DE1762400A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optischen Anzeige von durch elektrische Signale uebertragenen Nachrichten - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, Dr. Ing. A. Weickmann

Dipl.-Ing. H. Weickmann, D1PL.-PHYS. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann 1762A00

8 MÜNCHEN 27, DEN

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 483921/22

STROMBERG DATAGRAPHIC3 INC.

1895 Hancock Street, San Diego, Californien, V. St. v. A.

Verfahren und Vorrichtung zur optischen Anzeige von durch elektrische Signale übertragenen Nachrichten

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Großbildanzeigen; sie betrifft insbesondere Verfahren und Einrichtungen in einer derartigen Großbild-Anzeigevorrichtung zur Modulation der auf einen Anzeigeschirm gerichteten Lichtenergie mittels elektrischer Signale.

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Bei Großbild-Anzeigevorrichtungen besteht der Wunsch, daß die Stärke des auf den jeweiligen Anzeigeschirm auftreffenden Lichtes nicht nur allein durch elektrische Informationssignale moduliert ist; vielmehr soll die Modulation vorzugsweise derart erfolgen, daß eine hinreichende Anzeigehelligkeit bei hoher Auflösung und annehmbarem Kontrast erreicht wird. Dieses Ziel zu erreichen ist relativ schwierig, und zwar insbesondere dann, wenn das Anzeigemedium durch einen Anzeigeschirm mit einer relativ großen Oberfläche gebildet ist. Es ist ferner erwünscht, daß eine derartige Anzeigevorrichtung eine relativ kurze Änderungszeit besitzt, um ständig wechselnde Bilder anzeigen zu können; es ist jedoch auch erwünscht, daß derartige Anzeigevorrichtungen Speichereigenschaften besitzen und selektiv gelöscht werden können, so daß Bilder festgehalten und während einer hinreichend langen Zeitspanne näher betrachtet oder fotografiert werden können.

W Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, zur Anzeige insbesondere relativ großer Bilder auf einem Projektionsschirm ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen. Die neu zu schaffende Anzeigevorrichtung soll Bilder mit größerer Helligkeit und besserem , Kontrast bei hohem Auflösungsvermögen auf einem Anzeigeschirm darzustellen erlauben. Die neu zu schaffende Anzeigevorrichtung soll ferner eine kurze Änderungszeit und Speichereigenschaften und selektive Löscheigenschaften besitzen.

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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung mit den ihr anhaftenden Vorteilen näher erläutert.

Pig. 1 zeigt schematisch eine verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung enthaltende Flüssigkeitsfilm-Anzeigevorrichtung.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Kurvendiagramm bestimmte physikalische Eigenschaften eines Elementes der in Fig. 1 dar- % gestellten Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführunosform, die bestimmte Merkmale der Erfindung enthält.

Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Ausschnittansicht einen Teil der in Fig. 4- dargestellten Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält, kurz gesagt, eine evakuierte Röhre 11, die eine dünne, transparente dielektrische Membrane 13 trägt. In der Röhre 11 erzeugt eine Elek- i tronenstrahlquelle 15 einen Elektronenstrahl 17, der auf die eine Oberfläche der Membrane 13 gerichtet wird. Die andere Oberfläche der Membrane 13 ist mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm 19 überzogen. Der Elektronenstrahl 17 tastet die Membrane ab; er wird in Abhängigkeit von der jeweils zugeführten Information in seiner Intensität moduliert. Die Oberfläche des Flüssigkeitsfilmes 19 wird durch die eich zufolge des Elektronenstrahls sammelnden Ladungsträger zerstört, was zu einer Änderung in der Dicke in den Bereichen der durch den Elektronenstrahl hervorge-

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rufenen Ladungsänderungen führt. Dies führt im Ergebnis zu optischen Störungen, wie an der Stelle 21. Die von der Lichtquelle 23 auegehenden Lichtstrahlen werden durch die Membrane in ein geeignetes optisches System 23 gerichtet und mit dessen Hilfe auf einen Projektionsschirm 27* Die durch den nicht zerstörten Bereich durchtretenden Lichtstrahlen werden auf den Anzeigeschirm 27 projiziert, während diejenigen Lichtstrahlen, die durch den zerstörten Bereich 21 des Filmes 19 hindurchtreten, d.h. diejenigen Lichtstrahlen, die durch den Bereich 21 hindurchtreten, in welchem der Elektronenstrahl wirksam gewesen ist,

werden derart gebrochen^ daß sie von dem optischen System

weg gerichtet sind. Hierdurch entsteht an den betreffenden Stellen ein dunkler Bereich auf dem Anzeigeschirm 27· Auf diese Weise wird das auf den Anzeigeschirm 27 auftreffende Licht durch die jeweils zugeführte Nachricht moduliert; es ruft eine dieser Nachricht entsprechende Sichtanzeige hervor.

