DE1937208A1 - Bildschirm fuer Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

Iwatsu Electric Company Limited ο j mit inen

ToRlOf Japan

Bildschirm für Kathodenstrahlröhren

Die Erfindung betrifft einen Bildschirm für Kathodenstrahlröhren.

Es gibt gewöhnlicheBildschirme, welche beim Auftreffen eines Elektronenstrahls auf sie aufleuchten, Farb-Bild-schirme, bei welchen verschiedene Phosphorarten auf verschiedene Abschnitte der Bildschirm-Oberfläche aufgetragen sind und der Elektronenstrahl selektiv ausgestrahlt wird, um die Lumineszenzfarhe zu variieren, und Bildschirme für sogenannte Direktsicht-Speicherröhren, bei welchen der Elektronenstrahl zur Speicherung einer elektrischen Ladung auf einem nahe des Bildschirms angeordneten Isolator herangezogen wird.

Die derzeit verbreitet für Farbfernsehempfänger in Gebrauch befindlichen Bildschirme vermögen im allgemeinen alle Farben wiederzugeben. Bekannt sind beispielsweise Bildschirme vom Schattenmasken-Typ und vom Chromatron-Typ, Zur Verwendung bei Kathodenstrahlröhren, die als Oszillographen oder Daten-Wiedergabevorrichtungen arbeiten, ist es jedoch nicht erforderlich, daß alle Farben wiedergegeben

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werden, und es gibt viele Anwendungsfälle, in denen eine Wiedergabe verschiedener Farben anstelle aller Farben erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines neuartigen Bildschirms für Kathodenstrahlröhren, der aufzuleuchten, verschiedene Farben wiederzugeben und Ladung zu speichern vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bildschirm gelöst, bei welchem auf einem Träger zwei getrennte Phosphor-, Schichten aufgetragen sind, von denen die eine dem Im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzt und die andere Phosphorschicht von einer elektisch leitfähigen Schicht bedeckt ist. Diese Phosphorschichten können entweder beide aus derselben Phosphorart bestehen oder aus verschiedenartigen Phosphoren aufgebaut sein und bei Bestrahlung durch einen Elektronenstrahl verschiedene Farben ausstrahlen. In beiden Fällen ist die eine Phosphor-Schicht in Form von diskreten Inseln bzw. Streifen aufgetragen, während die andere so aufgebracht ist, daß sie diese Inseln bzw. Streifen umgibt, wobei die Inseln bzw. Streifen dem im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzt sind, während die andere Phosphor-Schicht von einer elektrisch leitfähigen Schicht bedeckt ist. Beide Schichten können ¥on einer metallenen

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Stutzschicht bedeckt sein. Der unter der elektrisch leitfähigen Schicht befindliche Phosphor leuchtet auf, wenn er durch einen Hochgeschwindigkeit-Einschreibelektronenstrahl getroffen wird, während die elektrisch leitfähige Schicht einen langsamen Herauslese-Elektronenstrahl an einem Durchdringen hindert und außerdem die vom Bildschirm ausgestrahlten Sekundärelektronen sammelt.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung werden Darstellungen λ verschiedener Farbe wiedergegeben, wenn ein Bildschirm der vorstehend beschriebenen Art mit Elektronenstrahlen unterschiedlicher Geschwindigkeit bestrahlt wird.

Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung besitzt der in Form von Inseln bzw. Streifen aufgetragene Phosphor hohen Eigenwiderstand, so daß der Bildschirm als Ladungsspeicher-Bildschirm zu arbeiten, vermag.

Im folgenden ist die Erfindung in bevorzugten AusfUhrungs- λ beispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. ΐ eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Aufsicht auf einen Abschnitt eines Bildschirms mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Line II-II in Fig. 1,

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Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Aufsicht auf einen Abschnitt eines abgewandelten Bildschirms,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig.5a-5f verschiedene Stufen eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bildschirms,

Fig. 6 einen Schnitt durch einen mit einer Metall-Stützschicht versehenen Bildschirm«

Fig. 7 ein schematisches Schaltbild zur Veranschaulichung einer elektrischen Schaltung zum Betreiben des erfindungsgemäßen Bildschirms und

Fig. 8 eine Charakteristikkurve der Sekundär-Elektronenmisslon zur Erläuterung der Arbeitsweise eines Bildschirms mit den Merkmalen der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Bildschirm mit den Merkmalen der Erfindung dargestellt, der einen Träger 4: von der Art aufweist, wie er bei herkömmlichen Bildschirmen angewandt wird. Dieser Träger 4 besteht aus einem lichtdurchlässigen, elektrisch Isolierenden Material, wie Glas, und bildet die Frontplatte der Kathodenstrahlröhre. Der Träger 4 ist mit diskreten Phosphor-Schichten 2 und J5 aus gleichem oder aus unterschiedlichem Stoff beschichtet. Die Phosphorschicht > ist in gitterartige Konfiguration bzw. in Form eines Films

