DE69027930T2

DE69027930T2 - Aus einer Kathodenstrahlröhre bestehende Lampe für Leuchtanzeigen und Verfahren zum Erzielen einer gleichmässig beleuchteten Fläche

Info

Publication number: DE69027930T2
Application number: DE69027930T
Authority: DE
Inventors: Thomas Dunbar; Richard Kankus; Thomas Kolonoski
Original assignee: Imaging and Sensing Technology Corp
Current assignee: Mirion Technologies IST Corp
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2010-05-11
Also published as: KR920704330A; US5254905A; EP0482011A4; WO1991017563A1; EP0482011B1; DE69027930D1; EP0482011A1; JPH05501936A; DK0482011T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet lumineszenter Flächen und Lampen und insbesondere eine derartige Lampe, die zur Verwendung bei rückwärtiger Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeige geeignet ist.
In den letzten Jahren hat eine wachsende Tendenz bestanden, Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Punktmatrixanzeigen und andere flache Anzeigen in moderner Luftfahrtelektronik zu verwenden. Derartige Einrichtungen bieten typischerweise den Vorteil eines langen Lebens, eines niedrigeren Energieverbrauchs, einer höheren Auflösung und Abbildungsschärfe und von Mehrfarbenanzeigen.
Zu der selben Zeit ist es notwendig, die Anzeige rückseitig zu beleuchten, so daß ihre Anzeige und Information gegen einen kontrastreichen Hintergrund gesehen werden können. Bis heute sind verschiedene Rückbeleuchtungstechniken entwickelt worden. Diese Techniken umfassen die Verwendung von fluoreszenter Beleuchtung, elektrolumineszenten Flächen, Glühbeleuchtung und zusammengesetzten lichtemittierenden Dioden (LEDs). Von jeder dieser Techniken gemäß dem Stand der Technik wird angenommen, daß sie individuelle Nachteile und Fehler haben.
Beispielsweise müssen fluoreszente Lampen kontinuierlich betrieben werden, um die Anzeige rückwärtig zu beleuchten. Dies bewirkt, daß eine erhebliche Wärme erzeugt wird. Fluoreszierende Lampen sind außerdem temperaturabhängig, insbesondere während der Einschaltbedingungen. Die Lichtausgabe derartiger Lampen kann um einem Faktor von ungefähr 100 innerhalb eines Betriebsbereiches von -20ºC bis ungefähr +40ºC variieren. Während kalten Einschaltbedingungen ist eine beträchtliche Wärme erforderlich, um das Quecksilber anfänglich zu verdampfen, und den Dampf in eine selbsterhaltende Ladung zu bringen. Diese Entladung, die reich an Ultraviolettstrahlung ist, regt eine sichtbare Strahlung von einer Phosphor- oder fluoreszenten Beschichtung auf der Innenseite der Röhre an. Von der bestimmten Wellenlänge des Lichts, das durch Quecksilberdampf erzeugt wird (d.h. λHg = 254 Nanometer), nimmt man an, daß es die Siliziumtransistormatrix in dem LCD destabilisiert. Ein anderes Problem ist, daß fluoreszente Lampen gewöhnlicher Weise als längliche Röhren ausgebildet sind. Daher ist es notwendig, das Licht von einer derartigen Röhre diffus zu machen, um einen großen Bereich hinter dem LCD gleichmäßig zu beleuchten. Während die Effizienz des in den fluoreszenten Lampen verhinderten Phosphors typischerweise in der Größenordnung von 80 Lumen pro Watt ist, haben derartige Röhren normalerweise eine maximale Leuchtdichte von ungefähr 20558 Candela pro Quadratmeter [cd/m²] [6000 foot-Lamberts (ft-L)]. Beim Durchlaufen durch den Diffuser und die LCD-Anzeige selbst wird die Intensität des zur Verfügung stehenden Lichts allerdings für einen nutzbaren Anzeigekontrast dramatisch auf ungefähr 685 cd/m² (200 ft-L) verringert. Während dieses Niveau unter normalen Raumbedingungen akzeptierbar sein kann, kann die Umgebungslichtintensität unter Bedingungen von brilliantem Sonnenschein, wie beispielsweise in dem Cockpit eines Flugzeuges, von der Größenordnung von ungefähr 34264 cd/m² (10000 ft-L) sein, wodurch es schwierig wird, die Anzeige zu lesen. In der Wirkung kann ein hohes Maß an Umgebungslicht den normalen Kontrast zwischen der Anzeigeinformation und der Hintergrundbeleuchtung wörtlich "auswaschen". Zusätzliche Details derartiger fluoreszenter Rückbeleuchtungstechniken können in Mercer und Schoke, "Fluorescent Backlights for LCDs", Information display auf S. 8-13 (Nov. 1989), und Kishimoto und Terada, "Flat Fluorescent Lamp für LCD Back-Lighting", SPIE, Vol. 1117, Display Systems Optics II auf S. 168-176 (1989) gefunden werden.
Es ist auch bekannt, elektrolumineszente Flächen zur Rückbeleuchtung in einem LCD zu verwenden. Bei derartigen Flächen ist das Problem der Nichtgleichmäßigkeit minimal. Allerdings werden zwei andere Probleme evident. Derartige Felder sind merklich weniger hell als fluoreszente Röhren. Luminanzen von der Größenordnung von ungefähr 103 cd/m² (30 ft-L) werden allgemein berichtet. Zweitens sind diese Felder auch temperaturabhängig, und es ist notwendig, das Feld zu erwärmen, sogar um eine beschränkte Helligkeit beizubehalten. Während Kaltstarts kann soviel wie 2,635 Watt/cm² (17 Watt pro Quadratinch) an Leistung erforderlich sein. Außerdem fällt die Menge an Licht, das erzeugt wird, mit der Zeit ab. Bei einigen Feldern wird erwartet, daß die Lichtausgabe um ungefähr 50 % nach ungefähr 1500 Betriebsstunden abfällt. Zusätzliche Details derartiger elektrolumineszenter Felder können in U.S. Pat. Nr. 4,767,965 ("Flat Luminescent Lamp for Liquid Crystalline Display"), und U.S. Pat. Nr. 4,143,404 ("Laminated Filter-Electroluminescent Rectifier Index for Cathode Ray Display") gefunden werden.
Glühlampen sind ebenfalls verwendet worden, um ein LCD rückwärtig zu beleuchten. Allerdings ist die Nichtgleichmäßigkeit der Beleuchtung ein weit verbreitetes Problem. Außerdem sind diese Lampen relativ uneffizient, wenn man sie mit fluoreszenten Röhren vergleicht, und ihre Nutzlebensdauer ist etwas beschränkt. Als Ergebnis geht man davon aus, daß Glühlampen nicht in allgemeiner Verwendung zur Rückbeleuchtung von LCDs sind.
