DE1957247C3

DE1957247C3 - Bildröhre

Info

Publication number: DE1957247C3
Application number: DE1957247A
Authority: DE
Inventors: Alfred John Lexington Mass. Gale (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-22
Filing date: 1969-11-14
Publication date: 1975-04-17
Also published as: SE370812B; US3624273A; GB1267103A; DE1957247B2; DE1957247A1; FR2023892A1; DE1966798A1; NL6917565A

Description

1

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Bildröhre in schematischer Darstellung zur Veranschaulichung der Hauptabmessungen,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1 zur Darstellung eines Teilbereiches von Teilchenquellen,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von F i g. 1 zur Veranschaulichung von dem Bildschirm zugeordneten Teilelementen,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von F i g. 1 zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen den emittierenden Teilchequellen und dem lumineszierenden Bildschirm,

Fi g. 5 einen Auschnitt aus F i g. 4 in wesentlich vergrößerter Darstellung,

F i g. 6 ein gegenüber F i g. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung,

F i g. 7 ein weiteres gegenüber F i g. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung,

F i g. 8 ein weiteres gegenüber F i g. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung,

F ? g. 9 ein weiteres gegenüber F i g. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit anderen emittierenden Teilchenquellen in ähnlicher Darstellung,

Fig. 10 ein weiteres gegenüber Fig. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit anderen emittierenden Quellen in ähnlicher Darstellung,

F i g. 11 einen Ausschnitt aus F i g. 10 in wesentlich vergrößerter Darstellung.

Gemäß F i g. 1 stellt eine vordere ebene Fläche 20 allgemein die Ebene eines lumineszierenden Bildschirmes dar, auf welchem ein Bild wiedergegeben wird. Dieser Bildschirm weist eine Höhe Λ und eine Breite w auf. Eine Anordnung von geladenen Teilchen aussendenden Teilchenquellen ist allgemein an einer rückwärtigen Fläche 21 der Bildröhre vorgesehen. Die Dicke oder Tiefe d der Bildröhre ist wesentlich geringer als die Breite w des Bildschirmes an der Fläche 20, und zwar vorzugsweise in einer Größenordnung von etwa einem Zehntel der Breite w. Der ins einzelne gehende Aufbau ist nachfolgend in Verbindung mit F i g. 2 bis 4 erläutert.

Gemäß F i g. 2 bildet eine isolierende Gitterstruktur bzw. eine Lochgitterplatte eine Reihenanordnung evakuierter Kanäle 23, wie sich am besten aus F i g. 4 ergibt Der rhombische Querschnitt jedes dieser Kanäle entspricht allgemein in seinen Dimensionen dem zweckmäßigen Verhältnis von Breite zu Höhe des Bildschirmes an der Fläche 20 gemäß F i g. 1. Das Verhältnis dieser Abmessungen bei normalen Fernsehbildröhren beträgt etwa 4:3. Jeder Kanal befindet sich am Ende mit einem besonderen Flächenbereichselement des lumineszierenden Bildschirmes in Ausrichtung. Insbesondere befindet für die Zwecke einer farbigen Wiedergabe jeder Kanal sich in Ausrichtung mit einem besonderen Farbflächenelement Beispielsweise kann gemäß Fig. 2 ein Kanal 23a dem roten Inhalt eines übertragenden Bildes zugeordnet sein, ein Kanal 23b dem grünen Inhalt und ein Kanal 23 cdem blauen Inhalt Obgleich die Kanäle mit einem rhombischen Querschnitt veranschaulicht sind, können sie auch andere zweckmäßige Querschnitte aufweisen, beispielsweise Kreisquerschnitte.

Jeder evakuierte Kanal 23 befindet sich an dem anderen Ende in Ausrichtung mit einer getrennten Elektronen emittierenden Teilchenquelle. Die Lochgitterplatte ergibt auf diese* Weise eine elektrische und mechanische Trennung der emittierenden Teilchenquellen an dem Kathodenende und auch der Bildschirmflächenelemente an dem Anodenende, wie dies in Einzelheiten in Verbindung mit den folgenden Figuren noch näher erläutert ist.

Für das besondere, in Verbindung mit F i g. 2 bis 4 beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein getrennter Kanal in Zuordnung zu jedem Farbelement veranschaulicht. Da jedoch die von dem Ende der Teilchenquelle emittierten Teilchen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Elektronen zu dem Ende des hier als Anode arbeitenden Bildschirm mit verhältnismäßig geringer Winkeldispersion verlaufen, sind derartige getrennte Kanäle nicht notwendigerweise erforderlich, und jeder Kanal kann sich in Ausrichtung mit mehr als einer als Kathode arbeitenden Teilchenquelle nebst entsprechendem Bildschirmelement befinden. Es muß jedoch genügend isolierendes Stützmaterial verwendet werden, um zuverlässige dem äußeren Luftdruck auf die im wesentlichen ebenen Bild- und Kathodenflächenebenen der Bildröhre zu widerstehen. Um die Wirkungsweise der Bildröhre in möglichst deutlicher Weise zu beschreiben, ist in den folgenden Erläuterungen eine Ausführungsform unter Verwendung getrennter Kanäle für jede Kombination aus Teilchenquelle und entsprechendem Bildschirmelement betrachtet, wobei die Gesamteinrichtung zur Anwendung bei der Erzeugung eines Farbbildes beschrieben ist.