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mit einer Vielzahl von besehiehtengeireien öffnungen aufgetragen« während die Phosphor-Schicht 2 so aufgetragen 1st* daß sie die öffnungen der Gitterform der Phoephor-Schicht 3 ausfUllt und auf diese Weise eine Vielzahl von getrennten Xnseln bildet« Auf die gitterartige Phosphor-Sohicht 3 ist eine dünne Sohicht 1 aus einem elektrisch leitfähigen Stoff* wie Aluminium» aufgetragen*

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Bei einer in den Fig« 3 und 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist «ine Phcjsphor-Schicht 8 in Form von Streifen auf «laefö aias-Träger 1G *tifg®b*?«ohfc, wahrend dl« andere Phosphor-Sehloirt Q öl* Schicht 8 angibt und von mim* dünnen AluBiRium-Sohlcht 7 bedeckt ist. Bei btldtn AusfOiirungßformeiii *ind di« unbedeckten Phosphor-Sohiohten a und 8 unmittelbar dem i» KÖhr«rikolb«n herrschenden Vftiriyjc ausg»«e?;»t,.' M% Aluminiua-Schiohtier 1 und f ~ »inö -su beaohr«ib«-nd*' W«iee mit «iner nioht dargestellten

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strahlen fallet in der durch die Pfeil« 5.'1»m· 11 angedeuteten Richtung auf die dew Rcüa^mkülben-Inüeren augewandte am

Belis Ättftfeffeö sin«a Elektronenstrahl* finden ~ iw Biiäsohir» al· M i53.^«id«dtt b«8Chriib«n8Ji Vorging· statt* Zunächst sei i« das d#r Bilasahir« als Färb-BildsohijaK eingesetzt

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werden soll. Bei der Ausführungeform gemäß den Flg. 1 und 2 werden zwei Phosphorarten angewandt, die zwei verschiedene Farben ausstrahlen. Beispielsweise kann die unter der elektrisch leitfähigen Schicht 1 befindliche Phosphor-Schicht 3 aus einem Phosphor bestehen« der rotes Licht ausstrahlt« während die den im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzte Phosphor-Schicht 2 aus einem Phosphor besteht« der grünes licht ausstrahlt« Die elektrisch leitfähig« Schicht 1 dient als Schirmelektrode und liegt gegenüber der nicht dargestellten Kathode auf einem positiven Potential. Bei Bestrahlung Mit einem Elektronenstrahl in Richtung der Pfeile 5 (Fig* 2) strahlen die Phoephor-Schichten 2 und > licht der betreffenden Farbe aus. Wenn jedoch die Beschleunigungsspannung fur den Elektronenstrahl niedrig ist» kann letzterer die elektrisch XeitfKhige Schicht 1 nicht durchdringen, äo daß die darunter gelegene Schicht ^ nicht aufleuchten kamt« während die andere Phosphor-Schicht 2 aufleuchtet« da sie de« Vakuum ausgesetzt 1st und mithin unmittelbar vom Elektronenstrahl getroffen wird· Bei niedriger Beechleunigungeppannung für den Elektronenstrahl wird mithin nur das grün· Licht von der den Elektronenstrahl unmittelbar ausgesetzten Phosphor-Schicht 2 ausge- strahlt« während bei Erhöhung der Beschleunigungsspannung der Elektronenstrahl di« leitfähige Schicht 1 zu durch-

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dringen und auch die darunter gelegene Phosphor-Schicht anzuregen vermag, so daß sie rotes Licht ausstrahlt. Auf diese Weise gibt der Bildschirm eine Mischfarbe von Rot und Grün« nämlich GelbgrUn* OeIb oder Orange, ab.

Genauer gesagt, wenn die Aluminium-Schicht 1 eine Dicke von 30 m αϊ besitzt, erzeugt der durch eine Niederspannung von bis zu 2000 V beschleunigte Elektronenstrahl grünes Licht; wenn dann die Spannung über 2000 V hinaus erhöht " wird, ändert sich die Farbe allmählich von GrUn auf Gelbgrün, Gelb und Orange, bis schließlich rotes Licht ausgestrahlt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Intensität von Rot mit zunehmender Spannung erhöht, während dies beim Grün nicht der Fall ist· Da die Oberfläche der "Grui^-Phosphor-Schicht 2 dem Vakuum ausgesetzt ist, fällt ihr Potential im höheren Spannungsbereich auf einen Wert ab, bei welchem das Sekundärelektronen-Emissionsverhältnis auf Nennwert liegt, so daß selbst bei f Erhöhung des Schirmpotentials über diesen Wert hinaus das Oberflächenpotential dem an den Schirm angelegten Potential nicht folgen kann. Demzufolge kann sich die Leuchtintensität nicht entsprechend erhöhen, sondern erfährt schließlich eine Sättigung. Dies bedeutet, daß der Unterschied in der Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl für die Wiedergabe verschiedener Farben klein sein kann.