Schließlich sind zusammengesetzte LEDs auch als Rückbeleuchtungsquellen verwendet worden. Hier ist wiederum die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung ein ständiges Problem, das typischerweise die Verwendung von einem Diffuser erfordert. Außerdem ist der Energieverbrauch typischerweise größer als bei fluoreszenten Röhren und elektrolumineszenten Feldern.
Demgemäß nimmt man an, daß ein Erfordernis nach einer verbesserten Einrichtung zur rückwärtigen Beleuchtung eines LCDs oder einer Punktmatrixanzeige besteht, die den Vorteil eines hohen Kontrasts des LCD unter extremen Bedingungen von Umgebungslicht leistet, die eine steuerbare Helligkeit haben, die verläßlich ist, die eine gleichmäßige Beleuchtung der Anzeige schafft, die eine lange Nutzungsdauer hat und die keine Heizung erfordert.
Eine Kathodenlumineszenzlampe, die für allgemeine Beleuchtungszwecke geeignet ist, ist in der US-A-4352043 offenbart, wobei die Lampe umfaßt: eine evakuierte Röhre mit einer Anode, die eine elektrisch leitende Beschichtung auf der inneren Oberfläche der Röhrenwand aufweist, eine Phosphorbeschichtung über der Gesamtheit der Röhrenwandinnenseite, und eine elektronenemittierende Kathode, die mit einem Gitter innerhalb der Röhre so angeordnet ist, daß die von der Kathode emittierenden Elektronen während des Betriebs der Lampe auf der Oberfläche des Gitters auftreffen, und über diese im wesentlichen gleichförmig verteilt sind, so daß einer im wesentlichen gleichförmige Bombardierung der Phosphorbeschichtung gefördert wird, und dadurch eine im wesentlichen gleichförmige Lichtausgabe von der lichtdurchlässigen Oberfläche der Röhre geschaffen wird.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kathodenlumineszenzflächenlampe zu schaffen, die insbesondere für, allerdings nicht beschränkend auf, eine rückwärtige Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeige verwendbar ist.
Entsprechend schafft die Erfindung gemäß eines Aspektes eine Kathodenlumineszenzflächenlampe umfassend eine evakuierte Röhre mit einer Vorderplatte und einer Phosphorbeschichtung, die auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte angeordnet ist, wobei die Phosphorbeschichtung operativ so angeordnet ist, daß sie auf dieselbe auftreffende Elektronen in Licht konvertiert, das durch die Vorderplatte hindurchtritt; und eine Elektronenkanone, die innerhalb der Röhre in Abstandsbeziehung zu der Phosphorbeschichtung angeordnet ist, wobei die Kanone operativ so angeordnet ist, daß sie wenigstens einen divergenten Strahl von Elektronen in Richtung der Phosphorbeschichtung emittiert, so daß eine Elektronenwolke innerhalb der Röhre gebildet wird, die bewirkt, daß von der Beschichtung Licht mit einer im wesentlichen konstanten Intensität über ihre gesamte Oberfläche durch die Vorderplatte hindurch emittiert wird; dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorbeschichtung als Anode fungiert und daß eine Formungseinrichtung innerhalb der Röhre zwischen der Kanone und der Beschichtung angeordnet ist, um die Elektronen in der Elektronenwolke in bezug auf die Vorderplatte zu verteilen und zu normalisieren.
Die Formungseinrichtung kann in Form von Formungselektroden sein, die innerhalb der Röhre vorgesehen sind, und mit einer geeigneten Spannung gespeist werden, um die Dichte der Elektronenwolke in bezug auf die Phosphorbeschichtung zu verteilen und zu normalisieren, so daß die Dichte der Elektronenwolke, die auf die Phosphorbeschichtung auftrifft, im wesentlichen konstant ist; einer Sekundäremissionsbeschichtung, die auf der inneren Oberfläche der Röhre zur Erzeugung einer Sekundäremission von Elektronen vorgesehen ist (wiederum mit dem Ziel der Verteilung und Normalisierung der Elektronenwolke in bezug auf die Phosphorbeschichtung); oder einer Emissionsbeschichtung mit variabler Effizienz oder variabler Dichte, die auf einem Sekundärgitter, das zwischen der Elektronenkanone und der Phosphorbeschichtung positioniert ist, vorgesehen ist (wiederum mit dem Ziel der Verteilung und der Normalisierung der Elektronenwolke in bezug auf die Phosphorbeschichtung), oder in irgendeiner anderen Form.
Gemäß einem anderen Aspekt schafft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer im wesentlichen gleichmäßigen Beleuchtung eines Gebiets mit begleitender Steuerung der Helligkeit des derartigen Gebiets, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Liefern einer evakuierten Röhre mit einer Vorderplatte, durch die Licht treten soll; Liefern einer Phosphorbeschichtung auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte; Liefern einer Elektronenkanone innerhalb der Röhre in Abstandsbeziehung zu der Beschichtung; Anregen der Kanone, daß sie wenigstens einen Strahl von Elektronen in Richtung der Beschichtung emittiert, so daß eine Elektronenwolke gebildet wird, wodurch die Phosphorbeschichtung angeregt wird, Licht durch die Vorderplatte mit einer über ihre gesamte Oberfläche im wesentlichen Intensität zu emittieren; gekennzeichnet durch Formen der Elektronenwolke durch eine Formungseinrichtung zwischen der Elektronenkanone und der Phosphorschicht auf der Vorderplatte, so daß eine Elektronenwolke von im wesentlichen gleichmäßiger Dichte als Funktion des Winkels oder des radialen Abstands von dem Zentrum der Vorderplatte auf dem gesamten Gebiet der Phosphorbeschichtung auftrifft.
Die Erfindung schafft somit eine verbesserte Flächenlampe, die keine zusätzlichen Reflektoren oder Diffuser erfordert, um eine im wesentlichen gleichmäßige Lichtintensität über das beleuchtete Gebiet zu erhalten, die insbesondere bei der rückwärtigen Beleuchtung eines LCDs verwendbar ist und in der die Intensität des erzeugten Lichts gleichmäßig ist und variiert werden kann.
