DE2633619A1

DE2633619A1 - Kathodenstrahlspeicherroehre

Info

Publication number: DE2633619A1
Application number: DE19762633619
Authority: DE
Inventors: Edward R Steele
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1977-02-10
Also published as: US3978366A; JPS5543575B2; FR2319969A1; JPS5216969A; DE2633619C2; NL166359B; FR2319969B1; CA1091812A; NL166359C; GB1502737A; NL7605154A

Description

Düsseldorf, 26. Juli 1976

PF 2270-4
7649

Tektronix, Inc.

Beavertön/ Oregon/ V. St. A.

Kathodenstrahlspeicherröhre

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlspeicherröhre, wobei von besonderem Interesse eine verbesserte Speicherwirkung, verbesserte Speicherauffangelektrode und Herstellungsverfahren für derartige Speicherauffangelektroden sind.

Die US-Patentschrift 3 531 675 offenbart eine Kathodenstrahlspeicherröhre, bei der die Speicherauffangelektrode mit VorSprüngen versehen ist, die aus einem isolierenden Substrat herausgeätzt wurde, wobei diese VorSprünge und die Oberfläche, von der sie ausgehen, mit einer dünnen Schicht aus transparentem leitenden Metalloxyd beschichtet sind, wodurch eine Kollektorelektrode gebildet wird. Eine dielektrische Schicht ist auf diese Kollektorelektrode aufgebracht und die anderen Teile der Vorsprünge erstrecken sich nach außen über diese dielektrische Schicht hinaus. Diese Speicherauffangelektrode ist wegen des notwendigen Ätzens des Substrats zur Bildung der Vorsprünge in der Herstellung teuer und die nachfolgende Bildung der dielektrischen Schicht kann an verschiedenen Stellen der Auffangelektrode aufgrund der unterschiedlichen Ätzung, die stattfindet, unterschiedliche Dicke aufweisen. Die Fläche der Vorsprünge ändert sich ebenfalls aufgrund von Ungleichförmigkeiten des Substrats und der Herstellung

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ORIGINAL INSPECTED

des Substrats. Die geätzte Konfiguration des Substrats führt dazu, daß die Erkennung von üngleichförmigkeiten und Fehlern an den Vorsprüngen und an der dielektrischen Schicht schwer zu erkennen sind. Die für den Betrieb wichtigen Flächen der Vorsprünge können dadurch verschlechtert sein, daß Phosphor an den VorSprüngen zu weit hinaus anhaftet und dadurch die Sammelwirksamkeit vermindert.

Dieses US-Patent offenbart auch die Verwendung von Frittvorsprüngen, die auf einer flachen Oberfläche des isolierenden Substrats angehefetet sind, wobei eine dünne Schicht aus leitendem Material auf die flache Oberfläche aufgeschichtet und danach die FrittvorSprünge auf die leitende Schicht aufgebracht werden. Es wurde festgestellt, daß bei einer derartigen Auffangelektrode die Fritte wegen der Frittenausbreitung auf die flache Oberfläche, wenn diese geschmolzen wird, keine ausreichend hohen Vorsprünge liefert.

Die US-Patentanmeldung 356 029 vom 3o. April 1973 beschreibt eine Erfindung, die sich auf eine leitende Beschichtung richtet, die auf eine glatte Oberfläche einer isolierenden Stützplatte aufgebracht ist, wobei Punkte oder VorSprünge metallischer Teilchen auf der leitenden Beschichtung vorgesehen und ein Speicherdielektrikum auf der leitenden Beschichtung angeordnet ist, wobei die äußeren Enden der VorSprünge sich über die obere Fläche des Dielektrikums hinauserstrecken. Diese Auffangelektrode hat sich zwar als zufriedenstellend erwiesen, jedoch haften die metallischen Vorsprünge an der leitenden Beschichtung nicht in der gewünschten Weise und die Teilchen aus Kobaltmetall, die die VorSprünge bilden, werden im Gebrauch zu teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kathodenstrahlspeicherröhre zu schaffen, die eine verbesserte Speicherauffangelektrode besitzt, die zudem noch in einfacherer Weise hergestellt werden kann.

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Hauptanspruch genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäß verbesserte Speicherauffangelektrode besitzt also ein dielektrisches Stützglied, auf dem eine Anordnung von Glaskükjelchen vorgesehen ist, wodurch Punkte oder Vorsprünge aus Glaskügelcheh oder Glasteilchen von im wesentlichen konischer oder ununterbrochener Konfiguration geschaffen werden, deren Fußteile mit dem Stützglied verbunden und deren Spitzen sich von dem Stützglied wegerstrecken. Eine leitende Schicht bedeckt die Anordnung von Glaskügelchen und Stützglied und eine dielektrische Speieherschicht ist auf die leitende Schicht aufgebracht, wobei sich die leitend beschichteten Spitzen der Glaskügelchen von der oberen Oberfläche der dielektrischen Speicherschicht nach außen erstrecken und dadurch Kollektorflächen bilden, um die von dem Dielektrikum abgegebenen Sekundärelektronen aufzufangen.

