DE69219926T2 - Kathodenstrahlröhre mit Elektronenstrahlerzeugersystem mit planparalleler Optik - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen einer Anzahl Elektronenstrahlen, die sich in einer einzigen Ebene erstrecken.
• Solche Elektronenstrahlröhren sind beispielsweise aus dem US Patent US 4.086.513 bekannte und enthalten Elektronenstrahlerzeugungssysteme mit einer Anzahl Elektroden, in denen Öffnungen vorgesehen sind zum Hindurchlassen von Elektronenstrahlen. Im Betrieb erzeugen die Elektroden elektrische Felder, welche die Elektronenstrahlen beeinflußen, beispielsweise fokussieren, konvergieren oder divergieren. Die Absicht dabei ist, die Form und die relative Lage der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugten Elektronenstrahlen zu verbessern. Dazu werden die elektrischen Felder, die zum Beeinflußen der Elektronenstrahlen benutzt werden, u.a. die Linsenfelder zum Fokussieren der Elektronenstrahlen immer komplizierter und sie milssen allen steigenden Genauigkeitsanforderungen entsprechen. Im allgemeinen steigt die Anzahl Elektroden eines Elektronenstrahlerzeugungssystems und die Form der Öffnungen in den Elektroden wird immer komplizierter, je nachdem die Anforderungen an den elektrischen Feldern in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem ansteigen. Die Anforderungen an die elektrischen Felder für HDTV (Hochauflösungsfernsehen) und CMT (Farbmonitorröhren) sind so hoch, daß Erfüllung derselben sehr schwer ist oder bei einer herkömmlichen Konstruktion eines Elektronenstrahlerzeugungssystems sehr aufwendig ist.
• Es ist nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine andere Konstruktion für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zu schaffen.
• Dazu weist eine Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß Leitermuster (134, 71, 123, 161) in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem vorgesehen sind, die in einem Abstand voneinander liegende Leiterelemente (65, 66, 73, 91, 141, 152) aufweisen, die auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen vorgesehen sind und sich etwa parallel zu der genannten Ebene auf beiden Seiten derselben erstrecken, wobei auf jeder Fläche wenigstens zwei Leiterelemente vorgesehen sind, die in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (z-Richtung) durch ein Isoliergebiet in einem Abstand voneinander liegen und daß die Elektronenstrahlröhre Mittel aufweist zum Erzeugen elektrischer Potentialdifferenzen zwischen wenigstens zwei Leiterelementen zum Bilden elektrischer Felder zwischen den Leiterelementen, wobei diese Leiterelemente (65, 66, 73, 91, 141, 152) derart gebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder in der Transportrichtung der Elektronenstrahleen (z-Richtung) und in einer Richtung, nahezu parallel zu der genannten Ebene und etwa senkrecht zu der Transportrichtung der Elektronenstrahlen (x-Richtung) variieren.
• Die elektronenoptischen Funktionen, wie beispielsweise, das Fokussieren, Konvergieren oder Divergieren und/oder Beschleunigen der Elektronenstrahlen, die bei einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungssystem durch elektrische Felder herbeigeführt werden, die zwischen einer Anzahl Elektroden erzeugt werden, die sich quer zu der Transportrichtung erstrecken, finden in der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre durch elektrische Felder statt, die zwischen zwei flachen Leitermustern erzeugt werden, die sich etwa parallel zu Laufrichtung der Elektronenstrahlen erstrecken. Leitermuster können auf sehr genaue Weise auf den Oberflächen beispielsweise auf Platten, angebracht werden, wobei unter einem Leitermuster im Rahmen der Erfindung ein Muster verstanden werden soll, das aus einem Material hergstellt ist, dem eine elektrische Spannung zugeführt werden kann. Dieses Material kann ein elektrisch leitendes Material sein, aber auch beispielsweise ein Widerstandsmaterial in Form beispielsweise einer Widerstandsschicht oder es kann ein Halbleitermaterial sein. Der Einfachheit halber werden alle genannten Möglichkeiten nachstehend als "leitendes Material" bezeichnet. Das Leitermuster weist wenigstens zwei in einem Abstand voneinander liegende Leiterelemente auf, beispielsweise eine Anzahl aufeinanderfolgender Streifen aus leitendem Material, die sich nahezu quer zu der Laufrichtung der Elektronenstrahlen erstrecken. Die Streifen aus leitendem Material können mit einem hohen Genauigkeitsgrad gegenüber einander in einem photolithographischem Verfahren auf den Oberflächen, beispielsweise auf Platten, angebracht werden. Diesen Streifen können auf einfache Weise elektrische Spannungen zugeführt werden, beispielsweise dadurch, daß zwischen den Streifen und den Speisemitteln an den Rändern der Oberflächen elektrische Verbindungen hergestellt werden. Die Leitermuster auf den beiden Oberflächen können sehr genau gegenüber einander angebracht werden. Dadurch kann die Lage und die Form der durch die Leitermuster zu erzeugenden elektrischen Felder auf eine sehr genaue und reproduzierbare Weise angebracht werden. Berechnungen haben gezeigt, daß die Linsenfelder, die zwischen den Leitermustern gebildet werden, wenigstens von derselben Qualität sind wie die bei den bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystemen. Versuche haben gezeigt, daß die Berechnungen der Wirklichkeit entsprechen; ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Anzahl und die Komplexität der elektrischen Felder, insbesondere der Linsenfelder, gesteigert werden kann. Die Anzahl Elektroden, die in einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungssystem untergebracht werden können ist beschränkt. Die Genauigkeit, mit der eine Vielzahl von Elektroden gegenüber einander angeordnet werden kann, ist beschränkt, die Elektroden haben eine bestimmte Dicke, beispielsweise 100-300 µm, um akustische Rückkopplung auszuschließen. Dies bedeutet aber keine Beschränkung für die Leitermuster. Ein leitender Streifen kann kleinere Abmessungen haben, beispielsweise einige zehn µm. Dadurch lassen sich Linsensysteme konstruieren mit einer Komplexität, die mit einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungssystem unerreichbar ist.
