DE6602328U - Vakuumroehre fuer eine zeichen-anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. KARL· BOHHMERT · DIPL-ING. ALBERT BOEHMERT 28 BRIiMEN · FIiLDSTRASSE 24 ■ TEL. (0421) 491760, 442551

Aktenzeichen« G 36 046/21 g Gbm Name d. Ann-,,? Donald G= G

Poitichodritontoi Hamburg 120083 Bankkonto ι Bremer Bank, Bremern, Klo. '001449

Mein Zeichen: G 620

28 Bremen, den 12. Dezember 1966

Donald G. Gumpertz, 4217 Navajo Avenue, North Hollywood, California, U.S.A.

Vakuumröhre für eine Zeichen-Anzeigevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung zum wahlweisen Anzeigen einer oder mehrerer verschiedener Zeichen, z.B. der Zahlen null bis neun, der Buchstaben des Alphabets und/oder gemischter Symbole. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vakuumröhre für eine Anzeigevorrichtung mit einem an einem Ende der Röhre angeordneten fluoreszierenden Bildschirm.

Zeichen-Anzeigevorrichtungen werden zum Umwandeln von in Form elektrischer Signale anfallender Information in eine visuell lesbare Form verwendet. Vorrichtungen dieser Art können z.B. zum Anzeigen bzw. Wiedergeben der Ausgangsdaten digitaler Rechenautomaten, elektronischer Zahler und Register verwendet werden; man benutzt sie ferner in großer Anzahl als elektrisch ge= steuerte Signaltafeln, Lande- und Abflugtafeln, Punkttafeln u.dgl.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die bisher ungelöste Aufgabe zugrunde, eine kompakt gebaute, billige Vorrichtung zu schaffen, die, ohne Verwendung von aufwendigen Pufferochaltungen zur Leistungs- oder Spannungsverstärkung direkt von Transistorschaltungen gesteuert, eine beliebig© Anzahl von Zeichen selektiv bei hoher Bildqualität und großer Schärfe in einer Ebene abbilden bzw. anzeigen kann.

Die Abbildung in einer einzigen Ebene bei hoher

' ) BiXiLqualität und großer Bildschärfe ermöglicht ein

leichtes und genaues Ablesen selbst unter einem relativ spitzen Betrachtungswinkel. Da Zeichen-Anzeigevorrichtungen häufig in großer Anzahl reihenweise nebeneinander angeordnet verwendet werden, so daß jede Vorrichtung bzw. Einheit eine Ziffer einer großen Zahl oder einen Buchstaben eines Wortes anzeigen kann, werden die Kosten für praktische Anwendungen vervielfacht, und ein kompakter Aufbau wird unbedingt erforderlich, um die Abstände zwischen den Buchstaben eines Wortes oder den Ziffern einer Zahl in erträglichen Grenzen zu halten. Die Möglich-. . keit, eine Vorrichtung dieser Art direkt von elek

tronischen Zählern, Registern und anderen elektrischen Steuerschaltungen, insbesondere von Transistorschaltungen steuern zu können, berührt hauptsächlich Kosteneinsparungen, da hierdurch komplizierte Puffers ^.altungen entfallen, die anderenfalls notwendig wären, und deren Kosten ebenso hoch oder höher als diejenigen der Anzeigevorrichtungen selbst sind.

Die erfolgreiche Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfolgt erfind-ingsgemäß dadurch, daß eins Anzahl von zur Erzeugung von einzelnen divergierenden Elektronenstrahlen dienenden Elektronenkanonen in der Röhre so angeordnet sind, daß

I

die aus den einzelnen Elektronenkanonen austretenden §

Slektronenstrahlen entlang von zum Mittelpunkt des | Bildschirmes zusammenlaufenden Achsen beschleunigt
werden; daß in einer im wesentlichen gueir zur

Längsrichtung der Röhre verlaufenden, zwischen den §

Elektronenkanonen und dem Bildschirm liegenden Blende g

oder Abdeckvorrichtung in den Beweguagsbahnen der |

Elekfcronenstrahlen liegende, die Querschnittsform 1

der Elektronenstrahlen bestimmende öffnungen ange- |

ordnet sind, deren TJmrißfona unterscitiiedlichen |

' Zeichen entspricht, die durch die Elektronenströme |

der einzelnen Eleirtronenkanonen auf dem Bildschirm i

angezeigt bzw. abgebildet werden sollen; daß den I

einzelnen Elektronenkanonen selektiv tastbare Steuer- I

elektroden zum Steuern der aus don Elektronenkanonen |

in RiLchtung auf die Blenden bzw. Zeichenöffnungen ι

austretenden Elektronenstrahlen zugeordnet sind; und |

daß «ine einzige Beschleunigungselekrbrode sum Be- | schleunigen der Elektronen eines jeden das jeweils

ianzusseigende Zeichen auf den Bildschirm als vergrößertes Bild produzierenden Elektronenstrahles der
diesem Zeichen zugeordneten Elektronenkanone vorgesehen ist.

Der Aufbau und die Betriebsweise der erfindungsgemä
ßen Zeichen-Anzeigevorrichtung sowie Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der .nun folgenden Fi
igurembeSchreibung, in der beispielsweise einige Aus
führungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen
besclnrieben sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teils im Schnitt gezeigt© Seiten
ansicht einer Ausführungsförm der erfindungßgemäßen Anzeigevorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt ßesielgte

Ansicht der in Fig. 1 |i;ezeigteja Vorrichtung von ihrer Rückseite aus gesehen;

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Fig. Fig. Fig.

