DE2734079A1

DE2734079A1 - Speicher-kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2734079A1
Application number: DE19772734079
Authority: DE
Inventors: Robert Lawrence Arneson; Duane Austin Haven
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1978-02-09
Also published as: NL7708370A; FR2360988A1; GB1584164A; CA1080779A; JPS5318383A; FR2360988B1; JPS5718300B2; US4159439A; NL165883B; NL165883C

Description

TEKTRONIX, Inc.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speicher-Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, an dem eine elektrisch isolierende Trägerplatte dicht befestigt ist. Einrichtungen zum Aussonden und Lenken von Elektronen hoher Geschwindigkeit in Richtung und auf die äußere Oberfläche dieser elektrisch isolierenden Trägerplatte sind angeordnet um auf einer dielektrischen Schicht ein Ladungsbild zu erzeugen. Weiterhin sind Einrichtungen zum Aussenden und Lenken von Elektronen niedriger Geschwindigkeit in Richtung und auf die äußere Oberfläche der elektrisch isolierenden Trägerplatte vorhanden, um ausgewähl te Bere i ehe der dielektrischen Schicht in einen von zwei stabilen Potentia I ζuständen zu bringen und das Ladungsbild In diesem Zustand zu halten.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf bistabile Speicherplatten für Kathodenstrahlröhren.

Derartige Kathodenstrahlröhren sind aus den US-Patentschriften 3 531 675 und 3 956 662 bekannt, wobei die Speicherplatte eine Vielzahl von Kollektor-Einzelelektroden aufweist, welche durch el ne dielektrisehe Speicherschicht hindurchgehen, die In enger Berührung mit den Ko I Iektor-EInzeIeIektroden und den darunterliegenden Kollektor- oder Speicherelektroden steht. Ein ähnlicher Aufbau einer Speicherplatte ist In der US-Patentanmeldung Nr. 599 620 vom 28. Juli 1975 beschrieben. Da bei diesen Speicherplatten die dielektrische Speicherschicht In direkter Berührung mit den KoM ektor-Te t I e I ekt roden steht, so findet wahrend des Betriebes der Kathodenstrahlröhre um die KoI Iektor-TeiIeIektroden ein Hintergrundleuchten statt, well der Bünde Iungsgrad, der von den Flutkanoen stammenden Primärelektronen wegen des großen Bereiches der Kollektor-Teilelektrode , die der Strahlung ausgesetzt ist, an der Berührungsfläche von Speicherdielektrikum und der Strahlung ausgesetzten KoIlektor-TeiIeIektroden hoch ist. Dadurch wird die Stromdichte an dieser Zwischenfläche erhöht. Das Hintergrund-

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leuchten ist unerwünscht, da es eine verminderte Leistung zur Folge hat, in dem es den Kontrast verringert und die Informationsdarstellung ungenau macht, was das Sichtbarmachen der auf der Speicherplatte angezeigten Information ebenso wie das Auslesen derselben aus der Speicherplatte behindert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Speichel— Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die SpeichefpIatte ein niedriges HintergrundIeuchten aufweist um die Sichtbarmachung und das Auslesen der Information aus der Speicherplatte zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 sowie der Ansprüche 8 und 14 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargeste Mt.

Bei einer Speicherplatte nach der vorliegenden Erfindung sollen sich elektrisch leitende KoIIektor-Tei IeIektroden durch eine dielektrische Speicherschicht hindurch erstrecken, welche Teil einer UnterkolIektor-Elektrode unter der dielektrischen Speicherschicht sind und mit Isoliermaterial abgedeckt sind, um die Kollektor-Teilelektroden von der dielektrischen Speicherschicht zu I so I I eren .

Weiterhin kann eine Speicherplatte für eine Kathodenstrahlröhre nach der vorliegenden Erfindung Isolierte Ko I Iektor-TeI IeIektroden aufweisen, welche sich durch eine dielektrische Speicherschicht erstrecken, wobei die äußeren Enden der Isolierten Kollektor-Teil e I ekt roden hervortreten, um Sekundärelektronen von den beschriebenen Bere I che/1 .der dielektrischen Speicherschicht zu sammeln bzw. bündeln.

Weiterhin soll bei der erfindungsgemäßen Speicherplatte zwischen der dielektrischen Speicherschicht und den elektrisch leitenden

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KoIIektor-ΤθίI elektroden eine Beschichtung mit Isoliermaterial vorgesehen werden, um das Hintergrundleuchten an der Ko I Iektor-TeiIeIektrode während der Informationsanzeige auf ein Minimum zu reduzieren. Dadurch wird die Anzeige und das Auslesen der angezeigten Information verbessert.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor.

Es zeigen:

Flg. 1 eine schematische Darstellung einer Speicher-Kathodenstrahlröhre nach der vorliegenden Erf i ndung,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles der bistabilen Speicherplatte der Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1,

FIg. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Speicherplatte, der dem Elektronenstrahl gegenüber liegt,

FIg. 4 einen Querschnitt, der die Herstellung eines

Musters von KoIIektor-Tel le Iektroden auf einer leitenden Schicht einer Trägerplatte darstellt,

FIg. 5 einen Querschnitt des Musters von Kollektor-Teil-

elektroden auf der leitenden Schicht der Trägerplatte,

Fig. 6 einen Querschnitt eines Behälters für die elektrophoretische Ablagerung von Isoliermaterial auf die leitende Schicht und den Bereich«der Kollektor-Teil e lektrode außer deren äußeren Enden,

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Fig. 7 einen Querschnitt zur Verdeutlichung der