Die evakuierte Röhre 11 enthält insbesondere einen Haieteil 29 und einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Teil 31; der Halsteil hängt mit dem kegelstumpfförmigen Teil an dessen den kleineren Durchmesser besitzenden Ende zusammen. Das den größeren. Durchmesser besitzende Ende dee kegelstumpfförmigen Teiles 31 ist mit einer Platte 33 versehen, die in dem dargestellten Aueführungsbeiapiel vorzugsweise optisch flach auegebildet ist, um eine Verteilung von durch sie hindurchtretendem Licht zu verhindern. In dem Halst eil 29 ist die Elektronenschleuder 15 angeordnet, die von herkömmlicher Ausführungsform sein kann.

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Die Elektronenschleuder 15 enthält eine an eine Speisespannungsquelle 37 herkömmlicher Bauart angeschlossene Kathode 35» ein Gitter 38 und an eine geeignete Speiseepannungsquelle 41 angeschlossene Beschleunigungs- und Fokussierungsanoden 39 und 40. Die kinetische Energie oder Geschwindigkeit der Elektronen in dem Elektronenstrahl 17 wird, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird, durch selektive Wahl des Potentials an der Kathode 35 in Bezug auf die Membrane 13 geändert, um eine Löschfunktion oder das Aufzeichnen einer Nachricht ausführen zu können. Der Elektronenstrahl 17 bleibt ausgeschaltet oder er wird eingeschaltet, um, wie nachstehend noch beschrieben wird, eine Schreibfunktion ausführen zu können. Das Ein- bzw. Ausschalten des Elektronenstrahls 17 erfolgt über das Steuergitter 38, das an eine geeignete Steuergitter-Speisespannungsquelle 42 angeschlossen ist, die ihrerseits durch die jeweils anzuzeigende Nachricht moduliert wird. In dem Halsteil 29 des Rohres 11 sind ein Paar X- und ein Paar Y-Ablenkplatten 44 bzw. 43 vorgesehen. An die Platten werden, wie nachstehend noch f beschrieben wird, mit Hilfe von Elektronenstrahl-Ablenkverstärkern 45 Ablenkpotentiale angelegt.

Die Elektronenstrahl-Ablenkverstärker 45 sind z.B. in zeitlicher Folge mit der darzustellenden Nachricht gesteuert, so daß der Elektronenstrahl 17 die Membrane 13 tastet, die durch ein dünnes, weitgehend nichtdeformierbares dielektrisches Blatt gebildet ist, das bei der dargestellten Ausführungsform transparent ist. Geeignete Materialien für die Membrane sind Glimmer,

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Aluminiumoxyd, SiIi ziummonoxyd, etc.. Die Membrane 15 wird in einer Ebene getragen, die zu der Planscheibe 53 parallel verläuft und die von dieser durch einen zweiten Elektronensammeiring 47 in geringem Abstand gehalten ist, der seinerseits in der Röhre getragen wird. Die Oberfläche der Membrane ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung auf die Elektronenschleuder 15 hin mit transparentem Material 4-9 überzogen, das Sekundärelektronen abgibt, wenn ihm von der Elektronenschleuder 15 her Elektronen zugeführt werden. Der Zweck dieser Maßnahme wird weiter unten noch näher beschrieben werden. Der Kollektorring 47 wird auf einem festen Potential gehalten, so daß er die Sekundärelektronen auffängt. Für das die Sekundärelektronen abgebende Material 49 wird vorzugsweise ein solches Material gewählt, dass das Verhältnis von abgegebenen Sekundärelektronen zu auftreffenden Elektronen für einen bestimmten ausgewählten Bereich der Aufprall-Elektronenenergien größer als eins und für einen anderen Energiebereich kleiner als eins ist. Geeignete Materialien sind dünne transparente Schichten aus elektrisch leitenden Materialien, wie Kupfer, Aluminium, Etc., oder Schichten aus Isoliermaterial, wie Magnesiumfluorid, Magnesiumoxyd, etc.. In gev/issen Anwendungsfällen kann für das Material der Membrane 13 ein solches Material verwendet werden, das selbst Sekundärelektronen abzugeben vermag. Wenn ein elektrischleitendes Material als Sekundärelektronen abgebendes Material 4-9 verwendet wird, dann wird es in Form von diskreten elektrischleitenden Punkten, die Zwecks Vermeidung einer Ladungsableitung voneinander isoliert sind, verwe

Fig. 3 veranschaulicht die Eigenschaften eines typischen Sekundärelektronen abgebenden Materials 49, das sich für die Verwendung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eignet. Wenn der Kollektorring 47 wesentlich positiver ist als die Membranenoberfläche an sämtlichen Stellen, so daß nahezu sämtliche Sekundärelektronen durch den Ring aufgefangen werden, und die Kathode 35 auf einem Potential E^* liegt, dann geben die Koordinatenwerte der Kurve 5Ί (die nachstehend als Schreib-Kurve bezeichnet wird) in Fig. 3 das Verhältnis derjenigen Elektronen, die die Oberfläche des Materials 49 verlassen, zu den Elektronen an, die auf dieser Oberfläche auftreffen. In der

