DE2638309A1

DE2638309A1 - Elektronenstrahladressiertes geraet in flachbauweise

Info

Publication number: DE2638309A1
Application number: DE19762638309
Authority: DE
Inventors: Thomas Osborne Stanley
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1977-03-10
Also published as: AU501361B2; NL7609396A; FI762358A; CA1065385A; US4031427A; ES450785A1; BE845475A; JPS5252360A; AT375492B; JPS5543578B2; IT1067934B; DD126875A5; SE7609315L; PL119308B1; FR2322450B1; AR208615A1; BR7605542A; DK380676A; MX3231E; ATA630376A

Description

7971-76 Ks/Ri 2638303

RCA 68,744

U.S. Serial ITo: 607,4-92

Piled: 25· August 1975 patextaxaväi/te

I)R. ING. ERNST SOMMKIiFJiLD DH. DUSTER V. 15EZOLD DIPL.. ING. PETER SCHÜTZ DTPL. ING. AVOLFGANG HUUSLER D-8 MUKXCIIKX 86

M A It IA-TIIE HIiS IA-STH ASSE 22 rOSTFACn SO0868

RGA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

Elektronenstrahladressiertes Gerät in Flachbauweise

Die .Erfindung betrifft ein elektronenstrahlädressiertes Gerät mit einem evakuierten Kolben, der eine Vorderwand und eine im Abstand dazu parallellaufende Rückwand· aufweist, ferner mit einem Elektronenauffänger, der sich an der Vorderwand befindet und im wesentlichen gleiche Ausdehnung wie diese he"t, sowie mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Elektronen und zu deren Lenkung längs eines Weges, der zwischen Vorder- und Rückwand im wesentlichen parallel zum Elektronenauffänger verläuft.

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Unter dem Sammelbegriff "elektronenstrahladressierte Geräte" seien hier allgemein Einrichtungen wie z.B. Bildwiedergabegeräte, Informationsspeichergeräte, Abtastumsetzer, optische Aufnahmegeräte und dergleichen verstanden, die einen Elektronenauffänger (Target) aufweisen, der zur Adressierung des Geräts von einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Bei einem Bildwiedergabegerät wie z.B. einer Bildröhre ist der Elektronenauffänger ein Leuchtstoffschirm. Bei einem Informationsspeichergerät kann der Elektronenauffänger ein Speicherelement aus Halbleitermaterial sein. Ein Abtastumsetzer und ein optisches Aufnahmegerät können als Elektronenauffänger einen Fotoleiter aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein beliebiges Gerät mit einem Elektronenauffänger, der zum Zwecke seiner Adressierung von einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Dieses Gerät kann im lalle eines Informationsspeichers mit einem Elektronenauffänger des in der USA-Patentschrift 3 675 134 beschriebenen Typs versehen sein. Im Falle eines Abtastumsetzers mag der Elektronenauffänger von der in der USA-Patentschrift 3 182 223 beschriebenen Bauart sein; im Falle eines optischen Aufnahmegeräts kann der Auffänger von dem in der USA-Patentschrift 2 967 254 beschriebenen Typ sein und im Falle eines optischen Wiedergabegeräts kann ein Elektronenauffänger verwendet werden, wie er in der USA-Patentschrift 2 928 014- beschrieben ist. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist ein optisches Wiedergabegerät, und Einzelheiten der Erfindung werden daher in Verbindung mit einem solchen Gerät erläutert. Andere Typen elektronenstrahladressierter Geräte, die ebenfalls von der Erfindung umfaßt werden, können ähnlich wie das optische Wiedergabegerät konstruiert werden, indem man für den Elektronenauffänger anstelle des beim optischen Wiedergabegerät verwendeten Leuchtstoffschirmsden speziell für das jeweilige elektronenstrahladressierte Gerät infrage kommenden Auffängertyp einsetzt.

Seit langem besteht der Wunsch, die Tiefenabmessung elektronenstrahladressierter Geräte, insbesondere der Bildröhren, zu verringern, um eine praktisch flache Bauform zu erhalten. Für opti-

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sehe Wiedergabegeräte ist bereits ein Aufbau vorgeschlagen worden, der als "Röhrenkolben" eine dünne kastenähnliche Hülle aufweist, deren eine Breitseite die Frontplatte darstellt, an der sich ein Leuchtstoffschirm befindet. Eine Elektronenschleuder schickt Elektronen quer durch diese "Röhre" auf einen Weg, der im wesentlichen parallel zum Schirm verläuft. Ablenkelemente sorgen dafür, daß die Elektronen selektiv auf aufeinanderfolgende Punkte des Schirmsabgelenkt werden können, um den Schirm in der gewünschten V/eise abzutasten. Eine Röhre dieses Typs ist in der bereits erwähnten USA-Patentschrift 2 928 014 beschrieben.

Eine solche Technik wirft jedoch Probleme auf, wenn man flache Wiedergabegeräte mit großflächigen Schirmen herstellen will, z.B. mit einer Schirmfläche von etwa 75 mal 100cm. Bei derart großen Geräten muß in irgendeiner Weise für eine innere Abstützung gesorgt werden, damit der evakuierte Kolben nicht zusammenbricht. Ein Gerät mit einer derartigen inneren Abstützung ist in der USA-Patentschrift 2 858 4-64- gezeigt. Bei einer Röhre mit einer inneren Stützanordnung ist die Begrenzung und Führung des Elektronenstrahls kritischer, weil verhindert werden muß, daß die Stützanordnung dem Elektronenstrahl nicht ins Gehege kommt.

