DE1903632B2 - Bildschirm fuer eine dunkelschriftroehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bildschirm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der FR-PS 14 64 002 ist bereits ein Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre bekannt, der Kalziumfluorid enthält, das mit zweiwertigem Europium und Samarium dotiert ist

Ferner sind aus den US-PSen 27 52 521,25 63 472 und 24 32 908 Dunkelschriftröhren bekannt, bei denen durch Beschüß eines Alkalihalogenid-Bildschirmes mit einem Elektronenstrahl Farbzentren erzeugt werden, die ein Bild ergebein, das in durchfallendem oder reflektiertem Licht betrachtet werden kann. Die Farbzentren verschwinden allmählich wieder, sie können jedoch auch durch Erwärmen des Alkalihalogenides beseitigt werden. Die zum Löschen eines Bildes erforderliche Wärme hat man bisher auf die verschiedenste Weise erzeugt, z. B. durch Heizfäden, oder durch Beleuchten des Bildschirmes mit Ultraviolett- oder Infrarot-Strahlung hoher Intensität, deren Wellenlänge in das Absorptionsband des Alkalihalogenid-Bildschirmes fällt.

Bei den bekannten Bildschirmen für Dunkelschriftröhren benötigt die Löschung durch Wärmeeinwirkung oft verhältnismässig viel Zeit und ein neues Bild kann erst dann auf dem Bildschirm erzeugt werden, wenn dieser einen wesentlichen Teil der zum Löschen zugeführten Wärmemenge wieder abgegeben hat. Es ist daher wünschenswert, das Bild durch einen Elektronenstrahl oder Licht erzeugen und auf andere Weise als durch Wärmeeinwirkung löschen zu können.

Schließlich ist aus der US-PS 25 63 472 ein Skotophor-Bildschirm bekanntgeworden, bei dem außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegende Absorptionsbänder erzeugt und wieder gelöscht werden können. Die mit einem solchen Bildschirm erzeugten Bilder sind jedoch für das Auge unsichtbar und müssen erst durch einen Bildwandler sichtbar gemacht werden.

Bei gewissen Kathodensti ahlröhren, die eine unsichtbare Spur liefern, sowie auch bei bestimmten Kathodenstrahlröhren, die eine sichtbare Dunkelspur zu erzeugen gestatten, tritt außerdem bei der Beaufschlagung mit te Kathodenstrahlen eine unerwünschte Lumineszenz auf, die bei Dunkelschriftröhren recht störend sein kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre anzugeben, der ein sichtbares Dunkelspurbild liefert, rasch gelöscht werden kann und keine unerwünschte Lumineszenz aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen

Bildschirm der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1

Der Bildschirm gemä3 der Erfindung läßt sich schnell löschen, Kathodenstrahlen erzeugen praktisch keine Lumineszenz und außerdem kann ein höheres Kontrastverhältnis erreicht werden als bei der. bekannten Dunkelschriftbildschirmen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 und 2 graphische Darstellungen der Absorptionseigenschaften von zwei Bildschirmmaterialien gemäß der Erfindung vor und nach dem Löschen, und

Fig.3 und 4 Schnittansichten von Kathodenstrahlröhren, die einen Bildschirm gemäß der Erfindung enthalten.

Ein photochromisches Material, wie es hier verwendet wird, ist ein Material, das Absorptionsbänder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums enthält, die durch Photonen und Elektronen erzeugt und durch Photonen wieder beseitigt werden können. Bei den hier beschriebenen speziellen anorganischen kristallinen photochromischen Materialien sind die Absorptionsbänder durch einen Beschüß des photochromischen Materials mit einem Elektronenstrahl induzierbar. Bei der Beseitigung der Absorptionsbänder in diesen Materialien spielt ein durch Photonen induzierter Elektronenübergang eine Rolle. Bei diesem Mechanismus verursacht die Absorption eines Photons den Obergang eines Elektrons von einer Haftstelle im photochromischen Kristall zu einer anderen Stelle im photochromischen Kristall. Dieser Elektronenübergang hat das Verschwinden eines vorher erzeugten Absorptionsbandes zur Folge. Die photochromischen Materialien gemäß den Ansprüchen lumineszieren bei Elektronenbeschuß nicht