Abzisse des betreffenden Kurvendiagramms ist das Beschleunigungspotential der auf die Sekundärelektronen abgebende Oberfläche auftreffenden Elektronen aufgetragen. Wie die Kurve zeigt, verlädt zwischen den Elektronenstrahlpotentialen E_-. und Ep eine größere Anzahl von Elektronen die Sekundärelektronen abgebende Oberfläche 49 als auf diese Oberfläche Elektronen auftreffen. Dies führt dazu, daß das Sekundärelektronen abgebende I Material in positiver Richtung aufgeladen wird, was seinerseits das Beschleunigungspotential erhöht. Wenn das Elektronenstrahlpotential das Potential Ί,^ übersteigt, übersteigt die Anzahl der auf das Material auftreffenden,von dem Elektronenstrahl herrührenden Elektronen die Anzahl derjenigen Elektronen, die die Oberfläche dieses Sekundärelektronen abgebenden Materials verlassen. Dies hat zur Folge, daß das Sekundärelektronen abgebende Material 49 an der Auftreffstelle des Elektronenstrahls in negativer Richtung aufgeladen wird.

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Wenn die Kathode auf einem positiveren Potential E^₂ gehalten würde, würde sich das Potential des KollektDrringes 47 in positiver Richtung von E„y. auf E^p verschieben. Auf diese Weise würde eine "neue" Kurve 53 erhalten werden, die in ihrem vom Punkt Ej£p beginnenden ansteigenden Teil durch eine stark ausgezogene Linie dargestellt ist und deren weiterer Verlauf durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese neue Kurve 53 besitzt dieselbe Form wie die Schreib-Kurve 51; sie ergibt sich durch einfache Verschiebung der Kurve 51 nach rechts. Sie ändert sich jedoch nicht, da ihr Verlauf von der Art des verwendeten Sekundärelektronen abgebenden Materials 49 abhängig ist. Wenn jedoch das Kathodenpotential auf Ego geändert wird und das Kollektorringpotential auf E₀,. festgehalten wird, dann wird die in Fig. 3 durch ausgezogene Linien dargestellte und nachstehend als Löschkurve bezeichnete Kurve 53* erhalten. Während die Sekundärelektronen abgebende Oberfläche 49 ein größeres Sekundärelektronen-Emissionsverhältnis als eins für ψ Elektronenstrahlpotentiale zwischen Ε_β. und Ej, besitzt, kehren viele dieser Sekundärelektronen zu der Oberfläche 49 zurück und nicht zu dem Kollektorring 47 hin, da das Oberflächenpotential der Oberfläche 49 positiver ist als das des Kollektorrings 47. Dadurch ist der tatsächliche Sekundärelektronenstrom des Kollektorrings 47 niedriger als der die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 49 erreichende Elektronenstrahlstrom. Die Lösch-Kurve 53* gibt somit den Verlauf des tatsächlichen Stromes und nicht des Emissionsstromes wider.

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Während des Betriebs ist die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 49 verformt oder vor Aufnahme einer Nachricht durch Anlegen des Potentials K^o ^an d-ie Kathode und des Potentials Ε~. an den Kollektorring 47 gelöscht; dadurch erfolgt ein Betrieb entsprechend der Lösch-Kurve 53'· Der Elektronenstrahl 17 wird eingeschaltet, und die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 49 wird in Rasterform durch Anschaltung geeigneter Potentiale an die Ablenkplatten 44 und 4J abgetastet. An jeder Stelle auf der Oberfläche 49 spielen sich folgende Vorgänge ab. Zunächst sei angenommen, daß das Ausgangspotentialjder Oberfläche an der zu betrachteten Stelle zwischen E* und Eq. liegt. Der auf diese Stelle auftreffende Elektronenstrahl führt zur Abgabe eines Sekundarelektronenstroms, der größer ist als der zugeführte Elektronenstrahl-oder Primärstrom, so daß die betreffende Stelle auf der Oberfläche 49 positiv geladen ist. Das Potential der betx'achteten Oberflächenstelle stabilisiert sich nahe Ε~. , also auf einen Wert, bei dem das Verhältnis von Sekundärelektronenstrom zu Primärelektronenstrom eins ist. Wenn das Ausgangspotential größer als E^ ist, übersteigt der Primärelektronenstrom den tatsächlichen Sekundäremissionsstrom. Hierbei lädt sich die betrachtete Oberflächenstelle negativ auf, bis sie ein Potential

nahe E_n, erreicht hat, bei dem das Verhältnis von Sekundäreleku ι

tronenstrom zu Primärelektronenstrom eins ist. Auf diese Weise ist die gesamte Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 49 gleichmäßig auf ein Potential nahe Ε_β/. aufgeladen, und zwar unabhängig von ihrem Ausgangspotential. Die Oberfläche 49 wird dann als "gelöscht" betrachtet.