Fig. Fig.

3 einen Teilschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1;

4 eine in größerem Maßstab gezeigte Ansicht des Bereiches 4-4 in Fig. 1;

5 eine teilweise im Schnitt gezeigte

weiteren Ausführungsform der erfindungsgeiaäßen Anzeigevorrichtung;

6 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung im einbaufertigen Zustand; und

7 ein Schaltschema der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung.

Die Anzeigevorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 weist eine evakuierte rohrförmige Glashülle oder -röhre 10 auf, deren vorderes bzw. hinteres Ende mit 12 bzw. 14 bezeichnet ist. Auf der Innenseite des vorderen !Endes der Röhre ist ein dünner Phosphorüberzug angelbracht, der einen Bildschirm 16 bildet, auf dem die Bilder von außen sichtbar sind.

Zehn getrennte Elektronenkanonen, von denen eine Kanone 18 im einzejjien dargestellt ist, sind in der Röhre so angeordnet, daß ihre Achsen, beispielsweise die Achse 20, zur Mitte des Bildschirms 16 zusammenlaufen. Die elektrischen Anschlüsse der Röhre werden Ton einer Reihe von leitenden Steckerstiften 22 gebildet, die abgedichtet aus oinem am hinteren Ende der Röhre angeordneten isolierten Höhren-Sockel 24 üblicher Bauart herausragen. Das Evakuieren und Ab- ^ ·</-»V»4-/ι·>-ι Ά a-n Έ)°Χν>«>Α ΛΓ\ tj-t *nA 4 »» /4 .η.** "Ux.4 DliLuA« IiVI 4 αΙ</.«

Weise vorgenommen, und die verwendeten Werkstoffe sind üblicher Art.

Die Elektronenkanonen sind bei dieser Anordnung an einer scheibenförmigen keramischen Halterung 26

auf einem Kreis so angeordnet, daß von ihnen verschiedene Zeichen bildende Elektronenstrahlen auf den Schirm gerichtet werden können. Die keramische Halterungsscheibe 26 ist mit Abstand von und angenähert parallel zum Schirm angeordnet und hat zehn ötüraaloxinuägea., wie 28, 50, 32, die sit Abstand voneinander am Scheibenumfang verteilt sind. Diese Strahlöffnungen sind kreisförmig um den Mittelpunkt

der Scheibe in Ausrichtung mivb den Achsen 20 der Elektronenkanonen angeordnet. Ein ringförmiger Kathodenaufbau 34- ist an eäjiem hinteren Nabenteil der Scheibe 26 zentriert angeordnet und liegt an einer rückseitigen Schulter 38 der Scheibe nahe dem Habenteil an« Die Nabe 36 und die Schulter 38 geben dem Kathodenaufbau die geeignete Lage und Ausrichtung. Die Kathode ist in üblicher Weise an fler keramischen Scheibe befestigt, beispielsweise durch eine Klebverbindung. Die ringförmige Kathode erstrt;ckt sich über die öffnungen der Scheibe und wird von den zusammenlaufenden Achsen 20 geschnitten.

Der Kathodenbauteil besteht aus einer inneren ring- ^ ' förmigen Spule 40, die an ihrer Vorderweite mit

einem emissionsfähigen überzug 42 verseilen ist, einer in die Spule eingelegten Heizdrahtwicklung 44 und einem ringförmigen leitenden Schirm 46.. Die Spule ist mit dem Schirm 46 über eine Reihe von Laschen, vie 48, 50 an von dem Heizdraht 44 entfernten Stellen

mechanisch und elektrisch verbunden. Diir isolierte s

Heizdraht 44 ist bifilar auf die Spule aufgewickelt, um kein magnetisches Feld zu bilden, und seine Enden sind durch nicht gezeigte öffnungen in der Spule und aem Schirm 46 nach hinten geführt und dort mit zwei der Steckerstifte 22 verbunden. Die Kathode

ist mittels einer isolierten Leitung 52 mit einem der

Steckerstifte 22 verbunden.

Der Kathodenschirm 46 ist mit Abstand hinter der Spule 40 in Ausrichtung mit dieser angeordnet und ist verhältnismäßig kalt und nicht emittierend. Der Schirm verringert das Abwandern von Elektronen, indem er diese zu den öffnungen ablenkt. Er bildet auch sine Abschirmung gegen Potentiale, die in dam nahe dem hinteren Röhrenende liegenden Raum aufgrund der dort befindlichen elektrischen Anschlüsse vorhanden sind. Der Schirm erhöht ferner den Wirkungsgrad der Vorrichtung, da er Wärmestrahlen auf die Kathode reflektiert.

Am vorderen Umfang der keramischen Scheibe 26 ist eine abgeschrägte Ringfläche y\- vorgesehen, die von den zusammenlaufenden Achsen 20 geschnitten wird und etwa normal zu diesen angeordnet ist. Zehn getrennte Steuerelektroden, wie 56ι 58, 60, 62 sind in Vertiefungen, wie 64, 66, 68, 70 der abgeschrägten Fläche 54 der keramischen Scheibe vorgesehen« Die Vertiefungen liegen über den öffnungen der Elektronenkanonen. Die Steuerslektroden, wie 56, 58, 60, 62 sind mit Ansätzen 57» 59, 61, 63 verisehen, die sich nach rückwärts durch für sie in der keramischen Scheibe vorgesehene Öffnungen kindurcherstrecken und die durch isolierte Drähte mit ihner zugeordneten Steckerstiften 22 verbunden sind.