• In einer Ausführungsform werden die Leitermuster derart geformt, daß im Betrieb die erzeugten elektrischen Felder die Elektronenstrahlen konvergieren oder divergieren lassen.
• In einer Ausführungsform werden die Leitermuster derart geformt, daß im Betrieb die erzeugten elektrischen felder die elektronenstrahlen in zwei Richtungen, (nachstehend als x- und y-Richtung bezeichnet) quer zu der Laufrichtung der Elektronenstrahlen (nachstehend als z-Richtung bezecihnet) fokussieren.
• Zur Gewährleistung einer einwandfreien Fokussierung der Elektronenstrahlen werden die Leitermuster derart fegildet, daß die erzeugten elektrischen Felder vorzugsweise etwa periodisch mit einer räumlichen Periode variieren, die dem lateralen Zwischenraum zwischen den Elektronenstrahlen etwa entspricht. Die räumliche Periode ist hier als der Abstand zwischen nahezu gleichen Teilen der elektrischen Felder zu verstehen. Jeder Elektronenstrahl erhält dann eine nahezu gleiche Fokussierung. Es können geringfügige Unterschiede zwischen den Ausführungsformen in bezug auf die Foussierung der Elektronenstrahlen auftreten, beispielsweise zur Verbesserung des Astigmatismus der Elektronenstrahlen. Vorzugsweise ist der Quotient der räumlichen Periode und des Abstandes zwischen den leitenden Mustern größer als 0,5. Für einen Quotienten kleiner als 0,5 ist es schwierig, ein quadripolares Feld zu erzeugen, das stark genug ist den Elektronenstrahl zu fokussieren.
• Vorzugsweise übersteigt die Anzahl Perioden der erzeugten Felder die Anzahl Elektronenstrahlen. Dadurch können entgegengesetzte Effekte an den Rändern verringert werden.
• Die räumliche Periode kann in der Richtung des Laufes der Elektronen gesehen variieren. Dies ermöglicht es, daß eine Fokussierung und Divergierung oder Konvergierung der Elektronenstrahlen gleichzeitig durchgeführt werden.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Elektronenstrahlröhre (1) mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, mit dem Kennzeichen, daß in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem Leitermuster vorgesehen sind, die in einem Abstand voneinander liegende Leiterelemente aufweisen, die auf zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen vorgesehen sind, wobei diese Leiterelemente sich etwa parallel zu der genannten Ebene auf beiden Seiten derselben erstrecken, wobei auf jeder Oberfläche wenigstens zwei Leiterelemente mit einem Zwischenraum in Form eines Isoliergebietes in der Richtung der Fortpflanzung des Elektronenstrahls vorgesehen sind, und daß die Elektronenstrahlröhre Mittel anlweist zum Zuführen elektrischer Potentialunterschiede zwischen den wenigstens zwei Leiterelementen, die derart gebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder in der Richtung des Laufes der Elektronenstrahlen (z-Richtung) und in einer Richtung etwa parallel zu der genannten Ebene und etwa quer zu der Richtung des Laufs des Elektronenstrahls (x-Richtung).
• Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhre weist das Kennzeichen auf, daß das Leitermuster einen meanderförinigen Widerstand hat, an den eine elektrische Spannung angelegt werden kann.
