DE2748322A1 - CATHODE SYSTEM - Google Patents

CATHODE SYSTEM

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DE2748322A1
DE2748322A1 DE19772748322 DE2748322A DE2748322A1 DE 2748322 A1 DE2748322 A1 DE 2748322A1 DE 19772748322 DE19772748322 DE 19772748322 DE 2748322 A DE2748322 A DE 2748322A DE 2748322 A1 DE2748322 A1 DE 2748322A1
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Robert Allen Gange
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    • HELECTRICITY
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    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/20Cathodes heated indirectly by an electric current; Cathodes heated by electron or ion bombardment

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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
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Description

RCA 68973/68973ARCA 68973 / 68973A

U.S. Ser.Nos.737,098/784,365U.S. Ser. Nos. 737,098 / 784,365

vom 29.10.76 und 4.4.77from 10/29/76 and 4/4/77

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Kathodensystem.Cathode system.

Bekannte Kathodensysteme umfassen in ihrer einfachsten Ausbildung eine Kathode, d.h. eine Elektronenquelle, und mehrere, im Abstand von der Kathode angeordnete Elektroden. Die Elektroden werden mit geeigneten elektrischen Potentialen beaufschlagt, um den Fluß bzw. Strom der von der Kathode emittierten Elektronen zu steuern.Eine Glühkathode erfordert eine zusätzliche Struktur zu ihrer Erhitzung auf eine Temperatur, die zur Herbeiführung der Elektronenemission ausreicht.Known cathode systems comprise in their simplest form a cathode, i.e. an electron source, and several electrodes spaced from the cathode. The electrodes are with suitable electrical potentials applied to control the flow of electrons emitted by the cathode. A hot cathode requires an additional structure for heating it to a temperature that induces electron emission sufficient.

Ein übliches Kathodensystem ist z.B. in der US-PS 3 772 beschrieben. Dieses Kathodensystem umfaßt drei diskrete Kathoden und wird in großem Umfang für Farbbildröhren eingesetzt. Trotz seiner weiten Verbreitung hat es verschiedene Nachteile» Ein Problem besteht darin, daß das Steuergitter, d.h. das erste Gitter vor den Kathoden, sorgfältig auf jede einzelne Kathode ausgerichtet sein muß. Da jedoch dieses normalerweise als Gitterplatte G1 bezeichnete Steuergitter einen freistehenden Aufbau hat, ist seine Ausrichtung eine schwierige Arbeit. Die Ausrichtung wird noch dadurch erschwert, daß die drei zum Strahlsystem gehörenden Kathoden selber nicht unbedingt in einer einzigen Ebene liegen. Außerdem kann die von den Kathoden entwickelte Hitze so groß sein, daß sie eine leichte Verschiebung des Gitters G1 gegen-A common cathode system is described, for example, in U.S. Patent 3,772. This cathode system comprises three discrete ones Cathodes and is widely used for color picture tubes. Despite its widespread use, it has several Disadvantages »One problem is that the control grid, i.e. the first grid in front of the cathodes, is carefully must be aligned with each individual cathode. However, since this control grid, normally referred to as grid plate G1 If it has a freestanding structure, aligning it is a difficult job. The alignment is made even more by it makes it difficult that the three cathodes belonging to the beam system themselves do not necessarily lie in a single plane. In addition, the heat developed by the cathodes can be so great that it causes a slight displacement of the grid G1 in relation to

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über einer oder mehrerer Kathoden oder gegenüber anderen Gittern verursacht und dadurch die richtige Ausrichtung beeinflußt.caused by one or more cathodes or opposite other grids and thereby the correct alignment influenced.

Die Nachteile üblicher Kathodensysteme werden noch gravierender, wenn eine lange Kathodenquelle verwendet wird. So verschärfen sich die mit der Ausrichtung und Wärmeentwicklung im Zusammenhang stehenden Probleme im Falle einer linienhaften Elektronenquelle,welche sich über eine Entfernung erstreckt, die größer als die der drei Kathoden ist, mit zunehmender Länge der linienhaften Quelle. An sich wäre eine solche linienhafte Quelle als Kathode in einer großflächigen, flachen, auf Kathodenluminiszenz beruhenden Anzeigeeinrichtung besonders gut geeignet. Bei einem solchen System müßte die linienhafte Quelle Elektronen selektiv entlang ihrer Länge emittieren. Mit anderen Worten müßte die linienhafte Kathoden-Quelle die Funktion mehrerer diskreter Quellen haben, wobei die Quellen jeweils einem kleinen Teilstück der linienhaften Quelle in Längsrichtung entsprechen würden. Die von der Quelle emittierten Elektronen würden zu einem Phosphor-Schirm geleitet, um eine Anzeige herzustellen.The disadvantages of conventional cathode systems become even more serious when a long cathode source is used. So the problems associated with alignment and heat generation are exacerbated in the case of a linear one Electron source, which extends over a distance greater than that of the three cathodes, with increasing Length of the linear source. In itself, such a linear source would be a cathode in a large, flat display device based on cathode luminescence is particularly well suited. With such a system the linear source would have to emit electrons selectively along its length. In other words, the linear cathode source would have to have the function of several discrete sources, the sources each having a small section would correspond to the linear source in the longitudinal direction. The electrons emitted by the source would become one Phosphor screen passed to make a display.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Kathodensystem, insbesondere ein Kathodensystem mit einer linienhaften Kathode bzw. einer Linienkathode, ein isolierendes Substrat, das auf einer Oberfläche mehrere diskrete Elektrodenkissen bzw. -elemente aufweist. Auf einer Seite der Oberfläche ist eine Glühkathode angeordnet. Die Kathode erstreckt sich über eine Oberfläche von jedem Elektrodenkissen derart, daß separate Teile der Kathode jeweils einem anderen Elektrodenkissen zugeordnet sind. Im Abstand von der Kathode und den Elektrodenkissen ist eine Einrichtung zum Absaugen der Elektronenemissionen von der Kathode angeordnet.According to the invention comprises a cathode system, in particular a Cathode system with a linear cathode or a line cathode, an insulating substrate which has several discrete electrode pads or elements on one surface. On one side of the surface is a hot cathode arranged. The cathode extends over one surface of each electrode pad so that separate parts of the Cathode are each assigned to a different electrode pad. At a distance from the cathode and the electrode pads a device for sucking off the electron emissions from the cathode is arranged.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs-In the following the invention with further advantageous details based on schematically shown embodiments

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beispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:examples explained in more detail. In the drawing show:

Figur 1 - eine Draufsicht auf ein Kathodensystem nach der Erfindung,Figure 1 - a plan view of a cathode system according to the invention,

Figur 2 - einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Figur 1,Figure 2 - a section along the line 2-2 in Figure 1,

Figur 3 - eine teilweise weggebrochen dargestellte isometrische Ansicht des Kathodensystems nach Figur 1 und 2,FIG. 3 is an isometric view, partially broken away, of the cathode system according to FIG 1 and 2,

Figur 4 und 5 - schematische Ansichten des elektrischen Potentialverlaufes in dem Kathodensystem nach der Erfindung beim An- und Aus-Betrieb,FIGS. 4 and 5 - schematic views of the electrical potential profile in the cathode system according to FIG the invention during on and off operation,

Figur 6 - eine teilweise weggebrochen dargestellte isometrische Ansicht einer Abwandlung des Kathodensystems nach den Figuren 1 bis 3,FIG. 6 is an isometric view, partially broken away, of a modification of the cathode system according to Figures 1 to 3,

Figur 7 - einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Figur 6,Figure 7 - a cross section along the line 7-7 in Figure 6,