Gemäß F i g. 2 bis 4 bildet an dem emittierenden Endbereich, also am kathodenseitigen Ende 24 der BiId-

röhre eine Mehrzahl von Leitern die oberen Elektroden 26 einer geeigneten Dünnfilm-Kathodenstruktur; eine Mehrzahl von Leitern bildet untere Elektroden 27 hiervon. Gemäß F i g. 2 ist eine Elektrode 26a einem Kanal 23 a zugeordnet, eine Elektrode 26 b einem Kanal 23 b und eine Elektrode 26 c einem Kanal 23 c, wobei diese Folge über die gesamte Reihenanordnung wiederholt ist. Wenn eine Gruppe von drei benachbarten Elektroden (z.B. 26a, 26 b, 26c) sowie ein Paar benachbarter Elektroden 27 mit Energie beaufschlagt werden, um

einen Elektronenstrom hervorzurufen, wird ein besonderes Tripel von emittierenden Teilchenquellen eingeschaltet, wobei eine Teilchenquelle jeweils einer Farbe entspricht, und es wird lediglich ein solches besonderes Tripel aktiviert.

F i g. 3 zeigt den anodenseitigen Endbereich 25 der Bildröhre gegenüber dem kathodenseitigen Endbereich an dem anderen Ende der isolierenden Lochgitterplatte 22. Bei diesem anodenseitigen Endbereich ist eine Anordnung von Lumineszenzpunkten 28 in Form von

Phosphorflächenelementen in Zuordnung zu jedem Kanal 23 dargestellt Jedes Phosphorelement ist, wie nachfolgend beschrieben, einer bestimmten Farbe zu-

, geordnet Somit entspricht das Phosphorelement 28 ί beispielsweise dem roten Inhalt, das Phosphorelemeni

SS 286 dem grünen Inhalt und das Phosphorelement 28 < dem blauen Inhalt

Fig. 4, 5 zeigen in Einzelheiten die gesamten Ka thoden- und Anodenstrukturen. Gemäß diesen Figurer ist jede der Teilchenquellen in Form von Kathoden 3( an einer Isolierplatte 29 ausgebildet Die vorzugsweis« aus Aluminium bestehenden Elektroden 27 bilden un tere Elektroden jeder der Reihen von Elektronen emit tierenden Kathoden 30. Eine isolierende Verbund schicht bzw. Festkörperschicht, vorzugsweise aui

Siliziumdioxid bestehend, ist über den Elektroden 2' ausgebildet In dem Bereich 32 jeder Kathode ist di< Dicke der isolierenden Festkörperschicht geringer al diejenige in Zwischenbereichen 33. Bei einem bevor

zugten Ausführungsbeispiel liegt die Dicke der Festkörperschicht 31 in dem Bereich 32 zwischen 0,03 und 03 Mikron und kann vorzugsweise 0,1 Mikron betragen. In den Zwischenbereichen 33 kann die Dicke der isolierenden Festkörperschicht beispielsweise in der Größen-Ordnung von 1 Mikron oder darüber liegen.

Die in vertikalen Spalten verlaufenden Elektroden 26 sind über der Siliziumdioxidschicht ausgebildet und bestehen beispielweise aus Gold in verhältnismäßig dikken Schichten, und zwar in der Größenordnung von 0,1 Mikron oder darüber über dem Bereich 33, wo die isolierende Festkörperschicht 31 am dicksten ist. Die Elektroden 26 sind verhältnismäßig dünn, wo sie auf den benachbarten Bereichen 32 der Festkörperschicht 31 ausgebildet sind. In solchen Bereichen können die Elektroden 26 einige Hundertstel Mikron dick sein, vorzugsweise 0,03 Mikron.

An dem entgegengesetzten Ende der isolierenden Lochgitterplatte 22 sind die Lumineszenzpunkte 28 vorgesehen, welche durch einen leitenden Film 34 miteinander verbunden sind, wobei sowohl die durch Phosphorelemente gebildeten Lumineszenzpunkte als auch der eine Zwischenverbindung herstellende leitende Film an einer transparenten Platte 35 haften. Eine Reihenanordnung von vielfach dielektrischen Filtern 36 deren Zweck nachfolgend noch erläutert ist, kann aui Wunsch zwischen die Platte 35 sowie die Schicht der Phosphorelemente und leitenden Filme 34 gemab F i g. 4 eingesetzt sein.