Die Steuerelektrode]! liegen auf der abgeschrägten Fläche 54 auf und haben auf den Achsen. 20 ausgerichtete Mittelöffnungen. So weist die Steuerelektrode 58 der Elektronenkanone 18 eine mit ihrer Achse 20 ausgerichtete öffnung 72 auf. Die Elektrode 58 wird durch die Vertiefung 65 der Ringfläche 5^ in· der

ι richtigen Stellung gehalten.

S :■::·::

Eine Beschleunigungselektrode in Form einer leitenden, rohr- oder napfförmigen Platte 74· ist an der Vorderseite der Scheibe durch eine Elebverbinäung befestigt. Diese napfförmige Elektrode 74 k&t ⁱⁿ ihrem Boden ebenfalls zehn mit den Achsen der Kanonen ausgerichtete Durchlässe, wie 76, 78 und einen äußeren, nach vorne gerichteten Plansch 80. Die Bodenfläche der blatte 74 liegt auf einer Anzahl von an der abgeschrägten vorderen Ringfläche der keramischen Scheibe angeordneten Erhöhungen, wie 81, 82, 84 auf und ist entsprechend dieser Fläche schräg angeordnet. Die Beschleunigungselektrode 74 und die keramische Scheibe haben ineinandergreifende Flächen zum Ausrichten der Elektrode 74· auf der Scheibe. Die Elektrode 74 weist ferner eine Mittelöffnung 86 auf, die über einen vorne aus der Scheibe 25 vorspringenden Nabenansatz 88 paßt, und sitzt auf einer Anzahl von keramischen Zapfen wie 90, 92 auf, die aus den Erhöhungen der Scheibe 26 vorstehen und ihnen angepaßte Bohrungen wie 94·_} 96 der Elektrode 74- durchdringen»

Quer zur Vorderkante des äußeren Flansches 80 der Beschleunigungselektrode 74 ist eine Zeichen- oder Blendenplatte 9S montiert, die mit zehn zu den Achsen der Kanonen ausgerichteten Öffnungen, wie 100, 102, 104, 106, 108, 110 versehen ist, die die Form von Zahlen haben. Die Blendenplatte 98 und der Flansch weisen ineinandergreifende Teile in Form von an dem Flansch angeordneten Laschen 110, 112, 114, 116 auf, d-e durch entsprechende Öffnungen 118, 120, 122, 124 der Blendenplatte 98 durchgreifen. Die Elektrode 74 und die Platte 98 sind durch Punktschweißung verbunden.

Eine langgestreckte, rohrförmige, leitende Hülle 126

erstreckt sich von der Blendenplatte nach vorn und endet an dem Bildschirm. Diese leitende Hülle ist im Durchmesser etwas kleiner als die Glasröhre uüü ist an beiden Enden offen. Sie ist leitend mit der Blendenplatte 98 und der Beschleunigungselektrode 74 durch Punktschweißung am Außenumfang der Blendenplatte 98 verbunden. Eine Anzahl von langen federnden Fingern 128₅ 130, 132, 134 1st mn zwei Stellen am Umfang der leitenden Hülle vorgesehen. Die federnden Pinger er-, strecken sich von der Hülle nach außen und hinten

und liegen zum Zentrieren der Hülle in der Röhre unter Pederspannung an der Innenseite der Glasröhre an. Der aus den miteinander verbundenen !eilen: Hülle, Blendenplatte und Beschleunigungselektrode bestehende Bauteil ist elektrisch mit einem der Stecker-Btifte 22 mittels eines dicken isolierten Drahtes 1J6 verbunden, der sich von der Blendenplatte durch eine mittlere Öffnung 138 der keramischen Scheibe erstreckt.

Bei dieser Ausführungsform sind zehn Elektronenkanone ringförmig angeordnet und mit zur Mitte des Bildschirms zusammenlaufenden Achsen zum Projizieren der ( Zahlen 0-9 ausgerichtet. Jede einzelne Elektronen

kanone 18 wird entlang einer der konvergierenden Achsen 20 durch eine Öffnung 28 der keramischen Scheibe, eine Öffnung 72 ihrer Steuerelektrode, eine Öffnung 76 der Beschleunigungselektrode 74· und einer ein Zeichen bildenden Öffnung 109 der Platte 98 in Verbindung mit einem entsprechend ausgerichteten Seil der Kathode gebildet«

Die Elektronenkanone ist so ausgebildet, daß der von ihr gebildete Elektronenstrahl den ganzen Bildschirm und einen etwas über diesen hinausgehenden Bereich besiufschlagen würde, wenn die Blendenplatte mit dem

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ausgeschnittenen Zeichen nicht; vorhanden wäre. Der sich vom Boden der Beschleunigungselektrode bis zum Sildsdiinü erstreckäixide 5s.iibi ist von smf ^!eichen Potential liegenden,, leitenden Flächen einschließlich der Blendenplatte und der leitenden Hülle umgeben, so daß keine Potentialunterschiede vorhanden sind. Die Elektronen bewegen sich also innerhalb dieses Raumes auf geradlinigen Bahnen, so daß sich der die Zeichenöffnung der Blendenplatte durchdringen-/ \ de Elektronenstrahl analog einem optischen Schatten

anzeiger mit punktförmiger Lichtquelle verhält.