Figur 8 - eine schematische Darstellung der vom Kathodensystem nach Figuren 6 und 7 bewirkten Elektronenbündelung bzw. -kollimation,FIG. 8 - a schematic representation of the electron concentration brought about by the cathode system according to FIGS. 6 and 7 or collimation,

Figur 9 und 10 - isometrische Ansichten von Teilen anderer Abwandlungen des Kathodensystems nach der Erfindung, Figures 9 and 10 are isometric views of parts of others Modifications of the cathode system according to the invention,

Figur 11 und 12 - Draufsichten auf Abwandlungen der Lochelektrode im Kathodensystem nach der Erfindung,FIGS. 11 and 12 - top views of modifications of the perforated electrode in the cathode system according to the invention,

Figur 13 - einen entsprechend Figur 2 geführten Querschnitt durch eine andere Ausbildung des Kathodensystems nach der Erfindung,FIG. 13 shows a cross-section according to FIG. 2 through a different embodiment of the cathode system according to the invention,

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Figur 14 - einen Querschnitt durch eine indirekt geheizte Kathode, die für das Kathodensystem nach der Erfindung geeignet ist,Figure 14 - a cross section through an indirectly heated cathode, which is used for the cathode system according to the invention is suitable,

Figur 15 - eine teilweise weggebrochen dargestellte isometrische Ansicht einer weiteren Abwandlung des Kathodensystems nach den Figuren 1 bis 3,FIG. 15 is an isometric view, partially broken away, of a further modification of the FIG Cathode system according to Figures 1 to 3,

Figur 16 - einen Querschnitt nach der Linie 16-16 in Figur 15,Figure 16 - a cross section along the line 16-16 in Figure 15,

Figur 17 und 18 - jeweils entsprechend Figur 16 geführte Querschnitte zur Veranschaulichung typischer elektrischer Anschlüsse, die für das Kathodensystem nach den Figuren 15 und 16 geeignet sind.FIGS. 17 and 18 - cross-sections made in accordance with FIG. 16, respectively to illustrate typical electrical connections required for the cathode system according to Figures 15 and 16 are suitable.

Die Figureni bis 3 zeigen eine erste Ausbildungsform eines erfindungsgemässen Kathodensystems 10. Das Kathodensystern 10 umfaßt ein elektrisch isolierendes Substrat 12, z.B. aus Quarz, das einen Hohlraum 14 aufweist. Die Oberfläche am Boden des Hohlraumes 14 ist mit mehreren diskreten Elektrodenkissen 16 versehen. Vorzugsweise hat jedes Elektrodenkissen 16 eine Oberfläche 16a, die in der gleichen Ebene wie die Oberflächen 16a der anderen Elektrodenkissen 16 liegt. Jedes Elektrodenkissen 16 kann eine Tantalbeschichtung aufweisen oder sein. Die Dicke der Tantalbeschichtung ist nicht kritisch; tpyische Werte liegen zwischen 0,3 und 0,5 μη.Figures i to 3 show a first embodiment of a inventive cathode system 10. The cathode system 10 comprises an electrically insulating substrate 12, for example made of quartz, having a cavity 14 therein. The surface at the bottom of the cavity 14 is provided with a plurality of discrete electrode pads 16. Preferably, each electrode pad 16 has a surface 16a, which lies in the same plane as the surfaces 16a of the other electrode pads 16. Any electrode pad 16 can have or be a tantalum coating. The thickness of the tantalum coating is not critical; Typical values are between 0.3 and 0.5 μm.

In dem Hohlraum 14 ist ein als Kathode dienender Glühfaden 18 gespannt, der sich über die Oberflächen 16a der Elektrodenkissen 16 derart erstreckt, daß separate, längsgerichtete Teile des Glühfadens 18 unterschiedlichen Elektrodenkissen 16 zugeordnet sind. Der Glühfaden hat typischerweise eine Länge zwischen 1cm und ungefähr 1m. Es kann sich um einen direkt geheizten Glühfaden handeln, z.B. um einen Wolfram-Körper, derA filament 18 serving as a cathode is stretched in the cavity 14 and extends over the surfaces 16a of the electrode pads 16 extends in such a way that separate, longitudinally directed parts of the filament 18 are assigned to different electrode pads 16 are. The filament is typically between 1cm and about 1m in length. It can be directly heated Be a filament, e.g. a tungsten body that

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kataphoretisch mit einem Emissionskarbonat überzogen wurde. Ein geeignetes Emissionskarbonat umfaßt beispielsweise ungefähr 13 % CaCO3, 31 % SrCO3 und 56 % BaCO3. Der Durchmesser des Glühfadens 18 beträgt einschließlich des Emissionsüberzuges ungefähr 0,25 mm. Der Glühfaden 18 wird in dem Hohlraum 14 dadurch an Ort und Stelle gehalten, daß er an beiden Enden mittels Federn 20 unter Spannung gesetzt isto Die Federn 20 können aus der Haynes-Legierung Nr0 25 mit einem Durchmesser von 100 ,um hergestellt sein. Die Federn 20 können auf eine Zugkraft von 3,7 Newton eingestellt sein, wodurch eine Zugspannung von 470 Newton«mm im Glühfaden erzeugt wird.was cataphoretically coated with an emission carbonate. A suitable emission carbonate comprises, for example, approximately 13% CaCO 3 , 31% SrCO 3 and 56% BaCO 3 . The diameter of the filament 18, including the emission coating, is approximately 0.25 mm. The filament 18 is kept in the cavity 14 in place, that it is set at both ends by means of springs 20 under tension o The springs 20 may be 0. 25 having a diameter of 100 to come out of the Haynes alloy No.. The springs 20 can be set to a tensile force of 3.7 Newtons, as a result of which a tensile stress of 470 Newtons «mm is generated in the filament.

Eine Elektrode 22 mit einer öffnung 24 darin ist mit Abstand von der Kathode 18 angeordnet, wobei die Kathode 18 zwischen den Elektrodenkissen 16 und der Lochelektrode 22 liegt. Die öffnung bzw» das Loch 24 hat die Form eines einzigen Schlitzes. Die Elektrode 22 kann aus jedem elektrisch gut leitenden Material bestehen, das sich leicht bearbeiten läßt. Beispielsweise kann eine Lochelektrode 22 aus Beryllium-Kupfer bestehen, das mit Nickel plattiert ist. Relativ ausgedrückt, beträgt das Verhältnis des Abstandes zwischen der Lochelektrode 22 und der Kathode 18 zum Abstand zwischen der Kathode 18 und den Elektrodenkissen 16 typischerweise mindestens 10:1. Beispielsweise beträgt bei einer Ausführungsform der Abstand zwischen der Kathode 18 und den Elektrodenkissen 16 100 + 25 ,um und zwischen der Kathode 18 und der Lochelektrode 2500 + 25 ,um.An electrode 22 with an opening 24 therein is spaced apart arranged from the cathode 18, wherein the cathode 18 lies between the electrode pad 16 and the perforated electrode 22. the The opening or the hole 24 has the shape of a single slot. The electrode 22 can be made of any material with good electrical conductivity exist that can be easily edited. For example, a perforated electrode 22 can consist of beryllium copper, that is plated with nickel. In relative terms, the ratio of the distance between the perforated electrode is 22 and the cathode 18 to the distance between the cathode 18 and the electrode pads 16, typically at least 10: 1. For example, in one embodiment, the distance between the cathode 18 and the electrode pads 16 is 100 + 25 .mu.m and between the cathode 18 and the hole electrode 2500 + 25 .mu.m.

