DE3107534A1

DE3107534A1 - Anordnung zum erzeugen und zum fuehren von elektronenstrahlen in einem flachbau-bildwiedergabegeraet

Info

Publication number: DE3107534A1
Application number: DE19813107534
Authority: DE
Inventors: John Patrick Russell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1982-02-04
Also published as: IT1135115B; FR2477308A1; GB2070851B; IT8119247A0; JPS56136437A; US4323815A; GB2070851A

Description

EGA 73 912 Ks/Ei

U.S. Serial No: 125,823

Piled: February 29, 1980

ECA Corporation Hew York, U.T., Y.St.v.A.

Anordnung zum Erzeugen und zum !Führen von, Elektronenstrahlen in einem Flaciibau-BildwiedergabeRerät

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bildwiedergabegeräte in Flachbauweise und betrifft insbesondere eine Anordnung, die als Einheit die Aufgabe sowohl der Erzeugung von Elektronenstrahl en als auch deren Führung in solchen Geräten übernimmt.

Bildwiedergabegeräte in Flachbauweise setzen sich im allgemeinen aus einem Strahlerzeugungsabschnitt und einem Bilderzeugungsabschnitt zusammen. Es gibt Gerätetypen, bei denen der Strahlerzeugungsabschnitt eine Linienkathode und einen Modulator enthält und der Bllderzeugungsabschnitt in eine Vielzahl von Kanälen unterteilt ist» entlang denen Elektronenstrahlen wandern. Auf einer inneren Oberfläche des Bilderzeugungsabschnitts befindet sich ein Bildschirm, und wenn eine bestimmte Zeile des wiederzugebenden Sichtbildes erzeugt werden soll, werden die in den Kanälen wandernden Elektronenstrahlen so abgelenkt, daß sie auf den Bildschirm treffen. Jeder der Kanäle trägt dann einen Teil zu der über den Schirm gehenden Zeile bei.

Bei einem Gerätetyp enthält jeder der Kanäle eine StrahuLführungsanordnung mit zwei beabstandeten parallelen Führungsgittern

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und außerdem einem Fokussierungsgitter und einem Beschleunigungsgitter, die im Abstand und parallel zu den Führungsgittern liegen. Der Strahlerzeugungsabschnitt dieses Geräts enthält einen Modulatorhalter mit mehreren Haltevertiefungen, die an den Strahlführungsanordnungen einstückig angeformte Haltelaschen aufnehmen. Die Linienkathode innerhalb des Strahlerzeugungsabschnitts ist in einer solchen Lage bezüglich des Modulatorhalters und der Strahlführungsanordnungen präzise positioniert, daß die von der Kathode ausgehenden Elektronen in die Zwischenräume zwischen den Führungsgittern eintreten und entlang den Kanälen wandern.

Beim Zusammensetzen eines solchen Bildwiedergabegeräts wird der Modulatorhalter in präziser Lage bezüglich einer inneren Oberfläche des Bilderzeugungsabschnitts angeordnet. Dann wird die Linienkathode bezüglich des Modulatorhalters positioniert. Die Strahlführungsanordnungen werden am Modulatorhalter befestigt, indem man die Haltelaschen in die damit zusammenpassenden Haltevertiefungen eingreifen läßt. Die Haltevertiefungen haben präzise bestimmte Positionen entlang des Modulatorhalters, so daß die Strahlführungsanordnungen in präziser Lage bezüglich des Modulatorhalters positioniert sind. Damit ist auch die Relativlage zwischen den Strahlführungsanordnungen und der Kathode bestimmt, denn beide sind in bestimmter Lagebeziehung zum Modulatorhalter.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen wirtschaftlich herstellbaren und zusammensetzbaren Aufbau für das Strahlerzeugungssystem und die Strahlführungsanordnungen in einem Bildwiedergabegerät in Flachbauweise zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter an Sprüchen gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung wird bei einem Flachbau-Bildwiedergabegerät realisiert, in welchem Elektronen entlang einer Viel-