Eine Anzeigevorrichtung der hier in Frage stehenden Art hat üblicherweise einen Durchmesser von etwa mm. Der Abstand der keramischen Scheibe vom Bildschirm beträgt etwa 57 nun· Die emittierenden Flächen der Kathode sind entlang der Kanonenachsen in einem Abstand von etwa 2,5 mm von den Steuerelektroden angeordnet, die entlang der Achsen etwa 0,5 nun von der Besehleunigungselektrode angeordnet sind. Der Durchmesser der Steuerelektrodenöffnungen ist etwa 0,5 Mm und der Durchmesser der Öffnungen in der Beschleuni- ( ■ gungselektrode etwa 1,75 mm. Der Abstand entlang der

Achse 20 zwischen den Öffnungen in der Beschleunigungselektrode und den Öffnungen der Blendenplatte beträgt etwa 8 mm. Die Mittelpunkte der Kanonenöffnungen in der keramischen Scheibe sind etwa 7»6 mm vom Mittelpunkt dieser Scheibe entfernt, so daß die zusammenlaufenden Achsen mit der Mittelachse der Eöhre einen Winkel von etwa 8° bilden.

Durch die Verwendung der verschiedenen Fixierungsflachen und der in diese einfassenden Flächen, die zwischen Kathode und Scheibe, zwischen den Steuer-

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elektroden und dei Scheit)« und zwischen der Beschlsu= nigungselektrode und der Scheibe sowie zwischen äer Beschleunigungselektrode und der Blendenplatte sowie zwischen der Blendenplatte und der leitenden Hülle vorgesehen sind, werden in Verbindung mit der Verwendung einer gemeinsamen Ringkathode, feiner eintei-* ligen Beschleunigungselektrode und einer einteiligen Blondenplatte die bei der Herstellung des Bauteils auftretenden Toleranzprobleme in einfacher Weise gev löst und die Herstellungskosten gesenkt. Die Hauptab-

stützung und die Gesamtausrichtung des aus ineinanderfassenden Teilen bestehenden Bauteils wird durch die leitende Hülle bewirkt, die in die etwas größere Glasrohre eingepaßt ist und durch die an der Innenseite dieser Glasrohre anliegenden federnden Finger gehalten wird, wobei die Anordnung des vorderen Endes dieser Hülle neben dem Bildschirm eine Rückleitvng für die sich am Bildschirm ansammelnden Elektronen bildet. Hierdurch kann ein für diesen Zweck an der Innenseite der Glasrohre vorgesehener leitender Überzug in Fortfall kommen. Falls ein Aluminium beschichteter Bildschirm verwendet wird, sollte die leitende Hülle direkt, z.B. durch eine kleine Blattfeder, mit diesem in Berührung stehen. Die Längseinstellung des aus miteinander verbundenen Teilen bestehenden Elektronenkanonenbauteils wird mittels der verschiedenen Drahtanschlüsse an die Steckerstifte erzielt. Diese Drähte haoen geeignete Federeigenschaften, um das vordere Ende der leitenden Hülle gegen das vordere Ende der Röhre zu drücken.

Die Röhre kann an eine übliche Wechsel- oder Gleichstromquelle angeschlossen werdet.. Sie wirkt selbsttätig als Gleichrichter und öuirch den Kachleuchteffekt

ββΟ⁰⁰⁰⁰

des Phosphorbildschirms wird jedes durch übliche

requenzen verursachte Flimmern verhütet.

Die Kathodenheizung arbeitet üblicherweise mit Wechselstrom üblicher Uetzfrequenz bei einer Spannung von 6,5 Volt und einem Leistu&gsverbraush von 2,5 Watt» Die Gleichstromspannung der Kathode wird auf Erdpotential gehalten. Die effektive Beschleunigungsspannung zwischen Kathode und Beschleuniger ist in der Regel 2500 Volt bei einer Frequenz von 60 Hz. Bei dieser Spannung hat die im Betrieb befindliche Röhre einen Stromverbrauch von etwa 100 Mikroampere. In der Regel sind alle Kanonen bis auf eine durch Anlegen einer Gleichspannung von ~6 Volt an die betreffenden Steuerelektroden ausgeschaltet. Die Steuerelektroden benötigen lediglich eine Leistung von wenigen Mikrowatt. Hierdurch kann in Verbindung mit der niedrigen Gleichstromsteuerspannung die Anzeigevorrichtung direkt durch übliche lüransistorschaltungen ohne spannungs- oder leistungsverstärkende Pufferschaltungen gesteuert werden. Der verhältnismäßig große Abstand zwischen Steuerelektrode und Kathode erleichtert die Verwendung von verhältnismäßig kleinen Steuerspannungen.

Die Helligkeit des Bildes auf dem Bildschirm wird durch Änderung der Beschleunigungsspannung mittels eines Potentiometers o.dgl. gesteuert. Erhebliche Änderungen in der Beschleunigungsspannung wirken sich nur geringfügig auf die Bildgröße aus.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist am vorderen Ende 14-2 der Vorrichtung 140 ein Bildschirm 144 aus einer dünnen Phosphorschicht angeordnet, die

durch die auftreffenden Elektronen erregt wird. Das hintere Ende der Torrichtung enthält eine Anzahl von einzelnen Elektronenkanonen 148, die bei den* gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei nahe beieinander angeordneten Gruppen von je fünf Kanonen bestehen, die senkrecht ausgerichtet angeordnet sind. Wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Elektronenkanonen so angeordnet und ausgerichtet, daß alle Kanonen in der Mitte des Bildschirms 144 zusammenlaufenden Achsen liegen. Mehrere Steckerstifte 150 (Fig. 6) erstrecken sich aus dem hinteren Ende der äußeren Umhüllung I52 heraus und bilden Anschlüsse, über die den verschiedenen Elektroden und anderen Elementen der Vorrichtung Speise- und Steuerspannungen während des Betriebs zugeführt werden.