Beim Betrieb des Kathodensystems 10 wird die Kathode 18 auf einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 760 ° C gehalten, so daß Elektronenemission eintritt. Um Elektronendurchgang durch die öffnung 24 zu erreichen, werden die Kathode 18 und die Elektrodenkissen 16 auf Massepotential gehalten,During the operation of the cathode system 10, the cathode 18 is at an elevated temperature of 760 ° C., for example held so that electron emission occurs. In order to achieve passage of electrons through the opening 24, the cathode 18 and the electrode pads 16 are held at ground potential,

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das Im folgenden zu 0 Volt definiert ist, während die Lochelektrode 22 auf einem Gleichspannungs-Potential im Bereich von + 10 Volt bis ungefähr + 100 Volt gehalten wird,und zwar abhängig von den jeweiligen Dimensionen und dem angestrebten maximalen Emissionspegel. Unter diesen Bedingungen fließt Strom durch die Lochelektrode 22 in ganzer Länge der Kathode hindurch. Dies ist als der "An"-Zustand der Kathode anzusehen. Der Elektronendurchgang durch die Lochelektrode 22 kann einfach durch Änderung des elektrischen Potentials an einem oder mehreren Elektrodenkissen 16 geändert werden, d.h. dadurch, daß man das Elektrodenkissen 16 auf ein gegenüber der Kathode 18 negatives Potential bringt. Wenn beispielsweise die Lochelektrode 22 auf + 100 Volt Gleichspannung liegt, führt eine Gleichspannung von ungefähr - 90 Volt an einem Elektrodenkissen dazu, daß die von der Kathode 18 emittierten Elektronen dort eingefangen werden. Dies ist als "Aus"-Zustand der Kathode anzusehen. Im allgemeinen hat die Sperrspannung größenordnungsmäßig die gleiche Höhe wie die an der Lochelektrode 22 angelegte Spannung. Die Wirkung der Elektrodenkissen bei der Steuerung der Kathode ist derart, daß die Elektrodenkissen 16 auch als Steuerkissen 16 bezeichnet werden können.the following is defined as 0 volts, while the Hole electrode 22 held at a DC potential in the range of + 10 volts to about + 100 volts depending on the respective dimensions and the desired maximum emission level. Under these conditions, current flows through the hole electrode 22 through the entire length of the cathode. This is considered to be the "on" state of the cathode. The passage of electrons through the perforated electrode 22 can be done simply by changing the electrical potential on one or more electrode pads 16 can be changed, i.e. by setting the electrode pad 16 to a negative position with respect to the cathode 18 Brings potential. For example, if the perforated electrode 22 is at + 100 volts DC voltage, a DC voltage leads of about -90 volts on an electrode pad to the effect that the electrons emitted from the cathode 18 to be caught there. This is called the "off" state View cathode. In general, the reverse voltage has the same magnitude as that on the perforated electrode 22 applied voltage. The effect of the electrode pads in controlling the cathode is such that the Electrode pads 16 can also be referred to as control pads 16.

Bei dem Kathodensystem 10 hat jedes Elektrodenkissen 16 eine feste Stellung relativ zur Kathode 18, so daß die oben erläuterte Steuerung durch geeignetes Anlegen des gewünschten elektrischen Potentiales an einer oder mehreren Elektrodenkissen erzielt werden kann. Entsprechend wird die Kathode, nämlich der durchgehende Glühfaden, in seiner Wirkung zu mehreren kleinen Kathoden gemacht, von denen jede durch ein einzelnes, zugeordnetes Elektroden- oder Steuerkissen beeinflußt wird. Die Steuerkissen können foto-lithographisch festgelegt sein und sind auf einem thermisch stabilen Isola-In the cathode system 10, each electrode pad 16 has a fixed position relative to the cathode 18 so that the control discussed above can be achieved by appropriately applying the desired electrical potential to one or more electrode pads. Correspondingly, the effect of the cathode, namely the continuous filament, is made into a plurality of small cathodes, each of which is influenced by an individual, associated electrode or control pad. The control cushions can be set photo-lithographically and are on a thermally stable insulating

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lations-Substrat aufgebracht, so daß ihre Ausrichtung in Bezug auf die Gesamt-Kathode und/oder die öffnung genau und einfach erreicht werden kann» Im Ergebnis sind dadurch die Steuerkissen auch mit jeder zur Kathode gehörenden kleinen Kathode ausgerichtet. Es ist für dieses Kathodensystem wesentlich, daß die Steuerkissen, die auf der Rückseite der Kathode angeordnet sind, das Äquivalent zum üblichen Steuergitter darstellen, daä typischerweise an der Vorderseite der Kathode angeordnet ist. Mit anderen Worten beeinflussen das Steuergitter eines üblichen Elektronenstrahlsystems und die Steuerkissen des Kathodensystems nach der Erfindung beide den Elektronenstrom von der Kathode. Andererseits besteht jedoch ein wesentlicher Unterschied; bei dem Kathodensystem nach Figuren 1 bis 3 sind die Ausrichtungsschwierigkeiten, die bei üblichen Kathodensystemen unvermeidbar sind, weitgehend beseitigt.lations substrate applied so that their alignment with respect to the overall cathode and / or the opening exactly and can be easily reached »As a result, the control cushions are also with each one belonging to the cathode small cathode aligned. It is essential for this cathode system that the control pads on the back the cathode are arranged, represent the equivalent of the usual control grid, daä typically on the Front of the cathode is arranged. In other words, affect the control grid of a conventional electron beam system and the control pads of the cathode system according to the invention both control the flow of electrons from the cathode. On the other hand, however, there is an essential difference; In the cathode system according to Figures 1 to 3, the alignment difficulties are which are unavoidable in conventional cathode systems, largely eliminated.

Es ist hier außerdem darauf hinzuweisen, daß die oben erläuterte Steuerwirkung ziemlich unerwartet ist. Beim erfindungsgemässen Kathodensystem wird nämlich durch Vergrößerung des negativen Potentials einer hinter der Kathode angeordneten Elektrode der Loch-Strom herabgesetzt. An sich würde man als Ergebnis erwarten, daß durch Vergrößerung des negativen Potentials an einer hinter der Kathode angeordneten Elektrode der Loch- oder Öffnungs-Strom vergrößert würde, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die von der Kathode emittierten Elektronen durch das negative Potential dieser Elektrode abgestossen werden.It should also be noted here that the tax effect discussed above is quite unexpected. When according to the invention The cathode system is namely arranged behind the cathode by increasing the negative potential Electrode decreases the hole current. As such, one would expect the result that by increasing the negative potential at an electrode arranged behind the cathode, the hole or opening current would be increased, namely due to the fact that the electrons emitted from the cathode are repelled by the negative potential of this electrode will.

Gleichwohl kann das unerwartete Steuerverhalten des Kathodensystems nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Darstellung des elektrischen Potentialverlaufs erklärt werden. Die elektrischen Potentialverläufe sind vereinfacht in Figuren 4 und auf der Basis eines Gummi-Modells dargestellt. Die Verwen-Nevertheless, the unexpected control behavior of the cathode system be explained according to the invention with reference to the representation of the electrical potential curve. The electric Potential curves are shown in simplified form in FIG. 4 and on the basis of a rubber model. The use

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dung eines Gummi-Modells zur Veranschaulichung von Potential-Verläufen wird in "Electron Optics and the Electron Microscope", Zworykin et al., John Wiley, New York 1945, Seiten 418-442 erläutert.Generation of a rubber model to illustrate potential curves is described in "Electron Optics and the Electron Microscope", Zworykin et al., John Wiley, New York 1945, Pages 418-442 explained.