• Dadurch sind nur wenige Prozeßschritte erforderlich und esb gibt nur wenige Kontaktstellen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 einen Schnitt durch eine Elektronenstrahlröhre nach dem Stand der Technik,
• Fig. 2 einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem nach dem Stand der Technik,
• Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre,
• Fig. 4 einen Schnitt und teilweise eine Draufsicht eines Elektronenstrahlerzeugungssystems für eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre,
• Fig. 5a und 5b eine Untenansicht flacher Platten mit einem Leitermuster für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem für eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre,
• Fig. 6a und 6b eine Darstellung des Effektes der zwischen den leitenden Streifen erzeugten Felder,
• Fig. 7 bis 15 weitere Beispiele der Erfindung.
• Die Figuren sind nicht maßgerecht dargestellt. Im allgemeinen werden in den Figuren gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen angegeben.
• Die Elektronenstrahlröhre, in diesem Beispiel die Farbbildröhre 1, enthält eine evakuierte Hülle 2, die aus einem Bildfenster 3, einem kegelförmigen Teil 4 und einem Hals 5 besteht. In dem Hals 5 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 zum Erzeugen dreier in einer Ebene, der In-Line-Ebene, hier der Zeichenebene, befindlicher Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 vorgesehen. Auf der Innenseite des Bildfensters befindet sich ein Bildschirm 10. Dieser Bildschirm 10 hat eine Vielzahl rot, grün und blau aufleuchtender Phosphorelemente. Auf der Strecke zum Bildschirm 10 werden die Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 mit Hilfe der Ablenkeinheit 11 über den Bildschirm 10 abgelenkt und passieren dabei eine vor dem Bildvenster 3 vorgesehene Farbselektionselektrode 12, die eine dünne Platte mit Öffnungen 13 aufweist. Die drei Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 passieren die Öffnungen der Farbselektionselektrode derart, daß sie sich in einem kleinen Winkel schneiden und dadurch je nur Phosphorelemente ein und des selben Farbtons treffen.
• Fig. 2 zeigt im Schnitt ein bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystem, in diesem Beispiel ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, wie dies aus EP-A-023 1964 bekannt ist. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem hat eine gemeinsame Elektrode 20, in der drei Kathoden 21, 22 und 23 befestigt sind, und ein gemeinsames plattenförmiges Schirmgitter 24. Die drei mit ihren Achsen in einer Ebene liegenden Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 werden mit Hilfe für die drei Elektronenstrahlen gemeinsamer Elektrodensystemen 25 (G3) und 26 (G4) fokussiert. Das Elektrodensystem 25 enthält zwei becherförmige Elektroden, einer ersten Elektrode 27 und einer zweiten Elektrode 28, die mit ihren offenen Enden einander zugewandt sind. Die Hauptlinse wird durch das erste Elektrodensystem G3 und das zweite Elektrodensystem oder die Anoder G4 gebildet. Die Elektrode 26 enthält nur einen becherförmigen Teil 29 und eine Zentrierbüchse 30, deren Boden mit Öffnungen 31 versehen ist, durch welche die Elektronenstrahlen hindurchtreten. Die Elektrode 28 ist mit einem sich zur Elektrode 26 hin erstreckenden Rand 32 und die Elektrode 26 mit einem sich zur Elektrode 28 hin erstreckenden Rand 33 versehen. In dem vertieften Teil 34, der sich senkrecht zu den Achsen 35, 36 und 37 der Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 erstreckt, sind Öffnungen 38, 39 und 40 vorgesehen. In dem vertieften Teil 41, der sich im wesentlichen senkrecht zu der Achse 36 des mittleren Elektronenstrahls 7 erstreckt, sind Öffnungen 42, 43 und 44 vorgesehen. Die Öffnungen der Elektroden sollen genau angebracht und genau gegenüber einander in einer Elektrode vorgesehen sein. Die Hilfselektrode GAST, die als eine flache Platte mit länglichen Öffnungen 45, 46 und 47 gebildet ist, ist in einem bestimmten Abstand von der Hauptlinse vorgesehen. Die Elektroden sollen genau gegenüber einander angeordnet sein. Die Öffnungen in den Elektroden sollen äußerst genau angebracht sein. Je nachdem mehr Anforderungen an die elektrischen Felder gestellt werden, welche die Linsen bilden, werden dem Elektronenstrahlerzeugungssystem immer mehr Elektroden und Hilfselektroden mit immer komplizierteren Formen hinzugefügt. Manche Entwürfe enthalten etwa 15 Elektroden und Hilfselektroden. Für HDTV ist jedoch eine noch weitere Verbesserung der elektrischen Felder für die Elektronenstrahlen notwendig, was mit einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungs system nicht oder nur in geringem Ausmaß und mit hohen Kosten möglich ist.