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zahl von Kanälen wandern. Innerhal"b der Kanäle sind Führungsgitter im Abstand und parallel zueinander angeordnet, um Laufräume zur Aufnahme der Elektronen von einer Elektronenquelle zu bilden. Die Führungsgitter und Hodulat ions einrichtungen zum Modulieren der Elektronen überlappen sich teilweise mit beabstandeten und parallelen Teilen. Die Modulationseinrichtungen und mindestens eine zusätzliche Elektrode überlappen sich ebenfalls teilweise mit beabstandeten und parallelen Teilen. Eine Halteeinrichtung hält die Elektronenquelle so, daß sie sich in einer Ebene erstreckt, die durch die Mitte des Saums zwischen den Führungsgittern geht. Isolierende Abstandhalter halten die Führungsgitter, die Modulationseinrichtungen, die Elektroden und die Halteeinrichtung in der gewünschten Lage zueinander, um einen in einer Einheit zusammenhängenden Aufbau zu bilden.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung und teilweise aufgebrochen die Hauptbestandteile eines Bildwiedergabegeräts in Flachbauweise, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält;

Fig. 2 zeigt perspektivisch und teilweise abgebrochen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

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

Fig. 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau in perspektivischer Darstellung mit fortgenommenem Fokussierungsgitter und fortgenommenem Beschleunigungsgitter, um eine bevorzugte Ausführungsform eines Kathodenhalters deutlicher zu offenbaren;

Fig. 5 ist eine vereinfachte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Kathodenhalters.

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Das in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 "bezeichnete Bildwiedergabegerät in Flachbauweise hat einen evakuierten Kolben 11 mit einem Bilderzeugungsabschnitt 13 und einem Strahlerzeugungsabschnitt 14. Der Kolben 11 hat eine Torderwand 16 und eine Grundplatte 17, die über vier Seitenwände 18 im Abstand und parallel zueinander gehalten werden. Auf der Vorderwand 16 ist ein Bildschirm 12 aufgebracht, der sichtbar aufleuchtet, wenn er von Elektronen getroffen wird.

Zwischen der Vorderwand 16 und der Grundplatte 17 befinden sich mehrere parallele Flügel 19· die als innere Stützwände dem Kolben den gewünschten inneren Halt gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck geben und den Kolben in eine Vielzahl von Kanälen 21 unterteilen. In jedem der Kanäle erstreckt sich in Längs- und Querrichtung eine Strahlführungsanordnung mit zwei Strahlführungsgittern 22 und 23, einem Fokussierungsgitter 27 und einem Beschleunigungsgitter 28, die alle im Abstand parallel zueinander liegen. Ein Kathodenhalter 29 hält eine Linienkathode 26, die dazu dient, Elektronen in die Zwischenräume 24 zwischen den Führungsgittern in jedem Kanal 21 zu emittieren, so daß die Elektronen die Kanäle der Länge nach durchwandern. Zwei Modulatorhalter 31 und 32 sind ebenfalls parallel und im Abstand zueinander angeordnet und erstrecken sich vom Strahlerzeugungsabschnitt 14 zu der jeweiligen Strahlführungsanordnung hin, wo sie die Führungsgitter 22 und 23 teilweise überlappen. Die Kathode 26 ist auf die Mitte zwischen den Modulatorhaltern 31 und 32 zentriert. Die Gitter 22, 23, 27 und 28, der Kathodenhalter 29 und die Modul at or halt er 31 und 32 werden durch eine Vielzahl isolierender Abstandhalter im gewünschten gegenseitigen Abstand parallel zueinander und in den gewünschten Orientierungen gehalten. Die Abstandhalter halten die genannten Teile in einem einheitlichen Aufbau zusammen.

Die Fig. 2 zeigt die Ausführungsform nach Fig. 1 mit fortgenommener Vorderwand 16 und fortgenommenen Seitenwänden 18. Die Strahlführungsgitter 22 und 23 sind mit Öffnungen 34 versehen, welche

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in längs den Gittern verlaufenden Spalten und quer über die Gitter verlaufenden Keinen angeordnet sind. Auf der inneren Oberfläche der Grundplatte 17 sind sogenannte Extraktionselektroden 36 aufgebracht, die sich über die gesamte Querabmessung der Grundplatte erstrecken. Jede Extraktionselektrode 36 ist mit einer der Querreihen der öffnungen 34· ausgerichtet, so daß bei Erregung einer Extraktionselektrode jeweils eine Zeile des wiederzugebenden Bildes erzeugt wird.