Anhand von Figur 4 ist erkennbar, daß im "An"-Zustand, bei dem sich Kathode und Steuerkissen auf Masse-Spannung (0 Volt) befinden, der elektrische Potentialverlauf derart ist, daß von der Kathode emittierte Elektronen von der Lochelektrode angezogen werden und durch diese hindurchtreten. Anhand von Figur 5 ist andererseits erkennbar, daß im "Aus"-Zustand, bei dem das Steuerkissen gegenüber der Kathode ausreichend negativ ist (-5 Volt =)/der elektrische Potentialverlauf derart ist, daß die an der Kathode emittierten Elektronen von einen Potentialtopf umschlossen sind. Der Potentialtopf hat eine so ausreichende Größe, daß an der Kathode emittierten Elektronen am Verlassen der Kathode praktisch gehindert sind»It can be seen from FIG. 4 that in the "on" state, in which the cathode and control pad are at ground voltage (0 volts) are located, the electrical potential curve is such that electrons emitted by the cathode from the Hole electrode are attracted and pass through it. On the other hand, it can be seen from FIG. that in the "off" state, in which the control pad is sufficiently negative with respect to the cathode (-5 volts =) / the electrical The potential curve is such that the electrons emitted at the cathode are enclosed in a potential well are. The potential well has such a size that electrons emitted at the cathode leave the Cathode are practically hindered »

Darauf hinzuweisen ist, daß es eine Bedingung gibt, deren Einhaltung zur Erzielung des erläuterten "Aus"-Zustandes notwendig ist. Diese notwendige Bedingung besteht darin, daß die Kathode, mit dem Potential 0, ausreichend nahe an dem mit negativer Vorspannung beaufschlagten Steuerkissen angeordnet sein muß, so daß der Raumbereich, in dem sie angeordnet ist, bei fehlender Kathode negativ wäre. Bei Einhaltung dieser Bedingung erzeugt das negativ vorgespannte Steuerkissen ein Potentialminimum in der örtlichen Umgebung der auf Masse-Potential, d.h. auf 0 Volt = gehaltenen Kathode. Solange also diese Bedingung eingehalten wird, können die Abstände zwischen den Elementen und die Spannungen frei variiert werden, ohne daß dies der Aufrechterhaltung der erläuterten "An"- und "Aus"-Zustände entgegensteht.It should be pointed out that there is a condition which must be met in order to achieve the "off" state as explained necessary is. This necessary condition is that the cathode, with the potential 0, is sufficiently close must be arranged on the negatively biased control cushion, so that the space in which it is arranged is, would be negative in the absence of a cathode. If this condition is met, the negatively pre-stressed will be generated Control pad a potential minimum in the local area of the cathode at ground potential, i.e. at 0 volts = held cathode. So as long as this condition is met, the distances between the elements and the stresses can be freely can be varied without this standing in the way of maintaining the explained "on" and "off" states.

Zusätzlich zu den grundsätzlichen An- und Aus-Zuständen ermöglicht das Kathodensystem nach der Erfindung auch eine Mo-In addition to the basic on and off states the cathode system according to the invention also a mo-

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dulation. Beispielsweise stellt eine Impulsbreitensteuerung ein bequemes Mittel zur Veränderung der elektrischen Ladungsmenge dar, welche durch die Lochelektrode hindurch geht» Bei der Pulsbreitensteuerung wird die "An"-Zeit der Kathode nach Maßgabe der gewünschten Ladungsänderung variiert. Bei dieser Form der Ladungssteuerung wird durch Vergrößerung der "An"-Zeit die Ladungsmenge vergrößert, welche durch die Lochelektrode hindurch geht. Andererseits wird durch Verkleinerung der "An"-Zeit der Kathode die durch die Lochelektrode hindurch gehende Ladung herabgesetzt. Hierbei ist bemerkenswert, daß die Emission im "An"-Zustand ziemlich gleichförmig ist, und zwar wegen des gleichförmigen Kathoden-Öffnungs-Abstandes und der Raumladungseffekte„dulation. For example, pulse width control provides a convenient means of changing the amount of electrical charge which goes through the hole electrode »In the case of pulse width control, the" on "time of the cathode varies according to the desired change in charge. In this form of charge control, magnification is used the "on" time increases the amount of charge that passes through the hole electrode. On the other hand, by downsizing the "on" time of the cathode decreases the charge passing through the hole electrode. It is noteworthy that that the emission in the "on" state is fairly uniform because of the uniform cathode-opening spacing and the space charge effects "

Eine Abwandlung des zuvor erläuterten Kathodensystems ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt» Das Kathodensystem gleicht im wesentlichen dem zuvor erläuterten Kathodensystem, jedoch mit der Ausnahme, daß es zwei beabstandete parallele Filterplatte 26 aufweist. Die Filterplatten 26 sind an den Wänden des Hohlraumes 14 angeordnet und besitzen Oberflächen 26a, die orthogonal zu den Oberflächen 16a der Steuerkissen 16 und parallel zur Längsachse der Kathode 18 ausgerichtet sind. Bei einer geeigneten Ausbildung können die Filterplatten aus dem gleichen Material wie die Steuerkissen 16 bestehen. Im Betrieb des Kathodensystems nach den Figuren 6 und 7 können die Filterplatten 26 auf einem geringen positiven Potential von beispielsweise + 5 Volt = gegenüber dem Massepotential (0 Volt) der Kathode 18 gehalten werden« Bei Einhaltung dieser Betriebsparameter dienen die Filterplatten 26 zur Entfernung nicht gebündelter Elektronen (e-) von der Lochelektrode 22, wie es schematisch in Figur 8 gezeigt ist« Alternativ können die Filterplatten auch mit einem negativen Potential betrieben werden, wodurch die Fokusierung des durch die Loch-Elektrode hindurch gehenden Strahls verbessert wird. Die Spannung an den Filterplatten 26 kann so eingestellt werden, daß eine bestimmte Fokusierung oder Bündelung des austretenden StrahlesA modification of the cathode system explained above is shown in FIGS. 6 and 7. The cathode system is essentially the same as the cathode system discussed above, except that there are two spaced parallel ones Has filter plate 26. The filter plates 26 are arranged on the walls of the cavity 14 and have surfaces 26a, which are oriented orthogonally to the surfaces 16a of the control pads 16 and parallel to the longitudinal axis of the cathode 18 are. With a suitable design, the filter plates can consist of the same material as the control cushions 16. During operation of the cathode system according to FIGS. 6 and 7, the filter plates 26 can be at a low positive potential of, for example, + 5 volts = compared to the ground potential (0 volts) of the cathode 18 are kept «If this Operating parameters serve the filter plates 26 to remove unbundled electrons (e-) from the perforated electrode 22, As shown schematically in FIG. 8, "Alternatively, the filter plates can also be operated with a negative potential thereby improving the focusing of the beam passing through the hole electrode. The voltage the filter plates 26 can be adjusted so that a certain focusing or bundling of the exiting beam

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erreicht wird. Diese Beeinflussungsmöglichkeit ist zur Anpassung des Kathodensystems an das System zweckmäßig, das zur Führung der Elektronen bis zum Bildschirm benutzt wird.is achieved. This possibility of influencing is for adaptation of the cathode system to the system that is used to guide the electrons to the screen.

