NL7904910A - Elektroluminescentiegeheugenkathodestraalbuis. - Google Patents

Description

1 ·»«

793285/Ti/AA/VL

Aanvraagster: Tektronix. Inc., te Beaverton, U.S.A.

Korte aanduiding: Elektroluminescentiegeheugenkathodestraalbuis

De uitvinding heeft "betrekking op een kathodestraalbuis en in het "bijzonder op een geheugenkathodestraalbuis met een dunne-laag elek-trolumineseerende structie.

De uitvinding verschaft een doeleonstructie, die aan een glazen 5 zichtplaat is "bevestigd en een gedeelte is van een kathodestraalbuis, welke elektronenkanon en afbuigmiddelen voor het loodrecht afbuigen van de van het elektronenkanon afkomstige elektronenbundel langs de doel-construetie heeft. De doeleonstructie heeft een fosforlaag, waarover door middel van de afbuigmiddelen de elektronenbundel geleid wordt cm 10 daarop informatie te schrijven. Een dunne-laag elektroluminescent>ie-structuur met doorschijnende geleidende lagen aan de voor- en achterzijde daarvan is tussen het zichtseherm en de fosforlaag opgenomen.

Door het elektronenkanon op de juiste tijdstippen aan te sturen en door een wisselspanning aan de doorschijnende geleidende lagen te leggen, zal 15 het vanaf de fosforlaag uitgezonden licht de elektroluminescentielaag zodanig polariseren of ontspannen, dat het opgewekte inwendige elektrische veld in de elektroluminescentielaag bij het uitwendig aangelegde veld wordt opgeteld of er van wordt afgetrokken, waardoor de elektroluminescentielaag licht zal afgeven of uitgezonden licht resp. zal 20 uitdoven.

De uitvinding verschaft een direct-zichtgeheugerikathodestraal-buis, welke een elektrolumïneseentiestruetuur gebruikt voor de weergave en opslag van door middel van een elektronenbundel op een fosforlaag geschreven gegevens.

25 De uitvinding verschaft voorts een doel met geheugenfunctie die een elektrolumïneseentiestruetuur en een fosforlaag met doorschijnende geleidende lagen aan elke zijde van de elektroluminescentiestructuur heeft.

De uitvinding verschaft voorts een elektroluminescentiegeheugen-30 kathodestraalbuis voor de opslag van gegevens, die naar keuze uitgewist of geschreven kunnen worden, en een elektroluminescentiegeheugerikatho-destraalbuis met een hoge contrastverhouding, een langere levensduur 7904910 **· % 2 en met een verhoogde helderheid te verschaffen.

De huis volgens de uitvinding omvat een fosforlaag, waarnaar de elektronenhundel wordt geleid voor het opwekken van een oplichtend heeld dat met het door de elektronenhundel opgewekte patroon overeen-5 kcmt, een tegen de fosforlaag liggende elektroluminescerende structuur met een elektroluminescerende laag met doorschijnende geleidende lagen aan elke zijde van de elektroluminescerende laag, waarbij gebieden van de elektroluminescerende laag overeenkomen met het oplichtend beeld van de fosforlaag en activeren om een zichtbare afbeelding in overeenstem-10 ming met het oplichtend heeld te verkrijgen, samenwerkend met middelen om instandhoudingspulsen naar de geleidende lagen te voeren om de zichtbare afbeelding in een geheugentoestand in de elektroluminescerende laag te behouden of de elektroluminescerende laag in een klaar-tot-schrijven-toestand te brengen.

15' De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening:

Figuur 1 is een dwarsdoorsnede van een elektroluminescentie-geheugenkathodestraalbuis volgens de uitvinding; figuur 2 is een vergrote dwarsdoorsnede volgens de lijnen 2-2 in figuur 1; en 20 figuren 3-7 tonen verschillende gebruikte golfvormen voor de werking van de geheugenkathodestraalbuis volgens de uitvinding.

De figuren 1 en 2 tonen een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van een geheugenkathodestraalbuis 10 met een in de vorm van een ballon 12 bekende uitvoering en met een geheugendoelelement 1V, dat 25 tegen een trechterdoörsnede van de ballon 12 gehecht is.

De ballon 12 met het daaraan vastgehechte geheugendoelelement 1¾ is geevacueerd; de ballon 12 kan uit de glas bestaan of de trechter-doorsnede kan uit keramiek .en de hals uit glas bestaan. Een in de hals van de ballon 12 opgenomen schrijfkanon 16'. heeft een kathode 18, die 30 met een geschikte spanning van kV tot -10 kV is verbonden. De kathode 18 geeft een elektronenbundel EB af, die een focusseringselement 20 doorloopt, waarbij de gefocusseerde elektronenbundel wordt afgebogen door middel van de vertikale en de horizontale velden, die door een bekende magnetische afbuiginrichting 22 zijn opgewekt en welke laatste 35 op de hals van de kathodestraalbuis bij de overgang van de hals en de trechterdoorsneden is gemonteerd. De magnetische afbuiginrichting 22 7904910 v 3 tuigt de elektronenbundel EB erver het oppervlak ran. het geheugendoel-element 14 -volgens de aan de afbuiginriehting 22 gelegde afbuigsignalen af. natuurlijk kunnen indien gewenst ook elektrostatische afbuigmidde-len gebruikt worden.

5 Het doelelement met geheugenfunctie IV is in figuur 2 afgebeeld en bestaat uit een doorschijnende glazen frontplaat 2k, die door middel wan een bekende gloeiverbinding 26 aan de trechterdoorsnede van de ballon 10 is gehecht. Een dunne doorschijnende geleidende laag 28, die bij voorkeur uit tinoxyde of indiumtinoxyde bestaat, wordt op het bin-to nenoppervlak van de frontplaat 2h aangebracht. Een dunne laag 29 van een isolerend materiaal is op de geleidende laag 28 aangebracht en bestaat bij voorkeur uit yttriumoxyde, hoewel andere isolerende materialen zoals siliciumnitride, aluminiumoxyde of bariumtitanium eveneens gebruikt kunnen worden. Een dunne laag 30 bestaande uit elektrolumines-15 cerend materiaal bevindt zich tussen de isolerende laag 29 en een andere laag 31 bestaande uit hetzelfde isolerende materiaal als van die isolerende laag 29. De elektroluminescerende laag 30 bestaat bij voorkeur met mangaan geactiveerd zinksulfide. Elektroluminescerende fosfor-materialen die geschikt zijn voor gebruik in kathodestraalbuizen, wor-20 den beschreven door W.A. Thornton, Journal of Applied Physics (1959)

Vol. 30 pg. 123. Het is noodzakelijk, dat ter verkrijging van de intrinsieke geheugenfunctie het elektrolumines cerend materiaal een hysterese in de karakteristieken van de helderheid versus de spanning vertoond. Elk elektroluminescerend materiaal zal zijn eigen karakte-25 ristieken met hysterese hebben en dit kan worden gevarieerd door middel van de daarin aangebrachte verontreiniging.

Een andere dunne laag 32 bestaande uit een doorschijnend geleidend materiaal, dat doorschijnend.is voor W is tussen het binnenopper-vlak van de elektroluminescerende structuur 29, 30 en 31 opgenomen.

30 De elektroluminescerende structuur kan worden geproduceerd op een wijze zoals beschreven in het artikel "Memory Effect in EL Devices Points way to Hew Usages" door T. Inoguchi et al, JEE, October 1976, pagina's 30-33.

Door middel van een wisselspanningsbron 3¼ wordt een wissel-35 spanning aan de geleidende lagen 28 en 32 gelegd. Op de geleidings- laag 32 is een uit fosformateriaal bestaande laag 36 opgenomen, dat U7 7904910 τ

It licht in het optimale gebied voor de fotopolarisatie van de elektro-luminescerende laag 30 uitzendt en vanai de gebieden die door de elektronenbundel EB worden bestreken ultraviolet licht zal uitzenden. Voorbeelden van dergelijk fosformateriaal zijn P16, P18 (BA PCI: Eu, 5 of Ba Meso-SiO^: Pb). Indien gewenst kan ter vermijding van terugkaatsing van het UV licht, dat door het bestrijken van de elektronenbundel op de fosforlaag 36 wordt opgewekt, een dunne metaallaag. 38 op het bin-nenoppervlak van de fosforlaag 36 aangebracht worden. De metaallaag 38 bestaat bij voorkeur uit aluminium en is dun genoeg cm elektronen van 10 de elektronenbundel EB daarin te laten doordringen en de activering van de onderliggende fosforlaag 36 daardoor mogelijk is. De gebruikelijke materiaaldikten van de lagen, die het geheugendoelelement vormen zijn de volgende:

