DE3107535A1 - Strahlfuehrungsanordnung fuer ein bildwiedergabegeraet in flachbauweise - Google Patents

Description

ECA 74- 860 Es/Ri

U.S. Serial No: 125,822

Piled: February 29, 1980

ECA Corporation New York, N.T., V.St.ν.Α.

S tr ahlführungs anor dining für ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bildwiedergabegeräte in Flachbauweise und betrifft insbesondere eine Strahlführungsanordnung für solche Geräte.

In der US-Patentschrift 4 088 920 ist ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise beschrieben, das eine Strahlführungsanordnung enthält. Das Gerät hat einen evakuierten Kolben mit Vorder- und Bückwand und mehreren Seitenwänden, welche die Vorderwand und die Eückwand im Abstand und parallel zueinander halten. Senkrecht zur Vorder- und zur Eückwand sind im Inneren des Kolbens eine Eeihe von Flügeln angeordnet, welche die Wände gegenüber dem Atmosphärendruck abstützen und das Gerät in eine Vielzahl länglicher Kanäle unterteilen, entlang denen Elektronenstrahlen wandern. Die Flügel oder Stützwände haben jeweils zwei parallele Längsnuten, in denen Strahlführungsgitter gehalten werden. Diese Haltenuten sind einander derart beabstandet, daß die Strahlführungsgitter in einem Abstand und parallel zueinander gehalten werden. Im Zwischenraum zwischen den Führungsgittern werden

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Elektronenstrahlen entlang der Länge der Kanäle geführt. Eine gemäß der erwähnten US-Patentschrift aufgebaute Strahlführungsanordnung arbeitet zwar zufriedenstellend, sie hat jedoch den Nachteil, daß ihre Herstellung durch automatische oder Massenfertigungsverfahren nicht möglich ist.

Ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise des in der vorgenannten US-Patentschrift beschriebenen allgemeinen Typs ist auch in der US-Patentschrift 4 101 802 offenbart. Dieses Gerät enthält Strahlführungsanordnungen, die jeweils aus zwei Gittern bestehen, welche durch zwischen ihnen eingefügte metallene Abstandhalter im Abstand parallel zueinander gehalten werden. Diese Strahlführungsanordnungen enthalten außerdem ein Fokussierungsgitter und ein Beschleunigungsgitter, die mit Hilfe nichtleitender Abstandhalter parallel zu den Führungsgittern gehalten werden. Eine nach der US-Patentschrift 4· 101 802 aufgebaute Strahlführungsanordnung arbeitet ebenfalls zufriedenstellend, hat aber auch ebenfalls den Nachteil, daß sie nicht unter Anwendung von automatischen oder Massenfertigungsverfahren zusammengebaut werden kann.

Eine erfindungsgemäße Strahlführungsanordnung ist in ihren wesentlichen Merkmalen im Patentanspruch 1 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet .

Die erfindungsgemäße Strahlführungsanordnung enthält ebenfalls zwei Strahlführungsgitter, die im Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Parallel und im Abstand zu den Strahlführungsgittern liegt ein Fokussierungsgitter und ein Beschleunigungsgitter. Der Abstand und die Parallelität zwischen den Gittern wird durch eine Vielzahl von Isolatorstücken dauerhaft aufrechterhalten. Solche Strahlführungsanordnungen können unter Anwendung von Massenfertigungsverfahren automatisch als getrennte Einheiten hergestellt und in ein Flachbau-Bildwiedergabegerät eingesetzt werden.