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Nunmehr kann der "gelöschten" Oberfläche 4-9 ein den Nachrichtensignalen entsprechendes Ladungsbild überlagert werden, in_dem das Kathodenpotential auf K,,. gebracht wird und der Kollektorring 4-7 auf dem Potential E₀,. gehalten wird. Der Betrieb erfolgt somit entlang der Schreib-Kurve 51. Der Elektronenstrahl 17 bewirkt im ausgeschalteten Zustand eine Abtastung der Sekundärelektronen emittierenden Oberfläche 4-9, oder der Elektronenstrahl wird willkürlich oder zufallsmäßig zu einem gewünschten Bereich auf der Oberfläche hinpbgelenkt. An dieser Stelle, d.h. an der der Schreibvorgang gewünscht ist, wird der Elektronenstrahl durch die Gitterspannung wieder eingeschaltet, die durch die Kachrichtensignale moduliert ist. An jeder Stelle auf der Oberfläche 4-9, an der der Elektronenstrahl angeschaltet ist, spielen sich folgende Vorgänge ab. Es sei angenommen, daß eine solche Stelle zunächst auf einem Potential E_G-1 (dem Lösch-Ausgleichspotential) liegt. Bei diesem Potential ist, wie der Schreib-Kurve 51 entnehmbar ist, der Sekundär-Emissionsstrom niedriger als der Primärstrom bzw. der auf die betreffende Stelle auftreffende Elektrcnenstrahlstrom. Die betrachtete Oberflächenstelle wird somit negativ aufgeladen, bis aie'ein Potential E₂ erreicht. Bei diesem Potential stabilisiert sich die Aufladung der betrachteten Stelle, da der tatsächliche Strom dann Hull ist (Primärstrom gleich Sekundärstrom), Während des Schreib-Abtastvorganges wird der Elektronenstrahl über einige Oberflächenstellen in einem "Austast-Zustand" geführt, d.h. daß dabei der Elektronenstrom Null ist. Dei* Strom

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wird hierbei durch eine an das Gitter 58 angelegte negative Spannung abgeschaltet. An diesen Stellen bleibt das Oberflächenpotential der Oberfläche 4-9 nahe Eq/i ♦ Auf diese Weise erzeugt ein Schreib-Abtastvorgang die "geschriebenen" Stellen bei dem Potential £p ^un<^ ^l^e "nicht geschriebenen" Stellen nahe dem Potential Kadern Löschpotential. Die "Lösch"- und "Schreib"-Bedingungen können vertauscht werden. Die im obigen Beispiel

te für den Löschvorgang verwendete Kathodenspannung kam/für die Ausführung eines Schreibvorganges ausgenutzt werden, während die im obigen Beispiel für die Ausführung eines Schreibvorganges vorgesehene Kathodenspannung für die Ausführung eines Löschvorganges ausgenutzt werden könnte. Hierbei ist lediglich erforderlich, daß der Ausgleichspunkt bei einer Abtastung bei einem unterschiedlichen Potential liegt als der Ausgleichspunkt bei einer anderen Abtastung. Wenn einige Punkte auf einem Potential verbleiben und andere Punkte auf einem anderen Potential, dann ergibt sich an den Grenzlinien zwischen Punkten verschiedenen Potentials ein Potentialgradient oder ein elektrisches Feld. Wie oben- bereits erwähnt, ruft das elektrische Feld seinerseits eine Deformation des Flüssigkeitsfilmes 19 hervor.

Wie oben ausgeführt, trägt die Deckfläche der Membrane 13, die vorzugsweise optisch flach ausgebildet ist, den dünnen Flüssigkeit sfilm 19. Eine geeignete Flüssigkeit für den vorliegenden Anwendungsfall ist Silikonöl, wie es in Vakuumpumpen verwendet wird; andere dielektrische Flüssigkeiten können jedoch ebenfalls

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verwendet werden. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Membrane 13 aus Glimmer mit einer Dicke von weniger als ca. 0,13 mm und einer Flüssigkeitsfilmdicke zwischen ca. 0,013 und 0,13 mm. Die Oberflächengestalt des Flüssigkeitsfilmes 19 wird an jenen Stellen zerstört, an denen die Sekundärelektronen anittierende Oberfläche 4-9 auf ein Potential aufgeladen wird, das -von dem jeweiligen Umgebungspotential abweicht, wodurch ein örtliches elektrostatisches Feld erzeugt wird. Dadurch verzieht sich die Oberfläche des Filmes 19, wenn die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 49 in Bezug auf die jeweilige Umgebungsfläche entweder negativ oder positiv aufgeladen wird. Obwohl noch einige Unklarheiten hinsichtlich der damit verbundenen physikalischen Erscheinung vorhanden sind, wird

nach angenommen, daß jede der dargestellten Vorrichtungen / dem Prinzip der Dielektrophorese arbeitet. Unter dem Dielektrophorese-Effekt wird die Molekularbewegung verstanden, die durch Polarisation von Molekülen in einem nicht gleichförmigen Feld hervorgerufen wird. Der Einfluß elektrischer Felder auf einen Stoff, wie einen Flüssigkeitsfilm, bewirkt, daß die Filmmoleküle in dem Feld

Dipole bilden. Da ein elektrostatisches Dipol eine endliche Trennung von gleichen positiven und negativen Ladungen besitzt, wird ein derartiges Dipol mit dem Feld, auf das hin es erzeugt worden ist, ausgerichtet sein. Da das Feld nicht gleichförmig ist, d.h. an einem Ende des Dipole stärker ist als an dessen anderem Ende, wirkt an einem Ende des Dipols eine geringere Kraft. Die dipolaren Moleküle haben somit das Bestreben, in den