Wenn sich ein Strahl oder Bündel von Elektronen von seiner Quelle fortbewegt, neigen die Elektronen zur Aufstreuung, wodurch der Strahlquerschnitt größer wird. Wenn sich die Elektronenströmung so weit aufspreizt, daß eine wesentliche Menge der Elektronen mit der Stützanordnung in Berührung kommt, dann werden Teile der Röhre aufgeladen, was zum Versagen der Röhre führen kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein betriebsfähiges elektronenstrahladressiertes Gerät in flacher Bauweise zu schaffen. Ausgehend von einem Gerät der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine längs der gesamten Länge des Elektronenweges verlaufende Führungsanordnung zum Zusammenhalten der Elektronen in einem Strahl und eine Einrichtung, um den Strahl an ausgewählten Punkten längs des Elektro-■ nenweges zum Elektronenauffänger hin abzulenken.

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Die iirfi.no.unrj wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von.Zeichnungen näher erläutert.

ig. 1 (Blatt 1) zeigt in perspektivischer Ansicht und teilweise

aufgeschnitten eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flachen Bildwiedergabegeräts;

Fig. 2 (Blatt 2) veranschaulicht schematisch eine Technik zum

Zusammenhalten eines Elektronenstrahls;

Fig. 3 (Blatt 2) zeigt in einem Längsschnitt eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen Strahlführungsanordnung, bei der die in Fig. 1 veranschaulichte Technik angewendet wird;

Fig. 4- (Blatt 2) zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie 4—4-

der Figur 3;

Fig. 5 (Blatt 2) zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie 5~5

der Fig. 3;

Fig. 6 (Blatt 3) zeigt einen Teil einer nach dem in Fig. 2 veranschaulichten Prinzip wirkenden Strahlführung in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung;

Fig. 7 (Blatt 2) zeigt das Schema einer anderen Technik zum Zu- -

sammenhalten eines Elektronenstrahls;

Fig. 8 (Blatt 3) zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausbildungsform einer Strahlführungsanordnung, bei welcher die in Fig. 7 veranschaulichte Technik angewendet wird;

Fig. 9 (Blatt 3) zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie 9-9 der

Fig. 8;

Fig.10 (Blatt 4-) zeigt einen Querschnitt durch den das otrahler-

zeugungssystem enthaltenden Teil der Bildwieder-

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gäbeeinrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung einer Ausführungsform eines Elektronenstrahl-Erzeugun^ssystems;

Fig. 11 (Blatt 4-) zeigt eine Ansicht des Strahlerzeugungssystems

nach Fig. 10, gesehen von der Linie 11-11;

Fig. 12 (Blatt 4·) ist eine Schnittansicht des das Strahlerzeugungssystem enthaltenden Teils der Wiedergabeeinrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Elektronenstrahl-Erzeugungssystems.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen flachen Bildwiedergabegeräts insgesamt mit 10 bezeichnet. Das Wiedergabegerät 10 besteht aus einer evakuierten Hülle 12 (im folgenden als "Kolben" bezeichnet), die typischerweise aus Glas sei und sich in den eigentlichen Bildwiedergabeteil 14 und einen das Eleitronenstrahl-Erzeugungssystem enthaltenden Teil 16 gliedert. Der Bildwiedergabeteil 14· hat eine rechteckige Vorderwand 18 und eine rechteckige Rückwand 20, die sich im Abstand parallel zur Vorderwand 18 erstreckt. Die Vorderhand 18 und die Rückwand 20 sind durch Seitenwände 22 miteinander verbunden. Die Vorderwand 18 und die Rückwand 20 haben derartige Abmessungen, daß sich für den Bildschirm die gewünschte Größe von z.B. 75 mal 100 cm ergibt. Der Abstand zwischen Vorder- und Rückwand liegt in der Größenordnung von 2,5 bis 7,5 .cm.

Zwischen der Vorderwand 18 und der Rüclcwand 20 erstreckt sich eine Vielzahl von befestigten Stützwänden 24-, die zueinander im Abstand parallel verlaufen und vom Strahlerzeugungsteil 16 bis zur gegenüberliegenden Seitenwand 22 reichen. Die Stützwände 24- stützen den evakuierten Kolben 12 in der gewünschten Weise gegen den äußeren Atmosphärendruck ab und unterteilen den Wiedergabeteil 14- in eine Vielzahl von Kanälen 26. An der Innenfläche der Vorderwand 18 befindet sich ein Elektronenauffänger in Form eines Leuchtstoffschirms 28. Der Leuchtstoffschirm 28 kann irgend-

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eine der bekannten Bauformen sein, wie sie z.Zt. in Kathodenstrahlröhren, z.B. in Schwär z/V/e iß- oder Farbfernseh-Bildröhren . verwendet werden. Auf dem Leuchtstoffschirm 28 befindet sich eine Ketallfilmelektrode 29.

Der Strahlerzeugungsteil 16 ist eine Verlängerung des Bildwiedergabeteils 14 und erstreckt sich entlang benachbarten Enden der Kanäle 26 auf der einen Seite dieser Kanäle. Der Strahlerzeugungsteil kann irgendeine passende Gestalt aufweisen, um das speziell verwendete Strahlerzeugungssystem zu umschließen,

In jedem der Kanäle 26 befindet sich eine Führung, um die in den Kanal gerichteten Elektronen in einem Strahl zusammenzuhalten, der einen im Abstand zu den Kanalwänden verlaufenden Weg verfolgt, Die Führungsanordnung enthält außerdem Mittel, um den Strahl an verschiedenen Punkten längs des jeweiligen Kanals 26 zum Leuchtstoff schirm 28 hin abzulenken.