Die Kathodenlumineszenzlampe liefert auch eine verbesserte Einrichtung zur rückwärtigen Beleuchtung eines LCDs, die kein Licht im ultravioletten Bereich erzeugt, das andernfalls verschiedene Teile und Komponenten des LCDs negativ beeinflußt, und die den Vorteil eines verringerten Energieverbrauchs, einer erhöhten Verläßlichkeit, einer steuerbar und selektiv erhöhbaren Helligkeit, der Möglichkeit der Anzeige verschiedener graphischer Bilder zusätzlich zu alphanumerischen Zeichen, bietet, die eine erhöhte Effizienz bietet, und in der die Intensität der rückwärtigen Beleuchtung selektiv einstellbar ist, um sie bei Änderungen in die Umgebungsbeleuchtungsbedingungen einzustellen.
Eine Flächenlampe gemäß der Erfindung ist auch insbesondere zur Verwendung in einer Matrix oder einem rechtwinkligen Feld geeignet, wie beispielsweise in einer Anzeigetafel in einem Stadion oder einer Anzeige.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nun durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische, fragmentarische Vertikalschnittansicht einer ersten Form der verbesserten Lampe der Erfindung ist und einen LCD zeigt, der unmittelbar vor der Vorderplatte der Lampe angeordnet ist, um durch die Lampe rückwärtig beleuchtet zu werden;
Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 gezeigten LCDs ist, die beispielhaft Information auf dem LCD als von rückwärtig durch die Lampe beleuchtet darstellt;
Fig. 3 eine vergrößerte, schematische, fragmentarische Vertikalschnittansicht der Elektronenkanone der in Fig. 1 gezeigten Lampe ist;
Fig. 4 eine schematische, fragmentarische Vertikalschnittansicht einer zweiten Form der verbesserten Lampe der Verbindung ist, die einen LCD zeigt, der unmittelbar vor der Vorderplatte der Lampe angeordnet ist;
Fig. 5 eine schematische, fragmentarische Vertikalschnittansicht der Elektronenkanone der in Fig. 4 gezeigten Lampe ist;
Fig. 6 ein beispielhafter Plot der Elektronendichte (Ordinate) gegen die radiale Entfernung von der x-x Achse (Abszisse) ist, die zeigt, daß die Dichte der Elektronenwolke, die sich einem Sekundäremissionsgitter einer Lampe gemäß der Erfindung nähert, im wesentlichen konstant ist und in eine bestimmte Bandbreite fällt;
Fig. 7 eine schematische, fragmentarische Vertikalschnittansicht der verbesserten Lampe der Erfindung ist, die die Elektronenkanone der Lampe so angeordnet zeigt, daß sie konische Strahlen aus Elektronen mit verschiedenen Winkeln in bezug auf die Kathode aussendet, um eine Elektronenwolke zu bilden, und die weiter einige der Elektronen zeigt, die den größten Winkel θ haben, wenn sie auf eine Sekundäremissionsbeschichtung auf der Innenseite der Lampe auftreffen;
Fig. 8 eine Vorderansicht eines Sekundäremissionsgitters der in Fig. 7 gezeigten Lampe ist, wobei diese Ansicht graphisch darstellt, daß die Dichte der Sekundäremissionsbeschichtung auf derselben als Funktion des Radius R von der Mittellinienachse x-x anwächst;
Fig. 9 ein Plot ist, der eine Entfernung R von der Achse x-x (Ordinate) gegenüber der Elektronenwolkendichte (Abszisse) der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen sowohl unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Sekundäremissionsgitter zeigt;
Fig. 10 eine schematische Vorderansicht ist, die vier individuelle Lampen der Erfindung zeigt, die in einem rechteckigen Feld oder einer Matrix angeordnet sind;
Fig. 11 eine fragmentarische, schematische Vertikalschnittansicht des in Fig. 10 gezeigten Felds ist, die benachbarte Lampen, wie sie sich gemeinsame Zwischenwandabschnitte teilen, und mit Feldtrenn- und Sekundäremissionsgittern, die alle vier Lampen überspannen, zeigt.
Zu Anfang sollte klar verstanden werden, daß gleiche Bezugszeichen dazu dienen, dieselben strukturellen Elemente, Abschnitte oder Oberflächen konsistent durch die verschiedenen Figuren der Zeichnung zu identifizieren, da solche Elemente, Abschnitte oder Oberflächen durch die gesamte geschriebene Beschreibung, von der diese detaillierte Beschreibung ein integraler Teil ist, weiter beschrieben oder erklärt werden können. Wenn nicht anders angegeben, sollen die Zeichnungen zusammen mit der Beschreibung gelesen (beispielsweise Anordnung von Teilen, Montierungen, etc.) und sollen als ein Abschnitt der gesamten geschriebenen Beschreibung dieser Erfindung angesehen werden. Die Begriffe "horizontal", "vertikal", "links", "rechts", "oben", "unten", sowohl alle adjektivischen und adverbialen Ableitungen davon (beispielsweise "horizontal", "rechts", "oben", etc.) beziehen sich einfach auf die Orientierung der dargestellten Strukturen, so wie die bestimmte Figur der Zeichnung dem Leser gegenüberliegt. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich die Begriffe "nach innen" und "nach außen" entsprechend auf die Orientierung einer Oberfläche in bezug auf ihre Verlängerungsachse oder Rotationsachse.
Wendet man sich nun den Zeichnungen zu, schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Kathodenlumineszenzlampe, die teilweise zur Verwendung für das Rückbeleuchten von LCDs, Punktmatrixanzeigen und dergleichen angepaßt ist. Allerdings hat die Erfindung, abgesehen von dieser bestimmten Rückbeleuchtungsverwendung einen Nutzen, wie unten beschrieben wird. Daher sollte die Erfindung nicht auf diese bestimmte Umgebung oder Verwendung eingeschränkt werden, es sei denn eine explizite Beschränkung auf diesen Effekt erscheint in den beigefügten Ansprüchen. Verschiedene Formen der verbesserten Lampe werden hier offenbart. Eine erste Form ist in den Fig. 1 - 3, eine zweite in den Fig. 4 - 6, eine dritte in den Fig. 7 - 9 und eine vierte in den Fig. 10 - 11 gezeigt. Diese vier Formen sowie verschiedene Modifikationen davon werden untenstehend der Reihe nach diskutiert.