• Die Erfindung hat u.a. zur Aufgabe eine andere Form für ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zu schaffen. Fig. 3 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße Elektronenstrahlröhre. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 131 enthält Kathoden 21, 22 und 23 und Elektroden 20 und 24. Weiterhin enthält es zwei Platten, in diesem Fall planparallel vorgesehene Glasplatten 132 und 133. Fig. 4 zeigt teilweise in Draufsicht (Glasplatte 132) und teilweise im Schnitt (Kathoden 21, 22 und 23 und Elektrden 20 und 24) das Elektronenstrahlerzeugungssystem 131. Die Elektronenstrahlen bewegen sich im Betrieb zwischen den Glasplatten 132 und 133. Auf den Glasplatten sind Leitermuster vorgesehen. Die Elektronenstrahlröhre enthält Mittel zum Zuführen elektrischer Potentiale zu den Leitermustern. Zwischen den Glasplatten werden im Betrieb elektrische Felder erzeugt, u.a. Linsenfelder und Basis-Elektrodeschleunigeungsfelder. Die Leitermuster können beispielsweise durch photolithographische Verfahren mit hoher Genauigkeit angebracht werden. Die Anzahl Elemente, die gegenüber einander vorgersehen werden müssen, hat stark abgenommen.
• Fig. 5a zeigt in Untenansicht eine flache Platte 132. Auf der flachen Platte ist ein Leitermuster 134 vorgesehen, das eine Anzahl Leiterstreifen 141 aufweist. Auf der anderen flachen Platte 133 ist ein entsprechendes Leitermuster vorgesehen. Die Streifen bilden elektrische Felder, die in einer Richtung quer zu den Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 und in der Ebene der Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 (und folglich etwa parallel zu den Ebenen, in denen die Leitermuster sich erstrecken (diese Richtung ist in Fig. 5a durch die Linie I-I und in Fig. 5b durch die x-Richtung angegeben) etwa periodisch variieren. Die räumliche Periode entspricht etwa dem Abstand zwischen den Elektronenstrahlen. Dies führt dazu, daß jedes Bündel etwa dasselbe elektrische Feld erfährt und daß das elektrische Feld zwischen den Elektronenstrahlen von dem elektrischen Feld für die Mitte der Elektronenstrahlen abweicht.
• Fig. 5b zeigt eine Einzelheit einer Platte. Darin sind eine Anzahl Äquipotentiallinien 142 dargestellt. Das Potential (in Volt) ist angegeben. Ein elektrisches Feld, das gemäß den Äquipotentiallinien 142 aufgebaut ist, variiert in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronen (z-Richtung) sowie in einer Richtung quer zu der z-Richtungund parallel zu der Ebene durch die Elektronenstrahlen (x-Richtung). Die fokussierende Wirkung eines derartigen Potentialfeldes wird anhand der Fig. 6a bis 6d erläutert. Die Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls 7 ist als z-Richtung bezeichnet. Um diese Äquipotentiallinien sind leitende Gebiete 141 auf der Oberfläche der Platte angebracht. Wenn diesen leitenden Gebieten 141 die Potentiale, wie angegeben, zugeführt werden, bildet sich zwischen den Platten ein elektrisches Feld etwa gemäß den angegebenen Äquipotentiallinien. Dieses Feld beschleunigt die Elektronen in dem Elektronenstrahl in der z-Richtung und fokussiert den Elektronenstrahl 7 in der x- Richtung sowie in einer Richtung quer zu der x- und der z-Richtung; hier auch als y- Richtung bezeichnet.
• Berechnungen haben gezeigt, daß die Linsenfelder, die zwischen den Platten gebildet werden, von der gleichen Qualität gemacht werden können wie bei den bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystemen. Versuche haben gezeigt, daß die Berechnungen der Wirklichkeit entsprechen. Nebst der Tatsache, wie oben bereits erwähnt, daß die gebildeten Linsen gegenüber einander (die bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystemen enthalten meistens eine Anzahl hintereinander vorgesehener Linsen) genau angeordnet werden können, ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die Anzahl Linsenfelder stark vergrößert werden kann. Die Anzahl Elektroden, die in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem untergebracht werden kann, ist dadurch beschränkt, daß die Genauigkeit, mit der eine Vielzahl von Elektroden gegenüber einander angeordnet werden kann, beschränkt ist und dadurch, daß die Elektroden zur Vermeidung von Mikrophonieproblemen eine bestimmte Dicke haben. Die Anzahl leitender Streifen auf den Oberflächen, in diesem Beispiel auf den flachen Platten, ist jedoch dadurch nicht beschränkt. Dies bietet die Möglichkeit kompliziertere Linsensysteme zu bauen al;s bei herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungssystemen möglich ist. Namentlich für HDTV ist dies von bedeutung.