Bei dem Kathodensystem nach Figuren 6 und 7 erfordern die hohen Kathoden-Temperaturen für Aktivierung und Betrieb von 1100 ° C bzw. 760 ° C eine sorgfältige Auswahl des Materials für die Filterplatten und das, Substrat. Außerdem ist es aus weiter unten erläuterten Gründen zur Verbesserung der Wirkungsweise der Kathode wünschenswert, daß die Filterplatten einen niedrigen elektrischen spezifischen Flächenwiderstand von z.B. ungefährt 0,1 Ohm/Quadrateinheit haben. Obwohl, wie zuvor angegeben. Tantal für die Steuerkissen eingesetzt werden kann, führt die Verwendung dieses Materials für die Filterplatten wegen seines relativ hohen spezifischen Widerstandes nicht unbedingt zur besten Wirkungsweise der Kathode» Ein Filterplatten-Material, das den angestrebten niedrigen spezifischen Widerstand und die gewünschte thermische Verträglichkeit hat, umfaßt eine 0,25 ,um dicke Tantalschicht, die als Pufferschicht verwendet wird und auf welcher leitfähiges Material abgelagert ist, das 95 % Molybdän und 5 % Steatit umfaßt. Das leitfähige Material wird bei 1300 ° C in einer wassergesättigten, 10 %igen Formier-Gas-Athmosphäre gebrannt. Die entstehende leitfähige Schicht hat einen Flächenwiderstand von ungefähr 0,1 Ohm/Quadrateinheit.In the cathode system according to FIGS. 6 and 7, the high cathode temperatures require activation and operation of 1100 ° C and 760 ° C a careful selection of the material for the filter plates and the substrate. Besides, it's over Reasons explained below to improve the performance of the cathode desirable that the filter plates have a low sheet electrical resistivity, e.g., about 0.1 ohm / square unit. Though how previously stated. Tantalum can be used for the control pads, leads the use of this material for the filter plates because of its relatively high specific resistance, not necessarily the best mode of operation of the cathode »A filter plate material, which has the desired low specific resistance and the desired thermal compatibility, includes a 0.25 µm thick tantalum layer that acts as a buffer layer is used and on which conductive material is deposited comprising 95% molybdenum and 5% steatite. The conductive material is heated at 1300 ° C in a water-saturated, Fired 10% forming gas atmosphere. The resulting conductive layer has a sheet resistance of about 0.1 ohm / square unit.

Um die Steuerungsmöglichkeit der Kathode mittels der einzelnen diskreten Steuerkissen aufrecht zu erhalten, sollte bei dem Kathodensystem nach der Erfindung sichergestellt werden, daß Ablagerungen von der emittierenden Kathode keine elektrisch leitfähigen Strecken zwischen benachbarten Steuerkissen bilden. Solche durch Verdampfung entstehende Ablagerungen entstehen im allgemeinen beim Betrieb von Oxyd-Kathoden. Eine Maßnahme zur Verhütung der Ausbildung leitender Strecken besteht darin, daß Nuten 28 in der Substrat-Oberflächen zwischen benachbarten Steuerkissen vorgesehen werden, wie es inIn order to maintain the ability to control the cathode by means of the individual discrete control cushions, be ensured in the cathode system according to the invention that no deposits from the emitting cathode electrically conductive lines between adjacent control cushions form. Such deposits caused by evaporation are generally formed during the operation of oxide cathodes. One measure to prevent the formation of conductive paths is that grooves 28 in the substrate surfaces between adjacent control pads can be provided, as shown in

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Figur 9 gezeigt ist. Diese Nuten 28 stellen Ungleichförmigkeiten zwischen benachbarten Elektrodenkissen 16 dar. Nuten 28 mit Wänden 28a, die senkrecht zu den Flächen 16a der Elektrodenkissen 16 stehen, werden bevorzugt, da solche Nuten ein besonders großes Hindernis gegen die Ausbildung leitfähiger Strecken zwischen benachbarten Steuerkissen sind. Generell haben sich Nuten 28 mit einer Tiefe im Bereich von ungefähr 0,13 mm bis ungefähr 0,25 mm als zufriedenstellend erwiesen.Figure 9 is shown. These grooves 28 represent irregularities between adjacent electrode pads 16. Grooves 28 with walls 28a that are perpendicular to the surfaces 16a of the electrode pads 16 are preferred because such Grooves are a particularly large obstacle to the formation of conductive paths between adjacent control pads. In general, grooves 28 having a depth in the range of about 0.13 mm to about 0.25 mm have been found to be satisfactory proven.

Gelegentlich findet eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen benachbarten Elektronen-Teilstrahlen statt, die durch die Steuerkissen entlang der Kathode gebildet werden. Diese unerwünschte Wechselwirkung beruht darauf, daß das elektrische Potential eines Steuerkissens den Bereich eines benachbarten Steuerkissens beeinflußt. Die unerwünschte Wechselwirkung läßt sich unter anderem dadurch herabsetzen, daß Isolations-Elektroden 30 zwischen den Steuerkissen 16 angeordnet werden, wie es in Figur 10 gezeigt ist. Zweckmässigerweise sind die Steuerkissen 16 gegenüber den Isolationselektroden 30 zurückgenommen bzw. tiefer angeordnet, um die Ausbildung elektrischer Kurzschlüsse zwischen den Isolations-Elektroden 30 und den Steuerkissen 16 zu verhindern. Wegen der Zurücknahme sind die Isolations-Kissen 30 näher an der (nicht gezeigten) Kathode als die Steuerkissen.Occasionally, there is an undesirable interaction between neighboring electron sub-beams, which is caused by the Control pads are formed along the cathode. This undesirable interaction is due to the fact that the electrical Potential of a control cushion affects the area of an adjacent control cushion. The unwanted interaction can be reduced, inter alia, by arranging insulation electrodes 30 between the control cushions 16, as shown in FIG. The control cushions 16 are expediently withdrawn with respect to the insulation electrodes 30 or arranged deeper to the formation of electrical short circuits between the insulation electrodes 30 and the Control pad 16 to prevent. Because of the withdrawal, the isolation pads 30 are closer to the cathode (not shown) than the control cushions.

Beim Betrieb der Anordnung nach Figur 10 sind die Isolations-Elektroden 30 gegenüber der Kathode negativ vorgespannt, z.B. auf - 30 Volt =, wodurch negative Potential-Sperrzonen längs der Kathode errichtet werden. Dieses negative Potential überlagert sich mit dem Potential, welches die Kathode umschließt, so daß das Netto-Potential in alternierende Segmente höherer und niedrigerer Feldstärke in Längsrichtung der Kathode transformiert wird. Auf diese Weise werden die Steuerkissen 16 wirksam von einander durch Zonen ungefähr konstanter Feldstärke isoliert, die durch die Isolations-Elektroden 30 geschaffenWhen operating the arrangement according to Figure 10, the isolation electrodes 30 biased negatively with respect to the cathode, e.g. to -30 volts =, whereby negative potential blocking zones along the cathode to be erected. This negative potential is superimposed with the potential that surrounds the cathode, so that the net potential is transformed into alternating segments of higher and lower field strength in the longitudinal direction of the cathode will. In this way, the control pads 16 are effective from each other through zones of approximately constant field strength insulated created by the isolation electrodes 30

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werden. Die alternierenden Segmente negativen Potentials in Längsrichtung der Kathode dienen zur Entkopplung der benachbarten Elektronen-Teilstrahlen, die von der Kathode abgesaugt werden.will. The alternating segments of negative potential in the longitudinal direction of the cathode are used to decouple the neighboring electron beams that are sucked off by the cathode.

