DE2418199C2 - Farbbildwiedergabeanordnung - Google Patents

Description

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Fokussierungselektrode (Mf)'m Richtung auf den Leuchtstoffschirm (S) «0 hin trichterförmig aufgeweitet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Teilgebiet jedes Leuchtstoffgebiets in die äußeren Teilgebiete aller angrenzenden Leuchtstoffgebiete übergeht «

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den konzentrischen Teilgebieten jedes Leuchtstoffgebietes nicht Iumineszierende Schutzringe (Gl,

G 2) angeordnet sind so

Die Erfindung betrifft eine Farbbildwiedergabean-Ordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Farbbildwiedergabeanordnung dieser Art ist aus der DE-OS 24 43 716 bekannt

Weiter ist aus »Advances in Electronics and Electron ^Μ Physics«, Vol. XII (I960), 97-111 eine Kanalplatte bekannt, die aus einer Anzahl perforierter Metallschichten besteht, die durch Isolierungsschichten voneinander getrennt sind. Bei diesem Aufbau ist die Sekundäremissionsmatrix der üblichen Kanalplattenstruktur durch einen Stapel perforierter Leitplatten ersetzt, die voneinander getrennt sind und als diskrete Dynoden arbeiten, wobei die Öffnungen auf der gleichen

Längeflachse liegen und die Kanäle bilden.

Bei derartigen lamellierten oder diskreten Dynodenkanalplatten werden die die Kanalplattenstruktur verlassenden Elektronen als Hohlstrahlen ausgesandt die einen ausgeprägten Ring auf dem Leuchtschirm hinter jedem Kanal bilden. Der Durchmesser der Hohlstrahlen hängt dabei von der Fokussierungsspannungab.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildwiedergabeanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Farbauswahl auf dem Leuchtschirm der Farbbfldwiedergabeanordnung wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal gelöst

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Farbbildwiedergabeanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Farbauswahl viel einfacher und der Wirkungsgrad der Anordnung größer ist

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

Fig. 1 bis 3 und 5 lamellierte Kanalplattenstrukturen,

F i g. 4a und 4b aus mehreren Teilgebieten bestehende Leuchtstoffgebiete.

Fig.6 eine dünne Kanalplatte mit trichterförmig aufgeweiteten Kanälen,

Fig.7 ein aus zwei Teilgebieten bestehendes Leuchtstoffgebiet und

F i g. 8 und 9 Farbbildwiedergaberöhren in schematischer Darstellung.

In F i g. 1 sind die Dynodenöffnungen eines Kanals als symmetrische Konfigurationen wiedergegeben, die nahezu kugelförmig sind und wobei die Eingangs- und Ausgangsdurchmesser einander gleich oder nahezu gleich und gleich oder Dicke der Dynode sind.

Fig. 1 zeigt schematisch eine einzige öffnung jeder der letzten zwei diskreten Dynoden M(n — 1) und M(n) einer Kanalplattenstruktur, die ungsfähr 10 bis ^Stufen haben kann. Wie schematisch wiedergegeben ist wechseln die meisten Ausgangselektronen kreuzweise nach der anderen Seite über, wobei sie einen Hohlstrahl bilden und auf dem Leuchtschirm 5 landen, so daß ein aufleuchtender Ring mit einem mittleren Durchmesser d gebildet wird.

Es ist möglich, die Abmessung dieses Ringes zu variieren und zu einem Punkt zu reduzieren, indem eine weitere Elektrode hinzugefügt wird, die als Fokussierungselektrode arbeitet und indem die Spannung VF zwischen dieser Fokussierungselektrode und der Enddynode M(n) variiert wird. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß manche Ausgangselektronen von der Enddynode M(n) durch die Fokussierungselektrode aufgefangen werden können, statt daß sie auf dem Leuchtschirm landen. Aus diesem Grunde kann es in manchen Fällen erforderlich sein, die Sekundäremissionseigenschaften der Fokussierungselektroden in bezug auf die Dynoden herabzusetzen.