• Ein weiterer Vorteil tritt beispielsweise in der Ausführungsform auf, wobei die Vorfokussierung durch Elektroden stattfindet. Eine derartige Vorfokussierung verursacht positive sphärische Aberration, was bedeutet, daß die weiter nach außen liegenden Strahlen in der Vorfokussierungslinse zu stark abgelenkt werden. Dadurch werden die Außenelektronen eines Elektronenstrahls, in der z-Richtung gesehen, eher fokussiert als die Mitte des Elektronenstrahls. Eine derartige positive sphärische Aberration läßt sich in einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugungssystem nicht ausgleichen. Durch diesen Linsenfehler kann nur der Mittenteil der Vorfokussierungslinse verwendet werden, d.h. der Durchmesser des Elektronenstrahls soll wesentlich kleiner sein als der Linsendurchmesser. Es ist möglich, daß durch Leitermuster, wie oben beschrieben, elektronenoptische Linsen hergestellt werden können mit negativer sphärischer Aberration, d.h., daß die weiter nach außen liegenden Strahlen weniger stark abgelenkt werden. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektronenstrahlröhe enthalten Leitermuster, zwischen denen im Betrieb eine elektronenoptische Linse gebildet wird mit einer negativen sphärischen Aberration und eine Elektronenlinse mit einer positiven sphärischen Aberration. Die sphärischen Aberrationen, die durch die beiden elektronenoptischen Linsen gebildet werden, gleichen einander wenigstens teilweise aus. Die Elektronenlinse kann beispielsweise eine Vorfokussierungslinse sein, wobei zwischen den Leitermustern eine Hauptlinse gebildet wird, oder die Elektronenlinse kann beispielsweise eine Hauptlinse sein, wobei zwischen den Leitermustern eine Vorfokussierungslinse gebildet wird. Verringerte sphärische Aberration ist für HDTV von Bedeutung.
• Die Fig. 6a bis 6d zeigen den Effekt der zwischen den Streifen erzeugten elektrischen Felder. In den Fig. 6a bis 6d ist die Richtung des Elektronenstrahls als die z-Richtung definiert, die Richtung quer zu dem Elektronenstrahl und quer zu den Platten ist als y-Richtung definiert. Fig. 6a ist eine Ansicht zweier leitender Gebiete 61 und 62, die durch ein isolierendes Gebiet 63 voneinander getrennt sind. Fig. 6b zeigt einen Schnitt gemäß der Linie I-I. Diese Linie erstreckt sich parallel zu der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (z-Richtung). Die leitenden Gebiete 61 und 62 sind auf flachen Platten 64 und 65 abgebracht. Im betrieb werden den Gebieten 61 und 62 zwei verschiedene elektrische Potentiale zugeführt, so daß es zwischen den Gebieten 61 und 62 einen Potentialunterschied gibt. Dadurch werden elektrische Felder erzeugt. Diese elektrischen Felder fokussieren einen Elektronenstrahl E in der y-Richtung, wie in Fig. 6b dargestellt. In der x-Richtung (der Richtung senkrecht zu der y-Richtung und der z- Richtung) tritt weder im Querschnitt noch in der Richtung des Elektronenstrahls eine Anderung auf. Es tritt keine Variation in dem elektrischen Feld in der x-Richtung auf Mit einer derartigen Anordnung ist es nicht möglich, einen Elektronenstrahl in zwei Richtungen, der x- und der y-Richtung zu fokussieren. Fig. 6c zeigt in Draufsicht schematisch die Form leitender Gebiete, mit denen eine Vierpollinse gebildet wird. Fig. 6d zeigt einen Schnitt gemäß der Linie II-II. Das zwischen den Gebieten 65 und 66 gebildete elektrische Feld vergrößert den Querschnitt des Elektronenstrahls in der y- Richtung und verringert den Querschnitt des Elektronenstrahls in der x-Richtung. Die Formen und Abstände zwischen den Gebieten 65 und 66 lassen sich derart wahlen, daß die Verringerung in der x-Richtung größer ist als die Vergrößerung in der y-Richtung. Geht nun ein Elektronenstrahl nacheinander durch eine Linse, wie diese in den Fig. 6a und 6b dargestellt ist, und durch eine Linse, wie diese in den Fig. 6c und 6d dargestellt ist, dann ist der Querschnitt des Elektronenstrahls in der x-Richtung sowie in der y- Richtung verringert, d.h. die Kombination der beiden Linsen wirkt wie eine annähernd rotationssymmetrische Linse. Auch Achtpolfelder und Linsenfelder höherer Ordnung lassen sich herstellen. Durch eine richtige Kombination dieser Linsenfelder ist eine gewunschte Fokussierung der Elektronenstrahlen möglich. Berechnungen haben gezeigt, daß es möglich ist, ein rotationssymmetrisches Linsenfeld herzustellen und Versuche haben gezeigt, daß die Berechnungen der Wirklichkeit entsprechen. Es sei bemerkt, daß eine bestimmte Form von Astigmatismus, d.h. daß die Elektronenstrahlen nicht ganz symmetrisch fokussiert werden, für bestimmte Anwendungsbereiche erwünscht ist, beispielsweise einen von dem Ablenkfeld herbeigeführten