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Bereich des stärksten Feldes hinzuwandern. Wenn die Moleküle einen Teil eines Flüssigkeitsfilmes bilden, rufen sie eine Zunahme der Dicke der Flüssigkeit in der Nähe des stärksten Feldes hervor. Auf diese Weise wird die Oberflächengestalt des Filmes zerstört. Es wird angenommen, daß dieser Effekt das dominierende physikalische Prinzip bei den gezeigten Ausführungsformen d=r Erfindung darstellt. Es können jedoch auch gewisse andere physikalische Eigenschaften vorhanden sein, wie ™ der Effekt der Elektrophorese der Flüssigkeit, derzu>_folge eine Kraft auf die Flüssigkeit um die Stelle herum ausgeübt wird, auf die der Elektronenstrahl gerichtet ist. Die verschiedenen erwähnten Erscheinungen sind in der Zeitschrift "Journal of applied Physics", Volume 32, Seite 1784, 1961, von H.A. Pohl diskutiert.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Lichtquelle 23 durch eine Lichtbogenlampe gebildet, deren abgegebenes Lidat mit Hilfe einer (| Kondensorlinse 55 auf die freiliegende Oberfläche des Sekundärelektronen emittierenden Materials 49 gerichtet wird. Die Rückseite des Röhrenkolbens ist mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche 57 versehen, die parallel zu der Planscheibe 33 verläuft und die dazu dient, die Übertragung von Licht in die Röhre 11 zu erleichtern. Das von der Lampe 23 abgegebene Licht gelangt durch das Emissionsmaterial 49, durch die Membrane 13 und den Ölfilm 19 hindurch in das optische System 25 hinein.

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Zum Zwecke der Erläuterung sind in Fig. 1 und 2 verschiedene typische Lichtstrahlen 59» 61 und 63 eingetragen. Die einfallenden Lichtstrahlen 59 und 61, die durch die nicht zerstörten Bereiche des Ölfilmes 19 hindurchgelangen, gelangen im weiteren direkt zu einem Projektionsobjektiv 65 des optischen Systems 25 hin. Die Lichtstrahlen werden mit Hilfe eines Spiegels 67 auf den Anzeigeschirm 27 reflektiert. Der einfallende Lichtstrahl 63, der in die aufgelöste Fläche 21 des Flüssigkeitsfilms 19 einfällt, wird durch die Linsenwirkung des verdickten Filmes derart gebrochen, daß seine Austrittsbahn derart geändert ist, daß er nicht zu dem Projektionsobjektiv 65 hin gelangt und damit auch nich auf den Anzeigeschirm 27. Dadurch wird in jenen Bereichen des Flüssigkeitsfilmes 19 _r an denen ein elektrischer Feldgradient existiert, auf dem Projektionsschirm 27 ein dunkler Anzeigebereich hervorgerufen. Auf diese Weise wird auf dem Anzeigeschirm 27 ein der der Speisespannungsquelle 42 zugeführten Nachricht entsprechendes sichtbares Bild erzeugt.

Die dargestellte Vorrichtung eignet sich zur Darstellung von zufallsmäßig auftretenden alphanumerischen Zeichen sowie für eine rastermäßige Abtastung, wie sie beim Fernsehen üblich ist.. Bei der Darstellung zufallsmäßig auftretender Zeichen wird der Elektronenstrahl im Aus-Zustand willkürlich oder zufällig in einen gewünschten Bereich auf der Membrane 13 abgelenkt. In dem gewünschten Bereich wird der Elektronenstrahl wieder eingeschaltet, wodurch die Nachricht (z.B. ein Zeichen) durch

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krummlinige oder geradlinige Segmentabschnitte beschrieben wird. Bei der Darstellung von Zeichen in Rasterform wird der Elektronenstrahl im Aus-Zustand derart abgelenkt,'daß die Membrane 13 in Rasterform abgetastet wird. Der Elektronenstrahl wird dann zu geeigneten Zeitpunkten während des Abtastens wieder eingeschaltet, um die gewünschte Nachricht zu schreiben.

Bei der in Fig. A- dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der LicÜBtrahl von der Membrane reflektiert und nicht durch sie hindurchgeleitet. Diese Ausführungsform umfaßt einen evakuierten Röhrenkolben 71» der dem in Fig. 1 gezeigten Röhrenkolben entspricht, der jedoch im Unterschied zu diesem Röhrenkolben so geformt ist, daß er zwei Röhrenhälse besitzt, nämlich einen Uberflutun^s-Elektronenschleuder-Hals 73 und einen Elektronenstrahl-Elektronenschleuder-Hals 75· Die Achsen beider Hälse schneiden sich unter Bildung eines spitzen Winkels, wie dies Fig. A- verdeutlicht. Der Röhrenkolben 71 enthält ferner eine vorzugsweise optisch flache Planscheibe 77» die an dem Ende der Röhre gegenüber den Elektronenschleuderhälsen 73 und angeordnet ist. In dem Uberflutungs-Elektronenschleuder-Hals 73 ist eine Uberflutungs-Elektronenschleuder 81 angeordnet, die von einer geeigneten Speisespannungsquelle 79 her gespeist wird und die Elektronenstrahlen in Richtung auf die Planscheibe 77 abgibt, wie dies nachstehend näher beschrieben wird. Ir, dem Elektronenstrahl-Elektronenschleuder-Hals 75 sind eine