Eine bessere Wirkung kann mit einer Fokussierungselektrode erzielt werden, die öffnungen einer trichterförmig aufgeweiteten Form hat, z. B. wie bei Mfm der F i g. 2 angegeben ist. Diese F i g. 2 zeigt Distanzstücke D und Df, die in diesem Beispiel aus Isolationsmaterial bestehen (im Gegensatz zu Widerstandsmaterial). Geeignete Spannungen sind z. B. Vn = 250 V (konstant), Vs ■» 4 kV (gleichfalls konstant) und Vf = 140 V

als die positivste Fokussierungspannung, die angewandt wird, wenn die Fokussie rungselektrode Mf eine minimale Regelung ausübt (in F i g. 2a als ein Elektronenring mit einem großen Durchmesser d\ am Leuchtschirm S wiedergegeben). Wenn die Fokussierungsspannung Vf in 60 V geändert wird, wird der Durchmesser des Elektronenringes auf einen kleineren Durchmesser dl reduziert (Fig.2b). Wenn Vf weiter auf 0 V herabgesetzt wird, kann das Elektronenringmuster zu einem leuchtenden Fleck oder Punkt mit einem Durchmesser t/3 geschlossen werden (Fig.2c). Vorzugsweise sind die Spannungsquellen Vf voneinander unabhängig, z. B. wie dargestellt ist, so daß Farbänderungen das Leuchtschirmpotential nicht nachteilig beeinflussen. ti

Wenn ein Muster konzentrischer Leuchtstoffteilgebiete dreier verschiedener Farben hinter jedem Kanal angeordnet wird, (wobei die Innenfarbe ein Punkt ist, wie es z. B. in F i g. 4 wiedergegeben ist), ist es möglich, die Farbe zu ändern. Die Elektronen in Fig.2 können z. B. derart fokussiert werden, daß sie gemäß F i g. 2a auf ein erstes Leuchtstoffteilgebiet eines ersten Leuchtstoffs, gemäß F i g. 2b auf ein zweites Leuchtstofheilgebiet eines zweiten Leuchtstoffs und gemäß F i g. 2c auf ein drittes Leuchtstoffteilgebiet eines dritten Leucht-Stoffs auftreffen, wobei die einzelnen Leuchtstoffe beim Auftreffen der Elektronen jeweils Licht einer anderen Farbe emittieren. Die Fokussierungselektrode Mf arbeitet somit als eine Farbwählelektrode.

Jede Dynode kann aus zwei Blechhälften hergestellt werden (siehe F i g. 3). wobei es zweckmäßig ist, daß die Fokussierungselektrode Mf mit einer dieser Dynodenhälften identisch ist Bei einer derartigen Anordnung kann der Raum zwischen den Elektroden M/und M(n) der gleiche wie der zwischen angrenzenden Dynoden sein (z. B. ungefähr V₃ oder '/« der Dynodendicke).

Wenn die zuletzt erwähnten Verhältnisse gewählt werden, können die wirklichen Abmessungen wie folgt sein:

Tabelle

Dynodendicke = 03 mm

Dicke des Distanzstückes D = 0.1 mm

Eingangsdurchmesser der Öffnungen = 03 mm

Ausgangsdurchmesser der Öffnungen = 03 mm

Dicke der Fokussierungselektrode Mf =· 0,15 mm

Abstand zwischen Fokussierungselektrode

Miund Leuchtschirm = 4,0 mm

Kanalstich (Abstand zwischen den

Achsen angrenzender KanzJe) => 0,75 mm so

Bei einer K.-\nalplattenstruk'ur mit diesen Abmessungen können die angegebenen Spannungswerte gewählt werden.

Die Anordnung nuch Fig.2 genügt nicht für die Auswahl dreier Farben in Fällen, in denen ein hohes Ausmaß der Farbreinheit erfordert wird, u. a. weil das dunkle Zentrum des größten Elektronenringes kleiner ist als der Durchmesser des kleinsten Elektronenpunktes. Andererseits kann die wiedergebene Struktur für Zweifarbenwiedefgäbe (z.B. für Radar) oder für Dreifarbenwiedergabe von Daten ausreichen, bei denen ein hohes Ausmaß der Farbsättigung nicht erforderlich ist.

