daß, wenn die Darstellung irgendeines besonderen Symbols, Zeichen oder Bildes auf der Frontplatte der Röhre gewünscht wird, es nur notwendig ist, die Schaltvorrichtung zu betätigen und mit ihrer Hilfe eine negativere Spannung dem Hintergrund der leitenden Schicht zuzuführen, die das gewünschte Symbol trägt. Das dargestellte Symbol kann natürlich so schnell gewechselt werden wie die Schaltvorrichtung von einem Symbol auf das nächste umgeschaltet werden kann.

In ähnlicher Weise kann auch die Farbe des darzustellenden Symbols gewechselt werden. Die wird nur durch Umschalten der Leiter 17 und 19 auf positive oder negative Spannung erreicht wie es gerade erforderlich ist» Wenn z.B. die Darstellung einer roten Ziffer auf der Leuchtstoffplat.te erwünscht ist, wird

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eine leitende Gruppe d;i Streifen 18 oder 20 auf dem Schirm 16 negativ vorgespannt und die andere positiv gegenüber dem Elektronenstrahl vorgespannt. Dadurch wird die Spannung der negativ vorgespannten Streifen den Elektronenfluß durch die Schranke zurückdrängen und die Spannung der positiv vorgespannten Streifen wire diese Elektronen anziehen, um die fließenden Elektronen zu veranlassen, in die Löcher in den positiv vorgespannten S creifen zu konvergieren und durch sie hindurch zu gehen, um %uf den roten Leuchtstreifen der Leuchtstoffplatte aufzuprallen, wodurch sie ein rotes, auf der . Leuchtstoffplatte erscheinendes Bild verursachen.

Es leuchtet auch ein, daß alle dargestellten Symbole, oder Zeichen auf der Frotplatte selbst erscheinen uid nicht auf einer Stelle innerhalb der Röhre. Das i-..> . häufig von großer Wichtigkeit, da es sonst beim Betrachten der Darstellung notwendig sein könnte, fast unmittelbar gegenüber der Röhre zu sein, um das dargestellte Symbol zu lesen.

Obwohl die Erfindung bei Verwendung nur zweier Farben, nämlich rot und grün, beschrieben worden ist, sind sowohl andere Farben als auch weiß eingeschlossen. Es können z.B. drei Farben anstatt gerade rot und grün abwechselnd oder zwei oder mehr Farben in Kombination verwendet werden, um noch andere

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Farben zu erhalten. Die verschiedenen Leuchtstoffe können auch in anderen Anordnungen verwendet werden, die eine bessere Auflösung für das Betrachten der dargestellten Symbole ergeben.

Wie bereits erwähnt, können bekannte Merkmale zum Einbau in die Röhre der hier beschriebenen Art gewählt werden. Es ist aber nicht versucht worden, solche bekannten Merkmale zu beschreiben, sondern nur auf eine ganz bestimmte Verkörperung in einer solchen Offenbarung hinzuweisen, die notwendig ist, um die Erfindung mit,der Fachwelt verständlichen Worten zu beschreiben. Mannigfaltige Verbesserungen und Abwandlungen werden dem Fachmann offenbar werden. Die Erfindung ist daher nicht als eine Beschränkung auf die bestimmte dargestellte und beschriebene Verkörperung, sondern nur als eine Darstellung und im Geltungsbereich der Patentansprüche liegend aufzufassen.

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Claims

Patentansprüche

L)_x Anzeigeröhre mit einer lumineszierenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei, auf Anregung durch einen Elektronenstrahl (15) in verschiedener Farbe ansprechende Leuchtstoffe aufweist, die in getrennten Inkrementen im wesentlichen gleichförmig auf der lumineszierenden Fläche (12, 13) verteilt sind und Mittel (17) zum Richten eines Elektronenbildes auf die genannte Fläche (12, 13) hin aufweist und daß in der Bahn der Elektronen abschirmende Mittel (21) vorgesehen sind, um die Elektronen von der Anregung wenigstens eines der Leuchtstoffe abzuhalten.
2.) Anzeigeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm eine Vielzahl von mit Löchern (22) versehene leitende Flächen (18, 20) aufweist, die in wenigstens einer leitenden Gruppe (17 bzw. 19) miteinander verbunden sind, daß die leitenden Flächen der Gruppe in einer entsprechenden Konfiguration verteilt sind und über einem der Leuchtstoffe liegen, und daß Mittel (34) zum wahlweisen Vorspannen der leitenden Gruppe vorgesehen, um durch sie das Fließen von Elektronen zu verhindern oder zu ermöglichen.

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3.) Anzeigeröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Flächen (18, 20) zu einer Mehrheit leitender Gruppen zusammengefaßt sind, deren Anzahl gleich der Anzahl der Leuchtstoffe ist, und die leitenden Flächen jeder Gruppe in einer entsprechenden Konfiguration verteilt sind und über einem der Leuchtstoffe liegen und Mittel (34) vorgesehen sind zum wahlweisen Vorspannen jeder der leitenden Gruppen mit einer positiven oder negativen Spannung gegenüber dem Potential der zum Schirm fließenden Elektronen, wobei der Elektronenfluß von wenigstens einem der Leuchtstoffe abgelenkt und zu einem anderen hingelenkt werden kann,
4.) Anzeigeröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrheit von verschiedenen Leuchtstoffen aufweist, die auf Anregung durch einen Elektronenstrahl in verschiedenen Farben ansprechen,und daß die verschiedenen Leuchtstoffe auf der Frontplatte (12) abwechselnd angeordnet sind (Fig. 2).
5.) Anzeigeröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des Elektronenfluss.es eine Schranke (21) vorhanden ist, und diese Schranke in eine Vielzahl von mit Löchern (40, 42, 44, 46) versehenen leitenden Flächen (23) unterteilt ist, zusammengefaßt und leitend ver-

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bunden in einer Anzahl von leitender Gruppen, entsprechend der Anzahl und Konfiguration un-d ausgerichtet mit einem der Leuchtstoffe, und mit Mitteln (34) versehen zum wahlweisen Verbinden wenigstens einer leitenden Gruppe mit einer gegenüber dem Elektronenpotential negativen Spannung.

Der Patentanwalt

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