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Anstatt an einen von einem Elektronenrohr abgegebenen Elektronenstrahl verschiedene Beschleunigungsspannungen anzulegen , können zur Erzeugung verschiedener Farben auch zwei Elektronenstrahlen unterschiedlicher Geschwindigkeit angewandt werden, die von getrennten Elektronenrohren ausgesandt werden·

Im tatsächlichen Betrieb haben zu breite Phosphor-Sohichten

2 und 3 eine unangenehme Wirkung auf das Auge. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist es vorteilhaft, die Breite der Phosphor-Schichten 2 und 3 so zu wählen, daß sie einen Bruchteil des Durchmessers des gebündelten, den Bildschirm treffenden Elektronenstrahlpunkts beträgt. Hierbei läßt der auf den Bildschirm geworfene Elektronenstrahl verschiedene Blöcke der Phosphor-Schichten 2 und 3 gleichzeitig aufleuchten, wodurch die genannte Schwierigkeit vermieden wird.

Aus dem vorstehend beschriebenen Betriebsprinzip ist mithin ersichtlich, daß der Bildschirm neben den Konstruktionen gemäß den Fig. 1 bis 4 verschiedene andere Konfiguration besitzen kann. Beispielsweise kann auf noch näher zu beschreibende Weise eine gleichmäßige metallene Stützschicht auf den Bildschirm gemäß den Fig. 1 und 2 oder

3 und 4 aufgebracht werden oder es können auch drei oder mehr verschiedenartige Phosphor-Schichten mit elektrisch leitfähigen überzügen unterschiedlicher Dicke vorgesehen sein, so daß Licht verschiedener Farben ausgestrahlt wird.

Im folgenden ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bildschirms als Direktbetrachtungs-Speicherbildschirm kurz erläutert.

Die dem Vakuum ausgesetzten Phosphor-Schichten 2 vermögen eine elektrische Ladung zu speichern, da sie im wesentlichen elektrische Isolatoren darstellen· Wenn ein-Elektronenstrahl den Bildschirm unter sehr niedriger Beschleunigungsspannung

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abtastet, bringt der auf die leitfähige Schicht 1 auftreffende Strahl die darunter liegende Phosphor-Schicht J5 nicht zum Aufleuchten, sondern lädt lediglich beim Auftreffen auf die freiliegende Phosphor-Schicht 2 deren Oberfläche auf, so daß sich auf dieser eine elektrische Ladung aufbaut. Wenn die Phosphor-Schicht 2 hoch leitfähig wäre, würde die angesammelte Ladung zur umgebenden leitfähigen Schicht 1 abfließen; aus diesem Grund sollte die Phosphor-Schicht 2 einen hohen Eigenwiderstand besitzen, wie ihn beispielsweise Zinksilikafc-Phosphor besitzt« Andererseits kann aber auch ein gewöhnlicher Phosphor auf etwas geringere Dicke gebracht werden, als sie normalerweise zur Isolierung einzelner Teilchen des Phosphors ausreicht, so ^ daß der Gesamtwiderstand der Phosphor-Schicht erhöht wird; ebenso kann aber «niob "eis* stark isolierender Stoff wie Magnesium-· oder Siliziumoxyd in äen Phosphor eingebracht werden« um seinen Widerstand zu erhöhen* wodurch um Abfließen der auf der Oberfläche geegjasAten Ladung vermindert wird, .

Wenn ein durch Hochspannung beschleunigter Elektronenstrahl auf einen Bildschirm auf triff tj, der eine elektrische Ladung trägt« ver»lahtefc der Elektronenstrahl die gespeicherte elektrische I^ußg unter Verminderung des Oberfläobenpotentials der bestrahlten Abschnitte auf praktisch dasselbe Potential, wie as an am* leitfShigen Schicht *

liegt» wobei die Äusgefcriefeeii©» Sekunäärelekferonen von der leitfähigen Schicht f aufgcfarigen werden· Unter diesen Bedingungen spölohenti die Abschnitte der Oberfläche der freiliegenden Phosphor-Schieht; S, die nicht von dem durch Hoohapannung besohleiuilgten Elektronenstrahl getroffen worden sind« weiterhin ihre elelrtrisefte Ladung« während die foÄ£fcraMteri Abschnitte ihre elektrische Ladung verlieren und ein PotesitiaX anneimen* das praktisch dem an der leitfähigeii Schicht ! liegenden entspricht. HIt anderfa Worten schr-'©£lst hierbei clfr durch Hochspannung besohleunigte Elektronen: traiil ein Muster auf einen glelohraäßig