Astigmatismus mit einem in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem verursachten entgegengesetzten Astigmatismus auszugleichen. Fig. 7a zeigt ein weiteres Beispiel eines Leitermusters 71 auf einer flachen Platte 72. Das Leitermuster 71 enthält eine Anzahl leitender Gebiete 73, die in einer Richtung quer zu den Elektronenstrahlen gesehen, aus einem sich im wesentlichen wiederholenden Hilfsmuster 74 bestehen. Das Leitermuster weist eine Priodizität auf mit einer räumlichen Periode λ etwa entsprechend dem Abstand zwischen den Elektronenstrahlen. Die erzeugten elektrischen Felder sind dadurch annähernd periodisch. Um Effekte der Seiten des Leitermusters auf die Elektronenstrahlen zu vermeiden, wird das Hilfsmuster vorzugsweise neben dem Außen-Elektronenstrahl fortgesetzt. In diesem Beispiel wird das Hilfsmuster (in der Figur durch das eingeklammerte Gebiet bezeichnet) für drei Elektronenstrahlen viermal wiederholt. Es kann, beispielsweise weil für manche Anwendungsbereiche die Außenstrahlen vorzugsweise etwas anders fokussiert werden als die Mittenstrahlen, geringe Unterschiede zwischen dem Mittenhilfsmuster und den Außenhilfsmustern geben. Die erzeugten Felder weisen dann annähernd eine Periodizität mit einer räumlichen Periode auf Fig. 7b zeigt als Funktion des Quotienten λ/h der räumlichen Periode λ, die dem Abstand zwischen den Elektronenstrahlen nahezu entspricht, und des Abstandes h zwischen den Leitermustern die relative Stärke Q eines Vierpolfeldes. Vorzugsweise ist dieser Quotient mehr als 0,5. Fur Werte kleiner als 0,5 ist die relative Stärke des Vierpolfeldes gering. Die Kurve zeigt ein Maximun für λ/h zwischen 1 und 2 und gleich etwa 1,5. Vorzugsweise liegt der genannte Quotient in diesem Gebiet. Wenn beispielsweise der Abstand zwischen den Elektronenstrahlen etwa 7 mm beträgt, dann ist der Abstand zwischen den Mustern vorzugsweise weniger als 14 mm und vorzugsweise etwa 4,7 mm.Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Figur zeigt, daß die Periodizität oder der Wiederholungsabstand zwischen den Hilfsmustern geändert werden kann. Dies führt dazu, daß die Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 auf einander zu abgelenkt werden, wie in der Figur dargestellt. Ein gleicher Effekt läßt sich dadurch erzielen, daß die Muster gegenüber den Elektronenstrahlen gekrümmt ausgebildet werden, wie in Fig. 9 dargestellt. In Fig. 9 ist die Glasplatte 90 mit leitenden Gebieten 91 versehen. In diesem Beispiel kreuzen sich die Bündel in dem Gebiet 92 und werden in dem Gebiet 93 aufeinander zu abgelenkt. In diesem Beipsiel variieren die erzeugten elektrischen felder derart, daß die Elektronenstrahlen konvergiert werden.
• Die Fig. 10 und 11 zeigen wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung. In diesem Beispiel sind die Elektroden 20 und 24 nach Fig. 4 durch eine flache Platte 100 mit Leitergebieten 101, 102 und 103 ersetzt worden, wodurch eine Planartriode gebildet ist. Die Azzahl Einzelteile, aus denen das Elektronenstrahlerzeugungs System aufgebaut ist, ist dadurch weitgehend verringert. In diesem Ausführungsbeispiel ist daher ein Teil der Elektroden auf einer Platte ausgebildet, die sich quer zu den Elektronenstrahlen erstreckt.
• Es dürfte einleuchten, daß im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. Das Beispiel zeigt ein Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeu gen dreier Elektronenstrahlen. Die Erfindung läßt sich auch mit großem Vorteil anwenden bei Elektronenstrahlröhren mit Elektronenstrahlerzeugungssystemen, mit denen eine Reihe von Elektronenstrahlen erzeugt werden. Die Fig. 12a und 12b zeigen ein derartiges Elektronenstrahlerzeugungssystem. Fig. 12a zeigt eine teilweise schaubildliche Ansicht. Fig. 12b zeigt einen Schnitt. Elektronenstrahlen 120 werden von dem Emissionselement 122 emittiert und werden beschleunigt und durch Leitermuster 123 auf den flachen Platten 124 und 125 über Bahnen geleitet. In dem beispiel sind die Platten, auf denen die Leitermuster angebracht sind flach und gegenüber einander planparallel angeordnet. Die Platten können einigermaßen gekrümmt sein, wie in den Fig. 13a und 13b, oder miteiannder einen geringen Winkel einschließen, wie in Fig. 14 dargestellt. In den Fig. 13a und 13b sind die Platten 200 und 201 einigermaßen gekrümmt. Fig. 13a zeigt eine schaubildliche Ansicht, Fig. 13b zeigt einen Schnitt. Die Lage der Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 ist in Fig. 13b angegeben. Die Platten können aus Glas sein oder aus einem anderen elektrisch isolierenden materials oder aber aus einem mit einem elektrisch isolierenden Material bedeckten Metall.
