DE2150877A1 - Deformationsbildspeicheranordnung fuer elektrische Ladungsmuster - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket OW 969 012

Deformationsbildspeicheranordnung für elektrische Ladungsmuster

Die Erfindung betrifft eine Deformationsbildspeicheranordnung für elektrische Ladungsmuster.

Es sind Deformationsbildspeicheranordnungen für Kathodenstrahlröhren bekannt, bei denen eine elektrostatisch deformierbare Schicht in räumlich getrenntem Abstand von einer leitenden Schicht angebracht ist. So ist z. B. nach der US-Patentanmeldung mit der Serial-Nr. 48 862 die elektrisch leitende Schicht als transparenter Film auf der Innenseite der Bildspeicherröhre in räumlich getrenntem Abstand von der elektrostatisch deformierbaren Schicht angebracht.

Als nachteilig bei derartigen Anordnungen wirken sich die in zwei (entgegengesetzte) Richtungen auftretenden Deformationen aus. Zum ersten bereitet es danach große Schwierigkeiten, komplexe elektrische Ladungsmuster zu erhalten und zu steuern und zum zweiten begründet das Auslesen solcher bidirektionalen Ladungsbilder (zur optischen Sichtbarmachung) hinsichtlich der Auflösung bzw. der Fokussierung Nachteile, die zu Bildernjschlechter Qualität führen.

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Außerdem sind bei bisher bekannten Systemen, bei denen die Bilder nach dem Reflexionsverfahren ausgelesen werden, zusätzliche dielektrische Spiegel erforderlich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Deformationsbildspeicheranordnung anzugeben, bei der diese Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine dielektrische, elektrostatisch nicht deformierbare erste Schicht zur Speicherung des elektrischen Ladungsmusters, eine auf dieser ersten Schicht aufgebrachte dielektrische, elektrostatisch deformierbare zweite Schicht und eine erste auf dieser zweiten Schicht aufgebrachte deformierbare Leiterschichtanordnung vorgesehen sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die deformierbare Leiterschichtanordnung erfindungsgemäß als ein auf die zweite Schicht aufgedampfter Überzug ausgebildet.

Des weiteren ist erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß das Material der Leiterschichtanordnung zur Sichtbarmachung des Ladungsmusters nach dem Reflexionsverfahren Silber oder Aluminium oder nach dem Durchlichtverfahren Silber oder Gold ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivisch-schematische Darstellung

einer Deformationsbildspeicheranordnung in

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- 3 einer Elektronenstrahlröhre,

Fig. 2 eine auszugsweise Schnittansicht der Anordnung

nach Fig. 1,

Fig. 3 eine auszugsweise Schnittansicht einer Defor-

mationsbi^speicheranordnung für eine Sichtbarmachung des Ladungsbildes nach dem Durchlichtverfahren,

Fig. 4 eine perspektivisch-schematische Darstellung *

einer Deformationsbildspeicheranordnung in einer Elektronenstrahlröhre für eine Sichtbarmachung des Ladungsbildes nach dem Reflexionsverfahren,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer anderen

Ausführungsform der Deformationsbildspeicheranordnung.

In Fig. 1 ist eine Speicher-Elektronenstrahlröhre mit der erfindungsgemäßen Deformationsbildspeicheranordnung gezeigt.

Die Röhre 10 ist evakuiert. Sie weist eine transparente Front- f platte 11 und einen vergrößerten, zylinderförmigen Hohlteil 12 auf. An diesen Hohlteil 12 sind zwei hohle Stutzen angebracht: in Richtung der Längsachse der Stutzen 13 und schräg zu dieser Achse verlaufend der Stutzen 14. Ein weiterer Stutzen 15 endet in einem optisch klaren oder transparenten Fenster 16. Eine flanschähnliche Anordnung 17 ist am vorderen Ende des Teiles 12 vorgesehen.