Die zweite Ausführungsfona der Anzeigevorrichtung weist ein Paar von direkt beheizten Heizdrähten 154· und 155 auf, die parallel zueinander zwischen zwei senkrechten, aus Glimmer oder Isoliermaterial bestehenden SeitenabStützungen 156 angeordnet verlaufen. Zwischen den Abstützungen I56 ist eine Metallplatte 158 befestigt, .in dieser Platte 158, an der eine Glimmerplatte 157 mit dreieckförmigen öffnungen 159 angebracht ist, sind die Heizfäden in den für die Anzeigevorrichtung erforderlichen Stellungen befestigt. Eine ähnliche (nicht dargestellte) Platte ist an den entgegengesetzten Enden der Heizfäden zu deren Abstützung angeordnet» Die Heizfäden 154, I55 erstrecken sich durch die dreieckigen öffnungen 159 der Platte 157 ttsiä sind in die Scheitel dieser öffnungen eingepaßt. An ihren oberen Enden sind die Heizfäden mit einem elektrisch leitenden Draht 160 und einem Streifen 16*2 verbunden, die auch zur mechanischen Ab-

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Stützung der Heizfäden dienen. Die Verbindungsstelle des oberen Endes des Heizfadens 154 mit dem Abstützdraht 160 ist im folgenden als Aufhängeende des Heizfadens 154· bezeichnet. Das obere Ende des Heizfadens 155 nnd seine Verbindungsstelle mit dem Streifen 161 ist als stationäres Ende des Heizfadens bezeichnet. Das stationäre Ende des Fadens 154- und das Aufhängeende des Fadens 155 sind nicht gezeigt, aber in ähnlicher Weise wie in Fig. 5 ausgebildet.

Im Gegensatz zu der indirekt beheizten Kathode nach der ersten Ausführungsform ist die Elektronenquelle bei der zweiten Ausführungsform ein Paar direkt beheizter P?ähte aus mit einer Oxydschicht überzogenem Wolfram oder einer Wolfram-Legierung.

Um die Heizfäden 154- und 155 ist eine Anzahl von kastenförmigen Bauteilen oder Gehäusen 162 angeordnet. Jedes Gehäuse 162 ist oben und unten mit öffnungen versehen, durch welche die senkrecht angeordneten Heizfäden hindurchgehen. Jedes Gehäuse 162 ist mit der ihm benachbarten Seitenabstützung I56 mittels Laschen verbunden, die sich durch in der Abstützung vorgesehene Schlitze erstrecken,! Jedes Gehäuse weist ferner in einer Seitenwand eine dritte öffnung 166 auf, wobei die Gehäuse so angeordnet sind, daß die öffnungen 166 entlang einer sicli vom Heizfaden zur Mitte des Bildschirms 144 erstreckenden Achse liegen. Die Gehäuse 162 dienen als Steuerelektroden für die Elektronenkanonen 148 einer Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei« wie

ρ bei der vorerwähnten Ausführungsform, die an jeder

gehäuseförmigen Steuerelektrode liegende Spannung die

Elektronenemission aus der öffnung 166 des Gehäuses 162 steuert.

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TJm eine Emission der Elektronenkanonen zu verhindern, wird eine negative Spannung an die Steuerelektrode jeder Kanone angelegt. Wird der Spannung einer der Elektroden ein mehr positiver Wert gegeben, z.B. null oder eine positive Spannung, werden Elektronen von den Kanonen abgegeben und bewegen sich entlang der in der Mitte des Bildschirms zusammenlaufenden Kanoneziachsen, die aufgrund der- Ausbildung eines zwischür den gehäuse·· förmigen Stetserelektroden 162 und einer zwischen diesen und dem Bildschirm angeordneten Beschleunigungselektrode erzeugten Feldes hoher Spannung werden die

ausgetretenen Elektronen in einem konisch divergierenden Strahl in Richtung auf eine Öffnung einer der Kanonen zugeordneten Beschleunigungselektrode beschleunigt. Wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, sind diese öffnungen der Beschleunigungselektroden mit den zusammenlaufenden Kanonenachsen ausgerichtet· Jede öffnung der Beschleunigungselektrode liegt auf einer der zusammenlaufenden Kanonenachsen. Jede Steuerelektrode 162 ist elektrisch mit einer der nach außen aus der Röhre vorstehenden Steckerstifte verbunden, so daß die gewünschte Steuerspannung an sie angelegt werden kann ♦

Im Vergleich zu üblichen Elektronenkanonen ist dor entlang der Kanonenachten vorhandene Abstand zwischen Heizfaden und Stsuergitter verhältnismäßig groß und beträgt etwa 2,5 mm. Normalerweise beträgt dieser Abstand in Kathodenröhren etwa 0,13 mm« Der verhältnismäßig große Abstand zwischen dem Heiafaden und der öffnung 166 der Steuerelektrode und die Verwendung von gehäuse- oder napfförmigen Bauteilen für die Elektrode gestattet die Erzeugung einer Elektronenwolke innerhalb des Gehäuses, so daß beim Anlegen der geeigneten E.teuerspannung ein Elektronenstrom in Form eines voll-

Händigen Konus durch die öffnung 166 in Richtung auf Ilen Bildschirm 144 austritt.