Wenn eine positive Potentialdifferenz von der betreffenden Elektrode 26 zu einer entsprechenden betreffenden Elektrode 27 vorliegt, emittiert die besondere Kathode Elektronen in einen ^entsP^re _M ^chfⁿ^ⁿ Vakuumkanal 23, wobei der Betrag der erforderlichen Potentialdifferenz für diesen Zweck von den Abmessungen der Kathode abhängt. Für eine Süiziumdoxidschicht von etwa 0,1 Mikron liegt diese Potentialdifferenz typischerweise in derGrößenordnung von 200 Volt Im Ruhestand oder nicht emittierendem Zustand s nd die Elektroden 26, 27 auf etwa gle.chen Potentialen relativ dicht bei Massepotential gehalten. Synchron zu der übertragenen Bildinformation wird jede Elektrode 27 (oder Elektrodenpaar im Falle einer Farbanzeige) aufeinanderfolgend auf ein negatives Potential gleich der Grenze für die Elektrodenemission zwischen dieser Elektrode sowie der in Ruhe befindlichen Elektrode 26 geschaltet In Abhängigkeit von dem Helligke^.nhalt oderderLumineszenzdesBildesderubertragenenBild

information werden positive Potentiale in Aufeinander- folge sowie synchron mit dem übertragenen Büd den Elektroden 26 zugeführt, so daß jede Ka J°de metaonen in kurzen Impulsen emittiert, wöbe, dieAnzahl der Elektronen durch die Lumineszenzinformation des übertragenen Bildelementes bestimmt wird.ImFalle eineTSrbwiedergabe -M^ Eld^»*!**"

mation) in dem übertragenen Signal bestimmt_.st B« einem beispielsweisen Betrieb können die den Elektro- 6a den 27 zugeführten Schaltsignale im Bereich von -50 bis 500 Volt liegen- die Modulationssignale an den E lektSen 26 Sen im Bereich von 0-100 Volt liegen. De durch jede Kathode auf diese Weise emittierten Spannungspotential in der Größenordnung von 5000 Volt und darüber gehalten werden kann. Die von jeder Kathode 30 beschleunigten Elektroden treffen auf das entsprechende gegenüberliegend angeordnete punktförmige Phosphorelement des Lumineszenzpunktes 28 und erregen dieses zur Lumineszenz. Für monochromatische Wiedergabe wird im wesentlichen weißes, nicht emittierendes Phosphorelement für jeden Flächenpunkt gewählt; wahlweise kann die Punktkonfiguration für monochromatischen Betrieb vorzugsweise und wirtschaftlicher durch eine stetige dünne Schicht aus Phosphormaterial ersetzt werden, wobei in diesem Fall jeder evakuierte Kanal einem gewählten Flächenelement zugeordnet ist und sich mit diesem in Ausrichtung befindet.

In dem Falle einer Farbwiedergabe wird das Material jedes der Phosphorelemente der Lumineszenzpunkte 28 so gewählt, daß die entsprechenden Pigmentfarben wiedergegeben werden. Wahlweise kann für die Farbwiedergabe der Phosphor so gewählt werden, daß im wesentlichen weißes Licht emittiert wird, entweder als stetige dünne Schicht aus Phosphormaterial oder als Punktkonfiguration, wobei das weiße Licht beim Lumineszieren durch entsprechende viellagige dielektrische oder andere Filter gefiltert wird, wie dies wahlweise für diesen Zweck veranschaulicht ist. Die Filter sind entsprechend ausgebildet, um die gewünschten Farbteile (d. h. rot, grün, blau) des sichtbaren Spektrums durch die transparente Platte 35 zu übertragen.

Fig. 6 zeigt eine Struktur ähnlich Fig. 4, wobei jedoch die isolierende Lochgitterplatte 22 durch zwei isolierende Gitterstrukturen 37,38 ersetzt ist, zwischen denen mehrere mit Durchtritten versehene vertikale Elektroden oder eine Gitterelektrodenschicht 39 mit Durchtritten 40 angeordnet sind. Die in F i g. 6 veranschaulichte Gesamtstruktur weist somit eine Triodenkonfiguration auf, welche verschiedene Betriebsarten ermöglicht Beispielsweise sind in einer Betriebsart die Elektroden 26 alle miteinander verbunden und liegen vorzugsweise auf Massepotential, während die Elektroden 27 (oder entsprechende Elektrodenpaare bei der vorangehend erwähnten Farbwiedergabe) aufeinanderfolgend in der oben in Verbindung mit F i g. 4 beschriebenen Weise an eine Spannung geschaltet werden, welche eine genügend hohe Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 26, 27 ergibt, um eine maximale Elektronenemission nebst entsprechendem Elektronenstrom hiervon zu ermöglichen. Somit ist die anliegende Potentialdifferenz größer als diejenige gemäß Fig. 4, wobei eine Potentialdifferenz in bezug auf die Grenzwert-Elektronenemission verwendet wurde.

Eine Modulationsvorspannung wird daraufhin auf einanderfolgend an die Gitterelektrodenschicht 39 in entsprechender Synchronisation mit der übertragener Bildinformation angelegt, wobei ein geeigneter Bruch teil der von den Kathoden 30 emittierten Elektroner (oder gegebenenfalls alle Elektronen) durch den Durch tritt 40 zu laufen vermögen und auf diese Weise geger die Anodenebene 25 beschleunigt werden. Ein Vortei der Verwendung einer solchen Triodenkonfiguratioi gegenüber der Diodenkonfiguration gemäß Fig. < liegt darin, daß die Kapazität der einzelnen die Gitter elektrodenschicht 39 bildenden Elektroden gegenübe anderen Teilen des Systems wesentlich geringer als* die jenige der Elektroden 26 gemäß F i g. 4 ist Das Gitter elektrodenschicht-System kann infolgedessen bei we sentlich geringerer Energie und damit wirtschaftliche betrieben werden als das System unter Verwenduni

lediglich der Dünnfilmkathode 30 gemäß der vorangehenden Figur.