Eine derartige Speicherauffangelektrode ermöglicht ein Auffangen mit höherem Wirkungsgrad, weil die Phosphorfläche, die die Kollektorpunkte oder Vorsprünge umgibt oder an diese angrenzt, in der Weise gesteuert wird, daß die Kollektorpunkte oder VorSprünge eine größere Kollektorfläche liefern. Dies ermöglicht es, mittels eines Elektronenstrahles auf die Speicherauffangelektrode Informationen mit einer größeren Geschwindigkeit und größerer Helligkeit zu schreiben. Die Lebensdauer dieser Speicherauffangelektrode ist größer, weil sie auf einem niedrigeren Potential arbeiten kann, wodurch sich wegen des niedrigeren Betriebspotentials auch eine langsamere Elektrodenverschlechterung ergibt. Die erfindungsgemäße Speicherauffangelektrode kann leichter hergestellt werden, was zu einer Verbilligung des Endproduktes führt. Die Elektrode ist auch wiederverwendbar, weil die Kollektorpunkte oder Vorsprünge mit der daraufbefindlichen leitenden Schicht für die Herstellung einer neuen Auffangelektrode wiederver-

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wendet werden können. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Speicherauffangelektrode kann wirksamer gesteuert werden, wodurch sich ein geringerer Ausschuß ergibt.

Die Erfindung umfaßt auch das Herstellungsverfahren für derartige Speicherauffangelektroden, wobei der besondere Vorteil darin liegt, daß eine Schicht von fotopolymerisierbarem Material, das eine Dispersion von Glaskügelchen und glasartigen Frittteilchen enthält, auf die Oberfläche eines Stützgliedes aufgebracht wird. Die Schicht aus fotopolymerisierbaren Material wird durch eine Maske hindurch Licht ausgesetzt, wobei die Maske das für die Kollektorglieder gewünschte Muster besitzt, wodurch das fotopolymerisierbare Material veranlaßt wird, in den Bereichen zu polymerisieren, die von dem Licht aktiviert wurden. Das fotopolymerisierbare Material wird ausgewaschen, wodurch die kollektiven Glieder der Glaskügelchen und glasigen Fritteilchen in einem bestimmten Muster zurückgelassen werden. Das Stützglied mit dem Muster aus Glaskügelchen und glasartigen Fritteilchen wird gebacken, wobei die Fritte durch einen flüssigen Zustand hindurchläuft und sich erneut verfestigt, odurch die Glaskügelchen auf dem Stützglied an Ort und Stelle einzementiert werden. Auf das Muster von Glaskügelchen und auf das Stützglied wird eine leitende Beschichtung aufgebracht, um eine leitende Schicht und ein Kollektormuster zu schaffen. Eine Schicht aus fotopolymerisierbaren Material, das Phosphorteilchen enthält, wird auf die leitende Schicht und das Kollektormuster aufgebracht und anschließend durch ein Kollektormuster belichtet, wodurch das fotopolymerisierbare Material veranlaßt wird, sich in den durch das Licht aktivierten Gebieten zu polymerisieren. Diese Schicht aus fotopolymerisierbaren Material wird gewaschen und das nicht aktivierte fotopolymerisierbare Material um die Kollektorglieder herum entfernt, wodurch die Phosphorteilchen zurückbleiben, die die dielektrische Speicherschicht bilden, wobei die Spitzen der Kollektorglieder sich über die äußere Oberfläche des Speicherdielektrikums hinauserstrecken.

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Durch die vorliegende Erfindung wird also eine Kathodenstrahlspeicherröhre geschaffen, deren Speichersammeielektrode mit einer Vorderplatte versehen ist, die eine Anordnung von Glaskügelchen aufweist, die darauf befestigt sind und ein Muster von an der Platte befestigten Vorsprüngen bilden.

Darüber ist eine leitende Schicht angeordnet, über der wiederum eine dielektrische Speicherschicht sich befindet, wobei die äußeren Teile der leitenden Vorsprünge die Kollektorglieder bilden, die sich über die äußere Oberfläche der dielektrischen Speicherschicht hinauserstrecken.

Dadurch wird eine Speicherauffangelektrode für eine Kathodenstrahlröhre geschaffen,die die Sekundärelektronen in verbesserter Weise sammelt, weil zu diesem Zweck eine größere Oberfläche zur Verfügung steht, wodurch sich Auffangwirkungsgrad erhöht.

Es ergibt sich der weitere Vorteil, daß die erfindungsgemäße Auffangelektrode nicht nur eine vergrößerte Helligkeit besitzt, sondern auch eine schnellere Schreibgeschwindigkeit ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil ist die längere Lebensdauer, die sich daraus ergibt, daß die Auffangelektrode bei einem niedrigeren Potential arbeiten kann, wodurch die Elektrodenverschlechterung aufgrund des niedrigeren Betriebspotentials verlangsamt wird.

Schließlich ist auch die erfindungsgemäße Auffangelektrode leichter und wirtschaftlicher herzustellen, weil der Herstellungsprozeß besser gesteuert werden kann. Dadurch ergibt sich ein geringerer Ausschuß. Außerdem ist die Stützpiatte mit der daraufbefindlichen leitenden Schicht wiedergewinnungsfähig, weil die dielektrische Speicherschicht leicht entfernt und eine neue Schicht darüber aufgebracht werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es besonders nützlich, daß ein leitend beschichtetes Kollektormuster benutzt werden kann, das auf einem Stützglied als eine rntegrale Fotomaske hergestellt werden kann, wenn die dielektrische Speicherauffangelektrode hergestellt wird.