Zwischen den Steuerelektroden 162 und dem Bildschirm 144 ist eine Beschleunigungselektrode 168 vorgesehen, Heren den Steuerelektroden 162 benachbartes Ende eine Unzahl von mit den Steuerelektrodenöffnungen 166 ausgerichteten, entlang den Ka&onenachsen angeordneten öffnungen 170 aufweist. Im Betrieb der Vorrichtung wird #ine verhältnismäßig hohe Spannung an die Beschleunijjungselektrode 168 angelegt, um den aus den öffnungen 166 austretenden Elektronen eine hohe Geschwindigkeit In Richtung auf den Bildschirm 144 zu erteilen. Die Beschleunigungselektrode 168 besteht im wesentlichem, aus einem horn- oder trichterartigen länglichen Gehäuse, das von seinem engen, mit vielen öffnungen versehenen Ende nach seinem weiteren mit einer einzigen Öffnung 171 versehenen, nahe dem Bildschirm angeordneten anderen Ende divergiert* Durch sich von dem Gehäuse 168 aus erstreckende federnde Finger wird, wie in der weiter oben beschriebenen Ausführungsform, der Bauteil in einfacher Weise innerhalb der Röhre ausgerichtet und in Stellung gehalten.

Innerhalb des Gehäuses der Beschleunigungselektrode sind zwei Abdeckplatten I72 und 174 vorgesehen. Die Abdeckplatte I72 ist mit einer Anzahl von rechteckigen öffnungen I76 versehen, welche der konischen Elektronenwolke, welche in das Gehäuse der Beschleunigungselektrode aurch eine der öffnungen I70 eintritt, rn einen Elektronenstrom oder -strahl von reckteckigem Querschnitt umwandelt. Wegen der Ausbildung der in ihr vorhandenen Öffnungen wird die Abdeckplatte 172 üblicherweise als eine Eechteckabdeckung bezeichnet.

Die Hauptfunktion der Rechteckabdeckung besteht darin, das auf dem Bildschirm erzeugte Bild schärfer zu definieren. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Abdeckung 172 an der Stelle oder etwas vor der Stelle anbringt, an der die Kanten der konischen Elektronenstrahlen von benachbarten Elektronenkanonen sich überschneiden oder zu krausen beginnen* Dadurch, daß man den Elektronenstrahl an der Überschneidungsstelle beschneidet und ihn in einen Strahl von rechteckigem Querschnitt umformt, kann man die mit den Zeichenöffnungen versehene Abdeckplatte an einer Stelle anbringen, die näher aim Bildschirm liegt als die Stelle, an der ein Überschneiden der Elektronen stattfinden würde. Dadurch, daß man die Abdeckplatte 17^· näher am Bildschirm aufstellen kann, können an ihr auch größere Zeichen- oder Kennzeichnungsöffnungen verwendet werden, so daß die zum Ausfüllen des Bildschirms erforderliche Vergrößerung geringer ist. Bei geringerer Vergrößerung wird die Klarheit und Schärfe des Bildes verbessert.

Die zweite innerhalb der Beschleunigungselektrode liegende Abdeckplatte 174- liegt hinter der Rechteckabdeckplatte 172 an deren dem offenen Ende I7I der Beschleunigungselektrode zugekehrten Seite. Die Abdeckplatte 174 enthält zeichenförmige öffnungen 178, deren Umrisse den anzuzeigenden Symbolen entsprechen. Normalerweise sind zehn Zeichenöffnungen 178 vorgesehen, deren Zahl der bei dieser Ausführungsform üblicherweise verwendeten Anzahl von zehn Elektronenkanonen entspricht. Je nachdem, welche der zehn Kanonen unter Spannung steht, wird die durch äie dieser Kanone zugeordnete Rechtecköffnung der Abdeckscheibe I72 hindurchtretende rechteckige Elektronenpyramide der die-

ι .··.■■ /

- 17 -

ser Kanone zugeordneten Zeichenöftmmg 178 zugeleitet, in der ihr die Form des anzuzeigenden Symbols ode?.? Zeichens gegeben wird. Der so umgeformte Elektronenstrahl oder -strom bewegt sich den divergierend in Eichtung auf den Bildschirm und trifft auf diesen so auf, daß er ihn im wesentlichen ausfüllt, wobei auf der Leuchtstoff Schicht des Schirms das Zeichen "bei

spielsweise die Anzeige 180 der Zahl "1" (Fig. 5)

κ erscheint.

Die Wirkungsweise der zuletzt "beschriebenen Ausführungsform wird anhand des SchaltSchemas der Fig. 7 "beschrieben. Der besseren Darstellung halter ist das Steuerelektrodengehäuse 162 unverhältnismäßig groß dargestellt. Einer der beiden Heizfäden, beispielsweise Heizfaden 154-, wird durch eine geeignete Spannungsquelle 182 gespeist, die über einen Transformator 184- an den Heizfaden angeschlossen ist. Da eine direkt beheizte Kathode verwendet wird, genügt eine Leistung von 100 Milliwatt mit einer Spannung von 1 Volt, um den Heizfaden zur thermionischen Emission von Elektronen anzuregen. Der Heizfaden ist auch mit einer BezugsSpannungsquelle 186, beispielsweise durch Erdung verbunden, um sein Potential relativ zu den Steuerelektroden 162 festzulegen. Die Steuerelektrode 162 ist in geeigneter Weise mit einer negativen Spannungsquelle 188 und durch einen Schalter 190 mit der Bezugsspannungsquelle 186 verbunden. Eine für die Spannungsquelle 188 typische Spannung beträgt -6 Volt bezogen auf Erde. Solange die -6 Volt Spannung an der Steuerelektrode 162 anliegt, ist die Elektronenkanone wirksam abgeschaltet, so daß keine Elektronen aus der Öffnung 166 austreten können. Durch Schließen des Schalters 190 wird eine Spannungsänderung von 6 Volt

an der· Steuerelektrode 162 bewirkt, an der jetzt das Erdpotential anliegt. Die Elektronen der in der gehäuseartigen Steuerelektrode vorhandenen Elektronenwolke können jetzt durch die Öffnung 166 austreten und "bewegen sich durch diese öffnung entlang einer durch die öffnung 170 der Beschleunigungselektrode 168 laufenden Achse*