Herstellung einer dielektrischen Speichersch i cht,

Fig. 8 einen Querschnitt zur Verdeutlichung der

Herstellung von isolierenden Kragen um die Ko I Iekter-Tei IeIektroden, und

Fig. 9 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles der bistabilen Speicherplatte, die mit Isolierkragen um die Ko I Iektor-Tei IeIektroden hergestellt wurde, und

Fig. 10 den Querschnitt eines Teiles einer bistabilen Speicherplatte mit einer unebenen elektrisch isolierenden Trägerplatte.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Spei eher-KathodenstrahI roh re IO einen KoI ben 12 aus Isoliermaterial, in welchem eine Elektronenkanone mit einem Heizdraht 14, einer Kathode 16 zur Verbindung mit dem negativen Anschluß einer Hochspannungsquelle, ein Steuergitter 18 und eine Fokussier- und Beschleunigungseinrichtung 20 enthalten sind. Der Elektronenstrahl 22 mit Elektronen hoher Geschwindigkeit, der durch die Elektronenkanone erzeugt wurde, wird horizontal über horizontale Ablenkplatten 24 und vertikal durch vertikale Ablenkplatten 26 im Einklang mit einem Eingangssignal abgelenkt, welches an einem Eingang 28 anliegt, die üblichen Ablenkungs-Schaltkreise 30 betreibt, die mit den horizontalen und vertikalen Ablenkungsplatten verbunden sind, so daß der Elektronenstrahl am Ende des Kolbens 12 gegenüber der Elektronenkanone In Übereinstimmung mit dem Eingangssignal längs einer Speicherplatte 32 In die gewünschte Lage gebracht wird.

In der Speicherröhre sind eine oder mehrere Flutelektronenkanonen 34 vorgesehen, von denen jede eine Kathode 36, ein Steuergitter 38 und eine Ajiode 40 aufweist. Die Flutkanonen 34

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befinden sich innerhalb des Kolbens 12 nahe den Ausgangsenden der vertikalen Ablenkungsplatten 26. Die Kathoden 36 werden üblicherweise mit einer niedrigen Spannung betrieben,die üblicherweise die Grundspannung ist, wobei die Gitter 38 mit einer niedrigen negativen Spannung verbunden sind. Elektronen mit niedriger Geschwindigkeit, die von den Flutkanonen 34 ausgesandt werden, divergieren in einem konusförmigen Strahl und werden gleichförmig über die Speicherplatte 32 verteilt.

Zwischen den Flutkanonen 34 und der Speicherplatte 32 sind an der Innenseite des Kolbens 12 mehrere Elektroden angeordnet. Diese Elektroden sind vorzugsweise als Schichtelektroden, welche in Abständen mit elektrisch leitendem Material beschichtet sind, ausgebildet. Die erste Schichtelektrode 42 dient in erster Linie als FokussIer-EIektrode für die von den Flutkanonen emittierten Flutelektronen. Die Schichtelektrode 42 Ist mit einer geeigneten positiven Spannungsquelle verbunden. In einem bestimmten Abstand von der Schichtelektrode 42 ist eine zweite Schichtelektrode 44 angeordnet. Diese Ist ebenfalls elektrisch mit einer positiven Spannungsquelle verbunden und dient als Fokussier- und Bünde IungseIektrode. In einem Abstand von der Schichtelektrode 44 1st eine dritte Schichtelektrode 46 angeordnet, mit einer postivlen Spannungsquelle verbunden,und dient ebenfalls als Fokussier- und Bündelungselektrode. Infolge der Bünde Iungswirkung der Schichtelektroden werden die von den Flutkanonen 34 emittierten Elektronen gleichmäßig über die Oberfläche der Speicherplatte 32 verteilt.

Zwischen Schichtelektrode 46 und Speicherplatte 32 Ist in einem Abstand dazu eine vierte Sch IchteIektrode 48 angeordnet und mit einer positiven Spannungsquelle verbunden. Die Schichtelektrode 48 dient ebenfalls als Fokussier- und Bünde IungseIektrode für die Flutelektronen.

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Die Elektroden 42, 44, 46 und 48 sind mit Spannungsquellen abnehmender positiver Spannung verbunden,wöbei die höchste positive Spannung für einen optimalen Betrieb an der Elektrode 42 anliegt.

Die Speicherplatte 32 enthält eine elektrisch isolierende Endplatte in Form einer Trägerplatte 50 mit einer transparenten Speicher- oder Kollektorelektrode bzw. eine elektrisch leitende Schicht 52, über welcher eine Reihe von elektrisch leitenden Kollektoi—Tei I eIektroden 54 in Form eines Fleckenmusters und eine elektrisch isolierende Abdeckschicht 56 angeordnet ist, welche die Kollektor-Elektrode 52 abdeckt und die Kollektor-Teil e I ektrode 54 außer hervorragender Enden dieser Te I IeIektroden umgibt, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist. Eine Schicht aus dielektrischem Material bzw. eine dielektrische Schicht 57 bedeckt die elektrisch isolierende Abdeckschicht 56 mit Ausnahme der Stellen, wo sich die isolierten Ko I Iektor-Tei Ielektroden hindurch und über die äußere Oberfläche der dielektrischen Schicht 57 hinaus erstrecken. Die Isolierende Endplatte 50 bildet eine Trägerplatte und besteht aus transparentem Material, beispielsweise Glas. Die Speichers- oder Kollektorelektrode 52 Ist eine dünne transparente Beschichtung, vorzugsweise aus Zinnoxid, das in geeigneter Welse mit dem Abgriffpunkt eines Spannungsteilers mit den Widerständen 58 und 60 verbunden ist, welche zwischen einer positiven Spannungsquelle und Erde (Masse) geschaltet sind. Der Widerstand 58 Ist variabel und so eingestellt, daß an die Speicherelektrode 52 eine geeignete Betriebsspannung angelegt Ist. Alternativ kann die Speicherelektrode 52 mit einem Verstärker verbunden werden, um ein elektrisches Auslesen der auf der Speicherplatte gespeicherten Information zu ermöglichen, welche dann In Rasterart angezeigt werden kann, wie Im US-Patent 3 214 516 beschrieben, oder es können Hartkopien der gespeicherten Information gemacht werden, wie im US-Patent 3 811 007 beschrieben wurde.