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

Fig. 1 zeigt perspektivisch und teilweise aufgebrochen ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise, das mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;

Fig. 2 zeigt ebenfalls perspektivisch und unterbrochen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2a zeigt Einzelheiten der Laschen, welche gläserne Verbindungselemente an den Gittern der Strahlführungsanordnung festhalten;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte und insgesamt mit 10 bezeichnete Bildwiedergabegerät in Flachbauweise stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Das Gerät 10 hat einen evakuierten Kolben 11, der sich aus einem Bilderzeugungsabschnitt 13 und einem Strahlerzeugungsabschnitt 14 zusammensetzt. Der Kolben 11 hat eine Vorderwand 16 und als Rückwand eine Grundplatte 17» die über vier Seitenwände 18 parallel und im Abstand zueinander gehalten werden. Die Vorderwand 16 ist mit einem Bildschirm 12 versehen, der zur Darstellung eines Bildes sichtbar aufleuchtet, wenn er von Elektronen getroffen wird.

Zwischen der Vorderwand 16 und der Grundplatte 17 sind im Abstand zueinander mehrere parallele Stützwände 19 vorgesehen, die praktisch vom Strahlerzeugungsabschnitt 14 zur gegenüberliegenden Seitenwand 18 reichen. Die Stützwände 19 geben den gewünschten inneren Kalt gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck und unterteilen den Kolben in eine Vielzahl von Kanälen 21. In jedem der Kanäle befinden sich zwei beabstandete paralle-

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le Strahlführungsgitter 22 und 23, die quer durch die Kanäle reichen und sich in Längsrichtung der Kanäle erstrecken. Eine Kathode 26 dient dazu, Elektronen in die Zwischenräume 24 zwischen den Führungsgittern zu emittieren, so daß die Elektronen entlang der Länge der Kanäle wandern. Zwischen dem Führungsgitter 22 und dem Bildschirm 12 befindet sich ein Fokussierungsgitter 27 und ein Beschleunigungsgitter 28. Über die Querabmessung des Kolbens 11 erstreckt sich ein Modulatorhalter 29, der die Gitter 22, 23, 27 und 28 derart festhält, daß sie sich weder in Längsrichtung noch in Querrichtung gegenüber dem Modulator halt er 29 und der Kathode 26 bewegen können.

Die Gitter 22, 23, 27 und 28 sind mit öffnungen 33 versehen, die so angeordnet sind, daß sie Spalten in Längsrichtung der Gitter und Reihen in Querrichtung bilden. Jede Spalte von Öffnungen dient als jeweils eine Strahlführung, so daß entlang jedem der Kanäle 21 jeweils drei Elektronenstrahlen geführt werden. Wenn eine Zeile des darzustellenden Sichtbildes wiedergegeben werden soll, dann werden die Elektronen aus den Zwischenräumen 2Pr durch eine Querreihe der öffnungen 33 hinausgestoßen, so daß jeder der Kanäle 21 einen Abschnitt der vollen Zeile beiträgt. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß die Querreihen der Öffnungen aller Kanäle quer über den Bildschirm miteinander fluchten. Um eine gleichmäßige Helligkeit jedes Abschnitts des Bildes zu bekommen, ist es außerdem notwendig, daß die Zwischenräume zwischen den Gittern 22, 23, 27 und 28 in allen Kanälen innerhalb sehr enger Toleranzen (z.B. einer Toleranz von 0,00254 cm) einander gleich sind. Ferner ist es wichtig, daß diese Zwisphenräume während des Betriebs und der Handhabung des Bildwiedergabegeräts konstant bleiben. Schließlich ist es von Wichtigkeit, daß das Bildwiedergabegerät und alle seine Teile unter Anwendung von automatischen oder Massenherstellungsverfahren gefertigt werden können. Diese Forderungen können dadurch erfüllt werden, daß man die Gitter 22, 23, 27 und 28 in eine getrennt hergestellte Strahlführungsanordnung einsetzt, die dann als komplette Einheit auf die Grundplatte montiert wird.