Es wird in einem Bildschirm ein photochromisches Material verwendet, welches ein Erdalkalititanat enthält, z.B. Strontiumtitanat, das mit Eisen und/oder Molybdän dotiert ist, oder Kalziumtitanat, das mit Eisen und/oder Molybdän dotiert ist. Ferner kann Kalziumfluorid verwendet werden, das mit zweiwertigem Cer, Lanthan, Gadolinium oder Terbium dotiert ist.

In F i g. 1 sind die charakteristischen Absorptionseigenschaften eines 1 mm dicken Kalziumtitanatkristalls, der mit 0,05% Eisen und 01,% Molybdän dotiert ist, dargestellt. Dies ergibt ein Kalziumtitanatmaterial, das 100 bis 2000 Teile Eisen und Molybdän pro Million Teile des Materials enthält Die Kurve 1 zeigt die Absorptionscharakteristik dieses Materials bevor es durch einen Elektronenstrahl gefärbt worden ist. Dabei sind längs der Ordinate die optische Dichte und längs der Abszisse die Wellenlänge in Angström aufgetragen. Diese Kurve gilt außerdem für die Absorptionseigenschaften des Materials nach dem Löschen oder Bleichen eines vorher gefärbten Kristalls dieses Materials. Zum Löschen wird der gefärbte Kristall Licht hoher Intensität, dessen Wellenlänge im Absorptionsband der Kurve 1 liegt, ausgesetzt Insbesondere wird Licht mit einer Wellenlänge von etwa 4300 A verwendet Die Kurve 2 zeigt die Absorptionscharakteristik des Kalziumtitanats nachdem es durch einen Elektronenstrahl gefärbt oder angeregt worden ist. Der durch einen Elektronenstrahl gefärbte Kristall sieht nahezu schwarz aus, während das ungefärbte oder gelöschte Material, dessen Absorptionscharakteristik durch Kurve 1 wiedergegeben wird, transparent und in der Farbe

relativ neutral aussieht

Bei allen hier beschriebenen photochromischen Materialien ist der Wirkungsgrad des durch Photonen bewirkten Elektronenüberganges, der die Löschung zur Folge hat wesentlich kleiner als de» Wirkungsgrad beim Erzeugen eines Bildes im Kristall. Bei normaler Raumbeleuchtung tritt dahe; keine wesentliche Lö- ' schur.g des Bildes ein und zum Ausbleichen wird vorzugsweise hochintensives Licht der Wellenlänge, bei der der Ausbleichungswirkungsgrad am größten' ist verwendet

Fig.2 ist eine graphische Darstellung der Absorptionscharakteristik von Kalziumfluorid, das mit zweiwertigem €er dotiert ist Dieses Material ist vor der Färbung durch einen Elektronenstrahl für sichtbares Licht verhältnismäßig transparent und hat ein Absorptionsband mit einem Maximum bei etwa 4000 A, wie die Kurve 5 zeigt Wenn entweder Licht in dem Wellenlängenbereich um 4000 A oder ein Elektronenstrahl auf den KalziumfluoridkristalJ auftrifft, ändern sich die Absorptionseigenschaften in die, welche in Kurve 6 dargestellt sind und im Kristall verbleibt ein sichtbares Bild infolge der Erhöhung der Absorption im Wellenlängenbereich zwischen etwa 4800 A und etwa 6400 A. Die Absorptionscharakteristik gemäß Kurve 6 hat zur Folge, daß der Kristall bei Beleuchtung mit weißem Licht grün aussieht. Diese Absorptionscharakteristik kann durch Beleuchten des Kristalles mit intesivem grünem Licht wieder rückgängig gemacht werden. ^₀

Fig.3 zeigt schematisch eine Kathodenstrahlröhre

10 mit einem Bildschirm 11, der aus einem der hier beschriebenen photochromischen Materialien besteht Die Kathodenstrahlröhre 10 weist ein evakuiertes Vakuumgefäß 12 mit einem Kolbenteil 13 und einem Hals 14 auf, der einen Winkel mit der Achse des Kolbenteiles 13 bildet Im Kolbenteil 13 der Röhre 10 befindet sich eine kristallische Schicht 11 aus photochromischem Material, z. B. Kalziumtitanat, das mit zweiwertigem Eisen dotiert ist und die oben beschriebenen Eigenschaften hat.