F i g. 7 zeigt eine Struktur ähnlich derjenigen gemäß F i g. 4,6, wobei die isolierende Lochgitterplatte in drei Abschnitten 41,42,43 ausgebildet ist. Mehrere horizontale Elektroden oder Gitterelektrodenschichten 44 mit Durchtritten 45 sind zwischen Abschnitten 41, 42 angebracht, wobei die Gitterelektroden in Reihen in einer horizontalen Konfiguration angeordnet sind. Mehrere vertikal orientierte weitere Elektroden oder Gitterelektrodenschichten 46 mit Durchtritten 47 sind zwischen Abschnitten 42, 43 angeordnet und entsprechen im wesentlichen der Gitterelektrodenschicht 39 gemäß F i g. 6. Einige wahlweise Betriebsarten der Einrichtung gemäß F i g. 7 sind möglich. Bei einer solchen Betriebsart sind alle Elektroden 26 der Kathode 30 miteinander an eine gemeinsame Spannung gelegt, so daß alle Kathoden stetig Elektronen emittieren. Die im folgenden nur noch als Gitter 44 bezeichneten Schichtbereiche sind normalerweise auf einer Spannung gehalten, welche einen Elektronenfluß durch die Durchtritte verhindert, und werden aufeinanderfolgend synchron mit der übertragenen Bildinformation geschaltet, um zu ermöglichen, daß ein wesentlicher Bruchteil der Elektronen von jeder Kathode durch die Durchtritte 45 beschleunigt wird. Die „Gitter" 46 sind aufeinanderfolgend synchron mit dieser übertragenen Bildsignalinformation vorgespannt, um die Elektronenmenge zu modulieren, welche schließlich zu dem Anodenende beschleunigt wird und auf die Phosphorelemente 28 trifft. Ein Vorteil der Anordnung nach F i g.7 liegt darin, daß die den einzelnen Elektroden oder Gittern 44 zugeordnete Kapazität wesentlich geringer als die den einzelnen Elektroden 27 anhaftende Kapazität ist.

Nachdem nunmehr verschiedene besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Verwendung des Kathodenaufbaus nach F i g. 5 beschrieben wurden, sei es in Diodenkonfiguration, Triodenkonfiguration oder Tetrodenkonfiguration gemäß den F i g. 4, 6 bzw. 7, werden nunmehr in Verbindung mit den F i g. 8 bis 11 ähnliche Strukturen unter Verwendung anderer Kathodenausführungslormen erläutert.

F i g. 8 zeigt eine wahlweise Ausführungsform mit Festkörperkathoden 48. Die Anordnung der verwendeten Kathoden umfaßt eine Gruppe vertikaler Elektroden 49, benachbart der Isolierplatte 29 zusammen mit einer Gruppe horizontaler Elektroden 50. Üblicherweise sind die Elektroden 49, 50 aus Metall, insbesondere Gold, Silber oder Aluminium. Zwischen den Elektroden 49, 50 in dem Bereich jeder Kathode 48 ist ein Film aus einer Halbleiterverbindung 51 angebracht, welche beispielsweise aus Zinnoxid zusammengesetzt sein kann. Vorsprünge 52 an einem Teil der Elektroden 49 erheben sich zu der Oberfläche des Halbleiterfilms 51. Von den Metall/Halbleiterverbindungen werden Elektronen emittiert, wenn eine Spannungsdifferenz von der Elektrode 50 zur Elektrode 49 durch den Halbleiterfilm übertragen wird. Im Betrieb werden die Elektroden 50 aufeinanderfolgend synchron mit der übertragenen Bildsignalinformation an einer Spannung bezogen auf den Ruhestand der Elektrode 49 geschaltet, welche der Grenzspannung für die Elektronenemission entspricht. Üblicherweise liegt diese Spannung in der Größenordnung von 200 Volt Zusätzliche Modulationsspannungspotentiale werden aufeinanderfolgend auf die vertikalen Elektroden 49 geschaltet, um die Anzahl von Elektronen zu steuern, die von jeder Kathode gemäß den Punkt-zu-Punkt-Helligkeits- und -Farbwerten des übertragenen Bildgehaltes emittiert werden. Die verbleibenden Einzelheiten der Bilderzeugung an der Anodenebene sind im wesentlichen ähnlich denjenigen zum Beispiel gemäß F i g. 4, so daß diese Einzelheiten hiei nicht wiederholt sind.

Wie bei den Dünnfilmkathoden gemäß F i g. 4 bis 1 können eine Triodenkonfiguration ähnlich derjenigen gemäß Fig. 6 und eine Vielelektrodenkonfiguration ähnlich derjenigen gemäß F i g. 7 als weitere wahlweise

ίο AusführungsformengegeüberderDiodenkonfiguration nach F i g. 8 verwendet werden. Demgemäß sind solche Strukturen nicht in Einzelheiten näher erläutert.

