DE3017693C2

DE3017693C2 - Kathodenstrahlröhre zur Verwendung als Lichtquelle

Info

Publication number: DE3017693C2
Application number: DE3017693A
Authority: DE
Inventors: Eisyo Kusatsu Shiga Nosaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1980-05-08
Publication date: 1984-11-29
Also published as: FR2456387A1; US4344017A; FR2456387B1; DE3017693A1; GB2052844A; GB2052844B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre zur Verwendung als Lichtquelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Als Lichtquellen für Anzeigezwecke werden bisher verschiedene Arten von Glühlampen oder monochromatischen Miniatur-Kathodenstrahlröhren verwendet. Derartige Glühlampen sind jedoch bezüglich der Helligkeit unzufriedenstellend, und sie besitzen eine kurze Betriebslebensdauer und sind schwierig zu warten.

Bisher verwendete monochromatische Kathodenstrahlröhren umfassen ein Elektronenrohr zum Emittieren eines Elektronenstrahls und einen Leuchtstoffschirm, der durch den Elektronenstrahl nach dessen Ablenkung bestrahlt wird, so daß der Leuchtstoff aufleuchtet. Infolgedessen sind dabei ein Ablenksystem für den Elektronenstrahl und eine komplizierte Treiberschaltung erforderlich. Demzufolge ergibt sich der Nachteil, daß die gleichzeitige Ansteuerung einer Vielzahl von in einem vorbestimmten Muster angeordneten Kathodenstrahlröhren dieser Art sehr schwierig ist.

Ein übliches, in einer solchen Kathodenstrahlröhre angeordnetes Elektronenrohr umfaßt eine Kathode sowie drei zylindrische Gitterelektroden, die koaxial zueinander in gegenseitigen Abständen angeordnet sind und an die jeweils vorgesehene Spannungen anlegbar sind. Ein von der Kathode emittierter Kathodenstrahl durchläuft einen Kreuzungspunkt und divergiert sodann in Richtung auf den Leuchtstoffschirm, um auf diesem einen kreisförmigen Leuchtfleck zu bilden, dessen Durchmesser sich mit abnehmender, an den Leuchtütoffschirm angelegter Spannung vergrößert und umgehehrt Selbst wenn der Leuchtfleck durch Verringerung der Spannung am Leuchtstoffschirm auf den erforderlichen Durchmesser gebracht wird, ist die Helligkeit des Leuchtflecks zu gering, als daß die Kathodenstrahlröhre als Lichtquelle benutzt werden könnte.

In der DE-AS 14 89 368 ist ein Verfahren zum Erzeugen von Lichtblitzen beschrieben, bei dem ein oder mehrere Spannungsimpulse an ein zwischen einer Kathode und einer Anode einer Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art befindliches Steuergitter angelegt werden, um das Auftreffen eines Elektronenstrahls auf eine ausgedehnte Fläche eines Leuchtschirms der Kathodenstrahlröhre hervorzurufen. Die Kathode und das Steuergitter sind dabei gegenüber dem Leuchtschirm angeordnet und haben im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie dieser. Daher muß die Kathode, die zum Erzeugen des Elektronenstrahls dient, eine große Fläche aufweisen. Zusätzlich muß auch eine aus Heizdrähten bestehende Heizeinrichtung, die betriebsmäßig der Kathode zugeordnet ist, entsprechend große Abmessungen besitzen, damit so die Oberfläche der Kathode auf eine geeignete Temperatur, beispielsweise zwischen 800⁰C und 900⁰C, erwärmt werden kann. Dies bedeutet, daß die Heizeinrichtung sehr viel elektrische Leistung aufnimmt, so daß derartigte Kathodenstrahlröhren in Anzeigetafeln kaum eingesetzt werden können.