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Die KoI Iektor-ΤθiIeIektroden 54 bestehen aus elektrisch leitenden Teilchen, vorzugsweise aus Kobald, und haben vorzugsweise im wesentlichen eine konische Form, wobei die Basis mit der Schicht 52 in Form einer Elektrode verbunden ist und die Spitzen aus der äußeren Oberfläche der dielektrischen Schicht 57 nach außen herausragen. Die Kollektor-Teil eIektroden 54 können auch eine andere Form als eine konische aufweisen, beispielsweise eine pyramidische, eine dreieckige etc. Die elektrisch Isolierende Abdeckschicht 56 besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Thoriumoxid oder irgendeinem anderen geeigneten Oxid, das elektrophoretisch auf die als Elektrode ausgebildete Schicht 52 und die Tei I θ Ιektroden 54 abgelagert werden kann. Die dielektrische Schicht 57 besteht aus Phosphor und vorzugsweise aus P-1-Phosphor oder sie kann eine Mischung sein aus P-1-Phosphor und Yttriumoxid oder YttriumoxysuIfid das durch ein Element der Seltenen Erden aktiviert wurde, wie in der deutschen Patentanmeldung P 27 03 813.7 vom 29. Januar 1977 beschrieben wurde.

Die Information wird über einen Elektronenstrahl 22 auf die Speicherplatte 32 geschrieben; dies kann In Form einer Wellenform geschehen, die den vertikalen Ablenkplatten 26 zugeführt wird, während der Strahl durch die horizontalen Ablenkplatten 24 angelenkt wird. Zusätzlich zum elektrischen Auslesen wird die auf der Speicherplatte geschriebene Information durch die transparente Trägerplatte 50 sichtbar angezeigt. Die Röhrenspannungen während des Betriebes sind so eingestellt, daß der Elektronenstrahl 22 eine verhältnismäßig hohe Schreibgeschwindigkeit hat und zum Erzeugen von Sekundärelektronen Imstande ist, wenn er auf die dielektrische Speicherschicht 57 auftrifft. Die vom Strahl 22 getroffene Fläche wird auf das Potential der Ko I Iektor-Tel le Iektroden ,54 angehoben, wobei die Schicht in Form einer Speicherelektrode 52 aus dem Grundzustand eine Phosphoreszenz der dielektrischen Schicht auf dieser Fläche verursacht.

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Diese Sekundärelektronen werden dann durch die heraus ragenden Flächen der Ko I Iektor-Tei IeIektroden 54 eingefangen und die vom Elektronenstrahl 22 getroffenen Flächen der dielektrischen Speicherschicht werden positiv aufgeladen. Dadurch werden die Flutelektronen aus den Flutkanonen 34 zu diesen positiv aufgeladenen Flächen hingezogen. Sie emittieren in einem bestimmten Verhältnis dazu Sekundärelektronen, die über die TeiI-EIektroden 54 im Anschluß an die positiv aufgeladenen (beschriebenen) Flächen der dielektrischen Speicherschicht 57 eingefangen werden. Dadurch verursachen sie eine visuelle Speicherung der Information, die für Zwecke des Studiums oder der photographischen Abbildung für unbestimmt lange Zeit in diesem Zustand verbleibt. Die Speicherplatte kann in Üblicher Weise gelöscht werden, indem man die Speicherelektrode pulsiert, um das Speicherdielektrikum auf das Potential der KoI. I ektor-Te i I e I ekt rode anhebt und es dann auf Grundniveau erniedrigt, so daß es die Flutelektronen auf diesem Niveau halten, bis der Elektronenstrahl 22 wieder Information darauf schreibt. Bezüglich des Betriebs von bistabilen Speicherplatten dieser Art wird auf die US-Patentschriften 3 293 473 sowie 3 531 675 verwiesen.

Die Herstellung der Speicherplatte 32 wird anhand der Figuren 4 bis 7 beschrieben. Gemäß Fig. 4 weist eine transparente Untei— lage 62 eine Photomaske 64 mit einem Lochmuster auf. Auf der Photomaske 64 ist die transparente Trägerplatte 50 und darauf die transparente elektrisch leitende Schicht 52 angeordnet. Längs des Umfanges der Trägerplatte 50 ist ein Rahmen 66 angeordnet. Auf die elektrisch leitende Schicht 52 wird ein photopol ymerl s i erbarer Brei 68 aus Polyvinylalkohol, Wasser, Ammon ! umd I cn romat, Kobaldpulver mit einer Teilchengröße von 2-5 um und I sop ropy I a IkohoI aufgeschichtet.

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Es können irgendwelche andere feine elektrisch leitende oder leitend gemachte Teilchen außer Kobald verwendet werden, jedoch stets Teilchen, die dunkler sind und verringerte Reflexionseigenschaften aufweisen, was aus Gründen, des Kontrastes der Aufzeichnung zum Hintergrund wünschenswert ist. Kobald ist schwarz und weist optimale Betriebseigenschaften auf. Die Teilchen können auch aus dem gleichen Material wie die elektrisch leitende Schicht sein.