Die Farbtrennung (und somit Farbsättigung) kann ₍65 durch Anordnen nicht lumineszierender Schutzringe zwischen konzentrischen .' .euchtstoffteilgebieten verbessert werden. Dies ist in F i g. 4 dargestellt, in der ein einfaches dreifarbiges kreisförmiges Leuchtstoffmuster (Fig.4a) neben einem gleichartigen Muster mit nicht lumineszierenden Schutzringen Gi und G 2 zwischen den drei Leuchtstoffteflgebieten Pl, P2, P3 wiedergegeben ist

Die Erfindung hat besondere Vorteile bei Anwendungen, bei denen Großbildschirme erforderlich sind, z. B. bei Radar- und Fernsehkathodenstrahlröhren sowie bei Großbildverstärkern. Bei der Kathodenstrahlröhrenanwendung wird die Eingangsdynode durch einen Elektronenstrahl abgetastet, während bei den Bildverstärkungsanwendungen die Eingangselektronen durch eine Photokathode geliefert werden. Diese Photokathode kann bei der Eingangsdynode angeordnet werden oder die Form von Photoemissionsoberflächenbereichen auf der Eingangselektrode aufweisen.

Die Kanalplattenstruktur nach F i g. 1 kann (abgesehen von der zugesetzten Fokussierungselektrode Mf, des Distanzstückes D/und dem speziellen Leuchtschirm S) eine Eingmgsdynode aufweisen, die statt einer konischen Öffnung eine Hohlform ze* .·. und sich in Richtung der ankommenden Elektronen aufv-eitet

Eine derartige Eingangsdynode ist in der Kanalplattenstruktur nach F i g. 5 wiedergegeben, bei der sich die Öffnungen der Eingangselektrode M(X) aufweiten, uin ankommende Elektronen e einer Photokathode oder eines Abtastelektronenstrahlers aufzufangen und bei der die Auftreffplatte ein Leuchtschirm S ist, der (mit einer Leitschicht) auf einer Platte W in Form eines Fensters angeordnet ist das ein Teil der Röhrenhülle bildet Die Dynoden können als Paare halber Platten nach F · g. 3 zusammengestellt sein, in welchem Falle die Eingangsdynode Af(I) und die Fokussierungselektrode Mf je aus einer derartigen halben Platte bestehen können. Die Gleichstromversorgung für die lameliierte Kanalplatte und den Leuchtschirm 5 sind schematisch als eine mehrfache Spannungsqueile Bm dargestellt während die variable Fokussierungsspannungsquelle ebenfalls schematisch als eine Einheit Wdargejtellt ist

Obgleich die Zusammenstellungen nach F i g. 2 und 5 mit ununterbrochenen Distanzstücken Daus Isolationsmateria· beschrieben sind, können sie gleichfalls mit Distanzstücken D aus Widerstandsmaterial versehen sein und/oder es können die erwähnten Distauzstucke ununterbrochen sein, z. B. in Form von Zeilen- oder Punktenreihen. Gleiches gilt für das Distanzstück Dl.

Die Anordnung nach F i g. 6 hat eine dünne Matrix M. die aus einer mit Löchern versehenen Glasplatte mit Sekundäremissionsverstärkungsflächen aus Widerstandsmaterial (oder etwas leitendem Material), das auf den sich trichterförmig aufweitenden Wänden der Kanäle angebracht ist bestehen kann.

Eine Eingangselektrode E1 ist auf der Eingangsfläche der Plat.2 und eine Ausgangselektrode £2 auf der Ausgangsfläche gebildet

Der auf dem transparenten Träger W angeordnete Leuchtschirm 5 enthält eine Leitschicht und geeignete Potentiale werden den Elementen EX, E2 und S durch schematisch bei Bi-B 2 dargestellte Hochspannungsquellen zugeführt

Wie in F i g. 5 können die Eingangselektronen e bei Verwendung einer Bildverstärkerröhre von, ainer Photokathode, oder bei Verwendung einer Kathodenstrahlröhre von einem Abtaststrahl bezogen werden. Die Erwägungen hinsichtlich der Fokussierungselektro-> de Mf und der Fokussierspannung V/sind die gleichen wie für die Anordnung nach F i g. 2.