Aus der GB-PS 5 53 755 ist eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung einer Oberfläche mit Elektronen beschrieben, wozu ein teleskopartiges System verwendet wird, das Elektroden aufweist, die elektrische Beschleunigungsfelder erzeugen, welche die von einer Kathode abgegebenen Elektronenstrahlen im wesentlichen parallel auf einen Leuchistoffschirm einfallen lassen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art mit hoher Helligkeit und geringer Leistungsaufnahme zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einer Kathodenstrahlröhre mach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Bei der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre wird also die sphärische Aberration eines Bipotential-Elektronenlinsensystems aus zylindrischen Elektroden verwendet, um den Elektronenstrahl von der Kathode divergierend auf den Leuchststoffschirm einfallen zu lassen, wodurch dieser Licht aussendet. Anstelle der parallelen Strahlenbündel gemäß der DE-AS 14 89 368 und der GB-PS 5 53 755 werden somit divergierende Strahlenbündel verwendet, was zu einer Ausweitung des Leuchtflecks bei gleichzeitiger Verringerung der

to Abmessungen der Kathode führt.

Bei der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre haben also die Elektronenstrahlen von der Kathode einen Kreuzungspunkt vor und in der Nähe der Kathode. Das heißt, die Elektronenstrahlen werden vor und in der Nähe der Kathode fokussiert, um einen Kreuzungspunkt zu bilden, und anschließend divergieren die Elektroncnstrahlen.
Mit der crfindungsgeinäßen Kathodenstrahlröhre, die

besonders FQr Miniatur-Ausführungen geeignet ist, ist so auf dem Leuchtstoffschirm ein Leuchtfleck eines beliebigen gewünschten Durchmessers formbar, während Fehlfunktionen und unnötiges oder unerwünschtes Aufleuchten vermieden werden können.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA einen in vergrößerten Maßstab gehaltenen schematischen Längsschnitt durch ein Elektronenrohr einer bisherigen Kathodenstrahlröhre zur Verwendung als Lichtquelle,

Fig. IB eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil-Längsschnittansicht einer Front- oder Stirnscheibc mit einem Leuchtstoffschirm, der mit einem vom Elektronenrohr gemäß Fig.IA emittierten Elektronenstrahl bestrahlt wird,

F.'g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Strom eines vom Elektronenrohr gemäß F i g. 1A emittierten Elektronenstrahls und dem Durchmesser eines durch den Elektronenstrahl auf dem Leuchtstoffschirm gemäß F i g. 1B erzeugten Leuchtflecks,

Fig.3A bis 3C schematische Längsschnittansichten von Kathodenstrahlröhren zur Verwendung als Lichtquelle, welche die Beziehung zwischen der axialen Länge einer zweiten Gitterelektrode des Elektronenrohrs und dem Durchmesser eines Leuchtflecks veranschaulichen, der durch den Elektronenstrahl vom Elektronenrohr auf dem Leuchtstoffschirm geformt wird,

Fig.4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der axialen Länge der zweiten Gitterelektrode und dem Durchmesser des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm gemäß F i g. 3A bis 3C, unter Heranziehung des Elektronenstrahlstroms als Parameter,

Fig.5 eine schematische Längsschnittansicht einer als Lichtquelle dienenden Kathodenstrahlröhre,

F i g. 6 eine F i g, 5 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform und

F i g. 7 und 8 eine Aufsicht bzw. eine perspektivische Darstellung der Anordnung nach F i g. 6.

In F i g. 1A ist ein bisheriges Elektronenrohr einer als Lichtquelle verwendbaren Kathodenstrahlröhre dargestellt. Drei Elektroden in Form einer ersten Gitterelektrode 10. einer zweiten Gitterelektrode !2 und einer dritten Gitterelektrode 14 sind in der angegebenen Reihenfolge mit gegenseitigen Abständen koaxial zueinander in einem nicht dargestellten Kolben der Kathodenstrahlröhre angeordnet. Die erste Gitterelektrode 10 besitzt die Form eines Hohlzylinders mit einer Stirnfläche, in welcher eine Zentralbohrung mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 mm vorgesehen ist und welche im Abstand von einer koaxial in der ersten Gitterelektrode 10 angeordneten, zylindrischen Kathode 16 angeordnet ist. Die zweite Gitterelektrode 12 besitzt ebenfalls die Form eines Hohlzylinders mit einer Stirnfläche, welche der Stirnfläche der ersten Gitterelektrode 10 gegenübersteht und in welcher eine Zentralbohrung ausgebildet ist, welche im wesentlichen denselben Durchmesser wie die Zentralbohrung in der ersten Elektrode 10 besitzt und axial mit letzterer fluchtet. Die dritte Gitterelektrode 14 besitzt die Form eines an beiden Enden offenen Hohlzylinders. Die gegenüberstehenden offenen Endflächen der zweiten und dritten Gitterelektrode 12 bzw. 14 besitzen die Form von zylindrischen Elektroden und bilden eine Elektronenlinse für einen Elektronenstrahl 18, welcher von der mit einem geeigneten, elektronenemittierenden Material beschichteten Kathode ausgestrahlt wird.

Der von der an Masse liegenden Kathode 16 emittierte Elektronenstrahl 18 wird durch eine an die erste Gitterelektrode 10 angelegte Spannung EJ gesteuert und durch eine an der zweiten Gitterelektrode 12 anliegende Spannung E£ beschleunigt. Der Elektronenstrahl 18 wird sodann durch eine an der dritten Gitterelektrode 16 anliegende Spannung £3 weiter beschleunigt, bis er einen Leuchtstoffschirm 20 (F i g. Λ B) erreicht, so daß

ίο letzterer Licht abstrahlt In diesem Fall liegt der Leuchtstoffschirm 20 am selben Potential wie die mit der Spannung £3 beaufschlagte dritte Gitterelektrode 14.

Bei dieser Kathodenstrahlröhre kann die an der ersten Gitterelektrode t0 anliegende Spannung Ec\ vari-

Ii iert werden, um einen den Elektronenstrahl 18 bildenden Strom Ik zu ändern. Gemäß Fig. IA verläuft der von der Kathode 16 abgestrahlte Elektronenstrahl 18 durch die Bohrung der Gitterelektrode 10 und sodann durch einen Kreuzungspunkt, um sodann in die zweite Gitterelektrode 12 einzutreten. Hierauf wird der Elektronenstrahl 18 unter der Steuerung der durch die zweite und die dritte Gitterelektrode 12 bzw. 14 gebildete zylindrische Elektronenlinse divergiert, während er sich geradlinig zum Leuchtstoffschirm 20 bewegt Beim Auftreffen auf den Leuchtstoffschirm 20 bewirkt der Elektronenstrahl 18, daß der von ihm getroffene Teil des Leuchtstoffschirms 20 in Form eines kreisförmigen Leuchtflecks mit einem Durchmesser D gemäß F i g. 1B aufleuchtet.

F i g. 2 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Strom Ik des Elektronenstrahls 18 auf der Abszisse und dem Durchmessser D des Leuchtflecks auf der Ordinate. Da der Abstand zwischen dem Leuchtstoffschirm 20 und der zweiten Gitterelektrode 14 den Durchmesser D des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm 20 beeinflußt, wird dieser Abstand auf konstanter Größe gehalten. Ebenso wird die Spannung £2 auf einer Sollgröße gehalten. Wenn hierbei gemäß F i g. 2 der Elektronenstrahl-Strom /*.· gleich Iko ist, ändert sich der Durchmesser D des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm 20 auf D₁, Db oder £>_o wenn die Spannung £2 gleich £3 - £,, £3 - Eb bzw. E_L3 - E_c ist, wobei E. kleiner ist als Eb und E_h wiederum kleiner ist als E₀.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor,

daß eine Verringerung der Spannung E₁S am Leuchtstoffschirm 20 zu einer Vergrößerung des Durchmessers D des Leuchtflecks führt und umgekehrt. Eine Erhöhung der Spannung £3 am Leuchtstoffschirm 20 zum Zweck der Erhöhung der Helligkeit des Leuchtflecks ist

so also mit einer Vergrößerung des Leuchtfleckdurchmessers unvereinbar. Wenn zudem der Elektronenstrahl-Strom Ik eine niedrige Größe von bis zu 50 μΑ besitzt, kann der Leuchtfleck nicht den erforderlicfien Durchmesser besitzen, auch wenn die Spannung am Leuchtstoffschirm 20 verringert wird.

Die Beziehung D/Ικ zwischen dem Durchmesser D des Leuchtflecks und dem Elektronenstrahl-Strom I_K wird sowohl durch eine den Leuchtstoffschirm 20 bildende Substanz als auch die am Leuchtstoffschirm 20 anliegende Spannung bestimmt, wobei dem Leuchtstoffschirm 20 nur eine Stromdichte erteilt werden darf, die eine zulässige Größe nicht übersteigt. Im allgemeinen ^arf eine als Lichtquelle verwendete Kathodenstrahlröhre nur mit einer Stromdichte von nicht mehr

b5 als 3 bis 4 μΑ/cin² am Leuchtstoffschirm 20 für Dauerbetrieb und mit einer Spitzengröße von nicht mehr als 10 μΑ/cm² für intermittierenden Betrieb betrieben werden.

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Aus den vorstehenden Ausführungen und aus der Darstellung von F i g. 2 geht hervor, daß die bisherige Kathodenstrahlröhre, obgleich der erforderliche Durchmesser des Leuchtflecks durch Verringerung der Spannung am Leuchtstoffschirm 20 eingestellt werden kann, nicht als Lichtquelle verwendbar ist, weil die Spannung am Leuchtstoffschirm 20 ebenfalls herabgesetzt ist und tatsächlich nicht mehr als 5 kV beträgt, so daß der Leuchtfleck sehr dunkel ist.

Zur Gewährleistung des erforderlichen Leuchtflcckdurchmessers bei einer tatsächlich auf nicht weniger als 10 kV erhöhten Spannung am Leuchtstoffschirm könnte auch daran gedacht werden, den Abstand zwischen den Leuchtstoffschirm und dem zugeordneten Elcktronenrohr über die erforderliche Größe hinaus zu vergrößern. Diese Maßnahme kann jedoch in der Praxis nicht angewandt werden, weil die Kathodenstrahlröhre hierbei eine zu große axiale Länge erhalten würde.

Zur Verwendung als Lichtquellen vorgesehene Kathodenstrahlröhren der beschriebenen Art wurden bisher so ausgebildet, daß der zylindrische Glaskolben mit einem Außendurchmesser von z. B. 29 mm an seiner einen Stirnfläche mit einer Leuchtstoffschicht bzw. einem Leuchtstoffschirm beschichtet ist, während das Elektronenrohr am anderen Ende des Kolbens angeordnet ist und einen Röhrenfuß bildet, durch den unter Abdichtung eine Zuleitung zur Anlegung einer Hochspannung an den Leuchtstoffschirm sowie mehrere an das Elektronenrohr angeschlossene Zuleitung hindurchgeführt sind.

Die Erfindung beruht nur auf der Erkenntnis, daß ein von der Kathode eines Elektronenrohres emittierter Elektronenstrahl in ein Dreielektrodensystem aus drei Gitterelektroden eingeleitet wird und dabei der erforderliche Durchmesser eines Leuchtflecks auf einem zugeordneten Leuchtstoffschirm beliebig variiert werden kann, indem die Länge der zweiten Gitterelektrode ohne Verringerung der am Leuchtstoffschirm anliegenden Spannung geändert wird.

Hierauf wird im folgenden anhand von den Fi g. 3A bis 3C und F i g. 4 näher eingegangen. Die F i g. 3A bis 3C, in denen den Teilen von F i g. 1A und 1B entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind, veranschaulichen drei zur Verwendung als Lichtquelle vorgesehene Kathodenstrahlröhren, welche der Kathodenstrahlröhre nach Fig. IA und IB ähneln, welche jedoch — bei gleicher axialer Gesamtlänge — zweite Gitterelektroden unterschiedlicher axialer Länge aufweisen.

Gemäß F i g. 3A ist die axiale Länge A der zweiten Gitterelektrode 12 kleiner als ihr innendurchmesser d, wobei der von der Kathode 16 emittierte Elektronenstrahl 18 den Kreuzungspunkt an der zentralen Bohrung in der zweiten Gitterelektrode 12 durchläuft und sodann diverigerend in letztere eintritt Danach durchläuft der Elektronenstrahl 18 mit verkleinertem Divergenzwinkel die dritte Gitterelektrode 14, bis er den Leuchtstoffschirm 20 erreicht und auf diesem einen kreisrunden Leuchtfleck mit dem Durchmesser D1 erzeugt

Bei der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 3A liegt an der zweiten Gitterelektrode 12 eine Spannung £2 im Bereich von 50—100 V an, während an der dritten Gitterelektrode 14 eine Spannung Eß in der Größenordnung von 10 kV anliegt Wie bei der Kathodenstrahlröhre nach Fi g. 1A und 1B, liegt außerdem am Leuchtstoffschirm 20 eine Spannung an, welche derjenigen an der dritten Gitterelektrode 14 entspricht Das Spannungsverhältnis N der Spannung E<2 an der zweiten Gitter elektrode 12 zur Spannung £3 an der dritten Gitterelektrode 14 stellt einen Index zur Angabe der Brechkraft einer aus dieser zweiten und dritten Gitterelektroden gebildeten Elektronenlinse dar. Wenn die Spannungen £,2 und £3 die eben angegebenen Größen besitzen, liegt das Spannungsverhältnis N im Bereich von 50-100. Dies bedeutet, daß die Leistung bzw. Brechkraft der Elektronenlinse als sehr hoch angeschen werden kann. Der die Elektronenlinse durchlaufende Elektronenslrahl 18 erfährt also gemäß Fig.3A eine Verkleinerung des Divergenzwinkels unter Bildung eines unterfokussierten Leuchtflccks mit dem Durchmesser D\ auf dem Leuchtstoffschirm 20.
Bei der Kathodenstrahlröhre nach Fig.3B ist die axiale Länge h der zweiten Gitterelektrode i2 größer als deren Innendurchmesser d. Dabei bilden die zweite und die dritte Gitterelektrode 12 bzw. 14 eine sehr starke Bipotential-Elektroncnlinse mit dem oben angegebenen Spannungsverhältnis N. Nach dem Durchgang durch einen Kreuzungspunkt wird somit der Elektronenstrahl 18 an einem vor dem Leuchtstoffschirm 20 liegenden Punkt 22 fokussiert, um dann divergierend zum Leuchtstoffschirm 20 zu laufen. Dabei wird ein überfokussierter Leuchtfleck mit dem Durchmesser D₂ auf dem Leuchtstoffschirm 20 gebildet.

Bei der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 3B wird somit der Elektronenstrahl 18 am Punkt 22 fokussiert, der in einem kleinen Abstand auswärts von dem dem Leuchistoffschirm 20 zugewandten offenen Ende der dritten Gitterelektrode 14 angeordnet ist. Der Durchmesser D₂ ist dabei ebenfalls größer als der Durchmesser D\ nach F i g. 3A.

Wenn die axiale Länge /ι der zweiten Gitterelektrode 12 gemäß Fig.3C weiter vergrößert wird, besitzt die aus der zweiten und dritten Gitterelektrode 12 bzw. 14 gebildete Bipotential-Elektroncnlinse einen großen Objektabstand, und ein berechneter Bildpunkt befindet sich nahe der Elektronelinse. Gemäß F i g. 3C befindet sich der Brennpunkt innerhalb der dritten Gitterelektrode 14 dicht an ihrem dem Leuchtstoffschirm 20 zugewandten offenen Ende. Wenn daher der Elektronenstrahl 18 diese starke Bipotential-Elektronenlinse 12,14 durchläuft, vergrößert sich lediglich sein Durchmesser in bezug auf denjenigen dieser Linse. Die auf den Elektronenstrahl 18 ausgeübte Brechkraft wird also groß, während sich gleichzeitig die Aberrationen der Elektronenlinse vergrößern. Der Elektronenstrahl 18 wird mithin an dem vorgeschalteten, weiter vom Leuchtstoffschirm 20 entfernten Punkt 22 fokussiert, wobei gleichzeitig sein Fokussierwinkel vergrößert wird. Infolgedessen vergrößert sich der Divergenzwinkei des Elektronenstrahls 18 nach der Fokussierung am vorgeschalteten Punkt 22, so daß auf dem Leuchtstoffschirm 20 ein überfokussierter Leuchtfleck mit dem Durchmesser D₃ gebildet wird, welcher größer ist als der Durchmesser £>2gemäßFig.3B.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei Konsunthaltung des Spannungsverhältnisses N zwischen der zweiten und dritten Gitterelektrode 12 bzw. 14 der Durchmesser D des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm 20 durch Änderung der axialen Länge der zweiten Gitterelektrode 12 verändert werden kann.
In F i g. 4 ist der Durchmesser D des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm 20 auf der Ordinate gegenüber der axialen Länge /der zweiten Gitterelektrode 12 auf der Abszisse unter Heranziehung des Elektronenstrahl-Strom /λ. als Parameter aufgetragen. Aus Fig.4 geht

hervor, daß bei einem vorgegebenen Durchmesser D_x des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffschirm 20 die zweite Gitterelektrode 12 eine axiale Länge von /, ι, /,2 oder /»3 bei einer Größe des Elektronenstrahl-Stroms Ik von ίκ u Ik 2 bzw. /* 3 besitzt. Für einen vorgegebenen Durchmesser des Leuchtflecks kann somit die gewünschte axiale Länge der zweiten Gitterelektrode 12 der graphischen Darstellung von Fig.4 entnommen werden, nachdem die Größe des Elektronenstrahl-Stroms Ik in Abhängigkeit von diesem Durchmesser und von der zulässigen Stromdichte des Leuchtstoffschirms 20 gewählt worden ist.

Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich somit daß die gewünschte Größe des Leuchtflecks auf dem Leuchstoffschirm 20 durch Änderung der axialen Länge der zweiten Gitterelektrode 12 bestimmt werden kann, wobei die dritte Gitterelektrode 14 auf einer hohen Spannung von nicht unter 10 kV gehalten wird.

F i g. 5 veranschaulicht den vollständigen Aufbau einer als Lichtquelle verwendbaren Kathodenstrahlröhre, die ein Elektronenrohr aufweist, welches im wesentlichen demjenigen nach den F i g. 3A bis 3C bzw. F i g. 1A entspricht Das Elektronenrohr ist auf die vorher in Verbindung mit Fig. IA beschriebene Weise koaxial in einem hohlzylindrischen Kathodenstrahlröhren-Kolben 24 angeordnet und an einem Röhrenfuß befestigt, der am einen, d. h. gemäß F i g. 5 am linken Ende des Kolbens angeformt ist

Der aus einem geeigneten Glas bestehende Kolben 14 besitzt einen gleichbleibenden Außendurchmesser von 29 mm. Der dem Elektronenrohr gegenüberliegende Endabschnitt des Kolbens 14 ist unter Bildung einer flachen bzw. planen Fläche geschlossen, deren Innenseite mit einer Leuchtstoffschicht als Leuchtstoffschirm 20 beschichtet ist Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der kreisförmige Leuchtsloffschirm einen Durchmesser D von 23 mm.

An der Innenumfangsfläche des Kolbens 24 ist ein ringförmiges Kontaktelement 26 angeordnet das in seinem Mittelbereich mit einem radial nach außen gerichteten Flansch in Kontakt steht welcher von dem dem Leuchtstoffschirm 20 zugewandten offenen Ende der dritten Gitterelektrode 14 abgeht. Die zwischen dem Leuchtstoffschirm 20 und dem zugewandten Ende des Kontaktelements 26 liegende Innenfläche des Kolbens 24 ist mit einem Graphitfilm 28 beschichtet Die dritte Gitterelektrode 16 ist somit über das mit ihr verbundene Kontaktelement 26 und den Graphitfilm 28 elektrisch mit dem Leuchtstoffschirm 20 verbunden.

Gemäß F i g. 5 sind mehrere Zuleitungen unter Abdichtung durch den Röhrenfuß hindurchgeführt und mit den Bauteilen des Elektronenröhre verbunden.

Der Abstand zwischen der zweiten Gitterelektrode 12 und dem Leuchtstoffschirm 20 ist zweckmäßig verkleinert; beim dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht dieser Abstand L « 11 do, worin den do den Innendurchmesser der zweiten Gitterelektrode 12 bedeutet Weiterhin ist die axiale Länge I₀ der zweiten Gitterelektrode 12 mit einer Größe entsprechend dem 34- bis 4fachen ihres Innendurchmessers bzw. entsprechend k - 3,5 ~ 4 abgewählt

An die Kathodenstrahlröhre gemäß Fig.5 werden über die durch den Röhrenfuß des Kolbens 24 hindurchgeführten Zuleitungen verschiedene Spannungen angelegt Insbesondere werden eine Kathodenspannung E_K, die erste Gitterspannung E_cu die zweite Gitterspannung 2J5 und die dritte Gleichspannung Ed an die Kathode, die erste, die zweite bzw. die dritte Gitterelektrode 16, 10, 12 bzw. 14 angelegt. Bei der dargestellten Ausführungsform dient die Kathodenspannung Ek als Treiberspannung, und die Spannung EA ist auf 0 Volt eingestellt, während die Spannungen EJl und EJi eine Größe von 70 Volt bzw. 10 kV besitzt. Weiterhin ist der Strom des Elektronenstrahls im Hinblick auf die zulässige Stromdichte am Leuchtstoffschirm auf eine Spitzengröße von höchstens 30 μΑ eingestellt. Diese Strom-Spitzengröße entspricht einer Stromdichte von nicht mehr als 7,2 μΑ/cm².

Die axiale Länge der zweiten Gitterelektrode 12 kann so bestimmt werden, daß der Leuchtstoffschirm 20 gemäß Fig.5 über seine Gesamtfläche hinweg mit dem divergierenden Elektronenstrahl 18 bestrahlt wird.

Es wird somit eine Miniatur-Kathodenstrahlröhre mit hoher Heiligkeit zur Verwendung als Lichtquelle geschaffen. Zur Herstellung einer elektrischen Anzeigetafel kann eine Vielzahl solcher Miniatur-Kathodenstrahiröhren in einem vorbestimmten Schema angeordnet werden, weil ein Ablenksystem für die Kathodenstrahlröhren in Fortfall kommt und die Treiberschaltung für diese Röhren daher wesentlich vereinfacht werden kann.
Auch ist die Ausschaltung der sich aus der Verwendung eines Gettermaterials ergebenden Nachteile möglich.

In den F i g. 6 bis 8 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Verteilung oder Streuung eines Gettermaterials zu einer mit einem Elektronenrohr verbundenen Hochspannungsleitung verhindert wird. Ein Glaskolben 28 der vorher in Verbindung mit F i g. 5 beschriebenen Art weist am einen, gemäß F i g. 6 linken Ende einen Röhrenfuß 30 und eine leicht gekrümmte, das andere bzw. rechte Ende des KoI-bens verschließende Stirnscheibe 32 auf. Letztere ist an ihre Innenfläche mit einem Leuchtstoffschirm 20 beschichtet. Wie am besten aus F i g. 7 hervorgeht, sind mehrere Zuleitungen 34 unter Abdichtung durch den Röhrenfuß 30 so hindurchgeführt, daß sie mit praktisch gleich großen gegenseitigen Abständen auf einem Kreisbogen liegen. Diese Zuleitungen 34 sind dabei an die Kathode 16, die erste Gitterelektrode 12, die zweite Gitterelektrode 14 usw. angeschlossen. Wie bei der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 5 bilden diese Elektroden zusammen mit der dritten Gitterelektrode 14 das Elektronenrohr 36. Gemäß F i g. 7 ist eine weitere Zuleitung 38, an welcher eine Hochspannung in der Größenordnung von 10 kV liegt, unter Abdichtung durch den Röhrenfuß 30 so hindurchgeführt, daß sie den Zuleitungen 34 diametral mit einem Abstand gegenüberliegt; diese Zuleitung 38 ist dabei über eine Verbindungsleitung 40 (Fig. 6) mit der dritten Gitterelektrode 14 verbunden. Die Zuleitungen 34 und 38 dienen zur Anlegung von Spannungen an die Bauteile des Elektronenrohrs 36 bei gleichzeitiger Halterung bzw. Abstützung des letzteren. Wie bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist die dritte Gitterelektrode 14 über das mit ihr verbundene Kontaktelement 26 und den Graphitfilm 28 mit dem Leuchtstoffschirm 20 verbunden.

eo Gemäß F i g. 8 ist ein Gettermaterial 42 in Form eines kreisförmigen Rings nahe der Innenfläche des Kolbens 28 in diesen eingesetzt indem ein Tragelement 44 zwischen das Gettermaterial 42 und den dem Leuchtstoffschirm 20 zugewandten, radial auswärts gerichteten Flansch der dritten Gitterelektrode 14 an einer der Verbindungsleitung 40 für die Hochspannungs-Zuleitung 38 mit Abstand diametral gegenüberliegenden Stelle eingefügt ist.

Die Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 6 bis 8 kann in an sich bekannter Weise von außen her einer Hochfrequenzerwärmung unterworfen werden, um das Gettermaterial 42 unter Bildung eines Getterfilms zu verteilen. Dabei wird eine unmittelbare Verteilung bzw. Absetzung des Gettermaterials 42 auf auf den Hochspannungs-Leitungen 38 und 40 verhindert, weil das Gettermaterial 42 auf die vorstehend beschriebene Weise angeordnet ist. Das Gettermaterial 42 verteilt sich dabei auf die durch die Pfeile in Fig.6 bis 8 angedeutete Weise, wobei eine Sekundärkomponente dieses Gettermaterials von der Innenfläche des Kolbens 28, wie durch den Pfeil in F i g. 6 angedeutet, reflektiert, dabei aber durch das Elektronenrohr 36 abgeschirmt wird. Auf diese Weise wird die sich an bzw. neben der Hochspannungs-Leitung 40 absetzende Menge an Gettcrmatcrial, z. B. Barium, zufriedenstellend verringert, so daß das Auftreten von Entladungen über die Hochspannungs-Leitung 38 und die Zuleitungen 34 verhindert wird. Bei Verwendung der Kathodenstrahlröhre gemäß F i g. 6 bis S ais Lichtquelle werden somit ein unnötiges bzw. ungewolltes Aufleuchten und eine Fehlfunktion sicher vermieden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

20

25 30

40

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Verwendung als Lichtquelle mit einem Elektronenrohr (36) aus einer Kathode (16) zum Emittieren eines Elektronenstrahls und einer ersten Gitterelektrode (10) und mit einem dem Elektronenrohr (36) im Abstand gegenüberliegenden Leuchtstoffschirm (20) der durch den Elektronenstrahl zum Aufleuchten gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite und eine dritte Gitterelektrode (12 bzw. 14) eine Elektronenlinse bilden, welche den Elektronenstrahl vor dem Auftreffen auf dem Leuchtstoffschirm (20) einmal bündelt bzw. fokussiert und dann divergieren läßt und daß die dritte Gitterelektrode (14) elektrisch mit dem Leuchtstoffschirm (20) verbunden ist.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufrechterhaltung eines konstanten Verhältnisses der an der zweiten Gitterelektrode (12) angelegten Spannung zu der an die dritte Gitterelektrode (14) angelegten Spannung der Leuchtstoffschirm (20) durch Einstellung der axialen Länge der zweiten Gitterelektrode (12) mit einem vorgesehenen Durchmesser des Leuchtflccks zum Aufleuchten gebracht werden kann.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Spannungsverhältnis im Bereich von 100—200 liegt, daß für den Abstand L zwischen der zweiten Gitterelektrode (12) und dem Leuchtstoffschirm (20) L- 12 d₀ gilt, wobei do den Innendurchmesser des der dritten Gitterelektrode (14) gegenüberliegenden offenen Endes der zweiten Gitterelektrode (12) bedeutet, daß der Leuchtstoffschirm (20) einen Durchmesser D entsprechend D - 3 ~ 6 da besitzt und daß die zweite Gitterelektrode (12) eine axiale Länge / entsprechend / - 2 ~ 4 do hat.