DE19729000A1 - Kathode für die Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathode für die Elektronenkano­ ne einer Kathodenstrahlröhre, die insbesondere mit einer Feld­ emissionseinrichtung arbeitet.

Als Glühemissionsquelle in einer Kathodenstrahlröhre beste­ hender Monitore und Fernsehgeräte wird eine indirekt beheizte oder direkt beheizte Kathode verwandt. Da das Glühelektronen emittierende Material einer herkömmlichen Kathode über eine spe­ zielle Heizquelle erwärmt wird, um Glühelektronen zu emittieren, treten gewisse inhärente Schwierigkeiten auf. Zunächst ist die Zeitdauer zum Emittieren normaler Glühelektronen relativ lang, da das Glühelektronen emittierende Material erst erwärmt wird, nachdem die Halteelemente zum Halten dieses Materials durch die von der Heizquelle erzeugte Wärme erwärmt worden sind. Die Zeit, die zur Ausbildung eines Bildes an der Kathodenstrahlröhre benö­ tigt wird, steigt dadurch auf beispielsweise bis zu 8 oder 9 s an.

Zum zweiten tritt eine Wärmedrift in Folge der Wärmeaus­ dehnung der Halteelemente zum Halten des Glühelektronen emittie­ renden Materials auf.

Drittens wird zum Erwärmen des Glühelektronen emittierenden Materials eine Leistung zwischen 2 und 4 W benötigt.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde bereits eine Kathodenkonstruktion in Betracht gezogen, die mit einer Feldemissionseinrichtung arbeitet. Wie es in Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung dargestellt ist, besteht die Kathode aus einem Elektrodenelement 11, einem Isolierelement 12, das mit dem Elektrodenelement 11 kombiniert ist, und einer Zelle 20, die am Isolierelement 12 angebracht ist und Feldemissionseinrichtungen aufweist.

Wie es in den Fig. 2 und 3 der zugehörigen Zeichnung darge­ stellt ist, umfaßt die Zelle 20 ein Substrat 21 und drei Katho­ denschichten 22, die in einem bestimmten Muster auf dem Substrat 21 ausgebildet sind. Mehrere Metallspitzen 23 zum Emittieren von Elektronenstrahlen, die den Signalen für die rote, die grüne und die blaue Farbe entsprechen, sind auf der Kathodenschicht 22 ausgebildet. Jede Metallspitze 23 ist gegenüber den anderen Metallspitzen 23 durch eine Isolierschicht 24 isoliert, die Öffnungen 24a aufweist, und eine Gatterelektrodenschicht 25 mit Öffnungen 25a, durch die die Metallspitzen 23 freiliegen, ist oben auf der Isolierschicht 24 ausgebildet.

Während der Arbeit der herkömmlichen Kathode mit dem oben beschriebenen Aufbau wird die Menge an Elektronen, die von den Metallspitzen 23 emittiert werden, dadurch gesteuert, daß eine negative Spannung oder eine Spannung gleich null an die Katho­ denschicht 22 und eine positive Spannung an die Gatterelektro­ denschicht 25 gelegt werden. Da allerdings die Gatterelektroden­ schicht 25 auf der gesamten Oberfläche des Substrates 21 ausge­ bildet ist, wird das Treibersignal durch die Kapazität zwischen der Gatterelektrodenschicht 25 und der Kathodenschicht 22 ver­ zerrt oder gestört.

Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Schwierigkei­ ten beseitigt werden und soll daher eine Kathode für die Elek­ tronenkanone einer Kathodenstrahlröhre geschaffen werden, bei der die Verzerrung des Treibersignals zum Steuern des von den Metallspitzen emittierten Elektronenstrahls dadurch verhindert ist, daß die Kapazität zwischen der Gatterelektrode und der Kathodenelektrode herabgesetzt ist.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Kathode für die Elektro­ nenkanone einer Kathodenstrahlröhre ein Substrat, Kathodenelek­ trodenschichten, die auf dem Substrat in bestimmten regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, mehrere Metallspitzen zum Emittieren von Elektronen, die auf der oberen Außenfläche der Kathodenelek­ trodenschicht ausgebildet sind, eine Isolierschicht, die auf der Kathodenelektrodenschicht und dem Substrat ausgebildet ist, um alle Metallspitzen gegeneinander zu isolieren, eine erste Gat­ terelektrodenschicht, die oben auf der Isolierschicht ausgebil­ det ist und Öffnungen aufweist, durch die die Metallspitzen frei liegen, und eine zweite Gatterelektrodenschicht, die oben auf der Isolierschicht ausgebildet ist, sich von der ersten Gatter­ elektrodenschicht horizontal erstreckt und in mehrere Teile durch einen Zwischenraum unterteilt ist.