Fig. 9 zeigt ein wahlweises Ausführungsbeispiel unter Verwendung unterschiedlicher Elektronenemissionsquellen. Ein reflektierender Film 53 als Elektrode aus Silber oder anderem Metall, das hinsichtlich eines maximalen Reflektionsvermögens im roten und infraroten Teil des optischen Spektrums ausgesucht ist, wird auf der Isolierplatte 29 niedergeschlagen. Eine Schicht 54 aus transparentem isolierendem Material, üblicherweise Aluminiumoxid oder ein anderes hochtemperaturbeständiges Isolationsmaterial, das im Hinblick aul maximale Transparenz im roten und infraroten Teil des optischen Spektrums gewählt ist, wird über dem reflek-

tierenden Film 53 niedergeschlagen. Die Schicht 54 ist größenordnungsmäßig einige Mikron dick, zweckmäßigerweise etwa 2 Mikron. Mehrere dünne Filmheizelemente in Form von Heizstreifen 55, zweckmäßigerweise aus Kohlenstoff, Wolfram oder anderem hoch· temperaturbeständigen leitenden Material, sind auf dei isolierenden Schicht 54 niedergeschlagen; auch sine Zwischenverbindungen zwischen den Heizstreifen au der Schicht54 niedergeschlagen, so daß die Heizstreifer reihenweise seriengeschaltet sind. Eine weitere Isolier schicht 56 aus hochtemperaturbeständigen Stoffen beispielsweise Aluminiumoxid, ist über den Heizstreifen 55 und deren Verbindungen sowie Teilen der Schichi 54 niedergeschlagen. Elektronen emittierende Ka thoden 57, typischerweise aus Lathan-Hexaborid odei anderem, eine niedrige Austrittsarbeit aufweisender Material sind auf der Hochtemperatur-Isolierschicht 5i niedergeschlagen. Die Kathoden 57 sind in Spalten odei wahlweise in Zeilen miteinander verbunden, und zwai in Abhängigkeit von den elektrischen Funktionen, die einem Durchtritte aufweisenden Gitter 58 gemäß der obigen Erläuterungen zugeordnet sind. Um chemische Reaktionen zwischen den Kathoden 57 sowie der Iso lierschicht 56 zu verhindern und eine maximale Strah lungsabsorption von den Heizstreifen 55 zu erzielen

können dünne Schichten aus Kohlenstoff (nicht ver anschaulicht) auf der Isolierschicht 56 vor dem Nieder schlag der Kathode 57 niedergeschlagen werden.

Das Gitter 58 ist zwischen zwei isolierenden Gitter strukturen 59, 60 in ähnlicher Weise angebracht, wie

m Verbindung mit F i g. 6 beschrieben, wobei das Gittei 58 in der gezeigten Weise Durchtritte 61 aufweist.

Bei einer Betriebsart des Ausführungsbeispiels nacr F1 g. 9 wird das Gitter bzw. die Gitterelektrodenschich' 58 auf einem konstanten Potential gehalten, und die

Kathoden 57 sind spaltenweise miteinander verbunden Die Reihen von Heizstreifen 55 werden aufeinander folgend synchron mit der Bildsignalinformation ge schaltet. Die thermische Trägheit derartiger Heiz streifen/Kathoden-Strukturen ist so gering, daß aus

reichend schnelle Schaltzeiten zu erhalten sind, insbesondere beim Anlegen einer Vorspannung an die Reihen von Heizstreifen, wobei alle Kathoden 57 aui eine Temperatur gerade unterhalb der Grenze für we-

sentliche Elektronenemission im Ruhestand gebraucht werden. Modulationsspannungspotentiale entsprechend und synchron zu der zu übertragenden Bildinformation werden aufeinanderfolgend den Spalten der Kathoden 57 zugeführt, so daß die Größen der Elektronenströme durch die Durchtritte 61 der Gitterelektrodenschicht 58 durch den Punkt-Punkt-Helligkeits- (und Farbwert-) Gehalt des Bildes gesteuert werden. Die weiteren Einzelheiten der Erzeugung des Bildes sind im wesentlichen ähnlich denjenigen den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Bei einer anderen Betriebsart des besonderen Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9 sind die Kathoden 57 in Reihe geschaltet, und die Gitterelektrodenschicht 58 ist in Spalten im wesentlichen ähnlich der Gitterelektrodenschicht 39 nach Fig. 6 angeordnet. Bei einer solchen Anordnung ist eine schnelle Schaltung der Reihen von Heizstreifen nicht erforderlich. Im Ruhe stand werden die Kathodenreihen auf einsm positiven Potential gegenüber der Gitterelektrodenschicht 58 gehalten, wobei ein Elektrodensirom durch den Durchtritt 61 verhindert wird. Die Reihen von Kathoden werden aufeinanderfolgend synchron mit der übertragenen Bildinformation bis zu einer Grenzspannung für einen Elektronenstrom durch die Durchtritte 61 der Gitterelektrodenschicht 58 geschaltet. Modulationspotentiale werden aufeinanderfolgend in Gitterspalten gemäß dem Helligkeits (und Farbwert-) InhaU des Bildes angelegt.

Gemäß denFig. 10 und 11, welche ein wahlweises Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer unterschiedlich ausgebildeten Elektronen emittierenden Kathode veranschaulichen, ist ein Film 62 aus Aluminiumoxid auf einer Isolierplatte 29 niedergeschlagen. Mehrere Elektroden 63, zweckmäßigerweise aus Molybdän, sind in einer Anzahl von Reihen auf dem Aluminiumoxidfilm 62 niedergeschlagen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Dicke der Elektroden 63 in der Größenordnung von 0,2 Mikron liegen.