In Fig. 2 ist das Schema einer Führungsanordnung gezeigt, mit der Elektronen in einem Strahl zusammengehalten werden, der die Länge eines Kanals durchlaufen kann, ohne in unerwünschter Weise auf die Wände 24 zu treffen. Diese Führungsanordnung enthält ein äußeres leitendes Rohr 30 und einen leitenden Stab 32, der längs der Achse des Rohrs 30 verläuft. Durch Anlegen eines gegenüber dem Rohr 30 positiven Potentials an den Stab 32 entstehen zwischen dem Rohr 30 und dem Stab 32 elektrostatische Kräfte, welche die in das Rohr geschossenen Elektronen veranlassen, einen kreisförmigen Weg um den Stab 32 herum zu beschreiben. Wenn die Elektronen in einem solchen Winkel in das Rohr eingeschossen werden, daß ihre Bewegung eine längs des Rohrs gerichtete Komponente hat, dann beschreiben die Elektronen wendeiförmige Wege um und längs des Stabes 32. Wenn man innerhalb des Rohrs 30 und diesem gegenüber isoliert eine wendelförmig verlaufende Elektrode etwa in Form eines Drahts oder eines Bandes 33 vorsieht und diese Elektrode 33 negativer als das Rohr 30 macht, dann werden auf die Elektronen elektrostatische Kräfte ausgeübt, welche die Elek-

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Weg tronen in einem begrenzten wendeiförmigen lialten. Wie in Fig. gezeigt, führt dies zu einem Elektronenstrahl 34, der in einem begrenzten wendeiförmigen Weg um den Stab 32 herum und längs desselben verläuft. Der wendeiförmige Weg des Strahls 34- verläuft bezüglich des wendeiförmigen Wegs der Elektrode 33 in bifilarer Weise und hat die gleiche "Ganghöhe" wie die Wendelelektrode 33· Der Elektronenstrahl 34- wandert also längs des Stabes 32, wobei sein Abstand vom Stab im wesentlichen konstant gehalten wird.

Es wurde gefunden, daß die Elektronenstrahlen an ausgewählten Stellen längs des Stabes 32 von ihrem wendeiförmigen Weg abgelenkt werden können, indem man den Stab 32 aus einer Vielzahl von miteinander flüchtenden Abschnitten bildet. Wenn man das Potential irgendeines der Stababschnitte so umschaltet, daß es ungefähr gleich dem Potential des Rohrs 3° wird, dann werden die Elektronen nicht in den Umlauf um den -Stababschnitt zurückgezogen, sondern fliegen vom Stababschnitt fort zum Rohr 30 hin. Wenn man das Rohr 30 mit Öffnungen versieht, dann können die abgelenkten Elektronen aus dem Rohr 30 austreten. Solche Öffnungen sollten entlang einer Längslinie an Orten zwischen denjenigen Stellen vorgesehen werden, wo die Elektrode 33 diese Längslinie kreuzt. Durch Wahl der Ganghöhe der Elektrode 33 und somit der Anzahl der Öffnungen läßt sich die Zahl der Stellen wählen, an denen der Elektronenstrahl aus dem Rohr 30 herausgezogen werden kann.

In den Figuren 3 "bis 6ist eine Ausbildungsform einer insgesamt mit 36 bezeichneten Führungsanordnung dargestellt, bei welcher die vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Technik des Zusammenhaltens und HerausZiehens eines Elektronenstrahls angewendet wird. Die Führungsanordnung 36 besteht aus einer hinteren Hälfte 38a und einer dazu passenden vorderen Hälfte 38b, die sich längs des Kanals 26 erstrecken. Die hintere Hälfte 38a liegt an der Innenfläche der Rückwand 20 und besteht, wie in Fig. 6 zu erkennen ist, aus einer Gruppe abwechselnder Profilplatten 40a und 41a aus Metall.

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Wie in den Figuren 4 und 6 gezeigt ist, hat jede Platte 40a die Form einer etwa U-förmigen Wanne oder Rinne, die in den Kanal 26 paßt, wobei die offene Seite der Rinne von der Rückwand 20 des Kolbens 12 fortweist. Die auf der offenen Seite liegende Oberfläche jedes der U-Profile 40a ist mit einer Schicht 43a aus Isoliermaterial bedeckt,und zwar mit einem Kunststoff oder einem Oxid wie z.B. Siliziumoxid oder Aluminiumoxid. Die Isolierschicht 43a ist seinerseits von einem Film 44a eines elektrisch leitenden Metalls bedeckt.

Wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, hat jede der Platten 4ia die Gestalt einer etwa V/-förmigen Rinne oder Wanne, die in den Kanal 26 paßt, wobei die offene Seite der Wanne von der Rückwand 20 des Kolbens 12 fortweist. Die nach vorne weisende Oberfläche jedes W-Profils 41a ist mit Ausnahme des Oberteils 42a des mittleren Vorsprungs dieses Profils von einer Schicht 46a aus Isoliermaterial bedeckt. Diese Isolierschicht 46a ist seinerseits mit einem Film 47a eines elektrisch leitenden Materials (z.B. eines Metalls) überzogen. Wie in Figur 6 zu erkennen ist, verläuft ein gesonderter Streifen 48a eines elektrisch leitenden Materials über die nach vorne weisende Oberfläche der äußeren Wände des W-Profils. Dieser Streifen 48a ist gegenüber dem elektrisch leitenden Film 47a durch eine zweite Schicht 49a aus Isoliermaterial isoliert. Jeder der leitenden Streifen 48a verläuft längs eines Stücks eines durchgehenden wendeiförmigen Weges. Die U-Profile 40a und die !'/-Profile 41a wechseln einander längs des Kanals 26a, wobei die U-Profile und die W-Profile längs des Kanals Ende an Endemiteinander ausgerichtet sind. Die U-Profile 40a und die W-Profile 41a sind voneinander elektrisch isoliert, indem sie entweder einen kleinen Abstand, zueinander haben oder zwischen ihren Enden jeweils ein isolierendes Distanzstück aufweisen.