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In jeder der Strahlführungsanordnungen werden die Führungsgitter 22 und 23, das Fokussierungsgitter 27 und das Beschleunigungsgitter 28 durch isolierende Verbindungsglieder oder Stäbchen 31, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden, im Abstand und parallel zueinander gehalten. Die Stützwände 19 können mit Ausnehmungen 32 versehen sein, in denen die Verbindungsglieder 31 Platz finden. Die Ausnehmungen 32 sind in der Längsrichtung der Kanäle so bemessen, daß jede Ausnehmung zwei der Verbindungsglieder 31 aufnehmen kann. Die beiden von jeder Ausnehmung 32 aufgenommenen Verbindungsglieder gehören jeweils zu verschiedenen, jedoch benachbarten Strahlführungsanordnungen. Dies erlaubt einen maximalen Abstand der Verbindungsglieder 31 in Querrichtung von den Spalten der Öffnungen 33 in den Gittern 22·, 23, 27 und 28, so daß der Einfluß der Verbindungsglieder auf die elektrischen Eigenschaften der Strahlführungsanordnung möglichst gering bleibt.

Die Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform in näheren Einzelheiten. Die isolierenden Verbindungsglieder 31 sind in Spalten entlang den beiden Seiten der Gitteranordnungen im wesentlichen gleichmäßig beabstandet. Innerhalb der beiden Spalten sind die Verbindungsglieder jedoch gegenüber den Querreihen der öffnungen 33 so versetzt, daß immer zwei der Strahlführungsanordnungen dicht nebeneinandergelegt werden können und dabei die Querreihen der öffnungen 33 in benachbarten Anordnungen präzise miteinander ausgerichtet sein können. Die in der Querrichtung gesehene Versetzung erlaubt außerdem, daß die Verbindungsglieder benachbarter Strahlführungsanordnungen dicht aneinander entlang einer gemeinsamen Linie parallel zur Längsachse der Gitter positioniert werden können. Auf diese Weise lassen sich die jeweils benachbarten Verbindungsglieder benachbarter Strahlführungsanord m mg en beide in ein und demselben Ausschnitt 32 der betreffenden Stützwand 19 aufnehmen, wie es in der Fig. dargestellt ist.

Die Gitter 22, 23, 27 und 28 sind mit Laschen 34· versehen, die

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von den Gitterkanten nach außen vorspringen. Diese Laschen werden von den Verbindungsgliedern 31 dauerhaft festgehalten und halten ihrerseits die Gitter in den gewünschten Abständen und Orientierungen zueinander. Die Laschen 34 sind einstückig an die Gitter angeformt und bekommen somit ihre präzise Position mit der Herstellung der Gitter. Da die Verbindungsglieder 31 an den Laschen 34- befestigt sind, wird die Position dieser Glieder bereits während der Herstellung der Gitter präzise vorbestimmt. In der Pig. 2 ist eines der Verbindungsglieder, das Glied 31a, teilweise abgebrochen dargestellt, um die Form der Lasche 34 am Gitter 23 besser zu zeigen. Alle Laschen an allen Gittern sind in der gleichen Weise geformt. Die Pig. 2a zeigt im Detail, wie die Laschen 34 von den Verbindungsgliedern 31 gehalten werden. Die Lasche ist am Ende mit einem Ausschnitt versehen, der in der Mitte eine EingangsÖffnung S1 hat und sich von dort aus nach den Seiten der Lasche auseinandergehend fortsetzt, so daß zwei bogenförmige Bereiche oder Buchten 38 entstehen. Die Begrenzungslinie des Ausschnitts 41 folgt zwischen den beiden bogenförmigen Buchten 38 einer kontinuierlich gekrümmten Kurve, so daß in der Mitte ein bogenförmiger Vorsprung 39 entsteht, der dem Ausschnitt 41 die Form ähnlich einer längsgeteilten Ziffer 8 verleiht und zur Eingangsöffnung einen Abstand d definiert, der kleiner ist als der Abstand S2 zu den hintersten Enden des Ausschnitts. Die Verbindungsglieder 31 bestehen aus einem Material wie z.B. einem Glas, das bei Erwärmung streckbar wird (typischerweise ein Glas vom Typ 7761 der Firma Corning Glass). Vor der Erwärmung haben die gläsernen Verbindungsglieder eine rechteckige Querschnittsform, deren Seitenabmessungen etwas größer sind als die Abstände S1 und S2 in Fig. 2a. Die Verbindungsglieder werden bis zur Streckbarkeit erhitzt und auf die Laschen 34 gedrückt. Venn das streckbare Glas gegen den bogenförmigen Vorsprung 39 stößt, wirkt dieser als Materialfluß-Ablenker und drückt das Glas nach den Seiten, um die bogenförmigen Buchten 38 zu füllen. Wenn das Glas abkühlt, füllt der Verbindungskörper die Buchten 38 aus, und die zugespitzten Teile 40 halten die Lasche am verformten Verbindungs-