Über der Reihe von Elektroden 63 ist eine weitere Schicht 64 aus Aluminiumoxid, bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel annähernd 1 Mikron dick, niedergeschlagen. Eine Gruppe von Elektroden 65, die in Spalten angeordnet sind, wobei diese Elektroden aus Molybdän bestehen, sind alsdann auf der Schicht 64 niedergeschlagen. Die Elektroden 65 bei dem bevorzugten Ausfijhrungsbeispiel weisen eine Dicke in der Größenordnung von 0,2 Mikron auf. An jeder Kathode 68 ist ein Durchtritt oder Loch 67, das bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel kreisförmig sein und einen Durchmesser in der Größenordnung von 2 Mikron haben kann, in die Elektroden 65 sowie den Film 64 geätzt, um einen geeigneten Durchtritt in den Elektroden 65 zu "chaffen und einen Teil des Aluminiumoxidfilms in dem Bereich unmittelbar unterhalb dieses

ίο Durchirittes zu entfernen. Ein als Konus ausgebildeter Feldemissionsvorsprung 66 aus Molybdän wird auf den Elektroden 63 innerhalb des geätzten Loches in der gezeigten Weise niedergeschlagen. Eine Spannung im Bereich von 50-500 Volt zwischen der Elektrode 65 sowie der Elektrode 63, wobei die Elektrode 65 gegenüber der Elektrode 63 positiv ist, erzeugt einen Elektronenstrom ausgehend von dem Feldemissionsvorsprung 66. Die Elektronen bewegen sich durch die Öffnung 67 und werden weiter zu dem Phosphoranodenschirm an dem anderen Ende der Kanäle 23 beschleunigt. Im Betrieb werden die horizontalen Elektroden 63 aufeinanderfolgend synchron mit der übertragenen Bildinformation auf eine Grenzspannung für die Elektronenemission von den konusförmigen, punktartigen FeIdemissionsvorsprüngen 66 aus geschaltet. Zusätzliche Modulationsspannungen werden aufeinanderfolgend den Elektroden 65 synchron sowie dem Helligkeits-(und Farbwert-) Inhalt der übertragenen Bildinformation geschaltet.

Bei einer wahlweisen Anordnung gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 10 kann eine zusätzliche, mit Durchtritten versehene Elektrode ähnlich den mit Durchtritten versehenen Elektroden gemäß Fig. 6, 9 zwischen Feldemissionskathoden 68 und einem Anoden-Phosphorschirm in der Nachbarschaft der Kathoden 68 angeordnet sein. Eine derartige mit Durchtritten versehene Elektrode kann auf einer positiven Spannung im Bereich von etwa 50 bis etwa 500 Volt gehalten werden. Ein Hauptzweck einer solchen Elektrode besteht in der Isolierung der etwas kritischen Feldemissionskathoden gegenüber Änderungen des Anodenpotentials sowie in der Verhinderung einer möglichen Ladungsansammlung an dem benachbarten Isolator

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildröhre mit einer Vielzahl auf der Innenfläche eines Bildschirmes gebildeter Lumineszenz- punkte, einer Lochgitterplatte, deren Löcher mit den Lumineszenzpunkten kongruent und genau ausgerichtet sind und zwei der Lochgitterplatte zugeordneten, sich kreuzenden Scharen streifenförtniger Elektroden, von denen jede Kreuzungsstellc >» einem Loch der Lochgitterplatte bzw. einem Lumineszenzpunkt zugeordnet ist, wobei jeder Lumineszenzpunkt mittels der sich kreuzenden Elektroden durch Koordinatenansteuerung selektiv zu Lumineszenz durch Beschüß mit Ladungsteilcheb an- regba? ist, die von zumindest einer Ladungsteilchenquelle an der den Lumineszenzpunkten abgewendeten Seite der Lochgitterplatte ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (26, 27) mindestens an jeder Kreuzungsstelie von einer Schicht (31) eines Pestkörpermaterials getrennt und an der von den Lumineszenzpunkten (28) abgewendeten Fläche der Lochgitterplatte (22) Angeordnet sind und daß jede Kreuzungsstelle als (lurch entsprechende Potentiale der Elektroden zur Emission geladener Teilchen anregbare Teilchenquelle ausgebildet ist

2. Bildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Elektroden (26,27) und (der dazwischen befindlichen Festkörperschicht (31) gebildeten Teilchenquellen Elektronen emittierer. Und daß die Festkörperschicht (31) ein Halbleiter ist

3. Bildröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschicht (31) aus SiIi- ziumdioxid besteht

4. Bildröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Festkörperschicht (31) an den Kreuzungsstellen gegenüber den anderen Bereichen reduziert ist (Bereich 32).

5. Bildröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Festkörperschicht (31) an den Kreuzungsstellen 0,03-03 μ, vorzugsweise 0,1 μ, beträgt.