Die vordere Hälfte 38b der Führungsanordnung besteht aus einer Gruppe abwechselnder Profilplatten 40b und 41b aus Metall. Wie in Figur 5 gezeigt ist, hat jede der Platten 40b die Gestalt einer im wesentlichen U-förmigen Wanne ähnlich den U-Profilen 40a der hinteren Hälfte 38a. Jede der U-Profilplatten 40b paßt in den

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Kanal 26, und zwar so, daß ihre offene Seite zur Rückwand 20 des Kolbens 12 weist. Jedes der U-Profile 40b hat in ihrem Boden eine Öffnung 50. Die nach innen weisende Fläche jedes U-Profils 40b trägt erstens eine Schicht 43b eines Isoliermaterials und zweitens einen Film 44b eines elektrisch leitenden Materials. Me U-Profile 40b der vorderen Hälfte 38b sind also von gleicher Konstruktion wie die U-Profile 40a der hinteren Hälfte 38a» mit dem einzigen Unterschied, daß die U-Profile 40b an den Bodenwänden der durch sie gebildeten Wannen mit Öffnungen versehen sind. Außerdem sind die U-Profile 40a und 40b jeweils entgegengesetzten Richtungen zugekehrt.

Wie in Fig. 4 dargestellt, hat jede der Profilplatten 41b der vorderen Hälfte 38b die Gestalt einer im wesentlichen W-förmigen Wanne, die derart in den Kanal 26 paßt, daß ihre offene Seite zur Rückwand 20 des Kolbens 12 weist. Die nach hinten weisende Oberfläche jedes der W-Profile 41b trägt mit Ausnahme des äußersten Endes 42b des mittleren Profilvorsprungs eine Schicht 46b aus elektrisch isolierendem Material. Die Isolierschicht 46b ist von einem Film 4?b aus elektrisch leitendem Material überzogen. Ein gesonderter Streifen 48b eines elektrisch leitenden Materials verläuft über die nach hinten weisende Oberfläche der äußeren Wände des W-Profils und ist gegenüber dem elektrisch leitenden Film 47b durch eine zweite Schicht 49b eines Isoliermaterials isoliert. Jeder leitende Streifen 48b erstreckt sich längs eines Abschnitts eines durchgehenden wendeiförmigen Weges. Die W-Profile 41b der vorderen Hälfte 38b haben somit gleiche Konstruktion wie die W-Profile 41a der hinteren Hälfte 38a. Die W-Profile 4ia und 41b sind jedoch entgegengesetzten Richtungen zugekehrt.

Die U-Profile 40b und die W-Profile 41b der vorderen Hälfte 38b wechseln längs des Kanals 26 einander ab, wobei die einzelnen Profile Ende an Ende miteinander ausgerichtet sind. Die U-Profile 4Cb sind gegenüber den W-Profilen 41b elektrisch isoliert, entweder durch einen kleinen Abstand zwischen ihnen oder durch ein zwischen ihren Enden befindliches isolierendes Distanzstück. Jedes U-Profil 40b der vorderen Hälfte 38b liegt einem gesonderten

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W~Profil 4-1 a der hinteren Hälfte 38a gegenüber und paßt mit diesem so zusammen, daß zwischen beiden Profilen ein Durchgangs- · weg gebildet wird. Der Metallfilm 4-4-b des Ü-Profils 4-Ob steht in Kontakt mit dem Metallfilm 47a des W-Profils 4-1 a. Jedes W-Profil 4-1 b der vorderen Hälfte 38b liegt einem U-Profil 4-Oa der hinteren Hälfte 38a gegenüber und paßt mit diesem Profil derart zusammen, daß zwischen beiden Profilen ein Durchgangsweg gebildet wird. Der Metallfilm 4-7b des W-Profils 4-1b steht in Kontakt mit dem Metallfilm 44a des U-Profils 4-Oa, In jedem Kanal 26 sind die einzelnen Durchgangswege, die durch jeweils zwei gegenüberliegende Profile gebildet werden, zueinander fluchtend angeordnet, so daß insgesamt, ein schlangenlinienartiger Durchgangsweg über die Länge des Kanals entsteht. Die benachbarten einander entsprechenden Profile der Führungen in benachbarten Kanälen 26 können mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sein. Beispielsweise können entsprechende Profilplatten für alle Kanäle durch einen einzigen Metallstreifen gebildet werden, der mit einer Reihe von Wellungen U-förmiger oder W-förmiger Profilgestalt versehen ist.

Beim Betrieb der Führungsanordnung 36 erfüllen die Metallfilme 4-4-a, 4-7a, 44-b und 4-7b die Funktion des äußeren Rohrs 30 der in Fig. 2 dargestellten Bündelungseinrichtung. Die freiliegenden mittleren Scheitelstücke 4-2a und 4-2b der W-Profile 4-1a und 4-1b, die wie in Fig. 3 gezeigt längs des Kanals 26 in Längsrichtung miteinander fluchten, erfüllen die Funktion eines in Abschnitte unterteilten Mittelstabes 32. Die Metallstreifen 4-8a und 4-8b, die sich längs eines wendeiförmigen Weges erstrecken, erfüllen die Funktion der Elektrode 33· Durch Anlegen geeigneter Potentiale an die Profilplatten 4-1a und 4-1b und an die Metallstreifen 4-8a und 4-8b kann also erreicht werden, daß ein in das Ende des durch die miteinander in Eingriff stehenden Profile gebildeten Durchgangswegs hineingelenkter Strom von Elektronen zu einem Strahl zusammengehal'ten wird, der wendelförmig längs durch den Durchgangsweg läuft. Obwohl es sich um einen schlangenlinienartigen Durchgangsweg handelt, führt er den wendeiförmigen. Verlauf des Strahls, denn eine wendeiförmige Bewegung ist dem Wesen nach eine Schlangenlinienbewegung mit einer zusätzlichen Komponente quer