Der Stutzen 13 enthält die Elektronenkanone 18, die Kathode 19, das Gitter 20, die Vorbeschleunigungsanode 21 und Fokussierelektroden 22. Außerdem umfaßt die Kanone 18 einen Beschleunigungsanodenüberzug 23, der an der Innenseite der Röhre 10 auf kon-

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ventionelle Weise aufgebracht ist. Die Elektronenkanone 18 wird zur Erzeugung des elektrischen Ladungsmusters benutzt. Zur Ablenkung des Elektronenstrahles ist ein Strah1-Ablenkungssystem mit dem am Stutzen 13 angeordneten Ablenkjock 24 vorgesehen.

Eine schematisch als Batterie 25 dargestellte Vorspannungsquelle liegt über der Signalquelle 26 zwischen der Kathodenelektrode 19 und der Gitterelektrode 20. Wenn kein Eingangssignal, z. B. ein Video-Informationssignal, am Anschluß 27 der Quelle 26 vorhanden ist, wird die Kanone 28 auf Abschaltung vorgespannt. Wenn ein Informationssignal am Anschluß 27 vorhanden ist, wird die Kanone 18 eingeschaltet und die Intensität des resultierenden Elektronenstrahles durch das Informationssignal in konventioneller Weise moduliert. Andere Vorspannungsquellen, die schematisch als Batterien 28, 29 und 30 dargestellt sind, liefern die Bezugsspannungen für Vorbeschleunigung , Fokussierung und Endbeschleunigung .

Im Stutzenteil 14 befinden sich die Kathodenelektrode 33, die Steuergitterelektrode 34 und die Beschleunigungs-Anodenelektrode 35 der Löschkanone 32. Die Beschleunigungsanode 35 ist mit der Elektrode 23 verbunden und bildet mit ihr zusammen das Beschleunigungs-Anodensystem für die Löschkanone 32. Eine geeignete Vor-Spannungsquelle, die nicht dargestellt ist und einen Teil der Lösch-Steuerschaltung 36 bildet, hält die Kanone 32 ausgeschaltet, wenn kein Steuersignal am Eingang 37 vorhanden ist. Liegt ein solches Steuersignal am Anschluß 37 an, liefert die Löschkanone 32 einen breiten Strahl, der das vorher geschriebene elektrische Ladungsmuster löscht.

Zur Röhre 10 gehört ein optisches System, welches auf elektrostatische Deformationen anspricht. Ein solches System, welches nach dem Durchlichtverfahren arbeitet, ist in Fig. 1 gezeigt. Der Einfachheit halber ist das optische System durch die beiden Kästen 38 und 39 dargestellt, die mit OPTICS (I) und OPTICS (H) bezeichnet sind.

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Im flanschartigen Teil 17 ist eine aus Bildspeicher und Leiter bestehende Baugruppe enthalten, die allgemein mit Nr. 40 bezeichnet und in Fig. 2 genauer dargestellt ist. Sie umfaßt ein elektrostatisch relativ nicht deformierbares dielektrisches Substrat 41, welches aus einem planaren Teil besteht. Dieses Substrat liegt der Kanonenseite der Röhre zugewandt und dient der Speicherung elektrischer Ladungsmuster. Sein äußerer Umfang ist an der Innenwandung des Flanschteiles 17 mit entsprechender Abdichtung befestigt, die im einzelnen nicht dargestellt ist. Direkt auf der der Kanonenseite gegenüberliegenden Oberfläche des Teiles 41 ist ein elektrostatisch deformierbares Teil 42 in Form eines Filmes oder einer Schicht aufgetragen, die nachfolgend als deformographischer Film bezeichnet wird.