Im folgenden wird eine Kathodenstralspeicherröhre beschrieben, die mit einer Spexcherauffangelektrode versehen ist, bei der sich zahlreiche Segmente der Kollektorelektrode durch die dielektrische Schicht der Speicherauffangelektrode hindurcherstrecken. Diese Segmente umfassen Glaskügelchen, die miteinander und mit einer Oberfläche einer isolierenden Stützplatte verbunden sind, wobei eine leitende Kollektorelektrodenbeschichtung auf die Stützplattenoberfläche und die Glaskugelsegmente aufgebracht und dann darüber die dielektrische Speicherschicht angeordnet wird, die eine geeignete Dicke besitzt, so daß die Segmente sich über die dielektrische Schicht hinauserstrecken mvl dadurch die Kollektorflächen zum Sammeln der von dem Dielektrikum sekundär emittierten Elektronen dienen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung von Ausführungsbeispielen wie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlspeicherröhre;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht zur Darstellung der Herstellung eines Punkmusters aus Glaskügelchens und eines glasartigen Fritteilchen auf der Oberfläche eines Stützgliedes;

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Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Glaskugel- und der glasartigen Frittpunkte auf der Oberfläche des Stützgliedes;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der leitenden Beschichtung auf der Oberfläche des Stützgliedes und der Glaskugelpunkte, die auf der Oberfläche befestigt sind;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung der Herstellung der dielektrischen Speicherauffangelektrode;

Fig. 6 eine teilweise weggebrochene und teilweise im Schnitt gezeigte perspektivische Ansicht der fertiggestellten Speicherauffangelektrodenstruktur;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Speicherauffangelektrode der Fig. 6;

Fig. 8a und 8b

weggebröchene perspektivische Ansichten von weiteren Ausführungsformen der Speicherauffangelektrode; und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer Ecke der gebogenen Gesichtsplatte einer Großsichtkathodenstrahlröhre, bei der für die Kollektorglieder das Glaskugelpunktemuster gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird.

In Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt, die eine Hülle 12 umfaßt. Die Hülle 12 ist aus isolierendem Material hergestellt und enthält eine Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung mit einem Glühfaden 14, einer Kathode 16, die mit einer negativen Hochspannungsquelle verbunden werden kann, einem Steuergitter 18 und einerFokussier- und Beschleunigungsstruktur 20. Der von der Elektronenstrahlerzeugungs-

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einrichtung erzeugte Elektronenstrahl 22, der aus Elektronen hoher Geschwindigkeit besteht, wird mittels der horizontalen Ablenkplatten 24 in horizontaler Richtung und mittels der vertikalen Ablenkplatten 26 in vertikaler Richtung gemäß einem Eingangssignal abgelenkt, das dem Eingangsanschluß zugeführt wird und herkömmliche Ablenkschaltkreise 30 besitzt, die mit den horizontalen und vertikalen Ablenkplatten in der Weise verbunden sind, daß der Elektronenstrahl längs der Speicherauffangelektrode 32 am Ende der Hülle 12 gegenüberliegend der Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung gemäß dem Eingangssignal angeordnet wird.

In der Speicherröhre sind ein oder mehrere Streuelektronenerz eugungseinrichtungen 34 vorgesehen, wobei jede Streuelektronenerzeugungseinrichtung eine«Kathode 36, ein Steuergitter und eine Anode 40 besitzt. Die Streuelektronenerzeugungseinrichtungen 34 werden innerhalb der Hülle 12 angrenzend zu den Ausgangsenden der vertikalen Ablenkplatten 26 gehalten. Die Kathoden 36 werden in herkömmlicher Weise auf einem niedrigen Spannungspegel betrieben, das typischerweise Massenpotential darstellt, während die Gitter 38 mit einer niedrigeren, negativen Spannung verbunden sind. Die von den Streuelektronener Zeugungseinrichtungen 34 abgegebenen Elektronen divergieren zu einem konisch geformten Elektronenstrahl und verteilen sich gleichförmig über der Speicherauffangelektrode 32.

Mehrere Elektroden sind an der inneren Oberfläche der Hülle zwischen den Streuelektrodenerzeugungseinrichtungen 34 und der Auffangelektrode 32 angeordnet. Diese Elektroden sind vorzugsweise als im Abstand angeordnete Beschichtungen aus leitendem Material gebildet und die erste Beschichtung 42 arbeitet hauptsächlich als eine Fokussierelektrode für die von den Streuelektronenerzeugungseinrichtungen abgegebenen Streuelektronen; diese erste Beschichtung ist mit einer geeigneten Quelle für positives elektrisches Potential verbunden. Eine zweite Elektrodenbeschichtung 44 ist im Abstand zu der Beschichtung 42 angeordnet und ebenfalls mit einem

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positiven Potential elektrisch verbunden und arbeitet als Fokussier- und Kollimator-Elektrode. Eine dritte Beschichtungselektrode 46 befindet sich im Abstand von der Beschichtung 44, erst mit einem positiven Potential verbunden und arbeitet ebenfalls als Fokussier- und Kollimator-Elektrode. Infolge der Kollimatorwirkung der Elektrodenbeschichtungen werden die Elektroden von den Streuelektrodenerzeugungseinrichtungen über der inneren Oberfläche der Auffangelektrode 32 gleichförmig verteilt.

Eine vierte Elektrodenbeschichtung 48 ist zwischen der Wandbeschichtung 46 und der Speicherauffangelektrode 32 und jeweils im Abstand dazu angeordnet und mit einer positiven Spannung verbunden. Die Beschichtung 48 arbeitet gleichfalls als fokussierende und kollimiernde Elektrode für die Streuelektronen wie auch als Hilfskollektorelektrode, um die von der Speicherauffangelektrode 32 angrenzend zur Beschichtung 48 abgegebenen Sekundärelektroden sowie auch die Sekundärelektronen aufzufangen die von den Kollektorelektroden nicht aufgefangen werden.