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zur Schlangenwellung. Wenn das einem der '//-Profile 4-1 a der hinteren Hälfte 38a angelegte Potential auf einen weniger positiven Wert umgeschaltet wird, dann wird der über das mittlere Scheitelstück 42a des W-Profils 4-1 a wandernde Elektronenstrahl nicht mehr in seine wendeiförmige Bahn zurückgezogen, sondern er verläßt stattdessen den Durchgangsweg durch die Öffnung 50 im benachbarten U-Profil 41b der vorderen Hälfte 38b. Der durch die Öffnung 50 in einem U-Profil 41b tretende Elektronenstrahl wird infolge einer Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 29 einerseits und der strahlbildenden Einrichtung andererseits zum Leuchtstoff schirm 28 hingezogen und trifft auf diesem auf. Gewünschtenfalls können innerhalb des Kanals 26 zwischen der Führungsanordnung 36 und dem Leuchtstoffschirm 28 Fokussierungs- und Beschleunigungselektroden für den Elektronenstrahl vorgesehen werden, um die Größe des Strahls zu steuern. Indem man also das Potential an den verschiedenen W-Profilen 41a umschaltet, kann der Strahl an verschiedenen Punkten längs des Kanals 26 zum Leuchtstoffschirm 28 hin abgelenkt werden.

Die Pig. 7 zeigt schematisch eine andere Technik zum Zusammenhalten von Elektronen in einem Strahl, der längs eines definierten Weges läuft. Diese .Technik ist als sogenannte "Slalom-Fokussierung" bekannt und in einer Arbeit mit dem Titel "Slalom Focussing" von J.S. Book u.a. beschrieben, die in Proceedings of the IEE, Band 45, November 1957, Seiten 1517-1522 veröffentlicht ist. Bei der dort offenbarten Slalom-Fokussierung wird eine Vielzahl beabstandeter, paralleler, positiv aufgeladener Drähte oder Stäbe 56 verwendet, die in einer gemeinsamen Ebene zwischen zwei parallelen geerdeten oder negativ geladenen Platten 58 und 60 angeordnet sind. Die positive Ladung an den Stäben oder Drähten 56 bewirkt ein derartiges elektrostatisches Feld, daß ein Elektronenstrahl, der in die Zwischenräume zwischen den Platten 56 und 60 längs der Ebene der Stabe oder Drähte 56 hineingelenkt wird, einen schlangenlinienartigen Weg durch die Anordnung der Stäbe oder Drähte 56 beschreibt, wie es mit der Linie 62 in Fig. 7 gezeigt ist.

In den Figuren 8 und 9 ist eine Führungsanordnung 64 gezeigt, die mit Slalom-Fokussierung arbeitet und im Bildwiedergabegerät 10

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Verwendung finden kann. Die Führungsanordnung 64- enthält eine Vielzahl beabstandeter paralleler Drähte 66, die auer durch die Kanäle 26 des Kolbens 12 laufen und sich durch die Stützwände 24 hindurch erstrecken und von diesen Wänden gehalten v/erden. Die Drähte 66 liegen in einer gemeinsamen Ebene nahe an und parallel zur Rückwand 20 des Kolbens 12. In jedem der Kanäle 26 hat die Rückwand 20 drei bogenförmig eingewölbte Rillen 67, die sich im Abstand parallel zueinander in Längsrichtung des Kanals erstrecken. Auf die Innenfläche der Rückwand 20 ist eine Vielzahl beabstandeter paralleler Streifen 68a und 68b aus elektrisch leitendem Material aufgebracht. Die Streifen 68a und 68b verlaufen quer durch alle Kanäle 26 und über die Oberfläche der Rillen 67. Die Streifen sind derart angeordnet, daß hinter jedem der Drähte 66 ein gesonderter Streifen 68a gleicher Ausdehnung wie der Draht liegt und daß ferner jedem Zwischenraum zwischen den Drähten 66 ein gesonderter Streifen 68b zugeordnet ist, der gleiche Ausdehnung wie der betreffende Zwischenraum hat.

Zwischen den Drähten 66 und der Vorderwand 18 des Kolbens 12 erstreckt sich quer durch die Kanäle 26 und längs zu diesen ausgerichtet eine Metallplatte 70. Diese Platte.70 hat von den Drähten 66 einen Abstand, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Drähten 66 und den Metallstreifen 68a und 68b ist. Die Platte 70 ist mit einer Vielzahl von Löchern 72 durchbrochen, die so angeordnet sind, daß längs des Kanals 26 drei parallele Lochreihen verlaufen, deren jede einer der Rillen 67 in der Rückwand 20 gegenüberliegt. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, liegen die Löcher 72 jeder Lochreihe zwischen den Drähten 66. Die Anzahl der Rillen 67 in der Rückxvand 20 und die Anzahl der Lochreihen in jedem Kanal 26 hängt davon ab, wie viele Strahlen längs des Kanals gelenkt werden sollen. Bei der in Fig. 9 gezeigten Form der Führungsanordnung sind drei Rillen und drei Lochreihen für drei Strahlen vorgesehen.