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Elektronenschleuder 83 und zwei Paare X- und Y-Ablenkplatten bzw. 87 untergebracht, die den bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 beschriebenen Platten entsprechen. Die Elektronenschleuder 8J enthält eine Kathode 89, die an eine geeignete Kathodenspannungsquelle 91 angeschlossen ist, und ein Steuergitter 931 dessen Potential durch eine Gitterspannungsquelle 95 bestimmt wird. Die Elektronenschleuder 83 enthält ferner Beschleunigungs- und Fokussierungsanoden 97 und 98, die in geeigneter Weise von einer Speisespannungsquelle 99 her gespeist werden. An die X- und Y-Ablenkplatten 85 und 87 werden mit Hilfe von Verstärkern 101 geeignete Spannungen angelegt.

Parallel su der Röhren-Planscheibe 77 und räumlich von dieser getrennt ist eine Membrane 103 vorgesehen, die von einem Stützring 105 getragen wird. Parallel zu der Membrane 103 ist auf der der Planscheibe 77 gegenüberliegende Seite ein Sekundärelektronen-Kollektorschirm 107 angeordnet, der auf einem geeigneten Potential gehalten wird, um diese Sekundärelektronen aufzufangen. Sofern erwünscht, kann die in Verbindung mit der zuvor betrachteten Ausführungsform erläuterte Kollektorringkonstruktion anstelle des Kollektorschirmes 107 verwendet werden.

1/3 folgenden sei die in Fig. 5 dargestellte 'vergrößerte Ausschniotansichc betrachtet;. Hierbei besteht dae Membrane "OJ vorzugsweise aus einem dielektrischen Material. Die zu der Planscheibe 77 hinzeigende Oberfläche der Membrane ist mit

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einem dünnen, Licht reflektierenden Spiegel 109 aus dielektrischem Material überzogen, wie mit abwechselnd aufeinanderfolgenden dünnen Schichten aus Magnesiumfluorid und Zinksulphit. Die von der Planscheibe am weitesten entfernt und dem Kollektorschirm 107 benachbarte Oberfläche der dielektrischen Membrane 103 ist mit einer Schicht aus einem Sekundärelektronen emittierenden Material 111 überzogen, das dem bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwendeten Material ähnlich sein kann, jedoch mit der Ausnahme, daß es nicht lichtdurchlässig zu sein braucht. Wie im Zusammenhang mit der zuvor erläuterten Ausführungsform erwähnt, kann die Sekundärelekbroaen ^uii;ci.?■■·-^ide Oberschicht 111 weggelassen und ein solches Material für die Membrane 103 verwendet werden, daß die für eine Sekundärelektronenemission erforderlichen Emissionseigenschaften aufweist. Auf dem reflektierenden Material 109 ist ein dünner Flüssigkeitsfilm 113, wie Silikonöl, verteilt.

Die Deckfläche der Membrane 103 wird durch das Licht einer Lichtquelle 115 beleuchtet, die durch eine Lichtbogenlampe gebildet ist; diese Lichtbogenlampe ist im vorderen Teil eines Kugelspiegels 117 angeordnet. Das von der Lichtquelle lly abgegebene Licht tritt durch eine Projektionslinse 119, deren Brennpunkt mit dem Brennpunkt einer Kollimationslinse 121 zusammenfällt, die zur Beleuchtung der Deckfläche der dielektrischen Membrane 103 parallele Lichtstrahlen abgibt. Die Linsen 119 und 121 sind auf einer gemeinsamen Achse augüorcue-.,

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An dem gemeinsamen Brennpunkt der Linsen 119 und 121 ist eine in einem Reflexionsspiegel 125 enthaltene Öffnung 12$ vorgesehen. Die Planfläche des Reflektionsspiegels 125 verläuft in Bezug auf die gemeinsame Achse der Linsen 119 und . unter einem Winkel von etwa 45 . Zur Aufnahme des durch den Spiegel reflektierten Lichtes und Vornahme einer entsprechenden Anzeige ist hier ein Projektionsschirm 127"rorgesehen.