Benachbart über dem oberen Führungsgitter 22 erstreckt sich im Abstand und parallel dazu das Fokussierungsgitter 27. Auf der dem Führuiigsgitter 22 abgewandten Seite des Fokussierungsgitters 27 erstreckt sich im Abstand und parallel dazu das Beschleunigungsgitter 28. Das Pokussierungsgitter und das Beschleunigungsgitter sind jeweils mit Öffnungen 37 bzw. 38 versehen, die mit den in den Führungsgittern 22 und 23 befindlichen Öffnungen 34· ausgerichtet sind. Die Querreihen der Öffnungen in den Gittern 22, 27 und 28 sind in der Längsrichtung der Kanäle etwas zueinander versetzt, derart, daß die einander entsprechenden Öffnungen dieser Reihen von Gitter zu Gitter entlang den gekrümmten Bahnen liegen, welche die Elektronen beschreiben, wenn sie aus den Zwischenräumen 24- heraus gestoßen werden.

Die Kathode 26 ist so positioniert, daß sie Elektronen in die Zwischenräume 24· zwischen den Führungsgittern 22 und 23 in allen Kanälen 21 emittiert. Die Linienkathode 26 liefert also die Elektronen für alLe Kanäle. Da außerdem eine vollständige Zeile des Sichtbildes durch Elektronen erzeugt wird, die durch einander entsprechende Querreihen von öffnungen 34· in allen Führungsgitterpaaren fliegen, ist es wichtig, daß die Führungsgitteranordnungen aller Kanäle 21 richtig gegenüber der Kathode 26 ausgerichtet sind. Dies wird dadurch erreicht,daß der Strahlführungsabschnitt und der Strahlerzeugungsabschnitt zu einem eine Einheit darstellenden Aufbau kombiniert werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, werden die Führungsgitter 22 und 23,

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das Fokussierungsgitter 27 und das Besclileuniguiigsgitter 28 durch eine Vielzahl isolierender Abstandhalter oder Haltestabe 33 in ihrer beabstandeten parallelen Lage zueinander gehalten. Der Abstand zwischen den Gittern muß dauerhaft aufrechterhalten bleiben, und deswegen sind die Haltestäbe 33 dauerhaft an den Kanten der Gitter befestigt. Die Stäbe 33 bestehen typischerweise aus einem formbaren Glas wie z.B. dem Glas des Typs 7761 der Firma Corning Glass Co., das bei Erwärmung streckbar wird. Zur Herstellung des Aufbaus können die Gitter in einer Aufspannvorrichtung geeigneten Typs im gewünschten gegenseitigen Abstand und in der gewünschten Orientierung zueinander gehalten werden, worauf die Glasstäbe 33 erhitzt und auf Laschen oder Klauen an den Seiten der Gitter aufgedrückt werden. Beim Abkühlen schrumpfen die Stäbe und bringen dadurch die Abstände der Gitter auf die genau gewünschten Maße, und nach dem Erhärten der Stäbe werden die Gitter von ihnen in den getiünschten gegenseitigen Abständen und Relativlagen gehalten.

Die Modulatorhalter 31 und 52 werden ebenfalls durch die Stäbe 33 im gewünschten Abstand zueinander gehalten. Die Hodulatorhalter 31 und 32 liegen auf verschiedenen Seiten der Kathode 26, so daß die Kathode auf die Mitte zwischen diesen Haltern zentriert ist. Die Modulatorhalter erstrecken sich zur Strahlführungsanordnung hin, wo sie die Führungsgitter teilweise überlappen, so daß Modulationselektroden die Führungsgitter überlappen können, wie es weiter unten beschrieben wird.

Die Kathode 26 wird so gehalten, daß sie in der gleichen Ebene verläuft wie die Mitte des Raums 24 zwischen den Führungsgittern 22 und 23. Hierfür sorgt der Kathodenhalter 29, der in der gewünschten Position ebenfalls durch die Stäbe 33 gehalten wird.

Der Modulatorhalter 31 besteht aus einem isolierenden Material wie z.B. Keramik und trägt mehrere Modulationselektroden 39a, 39b und 39c, die in den Figuren 2 und 4 dargestellt sind und als Belag auf den Modulatorhalter niedergeschlagen oder sonst-