Beim Betrieb der Slalomführung 64- wird an jeden der Drähte 66 ein positives Potential gelegt. Die Streifen 68a und 68b und die Platte 70 werden mit Masse (Erde) verbunden. In den Kanal 26 wer-

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den getrennte Elektronenstrahlen gerichtet, und zwar jeweils einer längs jeder der Rillen 67. Jeder der Elektronenstrahlen folgt einem schlangenlinienartigen Weg durch die Anordnung der Drähte 66, wie es oben in Verbindung mit der Slalom-Fokusierungstechnik anhand der Fig. 7 erläutert wurde. Die bogenartige Gestalt der Massestreifen in jeder der Rillen 67 führt zur Erzeugung elektrostatischer Kräfte, die auf den jeweiligen Elektronenstrahl wirken und die Elektronen auf den besonderen schlangenlinienartigen Weg längs der Rillen zwingen. Wenn man einen der Streifen 68a auf ein negatives Potential umschaltet, dann wird auf den Elektronenstrahl bei dessen Durchlauf zwischen dem Streifen und dem benachbarten Draht 66 eine elektrostatische Kraft ausgeübt, die den Strahl aus dem schlangenlinie'nartigen Weg heraus zur Vorderwand 18 lenkt. Der Strahl tritt durch ein Loch 72 in der Platte 70 und wird durch Wirkung eines an die Elektrode 29 gelegten Potentials zum Leuchtstoffschirm 28 an der Vorderwand 18 hingezogen. Zwischen der Platte 70 und dem Leuchtstoffschirm 28 können Fokussierungs- und Beschleunigungselektroden für den Elektronenstrahl vorgesehen werden. Durch Umschalten des Potentials verschiedener der Metallstreifen 68a kann der Elektronenstrahl an verschiedenen Punkten längs des Kanals 26 aus der Führungsanordnung heraus zum Leuchtstoffschirm 28 abgelenkt werden.

Der Strahlerzeugungsteil 16 des Wiedergabegeräts 10 enthält ein Strahlerzeugungssystem, welches Elektronen erzeugen und in die Führungsanordnungen in den Kanälen 26 richten kann. In den Figuren 10 und 11 ist eine Ausführungsform eines zu diesem Zweck geeigneten Elektronenstrahlsystems insgesamt mit 7^ bezeichnet. Das Strahlerzeugungssystem 74- besteht aus einem Substrat 76, welches mittels zweier Stützen 80 im Abstand und parallel zur Vorderwand 78 des Strahlerzeugungsteils 16 gehalten wird, die eine Verlängerung der Vorderwand 18 des Bildwiedergabeteils 14- ist. Das Substrat 76 erstreckt sich also längs eines Randes des Leuchtstoffschirms 38, ist parallel zum Leuchtstoffschirm ausgerichtet und verläuft quer zu den offenen Enden der Kanäle 26* Das Substrat 76 ist ein dünner Streifen aus elektrisch leitendem Material guter Festigkeit

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und geringer Wärmeleitfähigkeit, etwa aus rostfreiem Stahl oder Kovar. Das Substrat 76 hat eine Vielzahl im wesentlichen recht- · eckförmiger Gitterabschnitte 82, die Ende an Ende miteinander · fluchtend im Abstand zueinander angeordnet sind und durch schmale Verbindungsstege 86 zx«;ischen zi^ei Haltestreifen 84- festgehalten werden. Dank dieser Struktur des Substrats 76 können sich die Gitterabschnitte 82 während des Betriebs des Strahlsystems 74-ausdehnen und zusammenziehen. Jeder der Gitterabschnitte 82 enthält eine Vielzahl beabstandeter paralleler Schlitze 88, die parallel zu den Endseiten der Gitterabschnitte verlaufen.

Auf derjenigen Seite der Gitterabschnitte 82, die zur Rückwand 92 des Strahlerzeugungsteils 16 weist (d.h. zur Verlängerung der Rückwand 20 des Bildwiedergabeteils 14-) sind Kathoden 90 angeordnet. Die Kathoden 90 liegen zwischen jeweils zwei benachbarten Schlitzen 88 und sind durch eine Schicht 91 aus elektrisch isolierendem Material gegenüber dem Substrat 76 isoliert, wie es in Fig. 10 zu erkennen ist. Die Kathoden 90 bestehen aus irgend einem Material, welches zur Elektronenemission fähig ist, z.B. aus Bariumoxid. Aus später noch zu erläuternden Gründen liegen jeweils zwei beabstandete Kathoden 90 zwischen den Schlitzen 88 jedes zweiten Schlitzpaars, und die Kathoden 90 sind in Gruppen von jeweils drei Paaren angeordnet. An jede der Kathoden 90 ist ein Draht 93 angeschlossen, um die Spannung an jeder Kathode modulieren zu können.

Zwischen dem Substrat 76 und der Vorderwand 78 des Strahlerzeugungsteils des Kolbens erstreckt sich eine Heizeinrichtung 94-_; beispielsweise aus Wolframdrähten. Die Heizung 94- ist nahe an den Kathoden 90 angeordnet. Zwischen der Heizung 94- und der Vorderwand 78 des Strahlerzeugungsteils 16 befindet sich ein gebogener Schirm 96, um die Vorderwand 78 vor der Wärme der Heizung abzuschirmen und die Wärme zu .den Kathoden 90 hin zu reflektieren.

Zwischen dem Strahlerzeugungssystem 74· und der Rückwand 92 des Strahlerzeugungsteils 16 des Kolbens erstreckt sich eine metallene Gitterplatte 98. Die Gitterplatte ist von Löchern 100 durchbrochen, deren jedes mit einer gesonderten Kathode 90 fluchtet.

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Das Strahlerzeugungssystem 74 ist so ausgelegt, daß es in Verbindung mit einer Slalom-Fokussierung des in den Figuren 8 und 9 gezeigten Typs verwendet werden kann. Dementsprechend befindet sich zwischen der Gitterplatte 98 und der Vorderwand 92 des Strahlerzeugungsteils eine Vielzahl beabstandeter Drähte 102, die in einer gemeinsamen Ebene mit den Drähten 66 der Führungsanordnung 64 nach Fig. 8 angeordnet sind. An der Innenfläche der Vorderwand 92 des Strahlerzeugungsteils 16 befindet sich eine Masseebene in Form eines Metallfilms 104. Das Strahlerzeugungssystem 74 verläuft längs des Teils 16 des Kolbens über alle Kanäle 26 des Bildwiedergabeteils 14.