Obwohl die Lochelektrode 22 in einer Ausbildung mit einem einzigen durchgehenden Schlitz 24 gezeigt wurde, sind auch hier Abwandlungen möglich. Bei jeder Abwandlung ist es jedoch notwendig, daß die Lochelektrode in der Lage ist, den geeigneten Verlauf des positiven Potentials relativ zur Kathode zu liefern, so daß Elektronen-Absaugung erfolgen kann. Beispielsweise kann die Lochelektrode 22 mehrere, praktisch auf einer Linie angeordnete öffnungen 24 besitzen, wie es in Figur 11 gezeigt ist. Alternativ kann die Lochelektrode auch durch eine Reihe Drähte gebildet sein, wie es Figur 12 zeigt. Die Lochelektrode kann also in Gestalt irgendeines elektrisch leitfähigen Materials vorliegen, das öffnungen aufweist, durch welche Elektronen hindurch treten können.Although the perforated electrode 22 has been shown as having a single slot 24 therethrough, there are also modifications possible here. In any modification, however, it is necessary that the hole electrode is capable of the suitable course of the positive potential relative to the cathode to provide, so that electron suction can be done. For example, the perforated electrode 22 can have several openings practically arranged on a line 24 as shown in FIG. Alternatively, the perforated electrode can also be formed by a row of wires, as Figure 12 shows. The perforated electrode can therefore be in the form of any electrically conductive material, which has openings through which electrons can pass.

Obwohl die zuvor erläuterten Kathodensysteme Steuerkissen aufweisen, die auf der von der Lochelektrode abgewandten Seite der Kathode angeordnet sind (Figuren 1 bis 3, 6 und 7), sind auch hier Abwandlungen möglich. Bei jeder Abwandlung ist es jedoch notwendig, daß die relativen Abstände und Orientierungen der Elemente derart sind, daß die Steuerkissen einen Potentialtopf in der Umgebung der Kathode erzeugen können. Beispielsweise sind die Steuerkissen 16 bei dem Kathodensystem nach Figur 13 an einer Seite der Kathode 18, jedoch näher an der Lochelektrode 22 angeordnet.Although the cathode systems discussed above have control cushions, which are arranged on the side of the cathode facing away from the perforated electrode (FIGS. 1 to 3, 6 and 7) Variations are also possible here. With any modification, however, it is necessary that the relative distances and orientations of the elements are such that the control pads can generate a potential well in the vicinity of the cathode. For example, in the cathode system according to FIG. 13, the control pads 16 are on one side of the cathode 18, however arranged closer to the perforated electrode 22.

Um bei den zuvor erläuterten Kathodensystemen einen praktisch gleichförmigen Strom in Richtung der LängserStreckung derIn order to have a practically uniform current in the direction of the longitudinal extension of the cathode systems explained above

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Abaway

Kathode zu erzielen, ist es notwendig, daß die Potentialdifferenz zwischen Kathode und Lochelektrode in Längsrichtung der Kathode ebenfalls praktisch gleichförmig ist. Da jedoch, wie zuvor erläutert, die Kathode mittels eines hindurchgehenden Stromes erhitzt wird, entsteht in Längsrichtung der Kathode ein Potentialgradient. Dieser Potentialgradient ist unerwünscht, da er den Wert des Austrittspotentials in Längsrichtung der Kathode verändert und somit auch die Größe des Austrittsstromes.To achieve cathode, it is necessary that the potential difference between cathode and hole electrode in the longitudinal direction the cathode is also practically uniform. However, as explained above, the cathode by means of a If the current passing through is heated, a potential gradient is created in the longitudinal direction of the cathode. This potential gradient is undesirable because it represents the value of the exit potential changes in the longitudinal direction of the cathode and thus also the size of the leakage current.

Der Spannungsgradient, der in Längsrichtung der Kathode entsteht, kann durch Verwendung der zuvor erläuterten Filterplatten als Heizelemente beseitigt werden. Dies wiederum ist möglich, weil der Hohlraum im Substrat von den Steuerkissen und der Lochelektrode in der Weise umschlossen ist, daß er mit gutem Wirkungsgrad als Ofen wirkt.The voltage gradient that arises in the longitudinal direction of the cathode can be determined by using the previously explained Filter plates are eliminated as heating elements. This in turn is possible because of the cavity in the substrate the control pad and the perforated electrode is enclosed in such a way that it can be used as an oven with good efficiency works.

Eine andere Maßnahme zur Lösung des Problems des Spannungsgradienten, der aufgrund der Erhitzung in Längsrichtung der Kathode entsteht, besteht in der Anwendung einer indirekt geheizten Linien-Kathode mit einem niedrigen Kathodenwiderstand. Eine entsprechende Struktur 31 umfaßt ein Heizelement 32, z.B. einen Wolfram-Draht, der konzentrisch mit einem Körper 34 aus Isoliermaterial überzogen ist, wie es Figur 14 zeigt. Der Körper 34 aus Isoliermaterial ist seinerseits mit einem leitfähigen Körper 36 überzogen, der wiederum mit einer Schicht 38 aus Emissions-Material bedeckt ist. Der leitfähige Körper 36 hat die Funktion, der indirekt geheizten kathode ein gewünschtes elektrisches Potential zu geben. Der in Längsrichtung des Heizelementes 32 entstehende Spannungsgradient ist von der emittierenden Oberfläche der Kathode durch den Isolierkörper 34 getrennt. Demgemäß ist davon auszugehen, daß die indirekt geheizte Linien-Kathode 31 wie die direkt geheizte Kathode arbeitet, aller-Another measure to solve the problem of the stress gradient due to longitudinal heating the cathode is created, consists in the use of an indirectly heated line cathode with a low cathode resistance. A corresponding structure 31 comprises a heating element 32, for example a tungsten wire, which is concentric with a body 34 made of insulating material is coated, as FIG. 14 shows. The body 34 of insulating material is in turn covered with a conductive body 36, which in turn is covered with a layer 38 of emission material is. The conductive body 36 has the function of providing the indirectly heated cathode with a desired electrical potential admit. The voltage gradient arising in the longitudinal direction of the heating element 32 is from the emitting surface the cathode separated by the insulating body 34. Accordingly, it can be assumed that the indirectly heated line cathode 31 how the directly heated cathode works, however

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dings mit der Ausnahme, daß sie in ihrer Längsrichtung eine praktisch konstante Spannung zeigt.with the exception that it shows a practically constant tension in its longitudinal direction.

Entsprechend der vorangegangenen Erläuterung ist bei den Kathoden-Systemen mit Elektrodenkissen 16, die hinter der Kathode (Figuren 1 bis 3) oder auf einer Seite der Kathode (Figur 13) angeordnet sind, die Größe der für das Sperren erforderlichen Spannung eine ausgeprägte Funktion des Kathoden-Durchmessers. Mit anderen Worten steigt die Sperrspannung mit zunehmendem Kathoden-Durchmesser. Für einige Anwendungen kann diese starke Abhängigkeit zwischen Kathoden-Durchmesser und Sperrspannung unzweckmäßig sein.According to the preceding explanation, the cathode systems with electrode pads 16, which are behind the Cathode (Figures 1 to 3) or on one side of the cathode (Figure 13) are arranged, the size of the lock required voltage is a pronounced function of the cathode diameter. In other words, it increases Reverse voltage with increasing cathode diameter. For some applications this strong dependency can be between Cathode diameter and reverse voltage can be inexpedient.