Um Lichtstrahlen 72 durch die transparente Unterlage 62 hindurch, die Löcher der Photomaske 64, die Trägerplatte 50 und die transparente, elektrisch leitende Schicht 52 hindurch in den Brei 68 zu transmittieren, wird eine Lichtquelle 70 für gebündeltes Licht verwendet, so daß in den Bereichen des Breies 68, auf welche die Lichtstrahlen 72 aus der Lichtquelle 70 auftreffen, der Polyvinylalkohol durch Polymerisierung akti viert wi rd.

Anschließend wird der Rahmen 66 entfernt und die Plattenstruktur mit Wasser ausgewaschen, das den η Ichtaktivierten Teil des Breies entfernt und ein Muster .aus KobaI df I ecken zurückläßt.

Der Speicherstruktur kann ein Sch rumpfmitteI, wie Azeton, wflsseriges Ammoniumsulfat, Alkohol oder andere wasserbindende Mittel zugesetzt werden, wobei die KobaIdteI Ichen durch den raschen Entzug von H„0 in eine dichtere Masse zusammenschrumpfen, so daß Kobaldf lecken 54 zustande kommen, welche auf der elektrisch leitenden Schicht 52 ein scharfes Fleckenmuster gemäß Fig. 3 und 5 bilden. Die Speicherplattenstruktur wird dann getrocknet.

Als nächstes wird die Speicherplattenstruktur, so wie sie der Flg. 5 entspricht, auf einem Metallrahmen 74 (Flg. 7) befestigt, der mit der leitenden Schicht 52 in elektrischem Kontakt und mit

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dem Negativ-Anschluß einer 100 V bis 500 V-GIeichspannungsquelle verbunden ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden 250 Volt verwendet. Diese Anordnung wurde in einem Behälter 76 gegenüber einer Gegenelektrode 78 angeordnet, welche mit dem positiven Anschluß der Gleichstromquelle verbunden ist. Die Gegenelektrode 78 bewirkt ein gleichförmiges elektrisches Feld zwischen Rahmen 74 und leitender Schicht 52 mit darauf angebrachter Kollektoi— TeiIeIektrode 54, wobei eine Elektrophorese stattfindet.

Man erhält eine Suspension von kolloidalem Isoliermaterial wie Aluminiumoxid oder Thoriumoxid im IsopropyI a Ikohol, Wasser und einem Elektrolyt aus Aluminiumnitrat im Falle von Aluminiumoxid bzw. aus Thoriumnitrat im Falle von Thoriumoxid. Unter dem elektrischen Feld, das bei Anlegen der Gleichspannung an den Rahmen 74, die leitende Schicht 52 und die Elektrode 78 innerhalb der kolloidalen Suspension entsteht, werden die isolierenden Teilchen aus Aluminiumoxid oder Thoriumoxid zum Rahmen 74 hingezogen und darauf niedergeschlagen, so daß die elektrisch leitende Schicht 52 und die Kollektor-Teil e I ekt roden 54 in Übereinstimmung mit der Elektrophorese eine kontinuierliche I sol Ierbeschichtung in Form einer elektrisch isolierenden Abdeckschicht 56 erzeugen, die in Fig. 2 und 7 mit einer bevorzugten Dicke von 2 bis 5 yum dargestellt ist. Die Verwendung von Aluminiumoxid wird bevorzugt, da es eine erhöhte Emission von Sekundärelektronen bewirkt, was sich In einer erhöhten Schreibgeschwindigkeit der Speicherplatte nlederschlügt.

Anschließend wird die Speicherplattenanordnung aus Trägerplatte 50, elektrisch leitender Schicht 52 mit den Kollektor-Teilelektroden 54 darüber und darauf angebrachter Isolierschicht aus dem Behälter 76 entfernt. Unter Verwendung eines Lösungsmittels, vorzugsweise IsopropyI alkohol wird sie gereinigt, und ein PhotowIderstandsamteria I mit negativer ArbeltscharakterI st Ik, wie das KTFR-Material der Firma Eastman Kodak Company wird auf die

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Isolierschicht 56 abgelagert. Danach wird Licht durch die Trägerplatte 50, die elektrisch leitende Schicht 52 und die Isolierschicht 56 hindurchgeschickt, das die Photowiderstandsschicht außer den äußeren Bereichen der Isolierschicht 56, welche die Kollektor-Teilelektroden 54 abdeckt, polymerisiert. Das ηichtpolynerisierte Photowiderstandsmaterial an den äußeren Bereichen der elektrisch isolierenden Abdeckschicht 56 wird durch ein geeignetes Lösungsmittel wie beispielsweise Xylen, entfernt. Diese äußeren Bereiche der elektrisch isolierenden Schicht werden durch ein Alkali-Ätzmittel, wie Ätznatron, dem die Anwendung von Salpetersäure folgt, wobei die äußeren Bereiche der Kollektor-Teilelektrode 54 herausragen, weggeätzt. Die Speicherplattenstruktur wird sodann durch Nasser ausgewaschen und in einem Ofen ausgebacken, um das polymer isierte Widerstandsmaterial zu entfernen. In dieser Form ist die Speicherplattenanordnung zur Aufnahme der dielektrischen Speicherschicht vorbereitet.