Erste Form (Fig. 1 - 3)

Nimmt man nun Bezug auf die Fig. 1 - 3, ist eine erste Form der verbesserten Lampe, im allgemeinen in Fig. 1 mit 20 bezeichnet, als eine evakuierte Röhre 21, mit einem linksseitigen Halsabschnitt 22, einem rechtsseitig divergenten trichterförmigen Zwischenabschnitt 23 und einer rechtsseitigen, planen, vertikalen Vorderplatte 24, die mit einer geeigneten Phosphorbeschichtung 25 auf ihrer Innenfläche versehen ist, aufweisend, dargestellt. Die Röhre 21 ist als sich entlang der Achse x-x erstreckend dargestellt, und hat eine axiale Länge L und einen Vorderplattendurchmesser (oder eine Diagonale) D. Ein LCD, im allgemeinen mit 26 bezeichnet, ist unmittelbar zur Rechten der Vorderplatte positioniert, so daß Licht, das durch die Lampe 20 erzeugt wird, so angeordnet ist, daß es Information, die zu Illustrationszwecken die Zahlen "1983" und "20" zeigt, die auf dem LCD (Fig. 2) dargestellt ist, von hinten beleuchtet.
Die Lampe 20 umfaßt eine Raumladungseffekt-Elektronenkanone, im allgemeinen mit 28 bezeichnet. Eine Mehrzahl von Formungselektroden, von denen zwei mit 29 und 30 bezeichnet sind, sind auf der Innenseite des Trichterabschnitts 23 angeordnet. Geeignete Spannungen werden den Elektroden 29,30 über geeignete Lampeneingangsanschlüsse, von denen verschiedene mit 31 bezeichnet sind, zugeführt, um zu bewirken, daß ein Elektronenstrahl von der planen kreisförmigen vertikalen emittierenden Oberfläche 32 einer thermionischen Kathode 33 innerhalb der Kanone (Fig. 3) ausgegeben wird. Nachdem die Elektronen die emittierende Oberfläche verlassen haben, laufen sie durch ausgerichtete Aperturen 34,35 eines Paars axial voneinander beabstandeter Gitter 36 bzw. 38. Die Gitter 36,38 sind mit geeigneten Spannungen über Schaltungseingabeanschlüsse 31 versehen. Die Elektronen (d.h., e&supmin;), die von der emittierenden Fläche 32 ausgegeben werden, werden zuerst konvergiert, wenn sie durch die erste Gitteröffnung 34 laufen, und kreuzen sich dann, wenn sie durch die zweite Gitteröffnung 35 laufen, um einen nach rechts divergenten konischen Strahl zu bilden. Jeder divergente Elektronenpfad hat einen Winkel θ in Bezug auf die Achse x-x. Geeignete Spannungen werden den Formungsgittern 29,30 über geeignete Schaltungseingabeanschlüsse 31 zugeführt. Der Effekt dieser Formungsspannungen ist es, die Pfade der verschiedenen nicht axialen Elektronen als eine Funktion ihrer entsprechenden Winkel θ zu "biegen" oder normalisieren, so daß im wesentlichen alle Elektronen danach auf Pfaden, die im wesentlichen parallel zur Röhrenachse x-x sind, entlang laufen, wie schematisch in Fig. 1 dargestellt. Außerdem wird die Dichte der Elektronen, nachdem sie auf diese Weise geformt und gerichtet worden ist, im wesentlichen in einer zur Achse x-x transversalen Ebene konstant sein.
Ein kreisförmiges vertikales feldtrennendes Gitter bzw. Netz 39 und ein kreisförmiges vertikales Sekundäremissionsgitter 40 sind operativ in dem Pfad der normalisierten und verteilten Elektronenwolke angeordnet. Das feldtrennende Gitter trennt das elektrische Feld mit relativ geringer Stärke, das durch die Formungselektroden 29, 30 erzeugt wird, von dem durch die beschichtete Anode 25 erzeugten Feld mit relativ hoher Stärke, das mit einer geeigneten Spannung über geeignete Schaltungseingabeanschlüsse 31 oder einer anderen Verbindung durch die Röhre 21 geliefert wird. Das sekundäre Gitter 40 ist mit einer geeigneten Beschichtung versehen und erzeugt eine vergrößerte Anzahl von Elektronen für jedes durch das Gitter 31 hindurchlaufende einfallende Elektronen. Von der Wirkung her erhöht das sekundäre Gitter 40 die Verstärkung der Elektronendichte in der Wolke, während die im wesentlichen gleichförmige Verteilung derselben über den projizierten kreisförmigen Bereich der Phosphorbeschichtung erhalten bleibt. Die von dem zweiten Gitter 40 emittierten Elektronen treffen auf der Phosphorbeschichtung 25 auf, wodurch sie diese anregen, so daß Licht von im wesentlichen gleichförmiger Intensität über die Vorderplatte 24 emittiert wird, um die Anzeigen, die auf dem LCD 26 dargestellt sind, von hinten zu beleuchten.
In dieser ersten Form wirken die Formungselektroden, so daß die von der Kanone 28 emittierten divergenten Elektronen im wesentlichen gleichförmig verteilt sind, wenn sie sich dem feldtrennenden Gitter 39 nähern. Das Sekundäremissionsgitter 40, das ebenso mit Energie über einen geeigneten Schaltungseingabeanschluß 31 oder anderen Verbindungen durch die Röhre 21 versorgt wird, verstärkt lediglich die Anzahl der Elektronen, die normal (d.h. senkrecht) auf die Phosphorbeschichtung gerichtet sind, während die im wesentlichen gleichmäßige Dichte der Elektronenverteilung über den projizierten Bereich der Phosphorbeschichtung beibehalten wird. Anders ausgedrückt ist in dieser ersten Form die Dichte der Elektronen, die auf die Phosphorbeschichtung auftreffen, nicht dieselbe, wie die Dichte der Elektronen, die durch das feldtrennende Gitter laufen. Allerdings sind beide Dichten im wesentlichen proportional und gleichmäßig über den gesamten Projektionsbereich der Phosphorbeschichtung verteilt. Daher ist das Licht, das durch die Phosphorbeschichtung erzeugt wird, und durch die Vorderplatte läuft, von im wesentlichen konstanter Intensität über den Bereich der Vorderplatte, so daß das LCD gleichmäßig von hinten beleuchtet wird.
Die vorangegangene Anordnung ist nicht unvariabel. In der gerade beschriebenen Form, wird der divergente Strom der Elektronen, der durch die Raumeffektkanone emittiert worden ist, zuerst geformt und verteilt, um eine Elektronenwolke mit im wesentlichen konstanter Elektronendichte über den projizierten Bereich der Phosphorbeschichtung in einer Ebene senkrecht zur Achse x-x zu erzeugen. Alternativ braucht der Elektronenstrahl nicht geformt werden. Falls beispielsweise die Elektronen von der emittierenden Kathodenoberfläche als ein im wesentlichen konischer Strahl von variabler radialer Dichte emittiert wird, kann die Phosphorbeschichtung 25 so ausgebildet werden, daß sie eine variable Effizienz, die invers zu der einfallenden Elektronendichte ist, hat. Somit kann, falls die Elektronendichte invers zu dem Winkel θ variiert, die Effizienz der Phosphorbeschichtung reziprok komplementär sein, so daß die Beschichtungseffizienz am größten ist, wo die Elektronendichte am geringsten ist, und am kleinsten ist, wo die Elektronendichte am größten ist, wobei die Aufgabe zugrunde liegt, daß die Wolke, die auf die Phosphorbeschichtung auftrifft, eine im wesentlichen gleichförmige Beleuchtung der Vorderplatte über ihren gesamten Bereich erzeugt. In ähnlicher Weise braucht, während die Vorderplatte in der dargestellten Form als kreisförmig gezeigt ist, dies nicht unvariabel beibehalten werden. Alternativ kann die Vorderplatte, wenn erwünscht, eine andere bogenförmige oder polygonale Form haben.
In einer anderen Variation könnte die innenliegende Oberfläche des Tunnelabschnitts 23 mit einer geeigneten Sekundäremissionsbeschichtung, wie unten beschrieben, beschichtet sein, so daß Elektronen, die aus der Kanone 28 unter einem großen Winkel austreten, auf der Sekundäremissionsbeschichtung auftreffen und eine verstärkte Elektronenaussendung von derselben in Richtung der Beschichtung 25 induzieren.