Beim Betrieb des Strahlerzeugungssystems 74 ist die Heizung 94 zur Aufheizung der Kathoden 90 eingeschaltet, um die Kathoden zur Elektronenemission zu veranlassen. Die Gitterabschnitte 82 hinter den Kathoden 90 werden bezüglich der von den Löchern 100 durchbrochenen Gitterplatte 98 negativ gemacht. Indem man an eine Kathode 90 eine Spannung anlegt, die leicht positiv gegenüber dem Gitterabschnitt 82 jedoch nicht so positiv wie die Gitterplatte 98 ist, werden die von der Kathode 90 emittierten Elektronen dazu gebracht, zur Gitterplatte 98 zu strömen und durch das benachbarte Loch 100 in der Gitterplatte 98 hindurchzutreten. Der durch das Loch 100 tretende Elektronenstrom tritt in das elektrostatische Feld, welches durch das an die Drähte 102 gelegte Potential verursacht wird. Wie es oben in Verbindung mit der Führungsanordnung 64 nach den Figuren 8 und 9 beschrieben wurde, führt dies dazu, daß die Elektronen einem schlangenlinienartigen Weg durch die Anordnung der Drähte folgen, und zwar entlang derjenigen Strahlführungsanordnung, die mit der betreffenden Kathode ausgerichtet ist. Der Elektronenfluß von einer Kathode 90 kann durch Änderung der an die Kathode gelegten Spannung gesteuert werden. Wenn die an die Kathode gelegte Spannung gegenüber der Gitterplatte 98 positiver gemacht wird, dann nimmt der Elektronenfluß ab, bis er schließlich ganz aufhört.

Beim Betrieb der Wiedergaberöhre 10 werden die Kathoden 90 längs der gesamten Länge des Strahlerzeugungssystems aktiviert, um

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längs jeder der Führungsanordnungen 64- einen oder mehrere Elektronenstrahlen laufen zu lassen. Wenn die Slektronenstrahlen die oberen Enden der Führungsanordnungen 64- erreichen, werden sie durch Umschaltung des zugeordneten Metallstreifens 68a (Pig- S) auf ein negatives Potential so abgelenkt, daß sie aus der Führungsanordnung austreten. Die Elektronenstrahlen treffen dann auf den Leuchtstoffschirm 28_?um die erste Zeile des Leuchtstoffschirms abzutasten. Indem man die an die Streifen 68a gelegten Potentiale nacheinander umschaltet, werden die Elektronenstrahlen an verschiedenen Punkten längs der Führungsanordnungen abgelenkt, um den Leuchtstoffschirm nacheinander Zeile für Zeile abzutasten. Durch Änderung der an die Kathoden 90 gelegten Spannung können die Elektronenstrahlen moduliert werden. Indem man also den Leuchtstoffschirm 28 zeilenweise in richtiger Geschwindigkeit mit den modulierten Elektronenstrahlen abtastet, erhält man ein Bild, welches durch die Vorderwand 18 des Wiedergabegeräts betrachtet werden kann.

Bei der in den Figuren 10 und 11 gezeigten Ausführungsform des Strahlerzeugungssystems 74- sind die Kathoden 90 in Paaren angeordnet· Die in der Ansicht nach Fig. 10 links liegende Kathode erzeugt einen Elektronenstrahl, der dem mit der gestrichelten Linie 106 dargestellten schlangenlinienartigen Weg folgt, während die rechts liegende Kathode einen Elektronenstrahl erzeugt, der dem mit der durchgezogenen Linie 108 dargestellten schlangenlinienartigen Weg folgt. Der Strahlweg 106 schlängelt sich also in entgegengesetzter Weise zum Strahlweg 108. Hierdurch kann jeder der Elektronenstrahlen an Punkten abgelenkt werden, die zwischen den Ablenkpunkten des jeweils* anderen Strahls liegen, so daß die beiden Elektronenstrahlen unterschiedliche Zeilen des Leuchtstoffschirms abtasten. Durch Einschaltung eines oder beider Kathoden 90 der Kathodenpaare mittels des an die Kathoden gelegten Potentials kann man Abtastzeilen verschiedener Anzahl und verschiedener Positionen erhalten. Wie in Fig. 10 gezeigt, sind die Kathoden 90 in Gruppen von jeweils drei Paaren angeordnet, Hierdurch werden die jeweils aus drei Strahlen bestehenden Strahlgruppen erzeugt, die jeweils von einem einzigen Kanal 26 gemäß

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Fig. 9 aufgenommen werden. Bei einem Farbbildwiedergabegerät kann jeder dieser drei Strahlen dazu verwendet werden, einen Leuchtstoff anderer Farbe auf dem Schirm 28 anzuregen. In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform eines im Wiedergabegerät 10 verwendbaren Strahlerzeugungssystems insgesamt mit 110 bezeichnet. Das Strahlerzeugungssystem 110 besteht aus einem langgestreckten Heisdraht 112, der mit der Kathode 114- beschichtet ist. Die Kathode 114- kann aus irgend einem bekannten Material bestehen, welches bei Erwärmung Elektronen emittiert, z.B. aus Bariumsoxid. Zwischen der Kathode 114- und dem Heizdraht 112 befindet sich eine Schicht 115 eines elektrisch isolierenden Materials. Der mit der Katnode beschichte Heizdraht 112 ist innerhalb des Strahlerzeugungsteils 16 so angeordnet, daß er quer zu den Enden der im Bildwiedergabeteil befindlichen Kanäle verläuft. Der mit dem Kathodenmaterial beschichtete Heizdraht 112 ist von einer rohrförmigen metallenen Abschirmung 116 umgeben. Die Abschirmung 116 hat eine Vielzahl von Löchern 118, die in Längsrichtung der Abschirmung im Abstand zueinander ausgerichtet sind. Jedes der Löcher 118 liegt an einer Radiuslinie der Abschirmung 116, die zum Ende einer sich zum Strahlsystem 110 erstreckenden Führungsanordnung 36 hin abgewinkelt ist. Jedes der Löcher 118 liegt nahe am Ende einer Führungsanordnung 36. An der Rückwand 20 der Wiedergaberöhre nahe den Löchern 118 befindet sich eine Metallplatte 120.

