DE3036350A1

DE3036350A1 - Bildwiedergabegeraet in flachbauweise

Info

Publication number: DE3036350A1
Application number: DE19803036350
Authority: DE
Inventors: Wieslaw Wojciech Lawrenceville N.J. Siekanowicz
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1981-04-16
Also published as: GB2059678A; JPS5659439A; US4266159A; IT8024581A0; FR2466820A1; IT1133814B

Description

RCA 73 750 Ks/Sv
U.S. Serial No. 080,104
Filed: September 28, 1979

RCA Corporation New York, N.T., V.St.v.A.

-in Flachbauweise

Die Erfindung bezieht sich auf Bildwiedergabegeräte in Flachbauweise und betrifft insbesondere Maßnahmen zur Reduzierung der Rückstreuung von Elektronen in solchen Geräten.

Die US-Patentschrift 4 121 137 offenbart Maßnahmen zur Erzielung einer gleichmäßigen Bildhelligkeit in einem Flachbau-Bildwiedergabegerät. Hierbei ist das Bildwiedergabegerät in eine Vielzahl von Kanälen unterteilt, entlang denen man Elektronenstrahlen wandern läßt. Die Strahlströme der Kanäle werden von einem Kollektor (Sammelelektrode) gefühlt und dazu herangezogen, die Strahlströme zu regulieren und die Helligkeit des Bildes gleichmäßig über den Leuchtschirm des Bildwiedergabegeräts zu machen. Aufbau und Ort des Kollektors sind jedoch nicht so, daß die Rückstreuung von Sekundäremissionselektronen und Streuelektronen am Ende der Strahlführungsgitter reduziert wird, und daher besteht die Gefahr, daß die Bildwiedergabe nicht in allen Fällen optimal ist.

Bei anderen Bildwiedergabegeräten in Flachbauweise sind die von der Kathode entfernten Enden der Strahlführungen verlängert. Der verlängerte Teil der Strahlführung, der dem Leuchtstoffschirm am nächsten liegt, enthält*

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keine Öffnungen, während der am nächsten zur Rückwand liegende verlängerte Teil der Strahlführung durch Öffnungen perforiert ist, die wesentlich größer als die anderen Öffnungen in den Strahlführungen sind. Über diese größeren Öffnungen spannt sich ein flächiger Strahlkollektor, der in gleicher Ebene wie die Extraktionselektroden liegt. Der verlängerte Teil der unperforierten Strahlführung dient als Abschirmung, und der Strahlkollektor sammelt Elektronen und erzeugt einen Strom, der dazu herangezogen wird, die Helligkeit über den Bildschirm gleichmäßig zu halten. Auch bei dieser Konstruktion tritt aber noch eine Rückstreuung von Sekundäremissionselektronen und Streuelektronen auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Rückstreueffekte zu beseitigen oder zumindest möglichst gering zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bildwiedergabegerät gelöst, wie es im Patentanspruch 1 definiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildwiedergabegerät, worin mehrere Elektronenstrahlen erzeugt und zwischen Strahlführungsgittern geführt werden, ist in der Nähe der Strahlführungen ein Elektronenstromkollektor angeordnet. Die Strahlführungen sind über den Bereich der Bildwiedergabefläche hinaus verlängert, und der Kollektor ist im wesentlichen parallel zum verlängerten Teil der Strahlführungen angeordnet. Eine Ablenkelektrode ist so positioniert, daß die verlängerten Teile der Strahlführungen zwischen dem Kollektor und dieser Ablenkelektrode liegen. Durch diese Anordnung wird die Elektronenrückstreuung im Gerät praktisch eliminiert.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt teilweise aufgebrochen einen Teil eines bekannten Mehrstrahl-Bildwiedergabegeräts;

!ig. 2 zeigt in einer teilweise aufgebrochenen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

üg. 3 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Bildwiedergabegeräts in Flachbauweise, bei welchem die Erfindung realisiert werden kann. Das in Fig.1 insgesamt mit 10 bezeichnete Bildwiedergabegerät hat einen evakuierten Kolben 11, der einen Bilderzeugungsabschnitt 12 und einen Strahlerzeugungsabschnitt 13 umfaßt. Der Bilderzeugungsabschnitt 12 enthält eine rechteckige Vorderwand 14, die den Bildschirm trägt, und eine rechteckige Rückwand 16, die im Abstand parallel zur Vorderwand 14 liegt. Vorder- und Rückwand 14 und 16 sind über Seitenwände 17 miteinander verbunden.

Zwischen der Vorderwand 14 und der Rückwand 16 sind mehrere parallele Stützwände 18 befestigt, die sich vom Strahlerzeugungsabschnitt 13 bis zur gegenüberliegenden Seitenwand 17 erstrecken. Die Stützwände 18 geben dem evakuierten Kolben 11 den gewünschten inneren Halt gegen den äußeren Atmosphärendruck und unterteilen den Bilderzeugungsabschnitt 12 in eine Vielzahl von Kanälen 19· Auf der Innenfläche der Vorderwand 14 ist ein Leuchtstoffschirm 21 aufgebracht. In jedem der Kanäle 19 sind Führungsgitter 22 angeordnet, um die vom Strahlerzeugungsabschnitt 13 kommenden Elektronen in Bündeln oder "Strahlen" zusammenzuhalten, die zwischen den Führungsgittern 22 entlang den Kanälen 19 wandern. Die Kanäle enthalten ferner Einrichtungen, um die Strahlen an verschiedenen Stellen längs der Länge der Kanäle 19 aus

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den Führungsgittern 22 heraus und zum Schirm. 21 hin zu lenken, und zwar durch, eine Vielzahl kleiner Öffnungen in den Führungsgittern 22. An den vom Strahlerzeugungsabschnitt 13 entfernt liegenden Enden der Kanäle 19 befindet sich ein Elektronenkollektor 23. Bei diesem bekannten Gerät ist der Kollektor 23 eine U-förmige Elektrode, die sich über die Enden der Kanäle 19 in der vollen Breite des Geräts 10 erstreckt. Dieser Kollektor 23 ist bei dem erfindungsgemäßen Bildwiedergabegerät durch eine andere Kollektoranordnung ersetzt, wie sie in den Pig. 2 und 3 dargestellt ist.

Gemäß der Fig. 2 enthält der Strahlerzeugungsabschnitt eine Kathode 24 und eine Vielzahl von Modulationselektroden 26. Die Kathode 24- wird elektrisch auf eine erhöhte Temperatur gebracht, um Elektronen zu emittieren. Die Modulationselektroden 26 werden so vorgespannt, daß die von der Kathode 24 emittierten Elektronen in den Raum zwischen den parallelen Führungsgittern 22 gezogen werden. Die Führungsgitter 22 werden ebenfalls vorgespannt, und zwar so, daß die Elektronen als Bündel oder Strahlen zwischen den Führungen entlang einzelner Längsreihen von Fokussierungsöffnungen 27 wandern, die in den Führungsgittern 22 gebildet sind. Ferner ist eine Vielzahl sogenannter Extraktionselektroden 28 vorgesehen, die von der Rückwand 16 gehalten werden. Die Extraktionselektroden liegen direkt unterhalb der Fokussierungsöffnungen 27 und erstrecken sich quer über die gesamte Breite des Kanals Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Elektronenstrahl 29 bei seiner Wanderung zwischen den Führungsgittern 22 jeweils zwischen den Fokussierungsöffnungen 27 der Führungsgitter 22 zusammengebündelt, d.h. "fokussiert". Diese Fokussierung geschieht teilweise durch Anlegung positiver Vorspannungen an die Extraktionselektroden 28. Soll der Elektronenstrahl 29 aus dem Raum zwischen den Führungsgittern 22 herausgezogen werden, dann wird eine negative

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Spannung an eine der Extraktionselektroden 28 gelegt. Diese Spannung stößt den Elektronenstrahl 29 ab,- so daß er durch die Fokussierungsöffnung dringt, die direkt oberhalb der negativ vorgespannten Extraktionselektrode liegt.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, liegt parallel und im Abstand zu Teilen der Führungsgitter 22, die sich als "Verlängerung über die Bildfläche des Bildwiedergabegeräts hinaus erstrecken, ein Elektronenkollektor 31« Die verlängerten Teile der Führungsgitter enthalten eine Vielzahl von Kollektionsöffnungen 32, die in Längsrichtung mit den Fokussierungsöffnungen 27 ausgerichtet sind. Die Kollektionsöffnungen bilden außerdem Seihen in Querrichtung der Führungsgitter 22. Parallel zu den Querreihen der Kollektiaisöffnungen 32 und in gleicher Ebene mit den Extraktionselektroden 28 liegen mehrere Kollektionselektroden 33· Die einzelnen Kollektionselektroden 33 sind so angeordnet, daß jede von ihnen eine Reihe der Kollektionsöffnungen 32 unterspannt. Eine Kollektions elektrode 34- ist größer als die anderen und reicht über diejenigen beiden Kollektionsöffnungen 32, die der Seitenwand 17 am nächsten liegen. Die größere Elektrode 34- ist eine Ablenkelektrode,, um Elektronen zum Kollektor 31 abzulenken. Vorzugsweise haben der Kollektor 31 einerseits und die Kollektionselektroden 33 andererseits jeweils gleichen Abstand von der Mitte des Eaums zwischen den Führungsgittern 22. Da die verlängerten Teile der Führungsgitter 22 außerhalb der Bildfläche des Bilderzeugungsabschnitts 12 liegen, befinden sich auch der Kollektor 31, die Kollektionselektroden 33 und die Ablenkelektrode 34- außerhalb der Bildfläche. Daher ist die dem Kollektor 31 am nächsten liegende Fokussierungsöffnung 27 die am weitesten vom Strahlerzeugungsabschnitt 13 wegliegende Öffnung, die noch zur Bildwiedergabe beitragende Elektronen durchläßt. Alle Elektronen, die noch weiter an dieser Fokussierungsöffnung vorbeiwandern, dringen in den Kaum unter

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dem Kollektor 31, bis sie die über der Ablenkelektrode 34-liegende Kollektionsöffnung 32 erreichen. Durch Vorspannen der Ablenkelektrode mit einer negativen Spannung wird der Strahl dort nach oben abgelenkt trad trifft auf den Kollektor. Die auf den Kollektor 31 treffenden Elektronen bilden eine Ladung auf dem Kollektor. Diese Ladung kann in der in der US-Patentschrift 4 121 137 beschriebenen Weise gefühlt und zur Einhaltung einer gleichmäßigen Helligkeit der Bildwiedergabe oder zu irgendwelchen anderen Zwecken herangezogen werden.

Die Fig. 3 offenbart verschiedene Maßnahmen, die in Verbindung mit dem Kollektor 31 angewandt werden können. Eine solche Maßnahme besteht darin, den Kollektor 31 umzubiegen, um eine Endkrempe 36 zu bilden, die im wesentlichen senkrecht zum Kollektor 31 steht. Die Krempe 36 ist so bemessen, daß sie den Raum zwischen den Führungsgittern 22 überspannt und daß sich zwischen ihr und der Endwand 17 ein kleiner Zwischenraum 37 ergibt. Die Krempe 36 ist ein mit dem Kollektor 31 einstückiger Teil und somit auf dem gleichen Potential vorgespannt wie der Kollektor 31· -Aus diesem Grund wird zwischen den Führungsgitterη 22 und der Krempe 36 ein Mindestabstand 38 eingehalten, der gerade so klein ist, daß Überschläge und andere unerwünschte Effekte über diesen Abstand vermieden werden.

Falls gewünscht, kann die Krempe 36 fortgelassen und stattdessen eine leitende Fläche 39 an der Innenseite der Seitenwand 17 aufgebracht werden. Die leitende Fläche ist so bemessen, daß sie die Führungsgitter 22 überspannt; sie sollte mindestens so hoch wie die Position des Kollektors 31 reichen. Die leitende Fläche 39 ist auf ein Potential vorgespannt, das positiver als das Potential des Kollektors 31 ist. Gewünschtenfalls können auch wie dargestellt sowohl die Krempe 36 als auch die leitende Fläche 39 vorgesehen sein.

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In einem solchen lall ist für den Zwischenraum 37 zwischen der Krempe und der leitenden Fläche das Mindestmaß gewühlt, bei welchem "Überschläge und andere unerwünschte Effekte über den Zwischenraum 37 gerade noch verhindert werden.

Im Betrieb werden die Kollektionselektroden 33 auf der gleichen positiven Spannung wie die Extraktionselektroden 28 gehalten. Da die Kollektionselektroden 33 auf demselben Vorspannungspotential gehalten werden, kann gewünschtenfalls statt der in den Fig. 2 uni 3 gezeigten Vielzahl einzelner Elektroden auch eine einzige Elektrode verwendet werden, die sich über alle Kollektionsöffnungen 32 erstreckt. Die Verwendung einer einzigen Elektrode wäre vom Standpunkt der Herstellung gesehen vorzuziehen und würde den Betrieb des Systems nicht ändern. Wenn der Kollektor 31 und die Kollektionselektroden 33 gleichen Abstand von den Führungsgittern 22 haben, dann wird der Kollektor 31 auf die gleiche Spannung wie die Kollektionselektroden 33 vorgespannt. Hiermit wird die Fokussierung des Strahls 29 auch jenseits der Bildfläche des Bilderzeugungsabschnitts 12 aufrechterhalten. Falls die Abstände des Kollektors 31 einerseits und der Kollektionselektroden 33 andererseits unterschiedlich sind, dann muß die Vorspannung des Kollektors 31 de nach dem Unterschied der Abstände größer oder kleiner gemacht werden, um die Fokussierung des Strahls 29 aufrechtzuerhalten. Die Ablenkelektrode 34- wird auf einem Potential gehalten, das dem Mindestwert entspricht, der erforderlich ist, um den Elektronenstrahl 29 aus dem Raum zwischen den Führungsgittem 22 hinauszustoßen. Dieses Potential liegt typischerweise in der Größenordnung von -20 Volt. Durch die Fortsetzung der Fokussierung des Elektronenstrahls unter dem Kollektor 31 wird bewirkt, daß der Strahl zwischen den Führungsgittern weiterwandert, bis er die über der Ablenkelektrode 34- liegende Kollektionsöffnung 32 erreicht. Die Spannung an der Ablenkelektrode 34-

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stößt den Strahl ab, so daß er durch die Kollektionsöffnung 52 im oberen Führungsgitter 22 dringt und auf den Kollektor 3^ auftrifft. Einige Kollektionsöffnungen 32 trennen die letzte Fokussierungsöffnung 27 von derjenigen Kollektionsöffnung 32, durch die der Elektronenstrahl abgelenkt wird. Diese Trennung und die
fortgesetzte Fokussierung des Strahls unter dem Kollektor 31 verhindert, daß gestreute Elektronen und Sekundäremissionselektronen durch eine der Fokussierungsöffnungen 27 oder durch den Raum zwischen dem"Kollektor 31 und dem oberen Führungsgitter 22 laufen können und auf den Leuchtstoffschirm an der Vorderwand 14 auftreffen. Auch können Elektronen durch irgendwelche der Kollektionsöffnungen 32 dringen und auf dem Kollektor 31 aufschlagen. Durch das Vorhandensein der Krempe 36 und/oder der leitenden Fläche 39 kann verhindert werden, daß irgendwelche Sekundäremissions- oder Streuelektronen aus dem Saum zwischen den Fiihrungsgittern
22 entfliehen und über den Kaum zwischen dem oberen
Führungsgitter und dem Kollektor ihren Weg zum Bildschirm finden. Somit wird durch die Erfindung ein Leckfluß von Elektronen zum Bildschirm wesentlich reduziert und dadurch die Bildwiedergabe verbessert.

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Claims

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Bildwiedergabegerät in Flachbauweise mit einer Bildfläche, wo durch Aufschlagen von Elektronen ein sichtbares Bild erzeugt wird, ferner mit einer Vielzahl beabstandeter Strahlführungen, die zum Führen und Fokussieren von Elektronenstrahlen dienen und Extraktionsöffnungen enthalten, durch welche die Elektronenstrahlen hindurchdringen können, um auf der Bildfläche aufzuschlagen, ferner mit Extraktionselektroden zum Wegstoßen der Elektronenstrahlen durch die Extraktionsöffnungen sowie mit einem am Ende der Strahlführungen befindlichen Elektronenkollektor zum Fühlen des Stroms der Elektronenstrahlen, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Elektronenkollektor (31) im wesentlichen parallel zur Ebene der Strahlführungen (22) angeordnet ist und sich, im Abstand von den Strahlführungen auf der zur Bildfläche (21) weisenden Seite der Strahlführungen befindet;

daß in der Ebene der Extraktionselektroden (28) und im wesentlichen parallel zur Ebene der Strahlführungen (22) eine Ablenkelektrode (34-) angeordnet ist;

daß die Strahlführungen einen verlängerten Fiihrungs- und Fokussierungsteil haben, der sich über die Bildfläche (21) hinaus erstreckt und zwischen dem Elektronenkollektor (31) und der Ablenkelektrode (34-) angeordnet ist, so daß Elektronenstrahlen zwischen dem Kollektor (31) und der Ablenkelektrode (34-) fokussiert werden, und daß der verlängerte Teil mindestens eine Kollektionsöffnung (32) enthält, durch welche von der Ablenkelektrode (34-) abgelenkte Elektronenstrahlen (29) dringen, um auf dem Kollektor (31) aufzuschlagen.
2. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kollektionsöffnungen (32) vorgesehen sind und daß die Ablenkelektrode (34·) über mindestens zwei der Kollektionsöffnungen reicht.
3. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenkollektor (31) und die Ablenkelektroden (34·) jeweils gleich großen Abstand von den Strahlführungen (22) haben.
4·. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Extraktionselektroden (28) und der Ablenkelektrode (34·) eine Vielzahl von Kollektionselektroden (33) vorgesehen ist und daß mehrere zusätzliche Kollektionsöffnungen (32) vorhanden sind, die mit den Kollektionselektroden (33) ausgerichtet sind.

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5. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei zusätzliche Kollektionselektroden (32) vorhanden sind.
6. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelektrode (34·) die letzte Elektrode in Richtung der Wanderung der Elektronenstrahlen ist.
7. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Extraktionselektroden (28) und der Ablenkelektrode (34-) eine Vielzahl von Kollektionselektroden (33) vorgesehen ist und daß eine Vielzahl zusätzlicher Kollektionsöffnungen (32) vorhanden ist, die mit den Kollektionselektroden (33) ausgerichtet sind.
8. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei zusätzliche Kollektionsöffnungen (32) vorgesehen sind.
9. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenkollektor (31) eine Krempe (36) hat, die den Baum zwischen den Strahlführungen (22) überspannt.
10. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es eine leitende Fläche (39) enthält, die den Raum zwischen den Strahlführungen (22) überspannt.
11. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine leitende Fläche (39), die den Raum zwischen den Strahlführungen (22) überspannt.
12. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Extraktionsöffnungen und den Kollektionsöffnungen mehrere zusätzliche Kollektionsöffnungen vorgesehen sind und daß eine Kollektionselektrode vorgesehen ist, die sich über die zusätzlichen Ko11ektionsöffnungen erstreckt.

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