Zweite Form (Fig. 4 - 6)

Eine zweite Form der verbesserten Lampe ist im allgemeinen in den Fig. 4 - 6 mit 41 bezeichnet. Diese zweite Form ist wiederum so dargestellt, daß sie eine evakuierte Röhre 21, obwohl von leicht unterschiedlicher Form, mit einem sich nach links verengten Halsabschnitt 22, mit einem trichterförmigen Zwischenabschnitt 23, und mit einer rechtsseitig liegenden Vorderplatte 24 umfaßt. Diese Röhre hat ein größeres Durchmesser-Längenverhältnis (d.h. D/L) als die erste Form. Ein LCD 26 ist unmittelbar vor der Vorderplatte (d.h. unmittelbar auf der rechten Seite der Vorderplatte in Fig. 4) positioniert, so daß die auf dem LCD dargestellte Information durch das durch die Vorderplatte tretende Licht von hinten beleuchtet wird.
Eine Phosphorbeschichtung 25 ist wiederum innerhalb der Röhre auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte vorgesehen.
In dieser Form ist allerdings die Raumeffekt-Elektronenkanone durch eine Elementelektronenkanone, im allgemeinen mit 42 bezeichnet, ersetzt. Wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist, ist die Kanone 42 auf zwei horizontal beabstandeten rechteckigen vertikalen dielektrischen Blöcken 43 bzw. 44 angebracht. Der linke Block 43 ist mit einem zentralen Durchgangsloch 45 von relativ kleinem Durchmesser versehen, und der rechte Block 44 ist mit einem koaxial ausgerichteten Durchgangsloch 46 mit etwas vergrößertem Durchmesser versehen. Eine Heizeinrichtung 48, die mit geeigneten Schaltungseingabeanschlüssen 31 über Leitungen 49,50 verbunden ist, tritt durch die Öffnungen 45,46, so daß sie operativ zur Heizung der emittierenden Oberfläche der Kathode angeordnet ist.
Eine zweistückige Kathodenhaltekammer 51 umfaßt einen äußeren Teil 52 und einen inneren Teil 53. Der äußere Teil ist als ein dünnwandiges röhrenförmiges Element gezeigt, das um die Achse x-x entwickelt ist und sequentiell umfaßt: eine ringförmige vertikale linksseitige Endfläche 54, einen horizontalen zylindrischen Abschnitt 55, der sich von derselben nach rechts erstreckt, einen nach rechts und nach außen divergenten stumpfkonischen Abschnitt 56, einen horizontalen zylindrischen Abschnitt 58, der sich nach rechts von demselben erstreckt, so daß er reibschlüssig innerhalb der Öffnung des linken Blocks 45 angeordnet ist, und einen ringförmigen Sperrabschnitt 59, der so angeordnet ist, daß er unmittelbar an einem Randabschnitt der rechten Seite des Blocks 43 um eine Öffnung 45 angrenzt. Der innere Teil 53 ist auch als dünnwandiges röhrenförmiges Element, das um die Achse x-x entwickelt ist, gezeigt und umfaßt sequentiell: eine ringförmige, vertikale linksseitige Endfläche 60, einen horizontalen Zylinderabschnitt 61, der sich nach rechts von derselben innerhalb des Zylinderabschnitts des äußeren Teils 55 und des Eingriffsabschnitts 55 erstreckt, einen nach rechts und nach innen geneigten stumpfkonischen Abschnitt 62, einen horizontalen Zylinderabschnitt 63, einen nach rechts und außen geneigten stumpfkonischen Abschnitt 64 und einen horizontalen zylindrischen Abschnitt 65, der sich nach rechts von demselben fortsetzt und in einer ringförmigen vertikalen Endfläche 66 endet. Die Kathode ist weiterhin so dargestellt, daß sie ein becherförmiges Element 68 umfaßt, das auf dem inneren Element 53 angebracht ist. Das Element 68 hat eine ringförmige vertikale linksseitige Endfläche 69, einen horizontalen zylindrischen Wandabschnitt 70, der sich nach rechts von demselben in reibschlüssiger überlappender Beziehung in bezug auf den rechten Randendabschnitt der Oberfläche des inneren Teils 65 erstreckt, und eine integral ausgebildete nach rechts konvexe hemisphärische emittierende Oberfläche 71.
Ein Steuergitter 72 umgibt die Kathode. Das Gitter 72 ist als ein tiefgezogenes becherförmiges Element gezeigt, das mit einem ringförmigen vertikalen Flansch 73 um seine linksseitig offene Mündung versehen ist. Der Flansch 73 wird zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Blöcke 43, 44 gehalten. Das Gitter 72 ist so gezeigt, daß es weiter einen integral gebildeten horizontalen Zylinderabschnitt 74, der sich von dem inneren Rand des Flanschabschnitts 73 nach rechts in axial beabstandeter Beziehung zu der Kathodenoberfläche erstreckt, und einen integral gebildeten nach rechts konvexen hemisphärischen Abschnitt 75 hat, der in beabstandeter, konzentrischer Beziehung zu der emittierenden Oberfläche 71 steht, umfaßt.
Ein Beschleunigungsgitter 76 umgibt das Steuergitter. Das Gitter 76 ist ebenfalls als ein becherförmiges Element gezeigt, das mit einem ringförmigen vertikalen Flansch 78 um seine linksseitig offene Mündung versehen ist. Der Flansch 78 ist so angeordnet, daß er auf der rechten vertikalen Fläche des rechten Blocks 44 durch eine geeignete Einrichtung (nicht gezeigt) gesichert ist. Das Gitter 76 umfaßt einen integralen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt 79, der sich axial nach rechts von dem inneren Rand der Flansch 78 in beabstandeter Beziehung zu dem Steuergitterabschnitt 74 erstreckt, und einen integralen nach rechts konvexen hemisphärischen Abschnitt 80, der in beabstandeter konzentrischer Beziehung zu der Steuergitteroberfläche 75 angeordnet ist. In der dargestellten Form hat die emittierende Oberfläche 71 einen Radius R&sub1;, die Steuergitteroberfläche 75 einen Radius R&sub2; und die Beschleunigungsgitteroberfläche 80 einen Radius R&sub3;, wobei R&sub3; > R&sub2; > R&sub1; und R&sub2; (R&sub1; + R&sub3;)/2.
Eine Mehrzahl von Paaren radial ausgerichteter Aperturen, von denen einige mit 81,82 bezeichnet sind, sind in dem Steuer- bzw. Beschleunigungsgitter an verschiedenen Orten um den hemisphärischen Abschnitt der Kathode und der zwei Gitter vorgesehen. Jedes Paar von Aperturen arbeitet so, daß es ermöglicht, daß ein konischer Elektronenstrahl normal von der kathodenemittierenden Oberfläche emittiert wird. Diese Strahlen überlappen einander in einer Entfernung von der Kanone, um eine Elektronenwolke zu erzeugen. In der Lampe 41 sind wiederum Formungselektroden 29,30 vorgesehen, um die Elektronenwolke zu verteilen und normalisieren, wenn sie sich nach rechts durch die Gitter bewegt. Somit hat, wie in Fig. 6 gezeigt, die Elektronendichte unmittelbar bevor sie das feldtrennende Gitter erreicht, eine im wesentlichen konstante Dichte (d.h. sie variiert in ihrer Größe um nicht mehr als 15-20 %) über den projizierten Bereich der Phosphorbeschichtung.