Während der Anzeige bzw. Projektion kann eine Löschung dadurch schnell bewirkt werden, daß die uberflutungs-Elektronenschleuder 81 mit starkem Elektronenstrahlstrom eingeschaltet wird; im Unterschied hierzu kann das jeweilige Bild durch Einschalten der Überflutungs-Elektronenschleuder öl mit niedrigem Elektronenstrahlstrom allmählich zum Verschwinden gebracht werden. Die Überflutungs-Elektronenschleuder 81 gibt Elektronenstrahlen auf die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche 111 ab, was zu einem ähnlichen Ergebnis führt, wie dies r in Verbindung mit JFig. 3 bereits erläutert worden ist. Die Kathode der überflutungs-Elektronenschleuder wird zum Betrieb auf ein dem Potential E^p gemäß Fig. 3 entsprechendes Potential gebracht, woraufhin die Oberfläche 111 die Überflutungs-Elektronen gemäß der Kurve 53' aufnimmt. Sämtliche Punkte der Oberfläche 111 werden somit gleichmäßig auf ein Potential nahe Έ~, aufgeladen, d.h. auf das Potential des Kollektorschirmes 107. Die Überflutungs-Elektronenschleuder wird dann abgeschaltet. Sodann wird der von der Elektronenschleuder &5

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abgegebene Elektronen Platten ...^; und 87 au: wie in Verbindung; mit bereits erläutert eir= t as tbew errang veranla ein Potenzial E^ _Λ ; <ider Sehr':-.^ b-Elektro-a;, strahl eM-aprechenc· eines Sc reib-Vorgan troneiisc ^euder c3 der Obe:? Lache 111 <-

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die Ausführung kontinuierlich aufeinanderfolgender Schreibvorgänge führt zu einem Bild, in welchem die jeweils ältere (zuvor geschriebene) Information verblaßt und die neue (gerade geschriebene) Information einen starken Kontrast besitzt. Eine selektive Löschung kann durch Umschalten der Kathode 89 der Elektronenschleuder 83 vom Potential E™ auf das Potential Ejrp» ^<*^urc'^Q Abgabe des Elektronenstrahls dieser m Elektronenschleuder 33 auf einen bestimmten Punkt auf der CoerC'üoiie 111 und durch Einschalten dieses Elektronenstrahls bewirkt werden. Der betreffende Punkt wird somit auf dem Hintergrund-Potential nahe Eq_x. gehalten; er verschwindet in dem produzierten Bild.

Zum Zwecke der folgenden Erläuterung sind in Pig. 4 drei typische Lichtstrahlen dargestellt und mit 131,133 und 135 bezeichnet. Die von der Lichtquelle 115 ausgehenden Lichtstrahlen 131,133 und 135 gelangen durch die Linse 119, die Blenden- * Öffnung 123 und die Linse 121 hindurch. Die Lichtstrahlen werden parallel weitergeführt und auf den Ölfilm 113 projiziert, j

und zwar im wesentlichen in einer senkrecht zu dessen Oberfläche verlaufenden Sichtung. Die Lichtstrahlen 133 und 135 gelangen durch den Ölfilm 113 hindurch und werden durch die reflektierende Oberfläche 109 in Bichtung ihres Einfallweges wieder zurückreflektiert. Ba der Flüssigkeitsfilm 113 an den Stellen, an denen die Strahlen 133 und 135 auftreffen, nicht zerstört ist, wird keiner dieser Strahlen durch den Ölfilm

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gebrochen. Auf diese Weise werden die Lichtstrahlen 133 und in dem optischen System "eingefangen"; sie kehren durch die Spiegelöffnung 123 wieder zurück. Der senkrecht auf die Membrane 103 auftreffende Strahl 131 gelangt ebenfalls durch den Film 113 hindurch; erwird von der reflektierenden Oberfläche reflektiert. Da jedoch der einfallende Lichtstrahl 131 und der reflektierte Lichtstrahl 131 durch die an der betreffenden Stelle zerstörte Oberfläche des Ölfilms 113 gebrochen werden, % gelangt der austretende Lichtstrahl durch die Linse 121 zu der reflektierenden Oberfläche des Spiegels 125 hin, der den betreffenden Lichtstrahl auf den Anzeigeschirm 12? richtet. Damit bewirken diejenigen Bereich des Flüssigkeitsfilmes 113? die durch den durch den Schreib-Elektronenstrahl hervorgerufenen Feldgradienten zerstört worden sind, eine Ausleuchtung entsprechender Bereiche des Anzeigeschirms 127, und zwar derart, daß eine sichtbare Anzeige der zugeführten elektrischen Nachrichten erfolgt. J

Die Erfindung ist vorstehend zwar nur anhand zweier spezieller Ausführungsbeispiele näher erläutert worden; sie ist jedoch auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sondern kann ohne Abweichung vom Erfindungsgedenken noch in verschiedener Weise modifiziert werden.

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Claims (16)

Patentansprüche

1. Verfahren zur optischen Anzeige von durch elektrische Signale übertragenen Nachrichten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektronenstrahl (17) auf eine Fläche einer dielektrischen Membrane (13) gerichtet wird, die auf ihrer anderen Fläche einen relativ dünnen Flüssigkeitsfilm (19) trägt, dessen Oberflächengestalt mit Auftreffen gbs Elektronenstrahls (17) zerstört wird, dai. die Intensität des Elektronenstrahls (17) in Abhängigkeit von den elektrischen Signalen gesteuert wird und daß auf den Flüssigkeitsfilm (19) Licht gerichtet wird, das ein sichtbares Bild von den zerstörten Bereichen des Flüssigkeitsfilms (19) erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht durch den Film (19) und durch die Membrane (13) hindurch projiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht durch den Film (19) hindurch gerichtet und von der Oberfläche der Membrane (13) durch diesen Film (19)

wieder zurückreflektiert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine evakuierte Röhre (11 in jj'ig. 1), durch eine Elektronenstrahlquelle (15), durch Steuereinrichtungen (37) zur Steuerung der Ablenkung und Intensität des

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6AD OHiGINAi.