Ein abgewandeltes Kathodensystem 110, bei welchem die Abhängigkeit zwischen der Sperrspannung und dem Kathoden-Durchmesser so gering wie möglich gehalten ist, zeigen die Figuren 15 und 16. Das Kathodensystem 110 kann alle Elemente des zuvor erläuterten Kathodensystems nach Figuren 1 bis 3 aufweisen, jedoch diesem gegenüber verschiedene Abwandlungen haben. Die wesentlichste Abwandlung betrifft die Anzahl und Anordnung der Elektrodenkissen 116. Bei dieser Ausführungsform ist die linienhafte bzw. Linien-Kathode 18 zwischen zwei Gruppen von Elektrodenkissen 116 sandwichartig eingefaßt, wobei die Elektrodenkissen 116 jeder Gruppe jeweils einander gegenüber angeordnet sind. Wie bei den vorherigen Ausführungsformen sind separate Teile der Linien-Kathode den verschiedenen Paaren einander gegenüberliegender Elektrodenkissen 116 zugeordnet. Jedes Elektrodenkissen 116 weist zwei Endteile 116e auf, die über den Umfang der Kathode 18 überstehen. Vorzugsweise ist eine leitfähige Rückplatte 120 hinter der Kathode 18 angeordnet, um sicher zu stellen, daß das elektrische Potential im Bereich hinter der Kathode wohl definiert ist.A modified cathode system 110 in which the The dependence between the reverse voltage and the cathode diameter is kept as low as possible Figures 15 and 16. The cathode system 110 can include all elements of the previously explained cathode system according to FIGS. 1 to 3, but different modifications compared to this to have. The most important modification relates to the number and arrangement of the electrode pads 116. In this embodiment, the linear or line cathode 18 is between two groups of electrode pads 116 sandwiched, with the electrode pads 116 of each group respectively are arranged opposite one another. As with the previous embodiments, the line cathode are separate parts associated with the various pairs of opposing electrode pads 116. Each electrode pad 116 has two end portions 116e which extend over the circumference of the Survive cathode 18. Preferably, a conductive back plate 120 is positioned behind the cathode 18 to ensure secure to ensure that the electrical potential in the area behind the cathode is well defined.

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Beispiele elektrischer Anschlüsse, die für das erfindungsgemässe Kathodensystem geeignet sind, zeigen die Figuren 17 und 18. Die beiden einander gegenüberliegenden Elektrodenkissen 116 jedes Paares sind vorzugsweise elektrisch mit einander verbunden; die Gründe hierfür werden weiter unten im Zusammenhang mit der Darstellung der Wirkungsweise des Kathodensystems erläutert. Gemäß Figur 17-ist das Kathodensystem mit Durchsteck-Kontaktanschlüssen 122 versehen, welche durch das Substrat 12 hindurchreichen und jeweils ein Elektrodenkissen 116 berühren. Die Kontaktanschlüsse 122 umfassen Abschnitte 122a, die zu einem gemeinsamen Eingangsanschluß 122b führen. Gemäß Figur 18 weisen einander beabstandete und gegenüberliegende, isolierende Substrate 212 und 214 zwei beabstandete und gegenüberlie gende Isolierfläche 212a bzw. 214a auf, auf denen die Elektrodenkissen 116 angeordnet sind. Ein drittes Isoliersubstrat 216 ist zwischen den Substraten 212 und 214 senkrecht zu diesen angeordnet. Das dritte Substrat 216 hat eine Oberfläche 216a, auf der sich eine leitfähige Rückplatte 120 befindet. Bei diesem Kathodensystem sind Kontakt anschlüsse 218 mit Elektrodenkissen-Abschnitten 116e verbunden, welche hinter die Kathode 18 reichen. Beim Betrieb des Kathodensystems 110 gemäß Figur 15 und 16 werden separa te Paare einander gegenüberliegender Elektrodenkissen 116 nach Maßgabe des gewünschten Kathoden-Ausgangs mit Modulationspotentialen beaufschlagt. Dies ist im gewissen Ausmaß anders als beim zuvor erläuterten Kathodensystem, bei welchem die einzelnen Elektrodenkissen mit Modulationspotentialen beaufschlagt wurden. Da die Kathode 18 in Figur 15 und 16 von den Elektrodenkissen 116 umgeben ist, sind die zum Sperren notwendigen Spannungen für einen vergleichbaren Kathodendurchmesser relativ kleiner als bei dem Kathodensystem gemäß Figuren 1 bis 3. Dies ist aus verschiedenen Gründen günstig. Ein Grund ist der, daß dieExamples of electrical connections that are suitable for the cathode system according to the invention are shown in the figures 17 and 18. The two opposing electrode pads 116 of each pair are preferably electrical connected with each other; the reasons for this are given below in connection with the description of the mode of operation of the cathode system explained. According to FIG. 17, the cathode system has push-through contact connections 122 which extend through the substrate 12 and each touch an electrode pad 116. The contact terminals 122 comprise sections 122a which lead to a common input terminal 122b. According to Figure 18 show spaced apart and opposed insulating substrates 212 and 214 are two spaced and opposed on which the electrode pads 116 are arranged. A third insulating substrate 216 is perpendicular between substrates 212 and 214 arranged to these. The third substrate 216 has a surface 216a on which a conductive back plate rests 120 is located. In this cathode system, contact terminals 218 are connected to electrode pad sections 116e, which reach behind the cathode 18. When operating the cathode system 110 according to FIGS. 15 and 16, separa te pairs of opposing electrode pads 116 according to the desired cathode output with modulation potentials applied. This is different to a certain extent from the previously explained cathode system to which the individual electrode pads were subjected to modulation potentials. Since the cathode 18 in FIG 15 and 16 is surrounded by the electrode pads 116 are the voltages required for blocking for a comparable cathode diameter are relatively smaller than for the cathode system according to FIGS. 1 to 3. This is advantageous for various reasons. One reason is that the

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verringerte Abhängigkeit der Sperrspannung vom Kathodendurchmesser die Verwendung von Kathoden mit größerem Durchmesser erlaubt, die mit einer niedrigeren Emissionsstromdichte arbeiten und daher für den bestimmten Anwendungsfall eine vergleichsweise größere Lebensdauer erwarten lassen. Außerdem bedeutet ein größerer Kathodendurchmesser einen niedrigeren Kathodenwiderstand und daher einen verringerten Potentialgradienten aufgrund der Heizspannung bei einer direkt geheizten Kathode.reduced dependence of the reverse voltage on the cathode diameter allows the use of cathodes with a larger diameter, which operate with a lower emission current density and therefore for the specific application a comparatively longer service life can be expected. In addition, a larger cathode diameter means one lower cathode resistance and therefore a reduced potential gradient due to the filament voltage at a directly heated cathode.

Das Kathodensystem nach den Figuren 16 bis 18 kann abgewandelt werden. So können Elektrodenkissen vorgesehen sein, welche nur über eine Seite der Kathode, nämlich die Austrittsseite, überstehen. Außerdem können die zuvor in Verbindung mit dem Kathodensystem nach Figuren 1 bis 3, 9 bis 12 und erläuterten Abwandlungen vorgesehen sein. So kann beispielsweise die Lochelektrode 22 frei variiert und sogar fortgelassen werden, solange andere geeignete Mittel zur Absaugung der Elektronenemission von der Kathode vorgesehen sind.The cathode system according to FIGS. 16 to 18 can be modified will. For example, electrode cushions can be provided which only protrude beyond one side of the cathode, namely the exit side. You can also contact the previously with the cathode system according to FIGS. 1 to 3, 9 to 12 and the modifications explained. For example the perforated electrode 22 can be varied freely and even omitted as long as other suitable suction means the electron emission from the cathode are provided.

Die Erfindung stellt also ein Kathodensystem zur Verfügung, bei dem Steuerkissen relativ zu einer Kathode fest ausgerichtet sind. Das Kathodensystem nach der Erfindung ist gut als Elektronenquelle in einer großflächigen, flachen, mit Kathodenluminiszenz arbeitenden Anzeigeeinrichtung geeignet. The invention thus provides a cathode system available, are fixedly aligned in the control pad relative to a cathode. The cathode system according to the invention is well suited as an electron source in a large, flat, cathode-luminescent display device.