Dritte Form (Fig. 7 - 9)

Nimmt man nun auf Fig. 7 bezug, ist eine dritte Form der verbesserten Lampe, im allgemeinen mit 83 bezeichnet, wiederum als eine evakuierte Röhre 21 aufweisend dargestellt, die mit einem linksseitigen Halsabschnitt 22, mit einem trichterförmigen Zwischenabschnitt 23 und mit einer vertikalen Vorderplatte 24 versehen ist. Eine Phosphorbeschichtung 25 ist wiederum auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte vorgesehen, und ein LCD 26 ist benachbart zur äußeren Oberfläche der Vorderplatte so angeordnet, daß die Anzeigen darauf durch die verbesserte Lampe von hinten beleuchtet werden. Die Röhre 21 ist, wie vorher, als eine Elementelektronenkanone 42 aufweisend dargestellt.
Diese Form unterscheidet sich von der ersten und von der zweiten Ausführungsform dahingehend, daß anstatt der Formungselektroden 29,30 eine Sekundäremissionsbeschichtung 84 auf der inneren Oberfläche des Trichterabschnitts 23 vorgesehen ist. Somit treffen Elektroden, die von der Kathode 42 mit einem großen Winkel θ ausgegeben werden, auf der Beschichtung 84 auf, wodurch diese angeregt wird, um Elektronen zu erzeugen, die in Richtung des feldtrennenden Gitters 39 und des zweiten Emissionsgitters 40 gerichtet sind.
In dem Ausmaß, indem die Elektronenwolke zwischen der Beschichtung 84 und dem Gitter 40 nicht von gleichmäßiger Elektronendichte ist, kann die Sekundäremissionsbeschichtung auf dem Gitter 40 reziprok nicht gleichmäßig, wie in Fig. 8 gezeigt, sein. Somit kann beispielsweise, falls die Dichte der Elektronenwolke mit der radialen Entfernung R von der Achse x-x abfällt, die Effizienz oder Dichte der Sekundäremissionsbeschichtung auf dem Gitter 40 reziprok mit dieser radialen Entfernung anwachsen, so daß die Elektronenwolke, die das Sekundäremissionsgitter verläßt, weiträumig verteilt und von im wesentlichen konstanter Elektronendichte über den gesamten projizierten Bereich der Phosphorbeschichtung 25, wie in Fig. 9 gezeigt, ist. Alternativ kann, wenn die Elektronendichte der Wolke, die sich dem Gitter 40 nähert, ein anderes nicht gleichmäßiges Verteilungsmuster hat, die Dicke oder die Dichte der Sekundäremissionsbeschichtung auf dem Gitter 40 in einer anderen reziprok komplementären Art und Weise variiert werden, so daß die Wolke, die auf der Beschichtung 25 auftrifft, von ihm wesentlichen konstanter Elektronendichte ist, wobei es das Ziel ist, daß die Beschichtung eine Lichterzeugung von im wesentlichen konstanter Intensität durch die Vorderplatte bewirkt, um den LCD von hinten zu beleuchten.

Vierte Form (Fig. 10 - 11)

Die drei Formen der verbesserten Lampe, die bisher beschrieben worden sind, besitzen die Fähigkeit, die Vorderplatte unabhängig ob ein LCD davor positioniert ist oder nicht, gleichmäßig zu beleuchten. Die verschiedenen Formen der Erfindung können auch für andere Zwecke als für eine rückwärtige Beleuchtung eines LCDs verwendet werden.
Es können beispielsweise, wie in Fig. 10 gezeigt, vier oder mehr der verbesserten Feldlampen in einem rechteckigen Feld oder einer Matrix, die im allgemeinen mit 85 bezeichnet ist, angeordnet werden. Diese bestimmte Anordnung ist lediglich illustrativ. Ein Fachmann wird sofort erkennen, daß die Anzahl der Spalten und Reihen, sowie die Vorderplattenbereiche der individuellen Lampen, einfach geändert oder modifiziert werden könnten, so daß sie einer geeigneten Endbenutzung angepaßt sind. In jedem Fall, wie in Fig. 11 gezeigt, können die Gehäuse, die jede individuelle Lampe bilden, so konfiguriert werden, daß sie gemeinsame Zwischenwände, wie beispielsweise mit 86 bezeichnet, bilden. Außerdem können die feldtrennenden und Sekundäremissionsgitter 39 bzw. 40 alle individuellen Lampen in dem bestimmten Feld überspannen. Demgemäß sind in der in den Fig. 10 - 11 dargestellten Ausführungsform vier individuelle Lampen dem Feld angeordnet, und diese Lampen können individuell und unabhängig von den anderen in dem Feld gesteuert werden. Diese verschiedenen Mehrfachflächenfelder können weiterhin in einer Mehrfachlampenmatrix, wie beispielsweise einer Stadionanzeigetafel (nicht gezeigt) oder dergleichen angeordnet werden.