• Die Fig. 15 und 16 zeigen zwei mögliche Konstruktionen, mit denen einem Leitermuster Spannungen zugeführt werden können. In Fig. 15 ist auf der Glasplatte 150 außer dem Leitermuster 151, das aus einer Anzahl Streigen 152 Basis- Elektrodeesteht, ein Widerstandsmeander 153 vorgesehen. Zwischen dem Widerstandsmeander 153 und den leitenden Streifen 152 befinden sich elektrische Verbindungen 154. An den Widerstandsmeander 153 wird dadurch, daß den elektrischen Verbindungen elektrische Spannungen zugeführt werden, eine Spannung V&sub1; angelegt. Etwaige Materialien für eine derartige Widerstandsschicht sind u.a. RuO&sub2; und In&sub2;O&sub3;. In Fig. 16 besteht das Leitermuster 161 an sich aus einer Meanderschicht mit einem bestimmten Widerstandswert und zwischen dem Anfang und dem Ende des Leitermusters wird eine Spannung V&sub2; angelegt.
• Im Rahmen der Erfindung wird unter "Elektronenstrahlröhre" nicht nur eine Bildwiedergabeanordnung verstanden, sondern auch beispielsweise ein Elektronenmikroskop oder eine Bildaufnahmeröhre. Bei derartigen Geräten werden auch Elektronenstrahlen von einem Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugt.
• Die Erfindung eignet sich durchaus für eine Elektronenstrahlröhre mit einem "In-Line"-Elektronenstrahlerzeugungssystem.
• In den Beispielen werden Elektronenstrahlröhren mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem dargestellt, in dem mehr als nur ein Elektronenstrahl erzeugt wird. Die Effindung beschränkt sich nicht darau, obschon sie für eine solche Elektronenstrahlröhre besonders geeignet ist. In den Ausführungsformen der Erfindung kann die Elektronenstrahlröhre ein oder mehrere Elektronenstrahlerzeugungssysteme aufweisen zum Erzeugen nur eines Elektronenstrahls, wobei in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem auf zwei einander gegenüber liegenden Oberflächen Leistermuster vorgesehen sind, die sich in Ebenen etwa parallel zu der Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls erstrecken, und die Elektronenstrahlröhre Mittel aufweist um zwischen den Leitermustern elektrische Felder zu erzeugen, wobei die Leitermuster derart gebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder in der Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls variieren und in einer Richtung etwa parallel zu den genannten Flächen und etwa quer zu der Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls variieren. Vorzugsweise sind dann die Leitermuster derart gebildet, daß im Betrieb die elektrischen Felder den Elektronenstrahl in zwei Richtungen quer zu der Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls fokussieren.
• Eine weitere Abwandlungen sind beispielsweise:
• In der dargstellten Ausführungsform enthält das Elektronenstrahlerzeugungssystem Platten, wobei auf einander zugewandten Flächen der Platten Leitermuster vorgesehen sind. Die Platten sind gleichsam Elemente, die flache Oberflächen aufweisen, auf denen die Leitermuster angebracht sind. Eien Abwandlung kann beispielsweise daraus bestehen, daß die Elemente, auf denen die Leitermuster angebracht sind, eine andere Form aufweisen, beispielsweise zwei halbe Rotationszylinder, die mit ihren flachen Seiten amander zugewandt sind, oder zwei andere Körper, die flache Seiten aufweisen, wobei die flachen Seiten einander zugewandt sind.
• Das Elektronenstrahlerzeugungssystem weist in der dargestellten Ausführungsform zwei Platten auf. Dies bedeutet nicht, daß die Erfindung sich auf Ausführungsformen beschränkt, in denen das Elektronenstrahlerzeugungssystem nur zwei Platten aufweist. In einer Abwandlung im Rahmen der Erfindung kann das Elektronenstrahlerzeugungssystem mehrere Sätze von Platten aufweisen, beispielsweise einen Satz von Platten mit Leitermustern zur Vorfokussierung, wobei der Abstand zwischen den Leitermustern relativ gering ist, und einen satz von Platten mit Leitermustern für die Hauptlinse, wobei der Abstand zwischen den Leitermustern relativ groß ist. Zwischen diesen zwei Plattensätzen können, in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen gesehen, weitere Elemente des Elektronenstrahlerzeugungssystems vorgesehen sein.