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glied fest.

Falls gewünscht, können die Laschen 34· fortgelassen werden, um die Gesamtabmessung der Strahlführungsanordnung in Querrichtung zu vermindern. In diesem lall sind die Ausschnitte 4-1 in den Gittern 22, 23, 27 und 28 selbst,entlang ihrer beiden Ränder., zu bilden. Die Strahlführungsanordnungen und die Verbindungsglieder 31 können dann voll zwischen den Stützwänden 19 (Fig. 1) Platz finden, und die Ausnehmungen 32 können weggelassen werden. Ob man die Laschen fortläßt oder nicht, hängt hauptsächlich davon ab, welchen Einfluß die Verbindungsglieder auf die Betriebseigeschaf ten der Strahlführungsanordnungen haben, und dieser Einfluß ist in erster Linie abhängig von der Querabmessung der Gitter und von der Anzahl der entlang der Führungsanordnung zu führenden Elektronenstrahlen.

Das Fokussierungsgitter 27 ist mit zwei Haltelaschen 36 und versehen. Die Haltelasche 36 wird im Modulatorhalter 29 (Fig. 1) aufgenommen, um die Führungsgitteranordnungen gegen Quer- und Längsbewegung bezüglich der Kathode 26 und des Modulatorhalters 29 festzuhalten. Auf diese Weise wird ein gleichbleibender Abstand zwischen der Kathode 26 und der Führungsgitteranordnung beibehalten, und die Elektronen können genau in den Zwischenraum 24 zwischen den Führungsgittern 22 und 23 eingeschossen werden. Die Haltelasche 37 wird von einem anderen Halter (nicht dargestellt) aufgenommen, um die anderen Enden der Strahlführungsanordnungen gegen Querbewegung festzuhalten.

Die Gitter 22, 23, 27 und 28 werden im Abstand zueinander derart gehalten, daß die Spalten der Öffnungen 33 in den Gittern in Richtung parallel zu Längsachse der Verbindungsglieder miteinander ausgerichtet sind. Vie in Fig. 3 dargestellt, sind die Gitter 22, 27 und 28 so angeordnet, daß die Querreihen der öffnungen 33 zueinander eine Versetzung in Längsrichtung der Kanäle haben. Die Elektronen wandern im Zwischenraum 24- zwischen den Gittern 22 und 23 in einer Richtung parallel zur Längsachse der

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Führiingsanordnung. Venn die Elektronen aus dem Zwischenraum 24 hinaus zum Schirm 12 getrieben werden, hat die in Längsrichtung wirkende Komponente ihrer Geschwindigkeit zur Folge, daß die Elektronenstrahlen eine gekrümmte Bahn "beschreiben. Um zu erreichen, daß möglichst viele Elektronen durch die öffnungen 33 in allen Gittern fliegen, sind die Gitter 22, 27 und 28 so angeordnet, daß die Querreihen der öffnungen zueinander versetzt entlang der gekrümmten Bahn der Elektronen liegen. Die Querreihen der öffnungen in den Führungsgittern 22 und 23 fluchten miteinander, so daß die Elektronen im Zwischenraum 24 fokussiert werden.