Modifikationen

Die vorliegende Erfindung zieht in Erwägung, daß viele Änderungen und Modifikationen gemacht werden können. Wie vorher bemerkt, kann die Vorderplatte rund, quadratisch, rechteckig oder von einer anderen bogenförmigen oder polygonalen Form sein. Während die Vorderplatte vorzugsweise flach ist, um eine Flachschirmanzeige von hinten zu beleuchten, muß sie nicht notwendigerweise so sein. In der Tat kann die Vorderplatte, falls erwünscht, konkav oder konvex mit einer geeigneten Einstellung der Formungseinrichtung sein. Die Phosphorbeschichtung kann eine im wesentlichen konstante Effizienz oder eine variable Effizienz, die zur Dichte der Elektronen, die dieselbe anregen, invers in Beziehung steht, sein, wiederum mit dem erwünschten Ziel, Licht von im wesentlichen gleichmäßiger Dichte über den gesamten Bereich der Vorderplatte zu erzeugen. In der bevorzugten Ausführungsform ändert sich die Intensität eines derartig durch die Vorderplatte transmittierten Lichts um nicht mehr als 15-20 %. Außerdem kann die verbesserte Lampe eine Intensität in der Größenordnung von ungefähr 34264 cd/m² (10000 ft-L) an der äußeren Oberfläche der Vorderplatte haben.
Die Elektronenkanone kann entweder vom Raumladungseffekt-Typ, vom Element-Typ, vom Feldeffekttransistor-Typ oder möglicherweise von irgendeinem anderen Typ sein. Die Funktion der Formungselektroden und/oder der Sekundäremissionsbeschichtung auf der Innenseite des trichterförmigen Röhrenabschnitts ist es, die Richtung der Elektronenwolke innerhalb der Röhre zu normalisieren, so daß die Elektronen von im wesentlichen konstanter Dichte sind, und auf der Phosphorbeschichtung in einer im wesentlichen senkrechten Art und Weise auftreffen. Das Sekundäremissionsgitter ist wünschenswert, da es die Möglichkeit eines Anwachsens der Elektronendichte unmittelbar vor der Phosphorbeschichtung bietet. Falls dieses Merkmal allerdings nicht erwünscht ist, kann das Sekundäremissionsgitter insgesamt weggelassen werden.
Diese Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Rückbeleuchtung von Anzeigen beschränkt. Als erwünscht kann eine Anzahl von derartig verbesserten Flächen in Form einer Matrix angeordnet werden, und entweder unabhängig oder in Beziehung zueinander entweder mit oder ohne einer damit überlagerten Kristallanzeige betrieben werden. Beispielsweise kann eine Matrix derartiger Felder in einer Stadionanzeigetafel oder einer anderen Anzeige, in High-Definition-Television (HDTV) oder in einer Myriade von anderen möglichen Anwendungen verwendet werden.
Deshalb schafft die Erfindung allgemein eine verbesserte Kathodenlumineszenzflächenlampe, die im allgemeinen umfaßt: eine evakuierte Röhre mit einer Phosphorbeschichtung, die auf der Innenseite einer Vorderplatte angeordnet ist, eine Elektronenkanone, die innerhalb der Röhre in beabstandeter Beziehung zu der Beschichtung angeordnet ist, und eine Formungseinrichtung, die innerhalb der Röhre zwischen der Kanone und der Beschichtung zur Normalisierung der Elektronenwolke und dazu angeordnet ist, daß bewirkt wird, daß von der Beschichtung Licht durch die Vorderplatte emittiertes von im wesentlichen konstanter Intensität ist. Die Formungseinrichtung kann in Form von Formungselektroden, einer Emissionsbeschichtung, oder einer sekundären Emissionsbeschichtung mit variabler Dichte auf einem Gitter, das komplementär zur einlaufenden Elektronenwolke ist, vorgesehen sein.
Im Betrieb führt die Vorrichtung das verbesserte Verfahren der Erzeugung einer im wesentlichen gleichmäßigen Beleuchtung eines flächigen Gebiets aus, wobei das Verfahren im allgemeinen die Schritte aufweist: Liefern einer evakuierten Röhre mit einer Vorderplatte, durch die Licht treten soll; Liefern einer Phosphorbeschichtung auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte; Liefern einer Elektronenkanone innerhalb der Röhre in Abstandsbeziehung zu der Beschichtung; Anregen der Kanone, so daß sie wenigstens einen divergenten Strahl von Elektronen in Richtung der Beschichtung emittiert, um eine Elektronenwolke innerhalb der Röhre zu bilden; und selektives Formen des Strahls, so daß die Elektronenwolke, die auf der Beschichtung auftritt, eine im wesentlichen konstante Elektronendichte über das gesamte Gebiet der Beschichtung hat; wodurch bewirkt wird, daß die Beschichtung Licht von im wesentlichen konstanter Intensität durch die Vorderplatte emittiert.
Deshalb werden, während einige der derzeit bevorzugten Formen der verbesserten Kathodenlumineszenzflächenlampe gezeigt und beschrieben worden sind, und mehrere Modifikationen und Änderungen derselben diskutiert worden sind, Fachleute auf diesem Gebiet leicht erkennen, daß verschiedene zusätzliche Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert und differenziert ist.