Die Elektroden 42, 44, 46 und 48 sind mit abfallend positiven Potentialen verbunden, wobei das höchste positive Potential mit der Elektrode 42 verbunden ist, um optimale Betriebsergebnisse zu erhalten.

Die Speicherauffangelektrode 32, im folgenden auch Speicherleuchtschirm genannt, umfaßt eine isolierende Endplatte 50 mit einer glatten, regelmäßigen Oberfläche, auf der eine Serie von Punkten 54 in der Form von Mikroglaskugeln, die auf der Platte 50 befestigt sind, ein Punktmuster bilden, eine Beschichtung 52 aus transparentem leitenden Material, die eine Leuchtschirmelekrode bildet, sowie eine dielektrische Schicht 56. Die isolierende Endplatte 50 bildet ein Stützglied und ist aus tranparentem Material hergestellt, z. B. aus Glas. Die Leuchtschirmelektrode 52 ist eine dünne tranparente

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Beschichtung vorzugsweise aus Zinnoxyd, die in geeigneter Weise mit dem Mittelpunkt eines Spannungsteilers verbunden ist, der die Widerstände 58 und 60 umfaßt, die zwischen Masse und einem positiven Potential angeschlossen sind. Der Widerstand 58 ist veränderlich und wird so eingestellt, daß der Leuchtschirmelektrode 52 die geeignete Betriebsspannung zugeführt wird. Alternativ kann die Leuchtschirmelektrode 52 mit Verstärkungseinrichtungen verbunden sein, um das elektrische Auslesen von auf der Leuchtschirmelektrode gespeicherten Informationen zu ermöglichen.

Die Punkte 54 sind Teilchen, vorzugsweise herkömmliche Glaskügelchen mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 20 Mikron, die miteinander und auf der Glasplatte 50 mittels Glasmasse (glasartige Fritte) befestigt sind, wobei die Punkte vorzugsweise eine im wesentlichen konische Konfiguration besitzen und mit ihren Konus-Grundflächen mit der Glasplatte in Verbindung stehen, während die Konus-Spitzen sich von der äußeren Oberfläche der dielektrischen Schicht 56 nach außen erstrecken. Die Oberfläche der Glasplatte 50, die die Punkte 54 enthält, sowie auch die Punkte selbst sind mit der leitenden Schicht 52 bedeckt und die leitend beschichteten Glaskügelchen bilden Kollektorelektroden, die im folgenden noch genauer beschrieben werden. Die Punkte können auch Konfigurationen besitzen, die nicht konisch sind, z. B. können sie eine pyramidenförmige, eine dreiecke oder auch eine andere Form besitzen. Die dielektrische Schicht 56 ist phosphorisierend und besteht vorzugsweise aus einem P-1-Phosphor.

Informationen werden auf dem Speicherleuchtschirm 32 mittels des Elektronenstrahls 22 aufgeschrieben, wobei die Informationen in der Form von den vertikalen Ablenkplatten 26 zugeführten Wellenformen vorliegen können, während der Elektronenstrahl in horizontaler Richtung mittels der horizontalen Ablenkplatten 24 ausgelenkt wird. Zusätzlich zu dem elektrischen Auslesen ist die auf dem Speicherleuchtschirm aufgeschriebene Information auch durch das transparente Stützglied 50 hindurch sichtbar.

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Während des Betriebs werden die Potentiale so eingestellt, daß der Elektronenstrahl 22 eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit für das Schreiben besitzt und in der Lage ist, Sekundärelektronen zu erzeugen, wenn er auf das Speicherdielektrikum 56 auftrifft. Die von dem Elektronenstrahl 22 getroffene Fläche wird von Massepotential auf das Potential der Kollektorelektroden 54 und der Leuchtschirmelektrode 52 angehoben, so daß der dielektrische Leuchtschirm an dieser Stelle zum Phosphorisieren (Leuchten) gebracht wird. Die Sekundärelektronen werden dann von den Kollektorelektroden 54 gesammelt und die Gebiete des von dem Elektronenstrahl 22 getroffenen Speicherdielektrikums positiv geladen, so daß die Streuelektronen von den Streuelektronenerzeugungseinrichtungen 34 zu diesen positiv geladenen Flächen hingezogen werden. Sie emittieren Sekundärelektronen in einem Verhältnis von 1 von diesen Flächen, wobei die Sekundärelektronen über die Kollektorelektroden 54 angrenzend zu den postiv geladenen (beschriebenen) Flächen des Speicherdielektrikums 56 gesammelt werden, wodurch bewirkt wird, daß die Information sichtbar wird und unbegrenzt erhalten bleibt, um sie z. B. genauer zu untersuchen oder auch zu fotografieren. Der Leuchtschirm kann in herkömmlicher Weise dadurch gelöscht werden, daß die Leuchtschirmelektrode mit einem Impuls versorgt wird, der das Speicherdielektrikum auf das Potential der Kollektorelektroden anhebt und dann auf Massepotential absenkt, so daß die Streuelektronen den Leuchtschirm auf diesem Potential halten, bis der Elektronenstrahl 22 wiederum Informationen auf ihn aufschreibt. In dieser Hinsicht sei auf die US-Patentschrift 3 531 675 verwiesen, wo weitere Informationen hinsichtlich des Betriebs von bistabilen Speicherleuchtschirmen dieser Art gegeben werden.