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wie dauerhaft an ihm befestigt sind. Jede der Elektroden 39a, 39b und 39c fluchtet in ihrer Länge mit einer der Spalten der öffnungen 34· in den Führungsgittern 22 und 23. Der Modulatorhalter 32 besteht ebenfalls aus einem keramischen Träger mit mehreren Modulationselektroden 41a, 41b und 41c, die ebenfalls mit den Spalten der öffnungen 34 in den Führungsgittern 22 und 23 ausgerichtet sind. Von den Modulationselektroden sind immer zwei zusammengehörende Exemplare (z.B. die Elektroden 39c und 41c), die mit jeweils ein und derselben Spalte der öffnungen ausgerichtet sind, elektrisch miteinander zu einem Modulationselektrodenpaar verbunden, um die Elektronen vor ihrem Eintreten in die Zwischenräume 24 zu modulieren. Die elektrische Verbindung der beiden Elektrodengruppen 39a, 39b, 39c und 41a, 41b und 41c zu Elektrodenpaaren erfolgt mit Hilfe leitender Kissen 42a, 42b und 42c, die dauerhaft auf der inneren Oberfläche der Grundplatte 1? aufgebracht sind. Von den Modulationselektroden 39a und 41a führen biegsame Leiter wie z.B. geflochtene Drähte (nicht dargestellt) zum Kissen 42a. .Ähnliche Verbindungen werden von den übrigen Modulationselektroden zu den Kissen 42b und 42c hergestellt. Die gewünschten modulierenden Spannungen werden den Modulationselektrodenpaaren durch eine außerhalb liegende Schaltungsanordnung angelegt, die an die Kissen 42a, 42b und 42c angeschlossen ist. Falls gewünscht, können parallel auf beiden Seiten der Modulationselektroden Entkopplungselektroden vorgesehen sein. Die Entkopplungselektroden wären auf ein festes Potential vorzuspannen, so daß sich die Modulationsspannungen an benachbarten Modulationselektroden einander nicht stören.

Die Modulationselektroden erstrecken sich in Richtung zu den Führungsgittern und überlappen diese. Die Kathode ist auf die Mitte zwischen den Modulationselektroden zentriert und mit der durch die Mitte des Zwischenraums 24 gehenden Ebene ausgerichtet. Somit sind auch die Führungsgitter 22 und 23 zwischen den Modulationselektroden zentriert. Der tiberlappungsbereich der Modulationselektroden und Führungsgitter endet vor der ersten Eeihe der öffnungen 34. Diese Überlappung schirmt den Eingang

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zum Raum 24 gegenüber Randfeldeinflüssen der Vorspannungen ab, die an das Fokussierungs- und das Beschleunigungsgitter und an die Extrakt ions elektroden 36 gelegt werden. Die in der dargestellten Anordnung vom Halter 32 gehaltenen Modulations- und Entkopplungselektroden können auch an der Grundplatte 17 befestigt und der Halter 32 fortgelassen werden. In diesem Fall werden die Führungsgitter 22, 23 und die Kathode 26 auf die Mitte des Raums zwischen dem Modulatorhalter 31 "und der Grundplatte 17 zentriert.

Wie in Fig. 4 dargestellt, können die Modulatorhalter 31 und auch zum Halten sogenannter Einleitelektroden 43 verwendet werden, die einen einleitenden Abschnitt vor dem eigentlichen Strahlführungsabschnitt bilden. Dieser einleitende Abschnitt beeinflußt in vorteilhafter Weise das Einschießen der Elektronen in die Räume 24 zwischen den Führungsgittern 22 und 23. Im Falle des Vorhandenseins eines einleitenden Abschnitts sind die diesen Abschnitt bildenden Einleitelektroden 43 rechtwink].ig zu den Modulations elektroden angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Querausdehnung des die Strahlerzeugung und die Strahlführung übernehmenden Aufbaus in der gleichen Ebene wie die Modulationselektroden. Die Einleitelektroden an den beiden Haltern 31 und 32 sind paarweise angeordnet und so ausgerichtet, daß jedes Paar eine der Querreihen der Öffnungen in den Führungsgittern 22 und 23 überspannt. Den Einleitelektroden werden Vorspannungspotentiale angelegt, um das Einleiten von Elektronen in den Raum 24 zwischen den Führungsgittern zu verbessern.

Die Fig. 5 zeigt Kathodenhalter 29 für drei benachbarte strahlerzeugende und -führende Anordnungen. Die drei Halter 29, welche die Kathode 26 halten, bestehen aus einem nicht-leitenden Material wie z.B. Keramik und erstrecken sich jeweils zwischen benachbarten Haltestäben 33 des betreffenden strahlerzeugenden und -führenden Aufbaus. Jeder Aufbau enthält also einen der Kathodenhalter. Die keramischen Halter sind Leisten mit einer Breite, die ihnen die gewünschte mechanische Festigkeit ver-

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leiht. Die Kathode 26 wird von den Kathodenhaltern an jedem Kanal des Bildwiedergabegeräts gehalten. An beabstandeten Stellen 44 entlang der Länge der Kathode ist das elektronenemittierende Material fortgelassen, tun die Kathode 26 an diesen Stellen mit den Keramikleisten zu verbinden. Typ is eher weise besteht die Kathode 26 aus Wolfram, das mit einem elektronenemittierenden Material beschichtet ist. Das blanke Wolfram an den Stellen 44 kann ohne weiteres mit den keramischen Halteleisten verbunden werden, wofür es verschiedene geeignete Methoden gibt. Da die Kathode an mehreren Stellen ihrer Länge festgehalten wird, gibt es praktisch keine Yibrationsprobleme, wie sie gewöhnlich sonst bei Linienkathoden auftreten.