Die den Bildschirm darstellende photochromische Schicht 11 befindet sich auf einem ebenen, optisch transparenten Teil 15 des Kolbens 13. Die entgegengesetzte Wand 16 des Kolbens 13 ist ebenfalls eben und optisch transparent, so daß Licht unverzerrt hindurchtreten kann. Innerhalb des Halses 14 der Röhre 10 befindet sich ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 17, das einen fokussierten Kathodenstrahl auf die Schicht

11 wirft Das Strahlerzeugungssystem 17 kann in üblicher Weise ausgebildet sein. Der erzeugte Elektronenstrahl wird über die Oberfläche des Bildschirmes durch ein magnetisches Feld abgelenkt, das durch Horizontalablenkspulen 18 und Vertikalablenkspulen 19 erzeugt wird. Die Ablenkspulen 18 und 19 sind mit nicht dargestellten Ablenkschaltungen verbunden.

Die verschiedenen ElektrodenanschlüFse 21 des Strahlerzeugungssystems sind, wie dargestellt, mit einer Gleichspannungsquelle 22 verbunden, die die erforderlichen Betriebsspannungen liefert Die Kathode und das Steuergitter des Strahlerzeugungssystems 17 sind !aber einen Signalempfänger 23 mit der Spannungsquelle 22 verbunden, so daß eine Betriebsspannung zur Verfügung steht, die eine geeignete Sperrspannung für den Elektronenstrahl ergibt Der Empfänger kann irgendein zur Modulation des Elektronenstrahls geeigneter Typ sein.

Durch die transparenten Kolbenwände wird eine

sichtbare Strahlung au.' den aus der Schien« 11 bestehenden Bildschirm von einer Strahlungsquelle 3! geworfen, die sichtbare Strahlung liefert, welche mindestens zum Teil in das durch den Elektronenstrahl erzeugte Absorptionsbrnd des Bildschirms fällt Die Strahlungsquelle kann eine weißes Licht liefernde Wolframlampe sein. Bei der beschriebenen Anordnung ist die den Bildschirm bildende photochromische Schicht 11 im unerregten Zustand transparent so daß die Strahlung von der Strahlungsquelle 31 dann durch die Schicht U zu einem Betrachter 32 durchgelassen wird.

Die Schicht 11 kann aus einem einzigen Kristall photochromischen Materials gebildet sein. Das photochromische Material kann auch als transparente Aufdampfschicht oder als transparente heiß gepreßte Schicht aufgebracht oder in ein Glas oder eine Kunststoff-Folie mit dem gleichen Brechungsindex wie das photochromische Material, um eine Streuung an den Oberflächen der den Schirm bildenden einzelnen photochromischen Teilchen zu vermeiden, eingebettet werden. Im allgemeinen braucht der photochromische Schirm nicht dicker gemacht zu werden als die Eindringtiefe des Elektronenstrahls, die eine Funktion der Strahlspannung und der Dichte des photochromischen Schirmes ist

Beim Betrieb der in F i g. 3 dargestellten Einrichtung wird dem Strahlerzeugungssystem 17 durch den Empfänger 23 eine Signalspannung zugeführt, die bewirkt, daß der Elektronenstrahl sichtbare Spuren auf den photochromischen Schirm schreibt Die den Elektronenstrahl während seiner Ablenkung durch die Spulen 18 und 19 modulierenden Signalspannungen erzeugen das gewünschte Bild auf der den Bildschirm bildenden Schicht, in dem sie die Absorptionseigenschaften bestimmter Bereiche des Schirmes ändern. Die auf diese Weise erzeugten Bilder können entweder selektiv oder vollständig durch Licht gelöscht werden, dessen Wellenlänge im Absorptionsband liegt und das eine höhere Intensität hat als das Licht von der Strahlungsquelle 31. Strahlung mit einer zum Löschen geeigneten Wellenlänge kann beispielsweise mit eilnem Laser 33 erzeugt werden. Diese Strahlung kann in irgendeiner gewünschten Weise auf die Oberfläche des Bildschirmes gelenkt werden, um eine selektive Löschung zu bewirken. Andererseits kann man zum Löschen auch eine Lichtquelle, wie eine hochintensive Flutlichtquelle, verwenden.