Zur Beschreibung der Herstellung des Speicherleuchtschirms sei auf die Figuren 2 bis 7 verwiesen. In Fig. 2 ist ein transparentes Glied 62 dargestellt, daß eine Fotomaske 64 besitzt, die ein Lochmuster aufweist. Das transparente Stütz-

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glied 50 ist auf der Fotomaske 64 angeordnet. Um den Umfang des Stützgliedes 50 wird ein Rahmen 66 angeordnet und eine fotopolymerisierbare Aufschlämmung 68 aus Polyvenylalkohol, Wasser, Ammoniumdichromat, sowie einer 50:50-Mischung von Nr. 89 Fritt (hergestellt von der Corning Glass Company) und Mikroglaskugeln (10-20 Mikron im Durchmesser) und Isopropylalkohol auf die leitende Schicht 52 ausgegossen.

Zwar ist eine Mischung von Glas-Fritt und Glaskugeln im Verhältnis von 50:50 vorzuziehen, jedoch sollte das Verhältnis von Glas-Fritt zu Glaskugeln so sein, daß ausreichend Fritt vorhanden ist, um das Anhaften der Glaskügelchen aneinander und in Stellung auf dem Stützglied sicherzustellen wird. Die glasartige Fritte besitzt im wesentlichen den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie die Glasvorderplatte. Es können auch andere Materialien als Glaskügelchen verwendet werden, wenn sie in Stellung geschmolzen werden können.

Es wird eine kollimierte Lichtquelle 70 verwendet, um Lichtstrahlen 72 durch das tranparente Glied 62, die Löcher in der Fotomaske 64 und das Stützglied 50 in die Aufschlämmung 68 zu richten, so daß das Licht die Aufschlämmung 68 aktiviert und dadurch den Polyvenylalkohol in diesen Gebieten polymerisiert und eine Mischung von Glaskügelchen und glasartiger Fritte an dieser Stelle fixiert.

Der Rahmen 66 wird entfernt und die Leuchtschirmstruktur mit Wasser gewaschen, wodurch die nicht aktivierte Aufschlämmung entfernt und ein Punktemuster aus einer Mischung von Glaskügelchen und glasartiger Fritte zurückgelassen wird.

Ein Schrumpfungsmittel wird auf die Leuchtschxrmstruktur aufgebracht, wie beispielsweise Aceton, wässriges Ammoniumsulfat, Alkohole oder andere hydrophile Stoffe, und dieses Schrumpfmittel schrumpft die Glaskügelchen und die glasartigen Fritteilchen enthaltene Masse zu einer dichteren Masse durch

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schnelles Herausziehen des H₃O, wodurch die Punkte 54 ein deutliches Punktmuster bilden. Die Leuchtschirmstruktur wird dann mit der Oberseite nach unten in einen Backofen gestellt und in einem herkömmlichen Frittzyklus gebacken. Während des Backzyklus bei einer Temperatur von etwa 400 500⁰C läuft die Fritte durch einen flüssigen Zustand und verfestigt sich wieder, wodurch die Glaskugeln aneinander und an dem Stützglied 5o anzementiert werden.

Der Grund dafür, daß die Leuchtschirmstruktur mit dem Punktmuster aus der Mischung* aus Glaskügelchen und glasartiger Fritte mit der Oberseite nach unten gebacken wird, ist der, daß die Punkte mit der richtigen Höhe und einer im wesentlichen konischen Konfirguration geschaffen werden sollen, wie es in Figur 3 dargestellt ist.

Die Punktmusterleuchtschirmstruktur unterliegt dann nach dem Backzyklus einer Aufsprühoperation, bei der Zinnoxyd auf die die Punkte 54 enthaltende Oberfläche aufgesprüht wird, wodurch sich eine leitende Schicht aus transparentem leitenden Material 52 ergibt, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Eine fotopolymerisierbare Aufschlämmung 74 aus Polyvenylalkohol, Wasser, Dimethylsulfoxyd, Ammoniumdichromat und Phosphor wird auf die leitende Schicht 52 und die leitend beschichteten Punkte 54 aufgebracht, wie in Fig. 5 dargestellt, woraufhin eine kollimierte Lichtquelle 70 Lichtstrahlen 72 durch das Stützglied 50, die leitende Schicht 52 in die Aufschlämmung 74 richtet und die Lichtstrahlen die Aufschlämmung 74 an den Gebieten aktiviert, v/o keine Punkte vorhanden sind, wodurch der Polyvenylalkohol an diesen Flächen polymerisiert wird.

Wie leicht zu erkennen ist, wird für dieses Verfahren keine Fotomaske benötigt, weil die leitend beschichteten Punkte bereits eine eingegebene Fotomaske bilden, so daß im Bereich

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eines jeden leitend beschichteten Punktes keine Polymerisation des Polyvenylalkohols auftritt.