6. Bildröhre nach einem der Ansprüche 2 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lumineszenzpunkten (28) nähere Schar von Elektroden (26) aus Gold besteht

7. Bildröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jedei Elektrode (26) aus der den Lumineszenzpunkten (28) näheren Elektrodenschar im Bereich jeder Kreuzungssielle gegenüber den anderen Bereichen reduziert ist.

8. Bildröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Elektrode (26) an den Kreuzungsstellen 0,01-0,1 μ beträgt.

9. Bildröhre nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lumineszenzpunkten (28) weiter entfernte Schar von Elek- troden (27) aus Aluminium besteht.

10. Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenquellen (48) aus einer Vielzahl mit den Löchern der Lochgitterplatte (22) in Ausrichtung befindlicher In- sein bestehen, daß erste, an eine Isolierplatte (29) angrenzende Elektroden (49) vorgesehen sind, auf welche im Bereich der Teilchenquelle ein Film (51) r Halbleiterverbindung niedergeschlagen ist, SnS auf emem TeU des Halbleiterfiln« (51) die zweite Elektrode (50) angeordnet ist, und daß e_m ^T der ersten Elektrode (49) vorspringender Teilh^eich (52) angrenzend an den Halbleiterfilm (Sl) Soidnet isTSd bis zu dessen Oberfläche ^icht Π Bildröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennht daß die Elektroden (49, 50) sowie die S Vorspränge (52) aus Gold, Silber oder und der Halbleiterfilm aus Zinnoxid

^be i?^hBUdröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die zur Trennung der Elektroden vorgesehene Schicht (54) isolierend ausgebildet ist, daß die von den Lumineszenzpunkten (28) weiter entfeinte Schar von Elektroden (53) aus reflektierendem vorzugsweise im roten und infraroten SDektralbereich reflektierendem Material besteht, daß die den Lumineszenzpunkten nähere Schar von Elektroden als Heizstreifen (55) ausgebildet ist, die von einer hitzebeständigen Isolierschicht (56) überdeckt sind, und daß auf der hitzebeständigen Isolierschicht (56) im Bereich der Kreuzungsstellen geringe Austrittsarbeit aufweisende, Ladungsteilchen abgebende Inseln (57) angeordnet sind.

13 Bildröhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (54) aus Aluminiumoxid besteht , ,„ . 1,JJ .

14 Bildröhre nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstreifen (55) aus Kohlenstoffoder Wolfram bestehen

15 Bildröhre nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsteilchen abgebenden Inseln (57) aus Lanthanhexaborid be-

16 Bildröhre nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jede Insel (57) von der hitzebeständigen Isolierschicht (56) durch eine Kohlenstoffschicht getrennt ist.

17. Bildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lumineszenzpunkten (28) weiter entfernte Schar von Elektroden (63) in Ausrichtung mit den Löchern der Lochgitterplatte befindliche spitzkegelige Feldemissionsvorsprünge (66) aufweisen, daß die zur Trennung der Elektroden vorgesehene Schicht (64) isolierend ausgebildet ist und die Feldemissionsvorsprünge in geringem Abstand umgebende Löcher aufweist und daß die den Lumineszenzpunkten nähere Schar von Elektroden (65) die Spitzen der Feldemissionsvorsprünge im Abstand umgebende Löcher (67) auf- weist.

18. Bildröhre nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lumineszenzpunkten (28) weiter entfernte Schar von Elektroden (63,65) auf einer aus Aluminiumoxyd bestehenden dünnen isolierenden Unterlageschicht (64) angeordnet ist.

19. Bildröhre nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scharen von Elektroden (63, 65) sowie die spitzkegeligen Feldemissionsvorsprünge (66) je aus Molybdän bestehen.

20. Bildröhre nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der von den Lumineszenzpunkten (28) weiter entfernten Schar von Elektroden (63) etwa 0*2 μ, diejenige der isolierenden Schicht (64) etwa 1,0 μ und diejenige der den Lumineszenzpunkten näheren Schar von Elektroden (65) etwa 0,2 μ aufweisen.

21 Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochgitterplaüe in zumindest zwei Schichten (37,38; 41 bis43) mit in Ausrichtung befindlichen Löchern unterteilt ist und daß zwischen je zwei benachbarten Lochgitternlattenschichten eine leitend- Gitterelektrodenschicht (39; 44,46) vorgesehen ist, die konzentrisch zu den Löchern (40; 45, 47) der Lochgitterplatten ausgerichtete Gitterlöcher (40) von demgegenüber kleinerem Durchmesser aufweisen.