Fig.4 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung eine Kathodenstrahlröhre 40 mit einem photochromischen Bildschirm 41, der sich auf einer optisch transparenten Frontscheibe 42 befindet. Auf der dem Strahlerzeugungssystem der Röhre zugewandten Seite des Bildschirms 41 befindet sich ein reflektierender Überzug 43, z. 8. aus Aluminium. Der Bildschirm 41 enthält ein feinteiliges, pulverförmiges photochromisches Material, das Licht durch Streuung an den Pulverteilchen reflektiert Spuren oder Bilder auf dem Bildschirm der Röhre 40 werden also in reflektiertem Licht und nicht in durchscheinendem Licht betrachtet. Die Teilchengröße des Pulvers soll im allgemeinen kleiner als 5 μιη und vorzugsweise etwa 1 μιη sein. Der Bildschirm 41 ist eine etwa 10 μιη dicke Schicht, die auf der Oberfläche der aus Glas bestehenden Frontscheibe, durch Absetzen, Auftragen mittels einer Suspension oder irgendeine andere geeignete Weise aufgebracht wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Lichtquelle auf derselben Seite des Bildschirmes wie der

Betrachter, also vor dem Bildschirm.

Die Frontscheibe 42 der Röhre 40, die den photochromischen Bildschirm trägt, ist für Licht im Absorptionsband des angeregten photochromischen Materials optisch transparent. Ein auf dem Schirm 41 erzeugtes Bild kann durch Beleuchten des Bildschirmes mit Licht, dessen Wellenlänge im Absorptionsband des photochromischen Materials liegt, gelöscht werden. Vorzugsweise hat das für die Löschung verwendete Licht eine hohe Intensität, da der Wirkungsgrad beim Löschen kleiner ist als der beim Aufzeichnen des Bildes. Das auf dem Schirm erzeugte Bild kann entweder ganz oder teilweise gelöscht werden. Zur teilweisen Löschung kann man sich eines Faseroptiklichtstiftes 44 bedienen, durch den das die Löschung bewirkende Licht auf gewünschte Teile des Bildschirmes gerichtet werden

Kathodenstrahlröhren mit einem aus Pulver bestehenden photochromischen Bildschirm des anhand von F i g. 4 erläuterten Typs zeichnen sich im Vergleich zum Stand der Technik durch höheres Kontrastverhältnis und dunkler aussehende Bilder aus. Dies hat seine Ursache in der inneren Reflexion des Lichtes in den Pulverteilchen, durch die sich ein im Effekt längerer Absorptionsweg und dadurch eine größere optische Dichte ergeben.

Ohne die reflektierende Schicht 43 würde ein Teil des nichtabsorbierten Lichtes verlorengehen, welcher in einer vom Betrachter abgewandten Richtung durchtritt oder gestreut wird. Die Bildhelligkeit wäre also ohne die reflektierende Schicht geringer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre, mit einer Schicht, die eine eine durch Elektronen oder Photonen erzeugbare und beseitigbare Absorption j im sichtbaren Spektralbereich aufweisende dotierte Erdalkaliverbindung enthält dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Erdalkaliverbindung ein mit Eisen und/oder Molybdän dotiertes Erdalkalititanat oder ein mit zweiwertigem Cer, Lanthan, Gadolinium oder Terbium dotiertes Kalziumfluorid ist

2. Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Erdalkaliverbindung Kalziumtitanat ist, das mit 0,05% Eisen und 0,1% Molybdän dotiert ist