Die Struktur wird mit Wasser ausgewaschen, wodurch die nicht aktivierte Aufschlämmung beseitigt und eine Schicht von lichtaktivierter Aufschlämmung zurückgelassen wird, die eine dielektrische Schicht bildet. Die Leuchtschirmstruktur wird dann mit Schrumpfmittel getränkt, um die leitenden Teilchen der Punkte zu schrumpfen, wodurch die dielektrische Schicht zu einer dichteren Konfiguration geschrumpft wird, so daß das jeden leitend beschichteten Punkt umgebene Dielektrikum von diesem Punkt weggeschrumpft wird, wodurch ein großes Gebiet von jedem leitend beschichteten Punkt freigelegt wird.Zwar wird als fotopolymerisierbares Material zur Bildung des Musters von Glaskügelchen und dielektrischer Schicht in der Form einer Aufklemmung verwendet, das Material kann jedoch auch in Form eines fotopolymerisierbaren trockenen Films verwendet werden. Wie aus den Fig. 6 und 7 entnommen werden kann, neigt sich das Gebiet der Speicherdielektrikumschicht 56, das jeden leitend beschichteten Punkt 54 umgibt, nach oben und weg von den Punkten, wodurch um die Punkte eine kragenförmige Fläche 76 gebildet wird, die am besten dadurch definiert werden können, daß sie in der Form eines abgeschrägten Loches vorliegt. Auf diese Weise wird von jedem Kollektorpunkt 54 eine vergrößerte Kollektorfläche geliefert, wodurch die von der dielektrischen Schicht 56 abgegebenen Sekundärelektronen wirksamer gesammelt werden. Die leitend beschichteten Punkte 54 erstrecken sich auch über die äußere Oberfläche der dielektrischen Speicherschicht 56 hinaus, und zwar um etwa die halbe Höhe der Punkte.

Nachdem die Spexcherleuchtschirmstruktur geschrumpft wurde, wird sie in einem Ofen bei einer geeichteten Temperatur gebacken, um die organischen Bindemittel zu entfernen und eine dielektrische Speicherschicht zurückzulassen, die im

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wesentlichen aus Phosphormaterial besteht. Der Speicherleuchtschirm wird nun vervollständigt und in der Hülle 12 an Ort und Stelle gemäß herkömmlicher Frittabdichtverfahren zusammengebaut, wobei das Stützglied die Vorderplatte bildet.

Das Punktmuster der leitend beschichteten Punkte 54, das die Kollektorelektrodenstruktur repräsentiert, ist vorzugsweise so ausgebildet, daß der Abstand von Mitte zu Mitte angrenzender Punkte geringer ist, als der Durchmesser des Elektronenstrahls 22, wodurch verbesserte Kollektoreinrichtungen für das Sammeln der Sekundärelektronen erreicht werden, außerdem optimale Auflösung des Leuchtschirms, Beseitigung von Spurabschattung und verbesserte Sichtdarstellung und Auslesegenauigkeit der auf dem bistabilen Speicherleuchtschirm gespeicherten Information. Der SammeMrkungsgrad der Kollektorpunkte 54 für die Sekundärelektronen wird aufgrund der größeren Oberfläche und aufgrund der Steuerung der Phophorfläche, die die Punkte umgibt, erhöht. Dies liefert eine größere Schreibgeschwindigkeit und verbesserte Leuchtkraft des Leuchtschirms. Die Lebensdauer des Speicherleuchtschirms wird erhöht, weil der Leuchtschirm an einem niedrigeren Betriebspotential arbeitet und die Verschlechterung des Leuchtschirms bei niedrigeren Betriebspotentialen geringer ist.

Die Fig. 8ä erläutert eine Ausführungsform des Speicherleucht- * schirms, bei der die leitend beschichteten Kollektorsegmente 54a aus frittbefestigten Glaskügelchen im wesentlichen ununterbrochene und im allgemeinen keilförmige Vorsprünge sind, die mit ihren Grundflächen an der Glasplatte 50a befestigt sind und deren Spitzen sich über die äußere Oberfläche der Dielektrikumschicht 56a hinauserstrecken. Auf diese Weise bilden alternierende Reihen von dielektrischer Schicht und leitenden Kollektorsegmenten die Leuchtschirmstruktur der Fig. 8a. Leitend beschichtete KollektorSegmente 54b können auch unterbrochen sein, wie es in Fig. 8b erläutert ist, und die dielektrische Schicht 56b kann in den Gebieten fort-

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laufend sein, in denen die Kollektorsegmente nicht fortlaufend sind.

Die angrenzend zu den KollektorSegmenten 54a und 54b liegenden dielektrischen Schichten 56a und 56b sind abgeschrägt, um eine größere Kollektorfläche in der gleichen Weise zu schaffen, wie es bei dem Kollektorpunktmuster der Fig. 2-7 der Fall war.

Die Leuchtschirmstrukturen der Fig. 8a und 8b werden in der gleichen Weise hergestellt, wie die der Fig. 2-6, und die KollektorSegmente der leitenden Teilchen können irgendeine für den gewünschten Zweck zweckmäßige Konfiguration besitzen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind für ein ebenes Stützglied bestimmt, wobei die dünne Schicht aus leitender Beschichtung die frittbefestigten Glaskugelteilchen bedeckt, die die leitend beschichteten Kollektorpunkte oder KollektorSegmente bilden. Eine Schicht aus dielektrischem Speichermaterial wiederum bedeckt die leitende Schicht, wobei die angrenzend zu den leitend beschichteten Punkten oder Segmenten liegende dielektrische Schicht mit abgeschrägten Oberflächen versehen ist, wobei die Spitzen der Punkte oder Segmente sich über die Oberseite oder äußere Oberfläche der dielektrischen Schicht hinaus erstreckten und einen Speicherleuchtschirm von planarer Konstruktion bilden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 9 besteht der Speicherleuchtschirm aus einer Vorderglasplatte 78, die gebogene innere und äußere Oberflächen besitzt, wobei die innere Oberfläche frittbefestigte Glaskügelchen besitzt, die die Kollektorpunkte 54c auf der Oberqläche bilden, die durch die leitende Beschichtung 52c und die dielektrische Schicht 56c bedeckt ist, deren Herstellung in der gleichen Weise erfolgt wie oben beschrieben. Die Vorderplatte 78 umfaßt eine mit ihr einstückige Wand 80, um sie auf der Röhrenhülle einer