Einen anderen Meg, die äußeren Bereiche oder Abschnitte von KoIlektor-TelIelektroden 54 frei zu legen, besteht In der Ablagerung eines Photowiderstandsmaterials mit poslvter Arbeitscharakteristik, beispielsweise dasjenige der Shipley Company mit der Bezeichnung AZ-1350 J, Ober der leitenden Schicht und den KoIIektor-Tei!elektroden 54. Anschließend wird durch die Tragerplatte 50 und die elektrisch leitende Schicht 52 Licht hindurch geschickt, das das Photowiderstandsmaterial mit Ausnehme der äußeren Bereiche der Kollektor-Tei!elektroden 54 depolyaerislert, da diese Teilelektroden als Photomaske wirken. Anschließend wird das depolymerisierte Photowiderstandsmaterial durch eine QbIiehe wässrige Lösung, wie den AZ-Entwickler der Shipley Company entfernt. Anschließend wird eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material 56 elektrophoretisch auf die elektrisch leitende Schicht 52 und die freigelegten Bereiche der KoIlektor-Tei!elektroden 54 abgelagert, wie weiter oben anhand der Flg. 6 beschrieben, wonach die Speicherplattenanordnung

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gereinigt wird, das Photowiderstandsmaterial, welches die äußeren Bereiche der KoIIektor-TeiIeIektroden 54 bedeckt, durch "Backen" bei einer geeigneten Temperatur entfernt wird und dadurch die äußeren Bereiche dieser Teilelektroden freigelegt werden.

Auf die Speicherplattenstruktur, die in der US-Patentanmeldung Nr. 599 620 vom 28. Juli 1975 beschrieben ist, kann eine Isolierschicht aufgebracht werden, bevor die dielektrische Speicherschicht auf die oben beschriebene Art aufgebracht wird.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann jede der KoIlektor-TeiI-elektroden 54 besser durch einen Kragen aus Isoliermaterial umgeben sein, als das die gesamte elektrisch leitende Schicht 52 und ein Teil der TeiIelektroden 54, wie oben beschrieben, von Isoliermaterial umgeben sind. Auf die elektrisch leitende Schicht 52 wird eine Photomaske 64 aufgesetzt. Ein Rahmen 66 wird um die Trägerplatte 50 und die elektrisch leitende Schicht angeordnet, und ein Brei identisch dem Brei 68 wird auf die Photomaske aufgebracht. Sodann wird Licht durch die Trägerplatte 50 und die elektrisch leitende Schicht 52 durch die Löcher der Photomaske hindurch in den Brei hindurchgeschickt, wobei der Brei an den Stellen, die mit dem Licht In, Berührung kommen, durch Polymerisieren aktiviert wird. Der η IchtaktI vierte Anteil des Breies, wo auf der Photomaske keine Löcher waren, wird dann ausgewaschen, wobei die Photomaske und das aus metallischen Teilchen bestehende Muster von Kollektor-Teilelektroden 54 zurückbleibt. Um die Meta I I teiIchen jeder Kollektor-Teilelektrode 54 in eine dichtere Masse zusammenschrumpfen zu lassen, wird Azeton zugeführt. Anschließend wird diese Speicherplattenstruktur getrocknet.

Danach wird ein Brei aus Isoliermaterial, der vorzugsweise a«s deaktiviertem Yttriumoxid oder deaktiviertem YttriumoxysuIfId

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in Polyvinylalkohol besteht in die Photomaske bzw. deren Löcher um die geschrumpften Ko I Iektor-TeiIeIektroden bis zu einer Tiefe eingeleitet, daß die äußeren Enden-der Ko I Iektor-TeiIeIektroden in geeigneter Weise freigelegt werden. Danach wird aus der Lichtquelle 70 Licht durch die Trägerplatte 50, die elektrisch leitende Schicht 52 und in den Brei um die Ko I Iektor-TeiIelektroden 54 hindurch geschickt, wobei die Polymerisation des Breies bewirkt wird. Der ηίchtpoIymerisierte Brei wird dann durch Wasser abgewaschen und die Photomaske weggebrannt. Auf diese Welse ist jede Ko I Iektor-Tei IeIektrode 54 individuell von einem Kragen 80 aus Isoliermaterial umgeben und die äußeren Bereiche I i θ ge η f re I .

Die Speicherplattenstruktur mit der elektrisch Isolierenden Abdeckschicht 56, welche die elektrisch leitende 52 und die KoMektor-TeI IeIektroden 54 mit Ausnahme der äußeren frei liegenden Enden bedeckt oder die elektrisch Isolierenden Kragen 80 um Jede der Ko I Iektor-TeiIelektroden 54 aufweist, enthält einen Photopol y/ner I s I erbaren Brei 74 aus Polyvinylalkohol, Wasser, DimethyI schwefeloxld, AmmoniumdIchromat und Phosphor oder die Kombination von Phosphor- und Yttriumoxid oder YttrlumoxysuIfIdmaterla I, das in der deutschen Patentanmeldung P 27 03 813.7 (HOU 29-10) beschrieben Ist. Dieses Material wird In die Isolierschicht 56 bzw. die elektrisch leitende Schicht 52 gemäß Fig. 4 eingeführt, wonach die Quelle für gebündeltes Licht 70 Lichtstrahlen 72 durch die Trägerplatte 50, die elektrisch leitende Schicht 52 sowie die Isolierschicht In den Brei 74 überträgt, so daß die Lichtstrahlen den Brei In denjenigen Bereichen aktivleren, wo keine Kollektor-Teil e I ekt rode angeordnet ist, wobei der Polyvinylalkohol in diesen Bereichen polymerisiert wird.

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Es wurde festgestellt, daß für diese Tätigkeit keine Photomaske benötigt wurde, da die Ko I Iektor-Tei IeIektroden 54 eine integrierte Photomaske darstellen, so daß im Bereich jeder Te i I e I ekt rode keine Polymerisation des Po I y v.i ny I a I koho I s statt f i nden kann.