Übliche an der Beschleunigungselektrode 168 anliegende Spannungen sind 3000 - 5000 Volt, die von der Hochspannungsquelle 192 geliefert werden. Den durch die öffnung I70 austretenden Elektronen wird hierdurch eine Geschwindigkeit erteilt, die zum Erregen des fluoreszierenden Bildschirms am vorderen Ende der Röhre ausreicht. Beschleunigungssp'annungen von 5OOO Volt werden dann verwendet, wenn das fluoreszierende Phosphormaterial zur Erzielung größerer Helligkeit aluminisiert ist. Wie bereits bei der Beschreibung der Ausführungsform nach Fig. 5 erwähnt, werden die beschleunigten Elektronen durch auf den Achsen der Elektronenkanonen liegende öffnungen in den Abdeckplatten 172 und 174 weitergeleitet. Bei dieser Ausführung sform sind jeweils neun der Elektronenkanonen durch an ihren zugeordneten Steuerelektroden anliegende negative Potentiale unwirksam gemacht, während die verbleibende Steuerelektrode geerdet ist, damit der Elektronenstrahl aus dieser Elektrode austreten kann. Nach dem Passieren der Zeichen- oder Blendenöffnung der Abdeckplatte 174· bewegt sich der Elektronenstrahl entlang einer divergierenden Bahn, bis er auf den Bildschirm 144- auf trifft und das Bild auf dem Schirm zeichnet,

Bei der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlanzeigevor-

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richtung wird also ein divergierender Elektronenstrahl von hoher Geschwindigkeit verwendet, dessen dem anzuzeigenden Symbol entsprechender Querschnitt sich bei seiner Bewegung vergrößert, bis er die für die Anzeige erwünschte Größe hat. Die aus der öffnung Ί66 einer Steuerelektrode austretenden Elektronen werden dort gewissermaßen seitlich zusammengedrängt, ohne daß Elektronen seitlich ausbrechen können. Es entsteht also ein scheinbar von einer punktförmigen Quelle 1°A (Fig· 7) der senkrechten Kathode ausgehender Strahl von Elektronen, die sich alle entlang gleichmäßig divergierender Linien in Richtung auf den Bildschirm bewegen. Bei dieser Ausführungsform hat die vertikale Kathode einen Abstand von etwa 0,26 mm von der öffnung 166. Diese Bauweise ermöglicht eine Formgebung eines divergierenden Strahles und die Wiedergabe eines scharf gebündelten Bildes eines Zeichens auf dem Bildschirm, ohne daß entlang der Bewegungsbahn des Elektronenstrahls Ablenkelektroden zur Änderung der Richtung oder des Winkels des Strahls erforderlich sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die neue Vorrichtung vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsform, was das Installieren der Vorrichtung neben anderen Vorrichtungen dieser Art erleichtert und den Raumbedarf vermindert. Es können aber auch andere Gestaltungsformen, beispielsweise eine kreisförmige Form, verwendet werden.

Anstelle der anhand der Fig. 5 und 7 beschriebenen Trioden-Ausbildung der Vorrichtung kajin man diese auch als Setrode aufbauen, wobei die vierte Elektrode zwischen die Steuer- und die Beschleunigungselektrode gelegt wird. Durch Anlegen einer relativ niedrigen

Spannung: (ungefähr 30 Volt) an diese zusätzliche
Elektrode kann die erforderliche Steuerspannungsänderung an der Steuerelektrode verringert werden, und j zwar von etwa 6 Volt auf etwa 2 Volt. Anstatt die I verschiedenen Elektronenkanonen mechanisch auf zum j Mittelpunkt des Schirms hin zusammenlaufenden Achsen j auszurichten, kann die Strahlrichtung durch einen die ] Vorrichtung umgebenden doppelkäfigformigen Magneten
oder ei&en plattenförmigen, in der Vorrichtung eingebauten Magneten bestimmt werden, der die Elektronen- _; strahler*, auf in der Bildschirmmitte zusammenlaufende i Achsen korrigiert.

Besonders augenfällige Vorteile der erfindungsgemäßen
Vakuumröhre zur Anzeige von Zeichen sind ihre niedrigen Herstellungskosten und ihr besonders einfacher
Aufbau. Aufgrund der niedrigen Steuerspannung an den
Steuerelektroden ergibt sich bei Betrieb der Vakuumröhre ejji sehr niedriger Leistungsbedarf, wodurch
auch dio Xosten der verwendeten Spannungsquellen
gering (gehalten werden.