Der deformographisehe Film 42 für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann grundsätzlich aus einem stark durchscheinenden oder im wesentlichen transparenten dielektrischen festen Material bestehen, dessen Auswahl von Kriterien, wie Auflösung und Kontrast, abhängt. Der Film sollte sich aufgrund von Spannungen schnell deformieren, wobei die Deformationszeit bestimmt wird durch die Viskosität des für den Film verwendeten Materials. Bei Entfernung der Ladung entspannt sich der Film in einen ebenen Zustand, und zwar hauptsächlich aufgrund der Oberflächenspannungskräfte und des Elastizitätsmoduls des Materials. Beschreiben, Entwicklung und Bilddarstellung erfolgen im wesentlichen gleichzeitig, wobei die Entwicklungs- und Entspannungszeiten durch die Eigenschaften des für den Film verwendeten Materials bestimmt werden. Polymere Medien werden aufgrund der ihnen eigenen längeren Speicherzeiten, der schnelleren Löschung, der hohen Auflösung und der nicht vorhandenen Orientierungsbegrenzungen bevorzugt. Filmmaterialien, die für praktisch alle Anwendungen ausgezeichnete Ergebnisse liefern, sind Siliconpolymere. Willkürlich ausgewählte Polymere haben eine hohe optische Transparenz, einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und eine gute Federung. Die Viskosekomponente des komplexen elastischen Moduls eines solchen Materials ist ziemlich niedrig

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und liefert gute Ergebnisse, wie z. B. eine schnelle Übergangsreaktion. Zwei solcher Siliconpolymere sind für diese Verwendungszwecke teilweise geeignet und stehen im ungehärteten Zustand zur Verfügung. Sie werden vom Hersteller mit XR-63-493 und Sylgard 51 bezeichnet.

Ein deformierbares Leiterteil 43 ist direkt, z. B. durch Aufdampfung, auf der anderen Oberfläche des elektrostatisch deformierbaren dielektrischen Teiles 42 aufgetragen. Bei Verwendung in einem nach dem Durchlichtverfahren arbeitenden optischen System, wie es z. B. in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Leiterteil ™ transparent und aus einem geeigneten Material, wie z. B. Gold (im besonderen bei Verwendung zusammen mit den oben erwähnten Siliconpolymeren 42) , hergestellt. Es kann auch Aluminium verwendet werden. Die Deformation des Teiles 42 und somit auch des Teiles 43 erfolgt in Richtung zum Teil 41 hin.

In Fig. 2 sind ein idealisierter Punkt 44 und ein gleichmäßig verteiltes Ladungsmuster 45 auf der Schicht 41 sowie die daraus resultierenden Deformationen 46 und 47 gezeigt. Die gestrichelte Linie 48 stellt die vertikale linke Profilkante des Bildspeichers für den entspannten Zustand 40 dar, wenn also keine Ladungsmuster durch das Teil 41 gespeichert sind.

Zum Vergleich ist in Fig. 3 ein nach dem Durchlichtverfahren auszulesender Bildspeicher mit einem in einem bestimmten Abstand von diesem angeordneten Leiter 43A gezeigt. Dieses System umfaßt ein dielektrisches Speicherteil 41A, dessen eine Seite zur Kanonenseite der Röhre zeigt und an dessen anderer Seite das elektrostatisch deformierbare dielektrische Teil 42A befestigt ist. Der Leiter 43A befindet sich auf der Innenfläche der Röhren-Frontplatte HA in einem bestimmten Abstand vom deformierbaren Teil 42A. Die Deformationen des Teiles 42A erfolgten in beiden Richtungen, d. h. nach innen und außen, so wie es durch die zugehörigen Deformationen 46A und 47A dargestellt ist, die zu dem idealisierten Punkt 44A und dem gleichmäßigen Ladungsmuster 45A

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gehören. Die gestrichelte Linie 48A stellt die vertikale linke Kante des entspannten ladungsfreien Speicherteiles 42A dar.

Der Bildspeicher der vorliegenden Erfindung kann 250 optische Linienpaare pro Zoll oder größer speichern. In einigen Fällen wurden sogar 325 optische Linienpaare pro Zoll erreicht. Außerdem wurde die höhere Liniendichte ohne Rasteraufteilung erreicht. Der vorliegende Bildspeicher kann z. B. eine Speicherzeit von 30 Minuten bei nur 10 % Verschlechterung der Helligkeit des betrachteten Bildes aufweisen. In einem zyklischen System, in dem das Elektronenladungsmuster periodisch auf den Bildspeicher mit abwechselnden Löschzyklen durch willkürliche Auswahl der Bildfrequenz geschrieben wird, tritt keine wesentliche Verschlechterung ein. Das Teil 41 kann aus optischem Eisenglas hergestellt und seine Speichereigenschaft bei Bedarf dadurch verstärkt werden, daß seine zur Elektronenkanone zeigende Seite mit einer Isolierschicht aus einem Material mit sehr hohem spezifischen Widerstand, wie z. B. Siliciummonoxyd oder -dioxyd, Magnesiumoxyd oder Magnesiumfluorid, z. B. durch Aufdampfen überzogen wird.