Anschließend wird die Speicherplattenstruktur mit Wasser gewaschen, das den ηichtaktivierten Anteil des Breies entfernt und eine Schicht aus lichtaktiviertem Brei, der eine dielektrische Schicht bildet, zurückläßt. Obwohl das photopoIymerIsierbare Material zur Erzeugung des Musters aus elektrisch leitenden Kollektor-Teilelektroden und für die dielektrische Schicht ein Brei ist, so kann es ebenfalls ein photopolymerisierbarer trockener Film sein. Wie aus den Fig. 2 und 8 zu entnehmen ist, steht die Fläche der dielektrischen Speicherschicht 57, welche jede der Tel IeIektroden 54 umgibt mit der Isolierschicht 56 bzw. mit dem Kragen 80 in Verbindung, wobei die dielektrische Speicherschicht 57 hiergegenüber isoliert ist, um das Leuchten um die KoIIektor-TeiIeIektroden dadurch zu einem Minimum zu reduzieren, indem man die Bünde IungswIrkung der Primärelektronen der Flutkanone an der Verbindungsstelle der dielektrischen Speicherschicht mit der elektrisch Isolierenden Abdeckschicht 56 bzw. den Kragen 80 reduziert, so daß diese Elektronen lediglich an den freiliegenden Bereichen der Teilelektrode 54 eingefangen werden. Die freiliegenden äußeren Flächen der Ko I Iektor-TeiIeIektroden 54 erstrecken sich oberhalb der äußeren Oberfläche der dielektrischen Speicherschicht 57 etwa mit einem Viertel der Höhe der Te I IeIektroden.

Nach der Herstellung der Speicherplattenstruktur wird sie In einem Ofen bei geeigneter Temperatur "gebacken", um organische Bindemittel zu entfernen und die dielektrische Speicherschicht zurückzulassen, die im wesentIfchen aus Phosphor besteht, oder einem Material, das in der Speicherplatte nach der deutschen Patentanmeldung P 27 03 813.7 enthalten ist. Die Speicherplatte ist

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nun fertig und wird am Gehäuse 12 nach üblichen Anschmelztechniken mit der Trägerplatte, welche die Frontplatte bildet, in die richtige Lage gebracht.

Die Speicherplattenstruktur kann eine bekannte Form haben, wobei die Kollektor-Teilelektroden aus Nickel oder einem anderen geeigneten Metall bestehen, die auf laminierte Metal I-schlchten aus Chrom und Kupfor aufgezogen wurden. Eine Isolierschicht bedeckt die Speicherelektrode und die Kollektor-Teil e I ekt roden mit Ausnahme der oberen Oberflächen und die dielektrische Speicherschicht bedeckt die Isolierschicht, wobei sie über die Isolierschicht von den Kollektor-Teilelektroden und der Speicherplattenelektrode Isoliert ist.

Das Muster der Ko I Iektor-TeiIeIektroden 54, das die Kollektor-Elektrodenstruktur darstellt, ist vorzugsweise derart, daß der Abstand von Zentrum zu Zentrum zwischen nebeneinander liegenden Kollektor-Teilelektroden (54) weniger beträgt als der Durchmesser des Elektronenstrahls 22. Dadurch erhält man eine verbesserte Kollektoreinrichtung zum Auffangen von Sekundärelektronen, eine optimale Auflösung der Information, die an der Speicherplatte angezeigt ist, eine Eliminierung der Abschattung der Aufzeichnung, eine verbesserte visuelle Anzeige, ein auf ein Minimum reduziertes Leuchten um die Kollektor-Teilelektroden und eine erhöhte Auslesegenauigkeit der auf der bistabilen Speicherplatte gespeicherten Information. Infolge des Im wesentlichen gleichförmigen Potentials Innerhalb des Musters der KoIlektor-TeiI βlektroden wird der Einfang-Wirkungsgrad von Sekundärelektroden durch die Kollektor-Teil eIektroden erhöht. Das hat eine raschere SchreibgeschwindigkeIt und ein verbessertes Leuchten der Speicherplatte zur Folge. Well die Speicherplatte bei einer geringeren Betriebsspannung arbeitet, wird ihre Lebensdauer erhöht, da ihr Verschleiß bei niedrigeren Betriebsspannungen geringer ist.

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Die vorher beschriebenen AusfUhrungsbeisp1 β Ie der νοι— liegenden Erfindung sind im Zusammenhang mit einer ebnen Trägerplatte beschrieben worden, welche eine dünne Schicht aus elektrisch leitendem Material trägt und auf welcher die elektrisch leitenden Teilchen, welche die Kollektor-Teilelektroden bilden, angeordnet und mit einer elektrisch leitenden Schicht verbunden sind. Eine elektrisch Isolierende Abdeckschicht bedeckt die elektrisch leitende Schicht und die Ko I Iektor-TeiIeIektroden mit Ausnahme der äußeren, freiliegenden Abschnitte der TeiIeIektrode oder die KoIlektor-Teile Iektroden sind mit Ausnahme von äußeren, freiliegenden Abschnitten abgedeckt und eine dielektrische Speicherschicht deckt die Isolierschicht ab und eine Isolierschicht isoliert gegenüber den Ko I Iektor-TeiIeIektroden Oder die elektrisch leitende Schicht ist bedeckt und Isollerkragen isolieren die Ko I Iektor-TeI IeIektroden seitlich und die Spitzen der freiliegenden Ko I Iektor-TeI I θ Ιektroden erstrecken sich über die Spitze oder die äußere Oberfläche der dielektrischen Schicht hinaus, wobei eine Speicherplatte mit einem ebenen Aufbau gebildet wird. Die Trägerplatte kann eben oder uneben sein, 'abhängig von der Größe der herzustellenden Speicherplatte.