Beim Betrieb des Strahlsystems 110 wird ein elektrischer Strom durch den Heizdraht 112 geschickt, um die Kathode 114- aufzuheizen. Hierdurch werden Elektronen innerhalb der Abschirmung 116 erzeugt. Indem man an die Abschirmung 116 ein Potential legt, welches gleich mit oder leicht positiv gegenüber der Kathode 114- ist, und indem man an die Platte 120 ein Potential legt, welches positiv gegenüber der- Abschirmung 116 und der Kathode 114- ist, werden die Elektronen veranlaßt, durch die Löcher 118 zu strömen. Die durch die Löcher 118 fließenden Elektronen werden als Strömung zwischen beabstandete parallele Platten 122 und 124- gelenkt, welche die Strömung in das Ende einer Strahlführungsanordnung im Bildwiedergabeteil 14- leiten. Die Strahlführungsanordnung kann

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gemäß den Figuren 3 bis 6 oder gemäß den Figuren 8 und 9 ausgebildet sein. Bei richtiger Positionierung der Löcher 118 werden die Elektronenströmungen im passenden Winkel in die Führungsanordnungen gelenkt, so daß sie als Strahl längs der Führungsanordnungen in einer Weise fließen, wie es weiter oben beschrieben wurde. Die Elektronenstrahlen können an verschiedenen Punkten längs der Führungsanordnungen aus den Führungen herausgelenkt werden, wie es ebenfalls weiter oben beschrieben wurde, um den Leuchtstoffschirm an der Vorderwand des Bildwiedergaberäts zeilenweise abzutasten. Die Elektronenstrahlen können mittels eines geeigneten Modulationsgitters an den Löchern 118 in der Abschirmung 116 moduliert werden. Das Modulationsgitter !kann durch metallene Dämpfungsglieder gebildet werden, die an oder nahe der Abschirmung 116 bei jedem der Löcher 118 angebracht sind und durchgehende Löcher aufweisen, die mit den Löchern 118 ausgerichtet sind. Durch Abtastung des Leuchtstoffschirms mit der richtigen Geschwindigkeit und Modulation der Elektronenstrahlen wird ein Bild erhalten, welches durch die Vorderwand des Wiedergabegeräts betrachtet werden kann.

Mit der Erfindung wird also ein relativ dünnes flaches Bildwiedergabegerät geschaffen, welches innere Abstützungen enthält und daher mit relativ großen Abmessungen hergestellt werden kann. Die inneren Stützen sind so angeordnet, daß sie parallele Kanäle bilden, die von Elektronenstrahlen durchlaufen werden. In jedem der Kanäle befindet sich eine Einrichtung, um die Elektronenstrahlen an verschiedenen -^unkten längs des Kanals zu einem Leuchtstoffschirm an der Vorderwand des Geräts hin abzulenken. Außerdem befindet sich in jedem Kanal eine Anordnung, welche die Elektronen auf einen Strahl begrenzt, um zu verhindern, daß die Elektronen aufstreuen und die Wände des Kanals berühren. Durch Verwendung der Begrenzungsanordnung zur Vermeidung einer Aufspreitzung des Elektronenstrahls ist es möglich, relativ niedrige Spannungen zur Bildung und zum Lenken der Elektronenstrahlen in die Kanäle zu verwenden. Außerdem erlaubt eine solche Einrichtung die Verwendung relativ niedriger Spannungen zur Ablenkung der Strahlen.

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Claims

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Patentansprüche

Elektronenstrahladressiertes Gerät mit einem evakuierten Kolben, der eine Vorderwand und eine im Abstand dazu parallellaufende Rückwand aufweist, ferner mit einem Elektronenauffänger, der sich an der Vorderwand befindet und im wesentlichen gleiche Ausdehnung wie dieser hat, sowie mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Elektronen und zu deren Lenkung längs eines Weges, der zwischen Vorder- und Rückwand im wesentlichen parallel zum Elektronenauffänger verläuft, gekennzeichnet durch eine-längs der gesamten Länge des Elektronenweges verlaufende Führungsanordnung (34, 36) zum Zusammenhalten der Elektronen in einem Strahl und eine Einrichtung (41a, 48a), um den Strahl aus ausgewählten Punkten längs des Elektronenweges zum Elektronenauffänger (28) hin abzulenken.

Elektronenstrahladressiertes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,.daß die Elektronen erzeugt und längs einer Vielzahl paralleler Wege gelenkt werden, die sich zwischen der Vorderwand (.18) und der Rückwand (20) erstrecken und im wesentlichen parallel zum Elektronenauffänger (28) verlaufen, und daß die Führungsanordnung längs der gesamten Länge jedes dieser Wege angeordnet ist, um die Elektronen in einem Strahl zusammenzuhalten, und daß jeder dieser Strahlen an ausgewählten Punkten längs seines Weges zum Elektronenauffänger hin ablenkbar ist.

Elektronenstrahladressiertes Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsanordnung eine Einrichtung (42a, 42b, 44a, 44b, 47a, 47b, 48a, 48b, 66, 68a, 68b, 70) enthält, um elektrostatische Kräfte.zu erzeugen, welche die Elektronen im jeweiligen Strahl zusammenhalten.

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Elektronenstrahladressiertes Gerät nach Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenauffänger (28) ein Leuchtstoffschirm ist, der gleiche Ausdrehnung wie die Innenfläche der Vorderwand (18) hat.

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