Elektronenstrahls (17) in Abhängigkeit von jeweils auftretenden l.achrichten übertragenden Signalen, durch eine in der Hohre (11) angeordnete dünne dielektrische Membrane (13), auf deren erste Fläche der Elektronenstrahl (17) gerichtet ist und die dadurch in einem der Jeweiligen Nachricht entsprechenden Muster elektrostatisch aufgeladen wird, durch einen von der zweiten Fläche der Membrane (13) getragenen Flücsigkeitsfilm (19) der durch auf das genannte Huster zurückgehende elektrische Felder aufgeteilt wird, und durch eine Lichtquelle (23) und durch Einrichtungen (55) > die die Lichtstrahlen von dieser Lichtquelle (25) aus zu der* Flüssigkeitsfilm (19) derart hinieiten, daL ein sichtbares Bild von eier der Nachricht entsprechenden Flächendeformationen dieses Filmes (19) auftritt.

5. Vorrichtung; nach Anspruch 4, cauurch gekennzeichnet, daß die Membrane (13) flach und nahezu nicht; verformbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anzeigeschirm (27) und ein linsensystem (25) vorgesehen sind, das durch die nicht zerstörten Bereiche des Filmes (19) hindurchtretende Lichtstrahlen auf den Anzeigeschirm (27) projiziert, dal: die Lichtquelle (23) und das Linsensystem (25) auf gegenüberliegenden Seiten der Membrane angeordnet sind und daß die Membrane (13) aus lichtdurchlässigem Material besteht, so daß von der Lichtquelle (23) abgegebene Lichtstrahlen durch aen Flüssigkeitsfila (19) und durch die Membrane (15) hindurchgelan^en. 009834/1542

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7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anzeigeschirm (127) und ein Linsensystem (1191 121) vorgesehen sind, das durch die zerstörten Bereiche des Filmes (115) hindurchtretende Lichtstrahlen auf den Anseigeschirm (127) projiziert, daß die Lichtquelle (115) und das Linsensystem (119,121) auf derselben Seite der Membrane (105) angeordnet sind und daß zwischen der Membrane (103) und dem Film (113) eine lichtreflektierende Schicht (109) vorgesehen ist, die auf ihr auftreffendes Licht reflektiert.

δ. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Oberfläche der Membrane (13;103) ein Sekunderelektronen emittierendes Material aufgebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine überflutungs-Elektronenschleuder (81) vorgesehen ist, die einen Elektronenstrahl auf die erste Oberfläche der.ⁿembrane (103) abgibt.

10. Vorrichtung nach ^Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überflutungs-Elektronenschleuder (c1) vorgesehen ist, die einen Elektronenstrahl auf die Sekundärelektronen emittierende Oberfläche (111) abgibt.

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11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine evakuierte Röhre (11 bzw. 71) mit einer dünnen dielektrischen Membrane (1$ bzw. 103)? durch Einrichtungen (15 bzw. fc>3) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls (17) und Abgabe dieses Elektronenstrahls auf die erste Oberfläche der Membrane (13 bzw. 103), durch Einrichtungen (37,4-2 bzw. 91,95) zur Steuerung der Ablenkung und Intensität des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von elektrischen Signalen und durch einen von der anderen Oberfläche der Membrane (13 bzw. 103) getragenen dünnen IPlüssigkeitsfilm (19 bzw. 113), der durch elektrostatische Ladung selektiv auflösbar ist, welche durch den Elektronenstrahl hervorgerufen wird, und der im aufgelösten Zustand ein den zugeführten elektrischen Signalen entsprechendes sicütbares Bild beinhaltet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dab

die Membrane (13 bzw. 103) flach und nahezu nicht verformbar ist.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche Eigenschaften einer Seiiundärele^tronen emittierenden Oberfläche aufweist;.

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14-. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,, daß die Membrane (13 bzw. 105) in Richtung aui" aie Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung (1y bzw. l~$) zu mit einem Material (49 bzw. 111) überzogen ist, das Sekundärelektronen zu emittieren imstande ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 12, daaurch gekennzeichnet;, daß die dem jj'lüssigkeitsfilui (113) zugewandte Oberfläche der heiTibrane (103) rait einer oder mehreren Schichten (109) eines dielektrischen Materials überzogen ist und lichtreflektiertend ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ^ek daß eine Elektronenüberflutungs-Elektronenschleuder (81) auf der dem Flüssigiieitsfilm (113) gegenüberliegenden Seite der dielektrischen I-iembrane (103) angeordnet ist.

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