22. Verfahren zum Betrieb einer Bildröhre nacn einem der Ansprüche 1 bis 21,dadurch gekennzeichnet, daß an die den Lumineszenzpunkieü nähere Schar von Elektroden eine Modulationsspannung gelegt wird und daß die Lumineszenzpunkte unter einer gegenüber der Modulationsspannung hohen Beschleunigungsspannung gehalten werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, zum Betrieb einer Bildröhre nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Inseln (57) auf eine Temperatur gerade unterhalb der Grenze für wesentliche Elektronenemission im Ruhestand gebracht und Modulationsspannungspotentiale entsprechend der zu übertragenden Bildinformation aufeinanderfolgend den Spalten der Inseln zugeführt werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungsstellen beider Scharen von Elektroden zeitlich aufeinanderfolgend mit einer Potentialdifferenz entsprechend einer maximalen Ladungsteilchenemission getastet werden und daß die Gitterelektrodenschicht bzw. die den Lumineszenzpunkten nähere Gitterelektrodenschicht mit einer Modulationsspannung getastet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeiennet, daß bei Tastung einer der beiden Elektrodenscharen mit der Modulationsspannung die Gitterelektrodenschicht auf konstantes Beschleunigungspotential gelegt oder getastet wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildröhre mit einer Vielzahl auf der Innenfläche eines Bildschirmes gebildeter Lumineszenzpunkte, einer Lochgitterplatte, deren Löcher mit den Lumineszenzpunkten kongruent und genau ausgerichtet sind und zwei der Lochgitterplatte zugeordneten sich kreuzenden Scharen streifenfönniger Elektroden, von denen jede Kreuzungsstelle einem Loch der Lochgitterplatte bzw. einem Lumineszenzpunkt zugeordnet ist, wobei jeder Lumineszenzpunkt mittels der sich kreuzenden Elektroden durch Koordinatensteuerung selektiv zu Lumineszenz durch Beschüß mit Ladungsteilchen anregbar ist, die von zumindest einer Ladungsteilchenquelle an der den Lumineszenzpunkten abgewendeten Seite der Lochgitterplatte ausgehen.

Eine solche Bildröhre ist bekannt aus der DT-AS 309, bei der ein Gasionenstrom von einer hinter der Bildröhrenscheibe angeordneten Kathode erzeugt und Elektroden vorgesehen sind, die diesen Gasionenstrom steuern. Zu diesem Zweck befindet sich zwischen den Elektroden ein Isoliermaterial, welches an den Kreuzungsstellen der Elektroden durchbohrt ist und einen Kanal bildet, durch den dann die ionisierten Teilchen zu den Lumineszenzpunkten gelangen. Bei dieser bekannten Bildröhre kann sich bezüglich der Wiedergabeschärfe der Umstand nachteilig auswirken, daß die e«ne Lumineszenz hervorrufenden Teilchen von einer . gemeinsamen Teilchenquelle stammen und in ihrem Durchlauf zu den Lumineszenzpunkten lediglich gesteuert werden. Zu dieser bekanntin Bildröhre gehört noch die Bildröhre in der DT-AS1047 244, die insofern ίο eine Weiterbildung der Bildröhre der DT-AS 1032 309 darstellt, als hier noch die Vorderfläche der Bildröhre aus einem eine Vielzahl von Zylinderlinsen bildendem Glaskörper besteht

Eine weitere Kaltkathodenanzeigevorrichtung kann dann noch der US-PS 2 926 286 entnommen werden, bei welcher eine Art Matrix vorgesehen ist, die über Schalter entsprechend angesteuert werden kann und wobei von einer gemeinsamen Kaltkathode ausgehende und an ein Anodengitter gelangende Elektronen durch weitere Steuerelektrodenscharen beeinflußt werden können. Eine solche Anzeigevorrichtung arbeitet nur relativ grob und dürfte nicht in der Lage sein, eine ausreichende Konturschärfe zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine BiIdröhre zu schaffen, die in ihrer Tiefenausdehnung bezüglich handelsüblicher Bildröhren außerordentlich reduziert ist und die trotzdem in der Lage ist, ein präzises und genaues Bild zu liefern, wobei eine solche Bildröhre aufgrund der neuen undbekannten Herstellungstecnnologien auch relativ einfach gefertigt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs als bekannt vorausgesetzten Bildröhre und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Elektroden mindestens an jeder Kreuzungsstelle von einer Schicht eines Festkörpermaterials getrennt und an der von den Lumineszenzpunkten abgewendeten Fläche der Lochgitterplatte angeordnet sind und daß jede Kreuzungsstelle als durch entsprechende Potentiale derElektroden zur Emission geladener Teilchen anregbare Teilchenquelle ausgebildet ist.

Es ergibt sich der außerordentliche Vorteil, daß jeder einzelne als Lumineszenzpunkt der Bildröhre anzusprechende Bereich eine eigene Teilchenquelle autweist, deren Emission eine ausschließliche Funktion der jeder Teilchenquelle zugeordneten Steuerelektroden ist, so daß sich eine ausgezeichnete Wiedergabegenauigkeit ergibt. Vorteilhaft ist weiterhin, daß von den Abmessungen üblicher unhandlicher Bildröhren, deren Bildfläche als Teil einer Kugel dargestellt ist, abgegangen werden kann und ein im wesentlichen ebener und flacher Bildschirm geschaffen wird, dessen Tiefe um mindestens eine Größenordnung geringer als die BUdbreite ist. ,

Es braucht auch kein schweres und dickes Glas und sonstige Materialien verwendet werden, um die erfindungsgemäße Bildröhre vor dem äußeren Luftdruck zu schützen, da sich dieser bei dem flachen Aufbau nicht auswirken kann; dadurch werden auch innere Reflexionen in den dicken Glasschichten vermieden, außerdem benötigt die erfindungsgemäße Bildröhre nur relativ niedrige Steuerspannungen im Vergleich zu den Betriebsspannungen für bekannte Kathodenstrahlrohren. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt

Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen: