DE2708651C2

DE2708651C2 - Elektronenoptische Vorrichtung

Info

Publication number: DE2708651C2
Application number: DE2708651A
Authority: DE
Inventors: Sashiro Mie Uemura
Original assignee: Ise Electronics Corp
Current assignee: Noritake Itron Corp
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-02-28
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE2708651A1; US4081715A

Description

2. Elektronenoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung für alle Steuei elektroden (2) die gleiche Phasenlage besitzt.

3. Elektronenoptische Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung für jeweils benachbarte Steuerelektroden (2) eine unterschiedliche Phasenlage besitzt.

4. Elektronenoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung für jeweils benachbarte Steuerelektroden (2) eine verschiedene Frequenz besitzt.

5. Elektronenoptische Vorrichtung in einem Hochvakuumentladungsgerät mit:

a) einer flächigen Anodenelektrode,

b) mehreren der Anodenelektrode gegenüberliegenden, räumlich voneinander getrennten und zueinander parallelen stabförmigen Kathodenelektroden, die Elektronenstrahlen emittieren,

c) mehreren stabförmigen, zwischen der Anodenelektrode und den Kathodenelektroden sowie parallel zu den Kathodenelektroden angeordneten Steuerelektroden,

d) einer Spannungsquelle, die zur Steuerung der Verteilung des Elektronenstroms auf der Anodenelektrode eine Gleichspannung an die Steuerelektroden anlegt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

e) nahe benachbart und parallel zu den Steuerelektroden (2a bis 2d) ist jeweils ein magnetisches Teil (3a bis 3d) vorgesehen,

f) über jedes magnetische Teil (3a bis 3d) ist eine Spule (4a bis Ad) gewickelt, die ven einer Wechselspannung erregt wird, so daß hierdurch der von den Kathodenelektroden (la bis ic) emittierte Elektronenstrahl senkrecht zur Richtung der Stabachse der Kathodenelektroden (la bis 1 c) aufgeweitet wird,

g) die Spulen (4a bis 4d) benachbarter magnetischer Teile (3a bis 3d) sind gegensinnig gewickelt

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronenoptische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der JP-AS 52-47 668, dortige Figur 1, bekannL Bei einer derartigen elektronenoptischen Vorrichtung, die eine flache fluoreszierende Anzeigeröhre aufweist, werden die Steuerelektroden durch zeichenauswählende Gitterelektroden gebildet Diese Gitterelektroden steuern lediglich den Aufprall der Elektronen auf die Anodenelektrode, die mit einem Leuchtstoff beschichtet ist der beim Auftreffen der Elektronen aufleuchtet Eine weitere Vorrichtung mit zeichenauswählenden Gittervorrichtungen ist aus der DE-AS12 10 091 bekannt
Wenn jedoch das mit der Leuchtstoffschicht überzogene Gebiet größer «*»ird, dann entstehen Schwierigkeiten, den Elektronenstrahl gleichmäßig über das ganze Gebiet zu verteilen, wodurch dunklere und hellere Bereiche in dem zum Aufleuchten angeregten Gebiet entstehen können. Aus diesem Grunde wurden in der Praxis Steuerelektroden zwischen die Kathodenelektroden und Anodenelektrode eingesetzt, wie es beispielsweise aus der DE-PS 9 50 945 bereits bekanntgeworden ist Unter Verwendung eines besonderen Aufbaus der Steuerelektrode oder durch Anlegen eines gegenüber der Kathodenelektrode positiven Potentials an der Steuerelektrode konnte dadurch die Elektronenstromverteilung auf die Anodenelektr,rtde in gewissen Grenzen verbessert werden. Diese Maßnahmen sind jedoch nicht vollständig ausreichend, um eine ungleichmäßige Lumineszens auf der Leuchtstoffschicht vollständig zu verhindern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektronenoptische Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine völlig

«5 gleichmäßige Zerstreuung des auf eine Anodenelektrode auftreffenden Elektronenstroms und damit bei einer fluoreszierenden Anzeigevorrichtung eine Lumineszens mit einheitlicher Helligkeit geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteranspriichen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird jeder Steuerelektrode ein Wechselspannungspotential eingeprägt, das einem Gleichspannungspotential überlagert ist. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird den Steuerelektroden ein Gleichstrompotential eingeprägt und ein zu der Steuerelektrode paralleles, magnetisches Teil wird mit einer Spule versehen, welche mit Wechselstrom erregt wird. Nachstehend werden der Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Elektronenstromverteilung bei einer bekannten Vorrichtung;

F i g. 2 ein Schaltbild für ein Beispiel einer bekannten Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung des Elektronenstroms;

Fig. 3 ein Schaltbild einci· Ausführungsform der

Erfindung zur gleichmäßigen Verteilung des Elektronenstroms;

Fig.4 eine graphische Darstellung der Elektronenstromverteilung auf einer Anodenelektrode, welche bei der Vorrichtung gemäß F i g. 3 erhalten wird; >

F i g. 5 ein Schaltbild für eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

Fig.6 und Fig. 7 Blockschaltbilder mit jeweils einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 und Fig.2 ist eine bekannte Vorrichtung ι» dargestellt, welche zur gleichmäßigen Verteilung des Elektronenstroms dient Die von einer Vielzahl von Kathodenelektroden la und Xb, weiche in einer evakuierten Umhüllung (nicht dargestellt) angeordnet sind, emittierten Elektronen erreichen eine Anodenelektrode 5 In F ϊ g. 1 ist mit gestrichelten Linien die Elektronenstromverteilung dargestellt, welche die Form einer Kurve mit den Spitzen Pi, Pz unterhalb der Kathodenelektroden Xa. und 16 aufweist In dem TaI P3 ist die Lumineszenz bzw. Leuchtkraft gering. Zur Verringerung dieser Schwierigkeit ist eine Steuerelektrode 2a zwischen den Kathodenelektroden la und Xb und etwas in Richtung auf die Anodenelektrode 5 versetzt vorgesehen. Die Verteilung des Elektronenstroms auf die Anodenelektrode wird durch Anlegen eines positiven Potentials an der Anodenelektrode 5 von einer Gleichspannungsquelle 20 verbessert wozu auch ein positives Potential von einer Gleichspannungsquelle 21 an die Steuerelektrode 2a angelegt wird. Bei dieser Anordnung werden die von der durch eine ·ο Wechselstromquelle 22 erhitzten Kathodenelektrode Xa emittierten Elektronen beispielsweise auch durch die Steuerelektrode 2a angezogen, so daß die Spitzen Pi und P2 abgeflacht werden. Wenn jedoch lediglich ein Gleichstrompotential der Steuerelektrode 2a eingeprägt wird, wie durch die ausgezogenen Linien in F i g. 1 dargestellt, dann verbleibt nachwievor ein Tal Pj, so daß dieses Problem dadurch nicht vollständig gelöst wird.

In Fig.3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche bei einer flachen, fluoreszierenden «o Anzeigeröhre verwendet wird und bei welcher die den F i g. 1 und 2 entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Gemäß F i g. 3 sind Kathodenelektroder! la, Xb und 1 c vorgesehen, welche z. B. Glühkathoden sind, die durch eine Wechselstrom- '5 quelle 22 zur Emission von Elektronen angeregt werden. Durch eine Gleichstromquelle 21 wird eine Gleichspannung und durch eine Wechselstromquelle 33 eine Wechselspannung den Steuerelektroden 2a bis 2d eingeprägt Schließlich ist noch eine flach ausgebildete Anodenelektrode 5 vorgesehen, die mit einer Leuchtstoffschicht 6 überzogen ist. Sowohl die Kathodenelektroden 1 a, 1 b und 1 c als auch die Steuerelektroden 2a bis 2d weisen eine längsgestreckte rundzylindrige Form auf. Die Kathodenelektroden la bis Ic sind parallel zueinander und räumlich voneinander getrennt in derselben Ebene angeordnet Die Steuer elektroden 2a bis 2c/sind ebenfalls in einer Ebene angeordnet, welche zu der Ebene der Kathodenelektroden verschoben ist und zwischen den Kathodenelektroden und der Anodenelektrode liegt. Die Kathodenelektroden la bis Ic und die Steuerelektroden 2a bis 2d liegen in derselben axialen Richtung. Die Kathodenelektroden la bis Ic sind geerdet. Der Anodenelektrode 5 wird durch die Gleichspannungsquelle TQ ein gegenüber Erde positives Potential eingeprägt. Entsprechend der Serienschaltung der Gleichspannungsquelle 21 und der Wechselspannungsauelle 33 ändert f'«:h die den Steuerelektroden eingeprägte Spannung über die positive Spannung mit einer Amplitude der Wechselstromspannung. Die diese Elektroden enthaltende Umhüllung ist mit einem Vakuum von ungefähr 0,13 mPa evakuiert

Anhand von Fig.4 wird nachfolgend die Funktion der oben beschriebenen Vorrichtung näher erläutert Wenn eine Gleichspannung von z. B. 25 bis 30 Volt zwischen den Kathodenelektroden la. Xb und Ic und der Anodenelektrode 5 welche z. B. ungefähr 2 mm voneinander getrennt angeordnet sind, angelegt wird, dann emittieren die Kathodenelektroden Elektronen. Wenn keine Steuerelektroden vorgesehen werden, dann verteilen sich die Elektronen wie in F i g. 1 durch die gepunkteten Linien dargestellt ist. Wenn an die Steuerelektroden 2a bis 2d eine Wechselspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert von 5 bis f 0 Volt und 50 oder 60 Hertz angelegt wird, dann wird der Elektronenstrahl über eine Breite 1 aufgeteilt (siehe Fig.4). Genauer gesagt weist bei der Spitze der Wechselspannung der Bereich 5a die höchste Helligkeit der liereich 5b eine mittlere Helligkeit und der Bereich 5c die geringste Helligkeit auf. Im nächsten Moment weist der Bereich 5a die geringste Helligkeit, der Bereich 5b die höchste Helligkeit und der Bereich 5c eine mittlere Helligkeit auf. Bei dem darauf folgenden Moment weist der Bereich 5a eine mittlere Helligkeit der Bereich 5b die niedrigste Helligkeit und der Bereich 5c die höchste Helligkeit auf. Auf diese Weise wird der Elektronenstrahl über die Leuchtstoffschicht 6 entsprechend der an den Steuerelektroden 2a bis 2d angelegten Periode der Wechselspannung verteilt, wodurch der Elektronenstrahl gleichmäßig verteilt wird und somit eine gleichmäßige Lumineszenz auf der Leuchtstoffschicht bewirkt Natürlich kann die Breite des Bereichs 1 durch Änderung des Spitzenwertes der Wechselspannung variiert werden.

Außer bei fluoreszierenden Anzeigeröhren kann die Erfindung auch bei anderen Typen elektrischer Anzeigeröhren verwendet werden.

In Fig.5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher .die den in F i g. 3 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform wird den Steuerelektroden 2a bis 2d eine vorbestimmte Gleichspannung eingeprägt Längsgerichtete magnetische Teile 3a bis 3d sind parallel und nahe benachbart den Steuerelektroden 2a bis 2d angeordnet Um die magnetischen Teile 3a bis 3d sind jeweils zugehörige Spulen 4a bis 4d gewickelt, welche mit einer Wechselstromquelle 50 erregt werden. Benachbarte Spulen sind gegensinnig gewickelt, damit entgegengesetzte Polaritäten erzeugt werden. Die Spulen 4b und 4d haben beispielsweise die entgegengesetzte Polarität zu den Spulen 4a und 4c. Demgemäß treibt das durch die Steuerelektroden erzeugte elektrische Feld die Elektronen in Richtung der Steuerelektroden 2a bis 2d. Da die Spulen 4a bis 4d m>» Wechselstrom erregt sind, werden die Elektronen in seitlicher Richtung mit dem Ergebnis abgelenkt, daß in einem Bereich 1 (siehe F i g. 4) über der Phosphorschicht 6 eine Streuung erfolgt. Auf diese Weise wirken die Steuerelektroden 2a bis 2d und die magnetischen Teile 3a bis 3d zur Streuung der Elektronen zusammen.

Da bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Steuerelektroden 2a bis 2d oder Spulen 4a bis 4c/ der magnetischen Teile 3a bis 3d mit einer phasengleichen Wechselspannung versorgt werden, werden die von der Kathodenelektrode la emitt^:erten Elektronen von den

Steuerelektroden 2a und 2b (wie in F i g. 4 dargestellt) oder von den Spulen 4a und 46 symmetrisch verteilt.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig.6 wird an den Steuerelektroden oder Spulen die Wechselspannung über einen Phasenschieber 60 angelegt, damit Wechselspannungen verschiedener Phase auf die benachbarten Steuerelektroden oder Spulen kommen, wodurch eine asymmetrische Verteilung des Elektronenstroms erreicht wird. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7 werden die Phasenschieber 60 durch Frequenzmuster 61 ersetzt, damit Wechselspannungen verschiedener Frequenzen an die benachbarten Steuerelektroden oder Spulen angelegt werden können. Entsprechend den Ausführungsformen gemäß Fig. 6 und 7 ist es möglich, die Elektronenauf pralldichte auf einem Teil der Anodenelektrode in gewünschter Weise zu vergrößern oder zu vermindern, so daß eine Änderung der Helligkeit in diesem Bereich erreicht werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine gleichmäßige Elektronenverteilung und somit eine einheitliche Lumineszenz auf der Leuchtstoffschicht zu erzeugen. Gewünschtenfalls kann die Helligkeit auf einem Teil der Leuchtstoffschicht variiert werden, wodurch die Vielfalt der Anzeige vergrößert wird. Für die gleiche Helligkeit der fluoreszierenden Schicht ist es möglich den Zwischenraum zwischen den Kathodenelektroden zu vergrößern, wodurch Energie gespart wird.

Hierzu 3 Blatt zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenoptische Vorrichtung in einem Hochvakuumentladungsgerät mit:

a) einer flächigen Anodenelektrode,

d) einer Spannungsquelle, die zur Steuerung der Verteilung des Elektronenstroms auf der Anodenelektrode eine Gleichspannung an die Steuecc'-sktroden anlegt und wobei

e) die Katnodenelektroden (la. ib. ic) in einer zu der Anodenelektrode (5) parallelen Ebene nebeneinander angeordnet sind, ge ken nzeichnetdurch folgendes Merkmal:

f) die Spannungsquelle liefert auch eine der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung, die die von den Kathodenefektroden (la, \b, ic) emittierten- Elektronenstrahlen senkrecht zur Richtung der Stabachse der Kathodenelektroden (la, ib, ic) aufweitet.