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Claims (11)

AnsprücheExpectations 1. Kathodensystem mit einem isolierenden Substrat, einer auf einer Seite einer Oberfläche des Substrates angeordneten Glüh-Kathode und einer Einrichtung zum Absaugen emittierter Elektronen von der Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche mehrere diskrete Elektrodenkissen (16) vorgesehen sind, daß sich die Kathode (18) über eine Oberfläche (16a) jedes Elektrodenkissens derart erstreckt, daß separate Teile der Kathode jeweils einem anderen Elektrodenkissen zugeordnet sind, und daß die Absaugeinrichtung (22) im Abstand von der Kathode und den Elektrodenkissen angeordnet ist.1. Cathode system with an insulating substrate, one arranged on one side of a surface of the substrate Incandescent cathode and a device for sucking emitted electrons from the cathode, characterized in that on several discrete electrode pads (16) on the surface are provided that the cathode (18) extends over a surface (16a) of each electrode pad in such a way that that separate parts of the cathode are each assigned to a different electrode pad, and that the suction device (22) is arranged at a distance from the cathode and the electrode pads. 2. Kathodensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Linien-Kathode (18) ist, daß die Absaug-Einrichtung durch eine Lochelektrode (22) gebildet ist, und daß die Kathode zwischen der Lochelektrode und den Elektrodenkissen (16) angeordnet ist.2. Cathode system according to claim 1, characterized in that the cathode is a line cathode (18) that the Suction device is formed by a perforated electrode (22), and that the cathode is between the perforated electrode and the electrode pad (16) is arranged. 3. Kathodensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes zwischen der Lochelektrode (22) und der Kathode (18) zum Abstand zwischen der Kathode und den Elektrodenkissen (16) mindestens 10:1 beträgt.3. Cathode system according to claim 2, characterized in that the ratio of the distance between the perforated electrode (22) and the cathode (18) to the distance between the cathode and the electrode pads (16) at least 10: 1. 4. Kathodensystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektrodenkissen (16) Diskontinuitäten (28) zur Verhütung der Bildung elektrisch4. Cathode system according to claim 2 or 3, characterized in that discontinuities between the electrode pads (16) (28) to prevent the formation of electrical 809819/0750809819/0750 ORIGINAL INSPECtEDORIGINAL INSPECTED leitfähiger Strecken aus Kathoden-Ablagerungen vorgesehen sind οconductive lines from cathode deposits are provided ο 5. Kathodensystem nach Anspruch 2, oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Isolations-Elektrode (30) zwischen einander benachbarten Elektrodenkissen (16) angeordnet ist.5. Cathode system according to claim 2 or 4, characterized in that that at least one insulation electrode (30) is arranged between adjacent electrode pads (16) is. 6. Kathodensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander beabstandete Filterplatten (26) vorgesehen sind, von denen jede mindestens eine Oberfläche (26a) hat, die senkrecht zu den Oberflächen (16a) der Elektrodenkissen und parallel zur Längsachse der Linien-Kathode (18) ausgerichtet ist, und daß die Filterplatten zwischen der Kathode und der Lochelektrode (22) derart angeordnet sind, daß von der Kathode zur Lochelektrode wandernde Elektronen den Raum zwischen den Filterplatten durchqueren.6. Cathode system according to one of claims 2 to 5, characterized characterized in that at least two spaced apart filter plates (26) are provided, each of which at least has a surface (26a) perpendicular to the surfaces (16a) of the electrode pads and parallel to the Longitudinal axis of the line cathode (18) is aligned, and that the filter plates between the cathode and the perforated electrode (22) are arranged in such a way that electrons migrating from the cathode to the hole electrode fill the space between cross the filter plates. 7. Kathodensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterplatten (26) auf dem Isolations-Substrat (12) angeordnet sind.7. Cathode system according to claim 6, characterized in that the filter plates (26) on the insulation substrate (12) are arranged. 8. Kathodensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolations-Substrat (12) Quarz umfaßt, daß die Filterplatten (26) eine Pufferschicht aus Tantal aufweisen, und daß eine leitfähige Schicht aus Molybdän-Steatit auf der Tantal-Pufferschicht angeordnet ist.8. Cathode system according to claim 7, characterized in that the insulation substrate (12) comprises quartz that the Filter plates (26) have a buffer layer made of tantalum, and that a conductive layer made of molybdenum steatite is arranged on the tantalum buffer layer. 9. Kathodensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (12) zwei beabstandete und einander gegenüberliegende Isolierflächen hat, auf denen jeweils mehrere diskrete Elektrodenkissen (116) angeordnet sind, die einander paarweise gegenüberliegen,9. Cathode system according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the substrate (12) has two spaced apart and opposing insulating surfaces each of which has a plurality of discrete electrode pads (116) arranged opposite one another in pairs, 809819/07 5 0809819/07 5 0 und daß die Kathode (18) zwischen den einander gegenüber liegenden Flächen angeordnet ist und sich senkrecht über eine Oberfläche jedes Elektrodenkissens derart erstreckt, daß separate Teile der Kathode jeweils einem anderen Paar einander gegenüber liegender Elektrodenkissen zugeordnet sind, wobei mindestens ein Abschnitt jedes Elektrodenkissens über den Umfang der Kathode hinaus reicht.and that the cathode (18) between the opposite one another is arranged lying surfaces and extends perpendicularly over a surface of each electrode pad in such a way that that separate parts of the cathode each have a different pair of opposing electrode pads with at least a portion of each electrode pad extending beyond the perimeter of the cathode enough. 10. Verfahren zum Erzeugen von freien Elektronen mittels eines Kathodensystems insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ein isolierendes Substrat mit mindestens einem Elektrodenkissen auf einer Oberfläche desselben aufweist, ferner eine Glüh-Kathode, die auf einer Seite der Oberfläche angeordnet ist und sich über eine Oberfläche des Elektrodenkissens derart erstreckt, daß ein Teil der Kathode dem Elektrodenkissen zugeordnet ist, und schließlich eine Lochelektrode, die mit einem Abstand von der Kathode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man an das Elektrodenkissen, die Kathode und die Lochanode elektrische Potentiale anlegt, wobei das Potential am Elektrodenkissen die Größe des Elektronenstromes von der Kathode durch die Lochanode hindurch steuert.10. Method for generating free electrons by means of a Cathode system in particular according to one of claims 1 to 9, which has an insulating substrate with at least one electrode pad on a surface thereof, furthermore a hot cathode, which is on one side of the surface is arranged and extends over a surface of the electrode pad such that a portion of the cathode is assigned to the electrode pad, and finally a perforated electrode, which is at a distance from the cathode is arranged, characterized in that one to the electrode pad, the cathode and the hole anode electrical Applies potentials, the potential at the electrode pad being the magnitude of the electron flow from the cathode controls through the perforated anode. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das elektrische Potential am Elektrodenkissen zwischen zwei Werten umschaltet, von denen mindestens einer zur Bildung eines Potentialtopfes führt, der die Kathode umgibt bzw. umschreibt derart, daß an der Kathode emittierte Elektronen am Verlassen der Kathode praktisch gehindert sind.11. The method according to claim 10, characterized in that the electrical potential on the electrode pad toggles between two values, at least one of which leads to the formation of a potential well, which the The cathode surrounds or circumscribes in such a way that electrons emitted at the cathode practically leave the cathode are prevented. 12c Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den anderen Wert des elektrischen Potentiales am Elektrodenkissen derart wählt, daß von der Kathode emittierte Elektronen zum Verlassen der Kathode und zum Hindurchgehen durch die Lochanode veranlaßt werden.12c method according to claim 11, characterized in that that one chooses the other value of the electrical potential on the electrode pad in such a way that from the cathode emitted electrons are caused to leave the cathode and pass through the perforated anode. 809819/0750809819/0750
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