Fig. 10 zeigt eine Abschlußplatte bzw. Isolierende Trägerplatte 50a, die schalenförmig gekrümmt ist, und auf Wunsch kann|sle teilweise kugelförmig sein. Die bündelnde Elektrode 48 a kann an der inneren Oberfläche der Wand und tn einem Abstand von der Speicherplatte oder der Kollektor-Elektrode 52 a sein. Die elektrisch isolierende Abdeckschicht 56 a bedeckt die elektrisch leitende Schicht in Form einer Elektrode 52 a und «amtlich· Bereiche der Kollektor-Teilelektroden 54 a mit Ausnahme der anderen nach außen ragenden Flächen dieser Elektroden und bedeckt den Zwischenraum zwischen den Elektroden 52 a und 48a, um zu verhindern, daß der Umfang der Elektrode 52a oder der Elektrode 48a als ein Kollektor für die Primärelektronen niedriger Geschwindigkeit oder für die Sekundärelektroden

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wirkt, wodurch die Umgebung der bistabilen Speicherplatte auf eine Art aufgehellt werden könnte. Die dielektrische Speicherschicht 57a bedeckt die elektrisch isolierende Abdeckschicht 56 a und ist von den Ko I Iektor-Tei IeIektroden 54a durch die Isolierschicht 56 a isoliert, wie vorher beschrieben wurde. Natürlich können auch gemäß Fig. 9 isolierende Kragen anstelle einer Isolierschicht 56 a verwendet werden, wobei das Isoliermaterial, das die Isolierkragen bildet, die äußere Umgebung der Elektrode 52 a und das innere Ende der Elektrode 48 a bedeckt, oder das dielektrische Speichermaterial kann diese Bereiche abdecken, ohne daß darunter Isoliermaterial vorgesehen wird.

Zusammenfassend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer Speicherplatte, insbesondere mit einer bistabilen Speicherplatte, wobei die bistabile Speicherplatte auf einer isolierenden Trägerplatte eine elektrisch leitende Schicht aufweist, welche eine Vielzahl von KoIlektor-TeiIeIektroden enthält, wobei wenigstens die Ko I Iektor-TeiIeIektroden mit Ausnahme eines Bereiches dieser Elektroden mit Isoliermaterial bedeckt sind. Auf der elektrisch leitenden Schicht ist eine Schicht aus dielektrischem Speichermaterial vorgesehen, und die Isolierten Kollektor-Teil θ Ι ektroden erstrecken sich durch die Schicht aus dielektrischem Material hindurch.

Der freiliegende, elektrisch leitende Bereich der Kollektor-Teil e I ektroden sammelt Sekundärelektronen ,welche aus den beschriebenen Bereichen der dielektrischen Schicht abgegeben werden, und baut ein Im wesentlichen gleichförmiges Potential über der Speicherplattenoberfläche auf. Die Berührungsstelle zwischen dl -elektrischer Schicht und Isoliermaterial um die Kollektor-Teilelektroden verursacht dfe Isolierung zwischen dielektrischer Schicht und Ko I Iektor-TeiIelektroden, wobei das Leuchten um die Ko I IektorteI IeIektroden auf ein Minimum reduziert wird.

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Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSE

HANAU ROMERSTR. 19 · POSTFACH 793 · TEL. (04181) ίΟβΟ}/ϊ0740 · TELEQRAMME: HANAUPATENT · TELEX: 4W47M|>al

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14150 S.W. Karl Braun Drive

Beaverton, Oregon 97077

^U"^S#A# 25. Juli 1977

8782596 US Str/Bm/Ml - 11

Speicher-Kathodenstrahl röhre

Patentansprüche

Speichel—Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, an
dem eine elektrisch isolierende Trägerplatte dicht
befestigt Ist,und mit Einrichtungen zum Aussenden und
Lenken von Elektronen hoher Geschwindigkeit in Richtung und auf die äußere Oberfläche dieser elektrisch
isolierenden Trägerplatte, um auf einer dielektrischen
Schicht ein Ladungsbild zu erzeugen, weiterhin mit Einrichtungen zum Aussenden und Lenken von Elektronen niedri ger Geschwindigkeit in Richtung und auf die äußere
Oberfläche der elektrisch isolierenden Trägerplatte, um ausgewählte Bereiche der dielektrischen Schicht in einen von zwei stabilen Potentia I zuständen zu bringen und das Ladungsbi Id in diesem Zustand zu halten, g e k e η η ζ e I c h η e t durch

eine elektrisch isolierende Trägerplatte (50) mit
einer elektrisch leitenden Schicht (52) an ihrer Innenseite,

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ein Muster von Ko I Iektor-Tei IeIektroden (54) über der elektrisch leitenden Schicht (52),

eine elektrisch isolierende Abdeckschicht (56), die wenigstens jede der KoMektor-Tei IeIektroden (54) mit Ausnahme eines nach außen hervortretenden Bereiches ab deckt,

eine dielektrische Schicht (57) zum Speichern eines Ladungsbildes, die sich längs der elektrisch leitenden Schicht (52) erstreckt und mit der el ekt ri sch isolierenden Abdeckschicht (56) verbunden ist, wobei sich der nach außen hervortretende Bereich jedes der Kollektor-Teil e I ektroden (54) über eine Außenfläche der dielektrischen Schicht (57) hinaus erstreckt, durch eine mit der elektrisch leitenden Schicht (52) verbundene Einrichtung, welche die elektrisch leitende Schicht (52) und die Ko I Iektor-TeI Ielektroden (54) mit einer bestimmten Spannung versorgt, so daß das Potential über der Oberfläche einer Speicherplatte (32) Im wesentlichen gleichförmig ist.
2. Speicher-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch Isolierende Abdeckschicht (56) Kragen bildet, welche jede der Ko I Iektor-Tei IeIektroden (54) umgeben.
3. Speicher-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) die elektrisch leitende Schicht (52) und Jede der Kollektor-Teil e I ektroden (54) außer deren nach außen hervortretenden Bereichen bedeckt.