• In den dargestellten Beispielen sind die Platten flach. In einer Abwandlung können die Platten, in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahles gesehen, eine Stufe aufweisen. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen den Platten stufenweise. Dies ermöglicht es beispielsweise auf nur einem Plattensatz die oben genannten Vorfokussierungs- und Hauptlinsenleitermuster vorzusehen.
• In den dargestellten Beispielen sind deutlichkeitshalber die Platten als zwei einzelne Leitermusterträger ausgebildet. Bei Abwandlungen der Erfindung können die Platten einen Teil eines größeren Ganzen sein. Die Platten können beispielsweise durch Seitenwände miteinander verbunden sein. Dies steigert die Stabilität der Konstruktion und verringert damit die Gefahr vor Bruch oder vor akustischer Rückkopplung Zugleich können die Leitermuster auf den beiden Platten über die Seitenwände miteinander verbunden werden, was die Möglichkeit bietet, die Anzahl elektrischer Anschlüsse zu verringern. Die Seitenwände können sich quer zu den Platten erstrecken, oder beispielsweise sich fließend bogenfbrmig von der einen zu der anderen Platte erstrecken. Die Leitermuster können über die Seitenwände in einander übergehen.

Claims (12)

1. Elektronenstrahlröhre (1) mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen (6) einer Anzahl Elektronenstrahlen (7, 8, 9), die sich in einer einzigen Ebene erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß Leitermuster (134, 71, 123, 161) in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem vorgesehen sind, die in einem Abstand voneinander liegende Leiterelemente (65, 66, 73, 91, 141, 152) aufweisen, die auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen vorgesehen sind und sich etwa parallel zu der genannten Ebene auf beiden Seiten derselben erstrecken, wobei aufjeder Fläche wenigstens zwei Leiterelemente vorgesehen sind, die in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (z-Richtung) durch ein Isoliergebiet in einem Abstand voneinander liegen und daß die Elektronenstrahlröhre Mittel aufweist zum Erzeugen elektrischer Potentialdifferenzen zwischen wenigstens den zwei Leiterelementen zum Bilden elektrischer Felder zwischen den Leiterelementen, wobei diese Leiterelemente (65, 66, 73, 91, 141, 152) derart gebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (z-Richtung) und in einer Richtung, nahezu parallel zu der genannten Ebene und etwa senkrecht zu der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (x-Richtung) variieren.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster derart ausgebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder die Elektronenstrahlen konvergieren oder divergieren lassen.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Felder die Elektronenstrahlen in zwei Richtungen quer zu der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen fokussieren.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Leitermuster derart gebildet sind, daß die erzeugten elektrischen Felder etwa periodisch mit einer räumlichen Periode variieren, die dem seitlichen Abstand (λ) zwischen den Elektronenstrahlen nahezu entspricht.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus der räumlichen Periode und des seitlichen Abstandes (h) zwischen den Leitermustern größer als 0,5 ist.

6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster derart gebildet sind, daß die erzeugten Felder mehr Perioden enthalten als daß es Elektronenstrahlen gibt.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster derart gebildet sind, daß in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen gesehen, die räumlichen Perioden variieren.

8. Elektronenstrahlröhre (1) mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen nur eines Elektronenstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß Leitermuster in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem vorgesehen sind, die in einem Abstand voneinander liegende Leiterelemente aufweisen, die auf zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen vorgesehen sind, wobei diese Leiterelemente sich etwa parallel zu der genannten Ebene auf beiden Seiten derselben erstrecken, wobei auf jeder Oberfläche wenigstens zwei Leiterelemente mit einem Zwischenraum in Form eines Isoliergebietes in der Richtung der Fortpflanzung des Elektronenstrahls vorgesehen sind, und daß die Elektronenstrahlröhre Mittel aufweist zum Zuführen elektrischer Potentialunterschiede zwischen den wenigstens zwei Leiterelementen, die derart gebildet sind, daß im Betrieb die elektrischen Felder in der Fortpflanzungsrichtung der Elektronenstrahlen (z-Richtung) und in einer Richtung etwa parallel zu der genannten Ebene und etwa quer zu der Fortpflanzungsrichtung Elektronenstrahls (x-Richtung) variieren.

9. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb die elektrischen Felder den Elektronenstrahl in zwei Richtungen quer zu der Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls fokussieren.

10. Elektronenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster eine Anzahl gekrümmter Streifen aus leitendem Material aufweisen.

11. Elektronenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitermuster einen meanderförmigen Widerstand (153) aufweist, dem eine elektrische Spannung V&sub1; zugeführt werden kann.

12. Elektronenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Leitermuster ein meanderförmiger Widerstand vorgesehen ist, wobei es zwischen den Leitermustern und dem meanderförmigen Widerstand elektrische Verbindungen gibt und wobei dem genannten meanderförmigen Widerstand eine elektrische Spannung zugeführt wird.