Die Arbeitsprinzipien von Bildspeicherröhren sind allgemein bekannt und werden daher nicht genauer beschrieben. Wenn ein elektrisches Ladungsmuster auf das Teil 41 der Fig. 1 geschrieben werden soll, wird die darzustellende Information als Eingangssignal an den Anschluß 27 angelegt, woraufhin die Quelle 26 Steuersignale auf die Gitterelektrode 27 liefert, welche die Intensität des durch die Kanone 18 aufgrund der Eingangssignale am Anschluß 27 gelieferten Elektronenstrahles moduliert. Die Ablenkungsschaltung 24A liefert Ablenkungssignale an das Joch 24, welches den Strahl über dem Bildspeicher 41 nach einem vorgegebenen Raster ablenkt. Als Ergebnis wird am Ende des Bildes ein Elektronenladungsmuster durch das Teil 41 gespeichert. Dieses Ladungsmuster kann bei Bedarf periodisch aufgefrischt werden, indem Modulations- und Abtastoperationen des Schreibstrahles der Kanone 18 zyklisch wiederholt werden.

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Wie allgemein, bekannt ist, kann die Schreibkanone mit ausreichender Energie betrieben werden, um Beschleunigungsspannungen zu liefern, die das Sekundär-Emissionsverhältnis auf dem dielektrischen Teil 41 kleiner als 1 halten, was in einer Speicherung des elektrischen Ladungsmusters durch dieses Teil resultiert. Ein elektrostatisches Feld bildet sich zwischen dem elektrischen Ladungsmuster und dem Leiterteil 43, welcher auf einem vorgegebenen Bezugspotential, wie z. B. Erdpotential, liegt. Das führt zu einem Deformationsmuster im deformierbaren Teil 42 und im Teil 43. Wie bereits gesagt, erfolgen die Defor- ^ mationen in Richtung zum Ladungsmuster hin und stehen in Beziehung zum Ladungsverteilungsmuster und somit zu der in den Signalen am Anschluß 27 enthaltenen Information.

Um das Deformationsmuster in ein sichtbares Bild umzusetzen, wird Licht vom Teil 38 des auf die Deformation ansprechenden optischen Systemes 38-39 durch die Frontplatte 11 und den Bildspeicher 40 übertragen, wo es gebrochen und aufgrund der Deformationen des Bildspeichers noch einmal gebrochen wird, bevor es durch das Fenster 16 austritt. Der Teil 39 fängt das austretende Licht auf und projiziert das Bild auf einen Bildschirm zur Betrachtung und/oder auf einen photoempfindlichen Aufzeichnungsträger.

Um das Elektronenladungsmuster zu löschen, wird die Löschkanone mit ausreichender Energie beaufschlagt, wobei durch die Beschleunigungsspannung ein zweites Sekundär-Emissionsverhältnis begründet wird, das am Teil 41 größer als 1 ist. Dadurch löscht die Kanone das vorher gespeicherte Ladungsmuster.

In Fig. 4 ist ein nach dem Reflexionsverfahren arbeitendes Bildspei uhersystem 50, das z. B. mit einem reflektierenden optischen Schlierensystem identisch sein kann, gezeigt. Die Konfiguration des Bildspeichers 40', dargestellt in Fig. 4, unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Bildspeicher nur dadurch, daß der Leiter 43' wegen der optischen Reflexionseigenschaften vorzugs-

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weise aus Silber hergestellt ist. Es kann jedoch auch Aluminium verwendet werden. Das Licht vom System 50 wird durch das Teil 43' in das optische System 50 zurückreflektiert, wo es in ein sichtbares Bild umgesetzt wird.

Abweichend von obiger Beschreibung kann das System auch in einer zerlegbaren Bildröhre verwendet werden. Das elektrische Ladungsmuster kann auch in einem nichtevakuierten System aufgebracht werden.

Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt die Baugruppe 51 ein deformierbares festes dielektrisches Teil 52, eine Matrix aus deformierbaren, möglicherweise aufgedampften Leitern 53 und ein Haltesubstrat 54 aus Eisenglas oder einem entsprechend geeigneten Material. Auf dem Substrat 54 gelagert oder darin eingebettet befindet sich eine weitere Leitermatrix 55. Durch wahlweise Erregung der Leiter 53 und 55 tritt eine nach innen gerichtete Deformation im deformierbaren dielektrischen Teil 52 am Kreuzungspunkt der erregten Leiter auf, und auf diese Weise kann im Teil 52 ein vorgegebenes Deformationsmuster erzeugt werden. Dieser Vorgang kann natürlich innerhalb oder außerhalb eines Vakuums ablaufen.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zeigt eine zweidimensionale XY-Anordnung. Eine eindimensionale Anordnung läßt sich dadurch herstellen, daß man eine der beiden Leitergruppen 53 oder 55 wegläßt und stattdessen einen zusammenhängenden leitenden überzug vorsieht. Wenn die Leiter 53 weggelassen werden sollen, muß der kontinuierliche leitende Überzug eine ebenso deformierbare Charakteristik aufweisen wie das Teil 52. Es können auch andere Muster für die Leiteranordnung, wie z. B. radiale oder alphanumerische Muster, gewählt werden. Außerdem kann der Bildspeicher 52 so modifiziert werden, daß die unteren Leiter 55 direkt durch das deformierbare Teil 52, beispielsweise durch Aufdampfen und/oder Einbetten, getragen werden. Im Teil 51 und nach den oben erwähnten Änderungen sind die Leiter 53 und/oder 55 transparent und/oder

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reflektierend ausgelegt, abhängig von der vorgesehenen Verwendung des ganzen Bildspeichers nach dem Reflexions- oder Durch-Ii chtverfahren.

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Claims (1)

1. - 11 -

   PATENTANSPRÜCHE

   Deformationsbildspeicheranordnung für elektrische Ladungsmuster, gekennzeichnet durch eine dielektrische, elektrostatisch nicht deformierbare erste Schicht 41 zur Speicherung des elektrischen Ladungsmusters, eine auf dieser ersten Schicht 41 aufgebrachte dielektrische, elektrostatisch deformierbare zweite Schicht 42 und eine erste auf dieser zweiten Schicht 42 aufgebrachte deformierbare Leiters chichtanordnung 43.

   Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare Leiterschichtanordnung 43 als ein auf die zweite Schicht 42 aufgedampfter Überzug ausgebildet ist.

   Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Leiterschichtanordnung 43 zur Sichtbarmachung des Ladungsmusters nach dem Reflexionsverfahren Silber oder Aluminium oder nach dem Durchlichtverfahren Silber oder Gold ist.

   Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Speicher-Elektronenstrahlröhren auf die erste Schicht 41 auf der dem Kathodenstrahl zugewandten Seite eine dünner Isolierüberzug hohen spezifischen Widerstandes aufgebracht ist.

   Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht 41 auf der der Schicht 42 abgewandten Seite eine zweite Leiterschichtanordnung deformierbaren Materials aufgebracht ist und daß die erste und zweite Leiterschichtanordnung 43 jeweils als ein Leiterfeld ausgebildet sind und daß die Kreuzungspunkte beider Leiterfelder zur Erzeugung eines elektrischen Ladungsmusters

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   selektiv durch elektrische Signale erregbar sind.

   6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _r daß auf der Schicht 41 auf der der Schicht 42 abgewandten Seite eine zweite als Leiterfeld ausgebildete Leiterschichtanordnung deformierbaren Materials aufgebracht ist, wobei zur Erzeugung eines elektrischen Ladungsmusters die entsprechenden Leiter des Leiterfeldes gegenüber der auf Bezugspotential liegenden als Leiterschicht ausgebildeten Leiterschichtanordnung erregbar sind.

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