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großen Kathodenstrahlröhre zu befestigen. Somit richtet sich die Ausfuhrungsform der Fig. 9 auf einen gekrümmten Speicherleuchtschirm zur Benutzung in Verbindung mit Speicherkathodenstrahlröhren großer Sichtfläche.

Der erfindungsgemäße Speicherleuchtschirm kann leichter hergestellt werden und ist daher ökonomischer, als bisher bekannte Speicherleuchtschirme. Das Stützglied mit frittbefestigten Glaskügelchen und der darauf aufgebrachten leitenden Schicht ist wiederverwendbar, weil die dielektrische Schicht entfernt werden kann, so daß das Stützglied mit der darauf befindlichen leitenden Schicht für die Herstellung eines neuen Speicherleuchtschirms wiederverwendet werden kann. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Speicherleuchtschirme kann eine bessere Steuerung vorgenommen werden, so daß sich ein geringerer Ausschuß ergibt, als es bisher möglich war.

Patentansprüche ι

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Claims

Patentansprüche ;

1. / Kathodenstrahlspeicherröhre zur Speicherung von geschriebenen Informationen, mit einer einen Speicherleuchtschirm enthaltenen Hülle, Einrichtungen zum Erzeugen eines Hochgeschwindigkeitselektronenstrahls in Richtung auf den Speicherleuchtschirm, einschließlich Einrichtungen zur Steuerung der Bewegung des Hochgeschwindigkeitselektronenstrahls in Richtung auf den Speicherleuchtschirm, Einrichtungen zur Steuerung der Bewegung des Hochgeschwindigkeitselektronenstrahls über dem Speicherleuchtschirm gemäß Eingangssignalen zur Erzeugung eines Ladungsmusters auf dem Leuchtschirm entsprechend den Eingangssignalen, mit Einrichtungen zum Abgeben von Elektronen niedrigerer Geschwindigkeit auf den Speicherleuchtschirm, wobei die Elektronen niedrigerer Geschwindigkeit zu dem Leitungsmuster hingezogen werden und bewirken, daß Sekundärelektronen von dem Leitungsmuster abgegeben werden, und mit Kollektorelektrodeneinrichtungen, die auf dem Speicherleuchtschirm angeordnet sind, um die Sekundärelektronen zu sammeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherleuchtschirm ein dielektrisches Stützglied (50) umfaßt, an dessen innerer Oberfläche eine Anordnung von dielektrischen Einrichtungen (54) befestigt ist, daß eine leitende Beschichtung (52) über der inneren Oberfläche und der Anordnung von dielektrischen Einrichtungen (54) angeordnet ist, wobei jede einzelne der Einrichtung der Anordnung von dielektrischen Einrichtungen (54) eine in etwa konische Konfiguration aufweist, daß die leitend beschichtete Anordnung die Kollektorelektrodeneinrichtung (52) bildet, daß eine Schicht von dielektrischem Speichermaterial (56) auf der leitenden Beschichtung (52) vorgesehen ist,

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wobei die Spitzen der Kollektorelektrodeneinrichtungen (54) sich von der äußeren Oberfläche der Schicht aus dielektrischem Speichermaterial (56) nach außen erstreckt.

2. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stützglied (50) aus Glas besteht.

3. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von dielektrischen Einrichtungen (54) Glaskügelchen von Mikrogröße enthält.

4. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Ansprüchen 1,

2 oder 3, dadurch gekennzeichet, daß die Anordnung von dielektrischen Einrichtungen (54) Glaskügelchen von Mikrogröße umfaßt, die an der inneren Oberfläche mittels Glasfritt befestigt sind.

5. Kathodenstrahlröhren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (52) transparent ist.

6. Kathodenstrahlspeicherröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Belieferung der leitenden Beschichtung (52) mit einem vorbestimmten Spannungspegel, so daß die Kollektorelektrodeneinrichtungen längs der äußeren Oberfläche der Schicht aus dielektrischem Speichermaterial (56) im wesent-. liehen ein Equipotentialgebiet liefern, dessen Potential im wesentlichen gleich dem vorbestimmten Spannungspegel ist; und durch Einrichtungen (14 - 30 bzw. 34 - 48) zum Aussenden und Aus- :^: richten eines Elektronenstrahls hoher Geschwin-

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digkeit (22) in Richtung auf den Leuchtschirm (32), um auf der Schicht aus elektrischem Speichermaterial (56) ein Ladungsmuster zu bilden und um Elektronen niedriger Geschwindigkeit auszusenden und auf dem Leuchtschirm (32) zu verteilen, um ausgewählte Gebiete der dielektrischen Speicherschicht (56) auf eines von zwei stabilen Potentialen zu bringen und das Ladungsmuster auf diesem Leuchtschirm (32) zu erhalten.

7. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Zentren der Kollektorelektrodeneinrichtungen

(54) an den Stellen, wo sie sich von der äußeren Oberfläche der dielektrischen Speicherschicht (56) nach außen erstrecken, geringer ist, als der Durchmesser des Elektronenstrahls hoher Geschwindigkeit (22).

8. Kathodenstrahlspeicherröhren nach Anspruch 6

oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrodeneinrichtungen (54) eine angenähert konische Konfiguration besitzen.

9. Kathodenstrahlspeicherröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (56) ununterbrochen ist, mit Ausnahme der Stellen, an denen sie von den Kollektorelektroden (54) unterbrochen ist.

10. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektroden

(54) miteinander elektrisch verbunden sind, um angrenzend zu der äußeren Oberfläche der dielektrischen Schicht (56) ein Gebiet zu schaffen, das ein im wesentlichen gleichförmiges Potential aufweist.

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11. Kathodenstrahlspeicherröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Stützglied (50) ein isolierendes Stützglied mit im wesentlichen glatter und regulärer Oberfläche ist.

12. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche planar ist.

13. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche gekrümmt ist.

14. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Stützglied

(50) transparent ist.

15. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leitenden Beschichtungseinrichtungen (52) über die Oberfläche erstrecken und dabei die Kollektorelektrodeneinrichtungen miteinander verbinden.

16. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (52) transparent ist.

17. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von dielektrischen Mikrokügelchen Punkte (54) bilden, die eine nahezu konische Konfiguration besitzen.

18. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von dielektrischen Mikrokügelchen fortlaufende Segmente (54a) bilden.

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19. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von
dielektrischen Mikrokügelchen unterbrochene
Segmente (54b) bilden.

20. Verfahren ?ur Herstellung des Speicherleuchtschirms zur Benutzung in einer Kathodenstrahlspeicherröhre gemäß den Ansprüchen 1 - 19, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Aufbringen einer Schicht von fotopolymerisierbaren Material 68 auf eine Oberfläche eines dielektrischen Stützgliedes (50) wobei das fotopolymerisierbare Material aus einer Dispersion von Glaskügelchen und glasartiger Fritte besteht; Hindurchsenden von Licht durch ein Muster von öffnungen in einer Fotomaske (64), wobei das Licht das fotopolymerisierbare Material (68) aktiviert, um dieses in den vom dem Licht: getroffenen Gebieten zu polymerisieren; Waschen des polymerisierbaren Materials (68), wodurch das nicht polymerisierte Material entfernt und ein Muster von Segmenten von Glaskügelchen und glasartiger Fritte in Stellung zurückgelassen wird; Backen des dielektrischen Stützgliedes (50) und des Musters (54) von Segmenten von Glaskügelchen und glasartiger Fritte, wobei die glasartige Fritte die Glaskügelchen aneinander und auf der Oberfläche des dielektrischen Stützgliedes (50) in Stellung hält; Aufbringen einer Beschichtung aus leitendem Material (52) auf
die Oberfläche (50) und auf das Muster (54) aus befestigten Glaskugelsegmenten; Aufbringen einer Schicht aus fotopolymerisierbarem Material (74), in dem Phosphorteilen dispergiert sind, auf die leitende Beschichtung (52) und die leitend beschichteten Glaskugelsegmente (54); Richten von Licht (72) in das fotopolymerisierbare Material

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(74), wobei das Licht (72) das fotopolymerisierbare Material (74) in den Gebieten aktiviert und polymerisiert, mit der Ausnahme der Gebiete, wo die leitend beschichteten Glaskugelsegmente (54) liegen; und Waschen des fotopolymerisierbaren Materials (74), wodurch das nicht polymerisierbare Material und eine Schicht aus Phosphor in Stellung zurückgelassen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützglied (50) mit dem Muster aus Glaskügelchen und glasartiger Fritte (54) mit der Oberseite nach unten gebacken wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorschicht einem Schrumpfmittel ausgesetzt wird, um die Schicht von den Segmenten (54) wegzuschrumpfen und dadurch mehr Fläche der Segmente freizulegen.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19-22, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Stützglied (50) mit seiner glatten und regulären Oberfläche in Richtung auf die Elektronenstrahlerzeugungseinrichtungen für schnelle und langsame Elektronen (22 bzw. 34) ausgerichtet ist, daß die Segmentmuster aus Glaskügelchen (54),bestehen, die an der Oberfläche befestigt und mit einer leitenden Beschichtung (52) bedeckt sind, die die Kollektorelektroden bilden, ebenfalls in Richtung der Elektroneneinrichtungen (22 bzw. 34) ausgerichtet sind, daß die Kollektorelektroden

(52) größere Enden besitzen, die sich gleichfalls zu den Elektronenstrahlerzeugungseinrichtungen (22 bzw. 34) erstrecken; und daß die auf dem

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isolierenden Stützglied (50) aufgebrachte dielektrische Schicht (56), die die Kollektorele-ktroden (52) umfaßt, eine derartige Dicke besitzt, daß die Kollektorelektroden (52) sich durch die Schicht erstrecken und daß die äußeren Enden der Kollektorelektroden sich über die äußere Oberfläche der Schicht nach außen erstrecken und in Richtung der ElektronenstrahlerZeugungseinrichtungen (22 bzw. 34), liegen, so daß die äußeren Enden ein Equipotentialgebiet längs der äußeren Oberfläche der dielektrischen Schicht (56) bilden.

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