Claims

1. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41; 83), umfassend:

eine evakuierte Röhre (21) mit einer Vorderplatte (24) und einer Phosphorbeschichtung (25), die auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte (24) angeordnet ist, wobei die Phosphorbeschichtung operativ so angeordnet ist, dass sie auf dieselbe auftreffende Elektronen in Licht konvertiert, das durch die Vorderplatte (24) hindurch tritt; und

eine Elektronenkanone (28; 42), die innerhalb der Röhre (21) in Abstandsbeziehung zu der Phosphorbeschichtung (25) angeordnet ist, wobei die Kanone (28; 42) operativ so angeordnet ist, dass sie wenigstens einen divergenten Strahl von Elektronen in Richtung der Phosphorbeschichtung (25) emittiert, so dass eine Elektronenwolke gebildet wird, die bewirkt, dass von der Beschichtung Licht mit einer im wesentlichen konstanten Intensität über ihre gesamte Oberfläche durch die Vorderplatte hindurch emittiert wird;

dadurch gekennzeichnet, dass die Phosphorbeschichtung (25) als Anode fungiert und dass eine Formungseinrichtung (29, 30; 84) operativ innerhalb der Röhre (21) zwischen der Kanone (28; 42) und der Beschichtung (25) angeordnet ist, um die Elektronen in der Elektronenwolke in Bezug auf die Vorderplatte (24) zu verteilen und zu normalisieren.

2. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41; 83) nach Anspruch 1, in welcher die Röhre (21) einen Halsabschnitt (22) und einen Trichterabschnitt (23), der zwischen dem Halsabschnitt und der Vorderplatte (24) angeordnet ist, aufweist, und in welcher die Elektronenkanone (28; 42) in dem Halsabschnitt angeordnet ist.

3. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20) nach Anspruch 2, in welcher die Elektronenkanone (28) eine Raumladungseffekt-Elektronenkanone ist.

4. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 1, in welcher die Formungseinrichtung eine Mehrzahl von Formungselektroden (29, 30) aufweist, die zwischen der Elektronenkanone (28; 42) und der Vorderplatte (24) angeordnet sind, und operativ so angeordnet sind, dass sie bewirken, dass die Dichte der Wolke der Elektronen, die auf die Phosphorbeschichtung (25) auftreffen, über den Bereich der Beschichtung im wesentlichen konstant ist.

5. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 4, in welcher die Formungselektroden (29, 30) auf der inneren Oberfläche der Röhre (21) angeordnet sind.

6. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 5, weiter umfassend ein Feldtrenngitter (39), das zwischen den Formungselektroden (29, 30) und der Phosphorbeschichtung (25) zum Trennen des Potentials der Formungselektroden von dem Potential der Anode positioniert ist.

7. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 6, in welcher die Elektronenwolke bei dem Feldtrenngitter (39) im wesentlichen uniform über den Bereich des Gitters verteilt ist.

8. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 7, weiter umfassend ein sekundäres Emissionsgitter (40), das operativ zwischen dem Feldtrenngitter (39) und der Beschichtung (25) zum Erhöhen der Dichte der Elektronen in der Wolke angeordnet ist.

9. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 8, in welcher das sekundäre Emissionsgitter (40) die Dichte der Elektronen in der Wolke erhöht.

10. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (20; 41) nach Anspruch 9, in welcher die Beschichtung (25) eine im wesentlichen konstante Effizienz aufweist.

11. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (83) nach Anspruch 1, in welcher die Dichte der Elektronen, die auf die Beschichtung (25) auftreffen, nicht uniform über den Bereich der Beschichtung ist, und die Beschichtung (25) eine variable Effizienz hat, derart dass das von der Beschichtung emittierte und durch die Vorderplatte (24) hindurchgetretene Licht im wesentlichen konstant ist.

12. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (41; 83) nach Anspruch 2, in welcher die Elektronenkanone (42) eine Elementarelektronenkanone ist.

13. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (41; 83) nach Anspruch 12, in welcher die Elektronenkanone (42) eine Kathode (68), die mit einer konvexen emittierenden Oberfläche (71) versehen ist, und wenigstens zwei Gitter (72, 76), die in Abstandsbeziehung mit der emittierenden Oberfläche ausgerichtet sind, aufweist, und in welcher die Gitter (72, 76) mit einer Mehrzahl von ausgerichteten Aperturen (81, 82) versehen sind, so dass Elektronen von der emittierenden Oberfläche durch die kooperativ ausgerichteten Aperturen als konischer Elektronenstrahl austreten.

14. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (83) nach Anspruch 8, in welcher das sekundäres Gitter (40) mit einer Emissionsbeschichtung versehen ist und in welcher die Dichte der Beschichtung des sekundären Emissionsgitters nicht uniform über die Oberfläche des Gitters (40) ist.

15. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe (83) nach Anspruch 14, in welcher die Dichte der Beschichtung des sekundären Emissionsgitters invers mit der Elektronendichte der Wolke, die an das sekundäre Gitter (40) tritt, variiert, so dass die Wolke, die auf die Phosphorbeschichtung (25) auftrifft, eine über den Bereich der Phosphorbeschichtung im wesentlichen konstante Elektronendichte hat.

16. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe nach Anspruch 1, in welcher eine Mehrzahl von Röhren (21) in einem Feld angeordnet sind, so dass eine Matrix (85) gebildet wird.

17. Eine Kathodenlumineszenzflächenlampe nach Anspruch 16, in welcher sich die Röhren gemeinsame Wände (86) teilen.

18. Ein Verfahren zur Erzeugung einer im wesentlichen uniformen Beleuchtung eines Bereichs, umfassend die Schritte:

Liefern einer evakuierten Röhre (21) mit einer Vorderplatte (24), durch die Licht treten soll;

Liefern einer Phosphorbeschichtung (25) auf der inneren Oberfläche der Vorderplatte;

Liefern einer Elektronenkanone (28; 42) innerhalb der Röhre in Abstandsbeziehung zu der Beschichtung (25);

Anregen der Kanone, dass sie wenigstens einen divergenten Strahl von Elektronen in Richtung der Beschichtung (25) emittiert, so dass eine Elektronenwolke gebildet wird, wodurch die Phosphorbeschichtung Licht durch die Vorderplatte (24) mit einer über ihre gesamte Oberfläche im wesentlichen konstanten Intensität emittiert;

gekennzeichnet durch Formen der Elektronenwolke durch eine Formungseinrichtung (29, 30; 84) zwischen der Elektronenkanone (28; 42) und der Phosphorschicht (25) auf der Vorderplatte (24), so dass die Elektronen, die auf die Beschichtung (25) auftreffen, eine über den Bereich der Beschichtung im wesentlichen konstante Dichte haben.

19. Ein Verfahren nach Anspruch 18, weiter umfassend den zusätzlichen Schritt des Vergrösserns der Dichte der Elektronenwolke, die von der Elektronenkanone (28; 42) emittiert wird.