Hinsichtlich der Form des Leuchtschirms 5 braucht

jedes Leuchtstoffmuster nur konzentrisch zu sein und auf der gleichen Längenachse eines Kanals zu liegen, in dem Sinne, daß die Gebiete der Leuchtstoffmuster, die vom entsprechenden Elektronenstrahl wirksam getroffen werden, konzentrisch mit dem Zentrum des Elektronenstrahles sein mOssen. Auf diese Weise kann im Beispiel nach P i g. 4 das äußere Leuchtstoffteilgebiet PZ selbstverständlich in alle angrenzenden P3-Gebiete übergehen, so daß das Leuchtstoffteilgebiet PZ ein ununterbrochenes Gebiet in Form eines sich auf dem ganzen Leuchtschirm S erstreckenden Rasters belegt, die wirksamen (d. h. die vom Elektronenstrahl getroffenen) P3-Gebiete werden jedoch ringförmig und konzentrisch mit den P 2- und Pt-Gebieten sein. Dies wird durch ein Zweifarbenbeispiel in F i g. 7 veranschaulicht, in dem die Punkte eines ersten Leuchtstoffteilgebiets Pl durch ein ununterbrochenes Gebiet eines zweiten Leuchtstoffteilgebiets P 2 umgeben sind (die wirksamen Gebiete von P 2 sind durch gestrichelte Kreise umrandet).

Fig.8 zeigt schematisch einen Bildverstärker vom sogenannten Näherungstyp, der z. B. zum zyklischen (in zwei oder drei Farben) Wiedergeben von Röntgenbildem verwendet werden kann, die mit Röntgenstrahlen zyklisch variierender Härte erzielt werden. Der Eingang kann auch Licht sichtbarer Wellenlängen sein, in welchem Falle ein Objekt O auf der Photokathode (PC) durch optische Mittel festgelegt werden kann.

Die Kanalplatte ist mit / bezeichnet und kann die in bezug auf Fig.6 beschriebene Form aufweisen, in welchem Falle die Eingangs- und Ausgangselektroden durch eine Spannungsquelle gespeist werden, die gleichfalls mit B1 schematisch wiedergegeben ist Eine geeignete Spannung wird zwischen den Elementen PC und E1 durch eine Spannungsquelle Bo zugeführt. Eine Spannungsquelle B 2 führt eine Beschleunigungsspannung zwischen E2 und einem Leuchtschirm 5 mit einer Leitschicht zu.

Die Farbe der Wiedergabe wird durch Änderung der Fokussierspannung Vf geändert, die als eine stufenförmige Wellenform zwischen £2 und der Fokussierungselektrode M/"zugeführt wird. Dies kann einfach bei einer Frequenz erfolgen, die ausreicht, durch die Trägheit des Auges den Effekt eines Mehrfarbenbildes zu bewirken.

Als Alternative kann die Kanalplatte / nach F i g. 8 wie die Kanalplatte in Fig.5 ausgeführt werden. In diesem Falle entsprechen die Spannungsquellen B i-B2 der Spannungsquelle Bm in dieser Figur.

Fig.9 zeigt schematisch eine Kathodenstrahlröhre

mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem C (mit einer Kathode K) zum Erzeugen eines Strahles b, der durch Ablenkmittel d abgelenkt wird, um dit Eingangsfläche einer Kanalplatte / abzutasten. Diese kann J entsprechend der Beschreibung zu F i g. 5 oder F i g. 6 ausgeführt werden; die Einzelheiten der Kanalplattenstruktur und der Spannungsversorgung werden hier nicht wiederholt Ein Leuchtschirm S wird wie oben beschrieben auf einem Träger W angeordnet, der eine ίο getrennte Glasplatte oder das Fenster der Röhre sein kann. Die Fokussicrungselektrode ist bei Mf wiedergegeben.