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aufgeladenen Bildschirm. Wenn ein Elektronenstrahl, der durch eine Spannung beschleunigt wird, die nicht so hoch ist, daß sie die gespeicherte elektrische Ladung an der Oberfläche der Phosphor-Schicht 2 vernichtet, aber auch nicht so niedrig ist, daß eine elektrische Ladung auf der bereits "beschriebenen¹* Oberfläche der Schicht 2 gespeichert werden würde, also ein sogenannter Herauslesestrahl, die Oberfläche des Bildschirms gleichmäßig abtastet, leuchten die eine gespeicherte elektrische Ladung tragenden Abschnitte der Oberfläche nicht auf, weil sie der Elektronenstrahl nicht erreichen kann, während die keine Ladung tragenden Abschnitte unter der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl aufleuchten» Mit anderen Worten wird hierbei das vorher eingeschriebene Muster herausgelesen· Wenn ein durch eine niedrigere Spannung beschleunigter Elektronenstrahl den Bildschirm trifft, wird die Ladung gleichmäßig gespeichert, und zwar auch in den Abschnitten, die vorher * be schrieben" worden sind, so daß dieses Muster gelöscht und der Bildschirm für den nächsten Einschreibvorgang vorbereitet wird·

Auf diese Weise können auf dem erfindungsgemäSen Bildschirm Informationen eingeschrieben und aus ihm herausgelesen werden· Zm folgenden soll die Leuchterscheinung näher betrachtet werden.

Wenn der Hochgeschwindigke It «Elektronenstrahl während des Blnscnreibens den Bildsohirra erreicht, durchdringt er die leitfähige Schicht 1 und läßt die darunter liegende Phosphor«Sehieht 3> aufleuchten* Während gleichzeitig auch die dem Hochvakuum ausgesetzte Phosphor-Schicht 2 zum Leuchten gebracht wird, werden Mischfarben der beiden Schichten 2 und 3 erzeugt* Hierbei eel angenommen, daß die Phosphor-Schicht 2 aus einem grünes Licht abgebenden Phosphor und die Phosphor-Schicht 3 aus einem Phosphor besteht, welcher rotes Lieht aussendet» Bas beim Einschreiben ausgestrahlte Licht besitzt datier eine

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Mishfarbe aus Grün und Rot, d.h* Gelbgrün, Gelb oder Orange» Da andererseits beim Herauslesen nur die freiliegende Phosphor-Schiht 2 zum Aufleuchten gebracht wird, leuchtet der Bildschirm hierbei grün auf·

Auf diese Weise werden während des Einschreib- und Herauslesevorgangs Muster verschiedener Farbe wiedergegeben· Falls jedoch keine Wiedergabe verschiedener Farben gewünscht wird, kann ein und derselbe Phosphor sowohl für die unter der leitfähigen Schicht 1 liegende Phosphor-Schicht J5 als auch für die dem Vakuum ausgesetzte Phosphor-Schicht 2 verwendet werden.

Im folgenden sind nunmehr typische Beispiele eines Ver- * fahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bildschirms näher erläutert· Zum Zweck der Beschreibung beispielsweise der vorstehend erläuterten AusfUhrungsfonnen sei dabei angenommen, daß für die Herstellung der unter der leitfähigen Schicht 1 gelegenen Phosphor-Schicht 3 ein rotes Licht ausstrahlender Phosphor R verwendet wird, während für die freiliegende Phosphor-Schicht 2 ein grünes licht abgebender Phosphor G angeweht wird·

Die Fig. 5a - 5f zeigen verschiedene Verfahrensschritte bei der Herstellung des Bildschirms· Zunächst wird der Phosphor R mit einem photoempfindlichen Stoff, der durch Licht ver- j festigt werden kann, beispielsweiseKMER, vermischt, worauf das Gemisch in Form eines Films 14 auf die Oberfläche eines gut gereinigten Trägers 1j5 (Fig. 5a) aufgetragen wird· Nach dem Trocknen des Films 14 wird gemäß Fig· 5b eine streif enförmige Bedampfungsmaske 15 dicht auf den getrockneten Film 14 aufgelegt, worauf die Anordnung in der durch die Pfeile 16 angedeuteten Richtung mit ultraviolettstrahlung bestrahlt wird, um der Konfiguration der Maske entsprechende Abschnitte des Films zu verfestigen· Während die Bedampfungsmaske 15 in ihrer Lage gehalten