Der zu einer Einheit kombinierte Strahlführungs- und Strahlerzeugungsaufbau setzt sich aus Elementen zusammen, die leicht unter Anwendung von Massenfertigungsverfahren hergestellt und mit Hilfe automatischer Montageeinrichtungen und -verfahren zusammengesetzt werden können. Somit lassen sich die kombinierten Strahl erz eugungs/Strahlführungs-Anordnungen präzise und schnell herstellen. Die fertigen Anordnungen werden genau auf der Grundplatte 17 placiert, was unter Zuhilfenahme von an der Grundplatte befindlichen Bezugskerben geschieht.

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Claims

PATENTANWÄLTE ^ 1 Π 7 5 3 4

DR. DIETER V. BEZOLD ^Q ^IW/g

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THEREStA-STRASSE 22 POSTFACH 86 06 68

D-8OOO MUENCHEN 86

TELEFON 089M7 69 06

RCA 73 912 Ks/Ei -⁷⁶⁸¹⁹

U.S. Serial ΪΓο: 125,823 ^{AB SEPT}·^{l980: 4706006}

Filed: February 29, 1980 — —...

TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

RGA Corporation

New York, N.Y., V.St.v.A.

Anordnung; zum .Erzeugen und zum Führen von Jilektronenstrahlen in einem Flachbau-Bildwieder^abeKerät

Patent ansprüche

Λ,ί Anordnung zum Erzeugen und zum Führen von Elektronenstrahlen in einem Bildwiedergabegerät in Flachbauweise, mit einer Strahlführung, entlang welcher Elektronen als gebündelte Strahlen wandern und welche mindestens zwei Führungsgitter enthält, die im Abstand und parallel zueinander angeordnet sind, um mindestens einen Raum zu bilden, dem entlang Elektronen aus einer Elektronenquelle wandern können, ferner mit einem Halter zum Halten der Elektronenquelle in einer durch die Mitte des Raums zwischen den Führungsgittern gehenden Ebene, ferner mit einer Modulationseinrichtung zum Modulieren der Elektronen und mit mindestens einer zusätzlichen Elektrode parallel und im Abstand zu den Führungsgittern, dadurch gekennzeichnet, daß an beabstandeten Stellen entlang der Länge der Anordnung Abstandhalter (33) vorgesehen sind, welche die Füh-

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ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 6 9148-800 · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN IBLZ 7OO 200 4O) KTO. 60 60 25 73 78 SWIFT HYPO DE MM

rungsgitter (22 und 23), die Modulationseinrichtung 32, 39, 41), den Halter (29) der Elektronenquelle (26) und die zusätzliche Elektrode (27) als zusammenhängenden Aufbau zusammenhalten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtung (31* 32, 39 ₅ 41) isolierende Modulatorhalter (31 und 32) enthält, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der Elektronenquelle (26) angeordnet sind und an denen jeweils Modulationselektroden (39a, 39t, 39c und 41a, 41b, 41c) befestigt sind und die durch einen Teil der Abstandhalter (33) im Abstand und parallel zu den Führungsgittern (22 und 23) gehalten sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Modulationselektroden (39a, 39b, usw.) einen Teil der Führungsgitter (22 und 23) überlappt.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenquelle eine Kathode (26) ist, die im wesentlichen auf die Mitte zwischen den Modulationselektroden (39a, 39b, usw.) zentriert ist, und daß der Halter (29) für die Elektronenquelle ein an einem Teil der Abstandhalter (33) festgehaltenes isolierendes Element enthält und daß die Kathode an diesem isolierenden Element befestigt ist.

5« Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatorhalter (31 und 32) zusätzliche Elektroden (43) als Einleitelektroden tragen, die sich im wesentlichen rechtwinklig zu den Modulationselektroden (39a, 39h, usw.) erstrecken.

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