Eine Farbwiedergaberöhre nach Fig.9 bietet die Vorteile, die im allgemeinen mit Farbröhren mit einem

is einzigen Elektronenstrahlerzeugungssystem erreicht werden, z. B. keine Konvergenzprobleme. Sie weist außerdem den Vorteil auf, daß die Abtastfunktion von der Farbauswahlfunktion komplett getrennt ist (dies ist in bemerkenswertem Gegensatz zum !iidex-Typ der

Röhre mit einem einzigen Elektronenstrahlerztugungs-

systeml

Die Öffnungen der aufeinanderfolgenden Leitschichten gemäß F i g. 2 und 5 müssen dann auf der gleichen Längenachse liegen und eine ausreichende Genauigkeit aufweisen, um ununterbrochene Kanäle durch die Kanalplattenstruktur zu bilden. Dies bedeutet jedoch nicht, daß die Kanäle notwendigerweise und normalerweise sui den Eingangs- und Ausgangsflächen der Kanalplatte liegen müssen. Aufeinanderfolgende Leitschichten können auch vorsätzlich gegeneinander verschoben sein, so daß ihre öffnungen Kanäle bilden können, die nicht gerade und/odec nicht normal auf den Kanalplattenflächen liegen.

In den in bezug auf die F i g. 2,4 und 7 beschriebenen is Ausführungsformen können die hohlen Elektronenstrahlen eine Verengung durch die Wirkung der rokussäcrür.gselektrede Mf aufweisen, bis sie aufhören, hohl zu sein (wenigstens beim Leuchtschirm), und auf diese Weise am Leuchtschirm Dauerpunkte im Gegensatz zu Ringen bilden (siehe F i g. 2c). Dies ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich und es kann Umstände geben, unter denen es wünschenswert ist, mit Mustern zu arbeiten, die z. B. zwei konzentrische Leuchtstoffringe ohne einen zentralen Leuchtstoffpunkt haben. Wenn die auf Leuchtstoffe rot und grün sind (z.B. bei Datenwiedergabeanwendung) kann eine dritte Farbe (gelb) dadurch erzielt werden, daß jeder Hohlstrahl auf eine Zwischenbreite fokussiert wird, wodurch Teile der beiden Leuchtstoffringe gleichzeitig angeregt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Farbbildwiedergabeanordnung mit folgenden Merkmalen:

a) es ist eine Kathode (K) vorgesehen, die einen Elektronenstrahl (b) emittiert, der auf einen aus mehereren Leuchtstoffen bestehenden Leuchtstoffschirm (Angelangt

b) vor dem Leuchtstoffschirm (S) ist eine zum to Leuchtstoffschirm (S) parallele Kanalplattenstruktur (I) angeordnet,

c) die Kanalplattenstruktur (I) besteht aus einem Satz einzelner, voneinander getrennter Kanalplatten (Ai(I), M(2),.., M(n)\ deren öffnun- t5 gen jeweils als einzelne Dynoden wirken,

d) die öffnungen in den einzelnen Kanalplatten ( M(I), M(2\.., M(a)) sind so ausgebildet, daß sich senkrecht zu den Kanalplatten (M(I), M(2), ... M(tt)) verlaufende Dynodenkanäle ergeben, in denen die von den einzelnen Dynoden emittierten Sekundärelektronen einen Hohlstrahl mit ringförmigem Querschnitt bilden,

e) zwischen Kanalplattenstruktur (I) und Leucht- 2s stoffschirm (S) ist eine den Durchmesser des Hohlstrahls steuernde Fokussierungselektrode (Mf) vorgesehen, die mit den Dynodenkanälen fluchtende öffnungen aufweist,

f) der Leuchtschirm (S) ist mit einem mit den öffnunge' der Fokussierungselektrode (Mf) fluchtenden Muster von Leuchtstoffgebieten versehen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Leuchtstcifgebi°t aus mehreren konzentrischen Teilgebiete« (Pi, P2, ρ 3) unterschiedlicher Leuchtstoffe besteht