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wird, wird Aluminium in Richtung der Pfeile 17 im Vakuum aufgedampft (Fig. 5c)· Nach Abnahme der Maske 15 wird die Anordnung entwickelt, wobei ein Bildschirm erhalten wird, der aus einem Träger 15 besteht, der von einer Schicht 14" aus dem Phosphor R bedeckt ist, welche ihrerseits gemäß Flg. 5d mit einer Aluminium-Schicht 18 bedeckt ist« Hierauf wird der andere Phosphor Q mit einem sich unter Lichteinwirkung verfestigenden photoempfindlichen Material, wie KMER, vermischt und das Gemisch, wie in Fig. 5e bei 19 .angedeutet, auf den vorbereiteten Bildschirm aufgetragen. In diesem Fall ist es wünschenswert, dem photoempfindlichen Material zusätzlich zum Phosphor β noch > eine gewisse Menge eines Isolators, wie Magnesium- oder Siliziumoxyd, zuzusetzen. Nach gründlicher Trocknung wird die Anordnung gemäß Fig. 5e von der dem photoempfindlichen Material gegenüberliegenden Seite her mit Ultraviolettstrahlung 20 bestrahlt. In diesem Fall braucht keine Maske zur Abschirmung der Ultraviolettstrahlung benutzt zu werden, da die aus dem Phosphor R bestehende Schicht 14 und die darüber liegende Aluminium-Schicht 1*8,-*die bereits gebildet worden sind, als Maske wirken. Nach der Entwicklung wird ein Bildschirm der in Fig. 5f gezeigten Art erhalten, bei welchem die Lücken zwischen den aus dem Phosphor R bestehenden Schichten 14 mit dem Phosphor G ausgefüllt sind, so daß der Bildschirm für eine Kathodenstrahlröhre fertig ist.

Beim Eindichten des Bildschirms in den Kolben einer Kathodenstrahlröhre werden die in der vorangegangenen Verfahrensstufe verfestigten Abschnitte des photoempfindlichen Materials durch Erwärmung In Luft zersetzt und wird die elektrisch leitfähige Aluminium-Schicht mit

sie
Aqufcdug ο«dgl. behandelt, so daß /an Spannung gelegt werden

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Der erfindungsgemäß aufgebaute Bildschirm ist insofern vo* teilhaft, als er sowohl als Farb-Bildschirra als auch als Direktbetrachtung-Speicherschirm verwendet werden kann. Im zweitgenannten Fall sollte die Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl beim Einschreiben und Herauslesen unterschiedlich sein, wobei dieser Unterschied unmittelbar zur Lieferung einer zweifarbigen Darstellung herangezogen werden kann· Genauer gesagt, kann beim Einschreiben beispielsweise eine rote Darstellung geliefert werden, während beim Herauslesen eine gelbgrüne Darstellung hervorgebracht wird, so daß alle speziellen Arbeitsgange in Fortfall kommen, die normalerweise für zweifarbige Darstellungen erforderlich sind; mit anderen f Worten ist es nicht erforderlich, eine besondere Spannung an irgend eine Elektrode anzulegen· Der andere Vorteil liegt darin, daß kein Gitter, wie ein Speichergitter, im Vakuum vorgesehen zu sein braucht und auch kein Sekundärelektronen-Sammelgitter, wie es im Fall einer bekannten Direktbetrachtung-Spsioherröhre nötig ist, wodurch Konstruktion und Herstellung stark vereinfacht werden. Außerdem arbeitet die leitfähige Schicht nicht nur als Schirmgitter, sonder» vermag auch einen Elektronenstrahl durchzulassen, der durch eine einen vorbestimmten Wert übersteigende Spannung beschleunigt wird. Außerdem wirkt die elektrisch leitfähige Schicht als Kollektor zum Sammeln von Sekundärelektronen sowie "

als Reflektor für sfen der darunter liegenden Phosphor-Schicht auegesandte Lichtstrahlen.

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BAD ÖRfGTNAL

Wie bereits angedeutet, icann am erfindungsgemäßen Bildschirm auf dieselbe Weise wie bei einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre eine metallene Stützschicht angebracht werden, ohne daß hierdurch die Arbeitsweise des Bildschirms verändert v/ird. Pig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen derart abgewandelten Bildschirm, bei welchem eine gleichförmige metallene Stützschicht 2j5 über der Phosphor-Schicht 2 und der leitfähigen Schicht 1 aufgebracht ist. Diese Stützschicht 23 reflektiert das von der Phosphor-Schicht ausgestrahlte Licht nach vorn und verbessert auf diese Weise die Helligkeit. Andererseits verhindert die Stützschicht 23 das Erreichen einer Sättigung der Leuchtintensität, wenn die auf den die Phosphor-Schicht treffenden Elektronenstrahl einwirkende Beschleunigungsspannung erhöht wird. Bei Verwendung der metallenen Stützslcht 23 kann die Schicht 1 aus einem Isolator bestehen.

Die Pig. 7 und 8 veranschaulichen die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bildschirms bei Verwendung als Speicherbildschirm, wobei Fig. 7 die Schaltung des Bildschirms erläutert. Aus Vereinfachungsgründen sind in dieser Figur jedoch die Elektronenlinse, das Ablenksystem, die Kollimatorelektrode, der Röhrenkolben sowie andere Bauteile der Elektronenstrahlröhre weggelassen. Eine Gitterelektrode umgibt praktisch vollständig eine Kathode 35· Die Gittervorspannung ist mittels eines Umschalters 37 variierbar, der beim Umlegen auf den Gegenkontakt 37a die Gittervorspannung zu Kuli v/erden läßt, so daß ein Elektronenstrahl den Bildschirm abzutasten vermag, und beim Umlegen auf den anderen Gegenkontakt yjh das Gitter von einer Gitterspannungsquelle 38 her mit einer negativen Vorspannung solcher Größe beaufschlagt, daß der Elektronenstrahl unterbrochen wird.

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In. der die Emissionseigenschaften der Sekundärelektronen veranschaulichenden Fig. 8 gibt die Ordinate 43 die prozentuale Sekundärelektronen-Emission an. Der Kreuzungspunkt mit der Abzisse 44 entspricht dem Wert Null Prozent, während die gerade Linie 42 die Nennleistung-Sekundärelektronen-ETiission angibt. In Richtung der Abzisse 44 ist die Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl aufgetragen und die Kurve 48 gibt die Sekundärelektronen-Emission an. Die Kurve 48 schneidet die gerade Linie 42 der Menn-Emission an verschiedenen Punkten. Der erste eingezeichnete Kreuzungspunkt 39 stellt einen stabilen Punkt, der zweite Kreuzungspunkt 40 einen instabilen Punkt und der dritte Kreuzungspunkt 41 wieder einen stabilen Punkt ([ dar. Die an den betreffenden Kreuzungspunkten liegenden Spannungen sind mit V"_CR,, V_CR2 bzw. V_CR-x bezeichnet. Wenn beispielsweise der elektrisch leitfähigen Schicht 1 die Spannungen Vp und V, aufgeprägt werden, so verschiebt sich der dritte Kreuzungspunkt 41 nach 41^f bzw. 41^M und nimmt die Sekundärelektronen-Emissionskurve die Form der Kurven 48^f bzw. 48^fi an. Zum Zweck der Beschreibung ist die Spannung V₁ als" zwischen den Spannungen V-,,,, und V^₁₀₀

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liegend gewählt, während die Spannungen Vp und V^ zwischen den Spannungen V-,.,,, und V-,^ liegen. Im allgemeinen liegt

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die Spannung V, zwischen Null Volt und einigen hundert Volt und liegen die Spannungen V₂ und V-, zwischen einigen hundert Volt und mehreren tausend Volt, doch sind diese Werte "

von dem als Sekundärelektronen-Emissionsfläche verwendeten Material, aus welchem im vorliegenden Fall die Phosphor-Schicht 2 gebildet ist, vom Bindemittel und anderen Faktoren abhängig.

Bei spannungslosem Gitter 36 wird bei allmählicher Erhöhung der Spannung einer an den Bildschirm angeschlossenen Spannungsquelle 34 auch das Potential der Phosphor-Schichten

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und 3 entsprechend erhöht. Wenn die an die elektrisch leitfähige Schicht 1 angelegte Spannung nicht hoch ist und beispielsweise den durch die Spannung V, in Fig. 8 angedeuteten Wert hat, die Gittervorspannung auf O V gehalten wird und der Elektronenstrahl auf den Bildschirm gerichtet wird, kann der auf der leitfähigen Schicht 1 auftreffende Elektronenstrahl infolge seiner geringen Geschwindigkeit diese Schicht, nicht durchdringen und ist mithin nicht in der Lage, die darunter liegende Phosphor-Schicht 3 zum Leuchten zu bringen. Der die freiliegende Phosphor-Schicht 2 erreichende Elektronenstrahl kann andererseits wegen seiner geringen Geschwindigkeit nicht mehr als ein sekundäres Elektron ausstrahlen. Aus diesem Grund nimmt das Oberfiäehenpotential der Phosphor-Schicht 2 auf die durch den Pfeil k5 In Pig. 8 angedeutete Weise ab und erreicht den stabilen Punkt 39» Folglich wird auf der Oberfläche der freiliegenden Phosphor-Schicht 2 eine elektrische Ladung .gespeichert.

Wenn jedoch die Phosphor-Schicht 2 stark leitfähig ist, fließt die elektrische Ladung «zur umgebenden leitfähigen Schicht 1 ab, so daß ein Isoliermaterial, wie Magnesiumoder Siliziumoxyd, in diese Schicht eingebaut oder ein herkömmlicher Phosphor in geringerer Dicke aufgetragen werden muß*

Wenn die Beschleunigungsspannung bei spannungslosem Gitter auf V-J erhöht wird, wird das Potential des Bildschirms unter Beibehaltung der gespeicherten elektrischen Ladung auf einen höheren Wert erhöht. Wenn sodann der Elektronenstrahl auf einen Abschnitt des Bildschirms geworfen wird, während das Gitter 36 auf Null V vorgespannt 1st, kann der auf der elektrisch leitfähigen Schicht 1 auftreffende

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Elektronenstrahl letztere durchdringen und die darunter liegende Phosphor-Schicht 3 zum Leuchten anregen. Der auf die Phosphor-Schicht 2, auf welcher die elektrische Ladung gespeichert ist, auftreffende Elektronenstrahl macht dagegen infolge seiner erhöhten Beschleunigungsspannung mehr als ein sekundäres Elektron aus der Phosphor-Schicht 2 frei, wodurch sich das Oberflächenpotential auf das Potential 41* einstellt, das praktisch dem Wert V, entspricht. Die"auf diese Weise freigemachten Sekundärelektronen .werden von der leitfähigen Schicht 1 aufgefangen, Unter diesen Umständen wird die Phosphor-Schicht 2 zum Leuchten gebracht, während die nioht von dem durch die hohe Spannung V, beschleunigten Elektronenstrahl bestrahlten ' ■ M Abschnitte der Oberfläche der Phosphor-Schicht 2 weiterhin die Ladung speichern, so daß ihr Potential niedrig 1st.

Da dieser durch die hohe Spannung V^ beschleunigte Elektronenstrahl das Oberfläehenpotential der Phosphor-Schicht verändert, wird er allgemein als "Einschrelb-Strahl" bezeiohnet. Obgleich auf der Oberfläche der freiliegenden Schicht 2 ein Muster gebildet wird, ist es unmöglich, dieses Muster zu sehen, vielmehr muß zum kontinuierlichen Herauslesen dieses Musters bzw. Bilds zunächst ein durch die niedrigere Spannung "V₂ beschleunigter Elektronenstrahl gleichmäßig auf den Bildschirm geworfen werden. Zu diesem Zweck wird das Gitter 26 auf die Absohaltspannung yorge- ( spannt und die an die leitfähige Schicht 1 angelegte Spannung der Bildschirm-Stromquelle j54 auf Vg reduziert« Wenn die Gittervorspannung auf Null reduiierti wird, so daß der Bildschirm vom einem gleichmäßigen Elektronenstrahl niedriger Geschwindigkeit abgetastet wird, bringt der an der leitfähigen Schicht 1 asifccanmenäe Elektronenstrahl infolg© seiner niedrigen BeseMeiihigungsspaimuÄg die

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darunter liegende Phosphor-Schicht 3 nicht zum Leuchten. Die nicht durch die Elektronen hoher Geschwindigkeit "beschriebenen" Abschnitte der freiliegenden Phosphor-Schicht 2 speichern weiterhin eine Oberfläohenladung und besitzen mithin ein niedrigeres Potential als V₂, so daß sie nicht aufleuchten, wenn sie von diesem, niedrige Geschwindigkeit besitzenden Elektronenstrahl getroffen werden. Die "beschriebenen* Abschnitte der Oberfläche der Phosphor-Schicht 2 liegen dagegen auf etwas höherem Potential als Vp, so daß der langsame Elektronenstrahl diese Abschnitte zum Leuchten bringt. Auf diese Weise wird das eingeschriebene Muster herausgelesen. Dieses Muster kann bestehen bleiben* wenn der Elektronenstrahl niedriger Geschwindigkeit ständig ausgesandt wird. Selbst wenn die Ausstrahlung des relativ langsamen Elektronenstrahls aufhört, wird die auf der Oberfläche der Phosphor-Schicht 2 gespeicherte Ladung ohne Abfall beibehalten, wo daß, wenn die Phosphor-Schicht erneut mit dem durch die Spannung Vg beschleunigten Elektronenstrahl bestrahlt wird, das Leuchtbild nach dem gespeicherten Muster wieder erzeugt werden kann.

Wie erwähnt, kann die Bestrahlung durch den Elektronenstrahl niedriger Geschwindigkeit unter Benutzung des Elektronenstrahls hervorgebracht werden, welcher aus dem für das Einschreiben benutzten Elektronenrohr auegestrahlt wird. Wahlweise kann zusätzlich zum Einschreib-Elektronenrohr ein daifon unabhängiges Elektronenrohr vorgesehen sein, das einen Elektronenstrahl niedriger Geschwindigkeit aussendet. Ein solcher relativ langsamer Elektronenstrahl wird allgemein als "Flutstrahl¹* oder "Herauslesestrahl* bezeichnet.

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Im folgenden ist das Verfahren zum Löschen des eingeschriebenen Musters bzw. Bilds beschrieben. Wenn bei Weiterführung der Aussendung des Einschreibstrahls die an die elektrisch leitfähige Schicht 1 des Bildschirms angelegte Spannung auf einen unter V, liegenden Wert gesenkt wird, bei welchem die prozentuale Sekundärelektronen-Bmission auf einen unter dem Nennwert liegenden Wert abfällt, wird die Spannung des "beschriebenen" Bildschirms entsprechend gesenkt. Aus diesem Grund bleiben die Elektronen des Einschreibstrahls gleichmäßig an der Oberfläche des Bildschirms haften, bis schließlich das Oberflächenpotential auf praktisch das Potential der den Einschreibstrahl aussendenden Kathode abfällt. Hierauf ist das Einschreib- ^j muster vollständig gelöscht und der Bildschirm für den nächsten Einschreibvorgang vorbereitet.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin einen Bildschirm für eine Kathodenstrahlröhre, der zwei auf eine Trägerplatte aufgetragene getrennte Phosphor-Schichten gleicher oder verschiedener Art aufweist, wobei die eine Phosphor-Schioht dem im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzt ist, während die andere mit einer elektrisch leitfähigen Schicht bedeckt ist. Bei Bestrahlung mit Elektronenstrahlen verschiedener Geschwindigkeit gibt der Bildschirm verschiedene Farbdarstellungen wieder. Wenn die freiliegende Phosphor-Schicht mit hohen Widerstand ausgebildet ist, vermag der Bildschirm j| als Speicherbildschirm zu arbeiten. GewUnschtenfalls kann eine metallene Stützschicht vorgesehen sein, welche sowohl die freiliegende Phosphor-Schicht als auch die elektrisch leitfähige Schicht abdeckt.

Patentansprüche - 20 009808/1187

Claims (1)

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- 20 -Pa te nt »ns P r ty ο he

Bildschirm für eine Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet« daß auf «Inen Träger zwei getrennte Phosphor· schichten aufgetragen sind, von denen die eine dem im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzt und die andere von einer elektrisch leitfähigen Schicht bedeckt ist·

2· Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Phosphor-Schichten aus Jeweils derselben Phosphor» art bestehen·

3« Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Phosphor-Schichten bei Bestrahlung durch einen Elektronenstrahl verschiedene Farben ausstrahlen·

4· Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Phosphor-Schicht In Form von diskreten Inseln und die andere Phosphor-Schicht in einem diese Inseln umgebenden Muster auf den Träger aufgebracht ist·

5. Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Phosphor-Schicht in Form von getrennten Streifen und die andere Phosphor-Schicht in einem diese Streifen umgebenden Muster aufgebracht 1st·

6. Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die freiliegende Phosphor-Schicht und die elektrisch leitfühige Schicht von einer metallenen Stützschicht bedeckt sind«

7. Bildschirm nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Phosphor-Schioht Isoliereigene chaf ten besitzt und sowohl als Leuehtsohioht al« auch als Ladungespeiohersohicht dient, dafl die unter des· elektrisch leitfÄiigen Schicht liegende andere Phosphor« Schicht aufleuchtet, wenn sie durch «Inen Einschreib-Elektronenstrahl

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hoher Geschwindigkeit bestrahlt wird, und daß die elektrisch leitfähige Schicht ein Durchdringen eines Herauslese»Elektronenstrahls verhindert, wenn sie von einem solchen getroffen wird, und gleichzeitig vom Bildschirm ausgestrahlte sekundäre Elektronen auffängt und eine Elektrode sum Anlegen einer Spannung an den Bildschirm bildet·

8« Verfahren zum Betreiben einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm versehen wird, bei welchem auf einem Träger zwei getrennte Phosphor-Schichten aufgetragen sind, von denen die eine dem im Röhrenkolben herrschenden Vakuum ausgesetzt und die andere von einer elektrisch leitfähigen Schicht bedeokt ist, und dad der Bildschirm mit einem Elektronenstrahl mit verschiedenen Geschwindigkeiten bestrahlt bzw« abgetastet wird, so daß eine verschiedenfarbige Ieeuchtwirkung her·· vorgebracht wird·

9· Verfahren nach Anspruch 8_Λ dadurch gekennzeichnet , daß für die getrennten Phosphor-Schichten Jeweils gleiche Phosphor«Arten verwendet werden·

10· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die getrennten Phosphor-Schichten verschiedene Phosphorarten verwendet werden, die Licht unterschiedlicher Farbe ausstrahlen·

11« Verfahren nach Anspruch 8> dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild- J sohlrm verwendet wird, bei welchem die freiliegende Phospfror-Schioht und die elektrisch leitfähige Schicht von einer metallenen Stützsohicht bedeokt wird·

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