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4. Speichel—Kathodenstrahlröhre nach mindestens einem

der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Trägerplatte (50) eben ist.
5. Speichel—Kathodenstrahlröhre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet, daß die elektrisch isolierende Trägerplatte (50a) uneben ist.
6. Speichel—Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrisch isolierende Trägerplatte (50a) einen tellerförmigen Aufbau aufweist und in eine Wand übergeht, an deren Innenseite eine koI Iimierende Elektrodeneinrichtung (48a) in einem Abstand von der elektrisch leitenden Schicht (52a) angeordnet ist.
7. Speicher-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (57a) den Umfang der elektrisch leitenden Schicht (52a) und ein Inneres Ende der koI I I mlerenden Elektrodeneinrichtung (48a) bedeckt.
8. Speicherplatte für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von Ko I I ektor-Te i le I ektroden ,d i e sich durch eine dielektrische Schicht hindurch erstrecken, welche in enger Verbindung mit den Ko I Iektor-Tei IeIektroden und dem Kollektor oder der Speicherelektrode darunter steht, gekennzeichnet durch

eine elektrisch isolierende Trägerplatte (50) mit einer elektrisch leitenden Schicht (52) an ihrer Innenseite,

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ein Muster aus Ko I Iektor-TeiIelektroden (54) auf der elektrisch leitenden Schicht (52),

eine elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) wenigstens rund um jede der Ko I Iektor-Tei IeIektroden (54) ausgenommen einen äußeren, darüber hinausragenden Bereich derseIben, und

eine dielektrische Speicherschicht (57), die sich längs der elektrisch leitenden Schicht (52) erstreckt und mit der elektrisch isolierenden Abdeckschicht (56) in Verbindung steht, so daß die Ko I Iektor-TeI IeIektrode (54) von der dielektrischen Speicherschicht (57) isoliert ist, wobei die hervorragenden Bereiche der Kollektoi— Teilelektroden (54) über einer äußeren Fläche der dielektrischen Speicherschicht (57) hervorstehen.
9. Speicherplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch Isolierende Abdeckschicht (56) mit der elektrisch leitenden Schicht (52) in Berührung steht und diese abdeckt und daß die dielektrische Speicherschicht (57) mit der elektrisch Isolierenden Schicht (56) In Verbindung steht.
10. Speicherplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzel chnet, daß die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) Kragen bildet, welche Jede der

KoIlektor-TelIelektroden (34) umgibt, und daß.die dlelektri sehe Speicherschicht (57) mit der elektrisch leitenden . Schicht (52) und mit den Kragen in Verbindung steht.
11. Speicherplatte nach ml ndestens e I nem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Trägerplatte (50) eben Ist.

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12. Speicherplatte nach mindestens einem der Ansprüche

1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Trägerp I atte .(50 a) uneben ist.
13. Speicherplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzei chnet, daß die elektrisch isolierende Trägerplatte (50a) tellerförmig ist, eine Wand aufweist, an dessen innerer Oberfläche eine koI Iimierende Elektrodeneinrichtung (48a) angeordnet ist, wobei die Trägerplatte (50a) zur elektrisch leitenden Schicht (52a) einen Abstand aufweist und die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56a) den Umfang der elektrisch leitenden Schicht (52a) und ein inneres Ende der kolIimierenden Elektrodeneinrichtung (48a) abdeckt.
14. Verfahren zum Herstellen einer Speicherplatte für eine Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Anbringen einer elektrisch leitenden Schicht (52) auf eine innere Oberf I äche ei ner elektrisch isolierenden Trägerplatte (50),

Bilden eines Musters von Ko I Iektor-TeiIeIektroden (54) auf der elektrisch leitenden Schicht (52),

Ablagern einer elektrisch Isolierenden Schicht (56) wenigstens um jede der Ko I Iektor-TeiIeIektroden (54) außer äußeren hervorstehenden Bereichen dieser TeiIe I ektroden und

Anbringen einer dielektrischen Schicht (57) längs der elektrisch leitenden Schicht (52) und In Verbindung mit der elektrisch isolierenden Abdeckschicht (56) um die KoIlektor-Tei !elektroden (54).

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e kennzei chnet, daß die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) über der elektrisch leitenden Schicht (52) und um jede der Kollektor-Teilelektroden (54) außer den hervorragenden Bereichen dieser TeiIeIektroden abgelagert ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (57) auf die elektrisch leitende Schicht (52) und das elektrisch isolierende Material (56) um jede der Ko I Iektor-Tei IeIektroden (54) aufgebracht ist.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) auf die elektrisch leitende Schicht (52) und um jede der Kollektor-Teil e I ektroden (54) abgelagert ist, und daß die dielektrische Schicht (57) auf die elektrisch isolierende Abdeckschicht (56) und.um jede der Ko I Iektor-TeI I β Ιektroden

(54) aufgebracht ist.

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