Vorzugsweise ist zwischen der Isolierschicht dort, wo der Zwischenraum vorgesehen ist, und dem Substrat eine Kathodenzu­ leitungsschicht ausgebildet, die mit der Kathodenelektroden­ schicht verbunden ist.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einer auseinandergezogenen perspektivischen An­ sicht eine herkömmliche Kathode für die Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 in einer Draufsicht eine Zelle der in Fig. 1 darge­ stellten Kathode für die Elektronenkanone einer Kathodenstrahl­ röhre,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Zelle des Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Kathode für die Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V in Fig. 4, und

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 4.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kathode für die Elektronenkanone einer Katho­ denstrahlröhre. Wie es in diesen Figuren dargestellt ist, weist die Kathode ein Substrat 51, drei Kathodenelektrodenschichten 52, die auf dem Substrat 51 in bestimmten regelmäßige Abständen angeordnet sind, und mehrere Metallspitzen 53 auf, die auf den Kathodenelektrodenschichten 52 ausgebildet sind und Elektronen emittieren. Kathodenzuleitungsteile 52a gehen seitlich von der Kathodenelektrodenschicht 52 aus.

Eine Isolierschicht 54 mit Öffnungen 54a ist auf dem Sub­ strat 51 ausgebildet, auf dem die Kathodenelektrodenschicht 52 vorgesehen ist, derart, daß die Isolierschicht 54 alle Metall­ spitzen 53 isoliert. Eine erste Gatterelektrodenschicht 56 mit Öffnungen 56a ist so ausgebildet, daß durch diese Öffnungen hindurch die Metallspitzen 53 freiliegen, und eine zweite Gat­ terelektrodenschicht 57, die seitlich von der ersten Gatterelek­ trodenschicht 56 ausgeht, ist oben auf der Isolierschicht 54 ausgebildet. Die zweite Gatterelektrodenschicht 57 ist durch einen Zwischenraum oder Spalt 60 unterteilt, durch den die Iso­ lierschicht 54 freiliegt. Der Kathodenzuleitungsteil 52a ist zwischen der Unterfläche der Isolierschicht 54 dort, wo sich der Zwischenraum 60 befindet, und der oberen Außenfläche des Sub­ strates 51 ausgebildet, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Bei der Arbeit der Kathode für eine Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre mit dem oben beschriebenen Aufbau wird eine bestimmte Spannung oder ein Massepotential an jede Elektroden­ schicht 52 gelegt und wird eine positive Spannung an die erste und die zweite Gatterelektrodenschicht 56 und 57 gelegt, um dadurch die Menge an Elektronen zu steuern, die von den Metall­ spitzen 53 emittiert werden.

Das heißt, daß die zweite Gatterelektrodenschicht 57 in mehrere Teile unterteilt ist und daß ein Spalt oder Zwischenraum 60 in der zweiten Gatterelektrodenschicht 57 über der Kathoden­ elektrodenschicht 52 und dem Kathodenzuleitungsteil 52a vorhan­ den ist, so daß die Kapazität der Gatterelektrodenschicht redu­ ziert ist. Da insbesondere die Kathodenelektrodenschicht 52 nicht auf der Unterfläche oder der gesamten Unterfläche der Isolierschicht 54 ausgebildet ist, kann eine Ansammlung einer Ladung von Elektronen vermieden werden, was die Kapazität her­ absetzt. Die Verringerung der Kapazität der Gatterelektrode verhindert eine Verzerrung oder Störung des Treibersignals zum Steuern des Elektronenstrahls, der von der Metallspitzen erzeugt wird.

Claims (2)

1. Kathode für die Elektronenkanone einer Kathodenstrahl­ röhre, gekennzeichnet durch
ein Substrat (51),
Kathodenelektrodenschichten (52), die auf dem Substrat (51) in regelmäßigen Abständen voneinander ausgebildet sind,
mehrere Metallspitzen (53) zum Emittieren von Elektronen, die auf der oberen Außenfläche der Kathodenelektrodenschichten (52) ausgebildet sind,
eine Isolierschicht (54), die auf den Kathodenelektroden­ schichten (52) und dem Substrat (51) ausgebildet ist, um alle Metallspitzen (53) gegeneinander zu isolieren,
eine erste Gatterelektrodenschicht (56), die oben auf der Isolierschicht (54) ausgebildet ist und Öffnungen (56a) auf­ weist, durch die die Metallspitzen (53) freiliegen, und
ein zweite Gatterelektrodenschicht (57), die auf der oberen Außenfläche der Isolierschicht (54) ausgebildet ist, sich hori­ zontal von der ersten Gatterelektrodenschicht (56) erstreckt und in mehrere Teile durch einen Zwischenraum (60) unterteilt ist.

2. Kathode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kathodenzuleitungsteil (52a), der zwischen der Isolierschicht (54) dort, wo der Zwischenraum (60) vorgesehen ist, und dem Sub­ strat (51) ausgebildet ist und mit der Kathodenelektrodenschicht (52) verbunden ist.