Claims (1)

1. Ansprüche

   ^ ' 1. Vakuumröhre für eine Anzeigevorrichtung mit einem

   an einem Ende der Röhre angeordneten fluoreszierenden Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von zur Erzeugung von einzelnen divergierenden Elektronenstrahlen dienenden Elektronenkanonen (18, 148) in der Röhre so angeordnet sind, daß die aus den einzelnen Elektronenkanonen austretenden Elektroncnstrahlen entlang von zum Mittelpunkt des Bildschirme (16;144) zusammenlaufenden Achsen beschleunigt werden; daß in einer im wesentlichen quer zur Längsrichtung der Röhre (1Ö;14-O) verlaufenden, zwischen den Elektronenkanonen (18;148) und dem Bildschirm liegenden Blenden- oder Abdeckvorrichtung (98',17^) in den Bewegungsbahnen der Elektronenstrahlen liegende, die Querschnittsform der Elektronenstrahlen bestimmende öffnungen (100 etc., 178) angeordnet sind, deren Umrißform unterschiedlichen Zeichen entspricht, die durch die Elektronenströme der einzelnen Elektronenkanonen auf dem Bildschirm angezeigt v/erden sollen; daß den einzelnen Elektronenkanonen (18,,148) selektiv tastbare Steuerelektroden (56, etc.j 162) zum Steuern der aus den Elektronenkanonen in Richtung auf die Blenden bzw. Zeichenöffnungen (100;178) austretenden Elektronenstrahlen zugeordnet sind; und daß eine einzige Beschleunigungselektrode (74; 168) zum Beschleunigen der Elektronen eines

   jeden das jeweils anzuzeigende Zeichen auf den Bildschirm als vergrößertes Bild projizierenden Elektronenstrahls der diesem Zeichen zugeordneten Elektronenkanone vorgesehen ist.

   2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektronenkanonen (18;148) durch mechanische Mittel auf den ihnen zugeordneten Elektronenstrahlachsen in Richtung des Bxldschirinmittelpunktes ausgerichtet sind.

   3. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung des Elektronenstrahls dienende Kathode (40_r42;154,155) wenigstens zwei Elektronenkanonen zugeordnet ist.

   4. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Glühkathode (4-0,42; 154) ist.

   5- Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kattode eine Kaltkathode ist.

   -a 6, Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Kathode ein ringförmiges, koaxial zur Röhre angeordnetes, emissionsfähifj^s Bauteil (40,42) ist, der allen Elektronenkanonen (18) gemeinsam ist,

   7. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem dem Bildschirm (16) gegenüberliegenden Ende der Röhre eine Halterungsscheibe (26) mit .oiner Anzahl von auf einer Kreislinie liegenden öffnungen (28,30,32) angeordnet ist, an deren dem hinteren Röhrenende zugekehrten Hinterseite die ringförmige Kathode (40) in Ausrichtung mit diesen Öffnungen (28,30,32) angeordnet

   ist; daß nahe den vorderen Enden der· Scheibenöffnungen (28,30,32) die je einer dieser öffnungen augeordneten fteuerelektroden (56»58₁60₁62) befestigt sind, von denen Jede eiiie mit ihrer zugeordneten Scheibenöffnung fluchtende öffnung (72) aufweist; daß die zwischen dem BiIdtchirm (16) und den Steuerelektroden angeordnete Beichleunigungselektrode (74) eine Anzahl von mit den ftcheibenöffnungen und den /nteuerelektrodenöffnungen (72) fluchtende öffnungen (76,78) aufweist; und daß C 4ie Blende bzw. Abdeckvorrichtuns eine Scheibe (98)

   1st, in der mit den öffnungen der Halterungsscheibe, fier Steuerelektroden und der Beschleunigungselektrode fluchtende Blenden- bzw. Zeichenöffnungen (100,102,104, 106,108) angeordnet sind.

   6. Röhre nach Anspruch 6 oder 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine ringförmigen inneren Spulen körper (40) mit einer emissionsfähigen vorderen Fläche (42), eine auf die Spule gewickelte Heizwicklung (44) Und eine in Ausrichtung mit der hinteren Spulenfläche ^: -'Umgeordnete, leitende Abschirmung (46) aufweist, Me ₍"~ mit der Snule an einer von der Heizwicklung entfernten

   Stelle verbunden ist.

   9· Röhre nach AnsOruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine gerade Heizfadenkathode (154) ist.

   10. Röhre nach Ans-oruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von mit in Richtung des Bildschirms weisenden öffnungen (166) versehenen Gehäusen (162) entlang dem geraden Heizfaden (154) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Gehäuse zusammen mit den durch sie hindurchgehenden Teilen des Heizfadens die Elektro- : enkanonen (148) bilden.

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   11 . Röhre nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch von den Gehäusen (162) nach außerhalb der Röhre (10) führende elektrische Leitungen (150), über die den Elektronenkanonsn (14S) Btseise- us4 Steuers-nannungen zugeführt werden.

   12. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhre ein leitendes metallisches Rohr (126) angeordnet ist, das durch

   ( zwischen ihm und der Innenseite der Röhre (10) ange

   ordnete federnde Finger (128., 130 .*.) gehalten ist.

   13· Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungselektrode ein an seinem dem Bildschirm benachbarten Ende offener rohrförmigen Körper (74-, 168) ist, der an seinem den Elektronenkanone^ (18, 148) benachbarten Ende eine der Anzahl der Elektronenkanonen entsprechende Anzahl von öffnungen (76,170) aufweist.

   14·. Röhre nach Anspruch 1 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gerade Heizfadenkathoden (154-, 155) vorgesehen sind, die beide von einer Anzahl von senkrecht übereinander angeordneten Gehäusen (162) umgeben sind, und daß zwischen der Beschleunigungselektrode (168) und der mit den Blenden- bzw. Zeichenöffnungen (178) versehenen Abdeckvorrichtung (174·) eine Zwischenelektrode (172) mit Öffnungen (176) zum Begrenzen des Elektronenstrahles angeordnet ist.

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