Die beschriebene Strahlführungsanordnung kann unter Anwendung automatischer Herstellungsverfahren und Massenproduktionsmethoden gefertigt werden. Die Gitter 22, 23, 27 und 28 können als getrennte Einheiten durch Ätzen, Stanzen oder auf andere Weise hergestellt werden. Anschließend hält man die Gitter im gewünschten Abstand zueinander und bringt die Verbindungsglieder 31 in der weiter oben beschriebenen Weise an. Die streckbaren Glasglieder dehnen sich typischerweise aus, wenn sie erwärmt werden. Daher muß man die Gitter am Anfang in einem Abstand voneinander halten, der größer als der gewünschte Abstand ist. Die angebrachten erwärmten Verbindungsglieder 34- ziehen sich beim anschließenden Abkühlen zusammen und halten die Gitter dauerhaft in einer parallelen und genau beabstandeten Lage zueinander fest. Die Verbindungsglieder sind so lang bemessen und werden derart an den Laschen angebracht, daß ihre unteren Enden gleichmäßig weit über das Gitter 23 vorstehen. Die zusammengebundenen Strahlführungsanordnungen kommen daher bei ihrem Zusammenbau mit der Grundplatte 17 in einem gleichmäßigen Abstand über der Grundplatte zu liegen,, ohne daß hierzu aufwendige Bearbeitungsvorgänge notwendig sind. Die in der beschriebenen Weise hergestellten Strahlführungsanordnungen können also unter Anwendung automatischer Montageverfahren mit der Grundplatte 17 zusammengesetzt werden.

Wie dargestellt, sind die Gitter 22, 23, 27 und 28 eben und ha-

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ben gerade Kanten. Sie bestehen aus dünnem Material und sind daher wenig stabil. Ihre mechanische Stabilität kann verbessert werden, indem man sie als U-Erofile formt. Alternativ
können die Führungsgitter 22 und 23 beide durch ein einziges kastenähnliches Stück gebildet werden, um die Stabilität der Struktur zu erhöhen.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   1J Elektronenstrahl-Führungsanordnung für ein Bildwiedergabe- -" gerät in Flachbauweise, mit einer Vielzahl von Gittern, die öffnungen in Eängsspalten und Querreihen aufweisen und im Abstand parallel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an beabstandet en Stellen entlang der Länge der Gitter (22, 23, 27, 28) isolierende Verbindungsglieder (31) vorgesehen sind, die an den Gittern angreifen, um den gegenseitigen Abstand und die parallele Lage der Gitter aufrechtzuerhalten und die Positionen der Querreihen der Öffnungen (33) in der Längsrichtung aufrechtzuerhalten.

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2. 2. Führungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Verbindungsglieder (31) Glaskörper sind.
3. 3. Führungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (31) entlang den beiden Längsrändern der Gitter (22, 23, 27, 28) im wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind und in Querrichtung gesehen zueinander versetzt liegen.
4. 4. Führungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (31) über die äußeren Gitter (23 und 28) vorstehen und genau festgelegte Längsabmessungen haben, derart, daß mindestens die einen Enden der Verbindungsglieder (31) in einer Ebene parallel zu den Ebenen der Gitter (22, 23, 27, 28) liegen.
5. 5- Führungsanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (22, 23, 27, 28) Laschen (34) aufweisen, die in Querrichtung von den Gittern vorspringen, und daß die Verbindungsglieder (31) in diese Laschen eingreifen, so daß sie außerhalb der Längskanten der Gitter liegen.
6. 6. Führungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Laschen (34) jeweils mit einem Ausschnitt (41) versehen sind, der ähnlich einer längsgeteilten Ziffer 8 geformt ist.
7. 7. Führungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (22, 23, 27, 28) an beabstandeten Stellen entlang beider Kanten mit Ausschnitten versehen sind, die ähnlich einer längsgeteilten Ziffer 8 geformt sind.
8. 8. Führungsanordnung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (31) über die äußeren Gitter (23 und 28) vorstehen und mit genauen Abmessungen herge-

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   stellt sind, so daß mindestens die einen Enden der Verbindungsglieder in einer Ebene parallel zu den Ebenen der Gitter (22, 23, 27, 28) liegen.

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