Lagen 28 en 32 l+ΟΟ-βΟΟ nm 15 Lagen 29 en 31 2β5 nm

Laag 30 ii-00 nm

Laag 36 10f-l5 ^um

Laag 38 60 jm

De laag 32 kan. uit aluminium bestaan, waarbij de dikte van de 20 aluminiumlaag in dat geval 10 nm zal bedragen om het doorschijnend te maken voor het van de fosforlaag 36 afkomstige licht. De wisselspan-ningsbron 3 geeft aanhoudingspulsen UO met een vorm volgens figuur 3 en een frequentie van 60 Hz tot 5 kHz, die naar de geleidende lagen 28 en 32 worden gevoerd. De frequentie en de vorm van de aanhoudingspulsen 25 zal worden bepaald door de grootte van het af te beelden gebied van het doelelement met geheugenfunctie. De amplitude van de aanhoudingspulsen wordt zodanig ingesteld, dat het zich tussen de inschakelr- en uitseha-keldrempelspanningen. van de kromme met de elektroluminescerende uitgang shelderheid versus de aangelegde spanningsamplitude bevindt. Door 30 . de amplitude van de aanhoudingspuls dichter bij de uitschakeldrempel te brengen wordt de uitgangshelderheid verlaagd, maar wordt de contrast-verhouding verhoogd, (ingekeerd wordt,, indien de amplitude van de aanhoudingspulsen dichter bij de inschakeldrempel wondt gebracht, de uitgangshelderheid verhoogd, maar de contrastverhouding verlaagd. De aan-35 houdingspulsen Uo zullen de elektroluminescerende laag 30 in de klaar-tot-schrijven-toestand of de beschreven-toestand houden.

7904910 5

Verder kan de laag 31» zoals beschreven, uit een dielektriekum bestaan, maar zodanig geactiveerd worden, dat het eveneens als een UV-uitzendend materiaal werkt, en, indien dat het geval is, kan de geleidende laag 32 uit aluminium met een dikte van 60 nm bestaan en als de 5 lagen 36 en 3δ werken, daar het niet Üehtdoorlatend behoeft te zijn.

De voomoemde lagen 36 en 38 worden weggelaten, daar de werking van de laag 36 door de laag 31 is overgenomen en evenzo de werking van de laag 38 door de laag 32 is overgenomen. De werking van de inrichting met het elektronenkanon 16 en de wisselspanningsbron 3^· blijft onver-10 anderd.

De activering van het elektronenkanon 16 gedurende de tijd dat de aanhoudingspulsen Uo optreden, zoals door middel van de pulsen b2 in figuur k wordt getoond, of tijdens een polarisatiepuls IA, zoals door middel van de puls k6 in figuur U wordt getoond, heeft tot gevolg, 15 dat de elektronenbundel EB onder de besturing van de afbuiginrichting 22 over de fosforlaag 36 wordt afgebpgen cm daarop gegevens te schrijven. Het vanaf de beschreven gebieden van de fosforlaag 36 komende licht zal via de doorschijnende geleidende laag 32 naar overeenkomende gebieden van de elektroluminescerende laag 30 gebracht worden en deze 20 overeenkomende gebieden zullen door de UV component geactiveerd worden, » waardoor voor het zichtbaar maken van de geschreven gegevens licht wordt uitgezonden. De geschreven gegevens zullen zolang aanhoudingspulsen 1*0 naar de geleidende lagen 28 en 32 worden gevoerd volgens een geheugenfunctie continu afgebeeld worden. De helderheid van de afge-25 heelde gegevens hangt af van de amplitude van de aanhoudingspulsen en de hoeveelheid fotopolarisatie door het elektronenkanon 16 en de fosforlaag 36. Door middel van een geschikte tijdverdeling van de Z-as van het elektronenkanon 16 ten opzichte van de aan de geleidende lagen 28 en 32 gelegde wisselspanning zal het door de fosforlaag 36 uit-30 gezonden licht de elektroluminescerende laag 30 zodanig polariseren, dat het opwekte inwendige elektrische veld binnen de elektroluminescerende laag 30 bij het uitwendig door middel van de wisselspanningsbron 3b aangelegde veld wordt opgeteld of ervan wordt afgetrokken, waardoor licht vanaf de elektroluminescerende laag wordt uitgezonden of resp.

35 wordt uitgedoofd. Zodra de elektroluminescerende laag gepolariseerd is, blijft het zonder enige verdere actie van het elektronenkanon 16 in de 7904910 % 6 τ "beschreven of klaar-tot-schrijven-toestand. De polarisatiepuls hk kan zowel positief of negatief zijn.

Indien het gewenst is cm gegevens, die door het doelelement met geheugenfunctie zijn opgenomen, te wissen, kan de elektronenhundel 5 EB gedurende de tijd tussen de positieve en negatieve aanhoudpulsen HO, zoals, getoond door middel van de pulsen. kQ in figuur 6, geactiveerd worden en onder besturing van de afbuiginrichting 22 naar een gekozen gebied of gebieden van het geheugendoelelement geleid worden, waarbij de selectief te wissen gegevens worden gewist en de overblijvende opge-10 slagen gegevens als geheugeninformatie tengevolge van de aanwezigheid van de aanhoudpulsen Uo behouden blijven.. Indien meer tijd benodigd is voor het selectief wissen van de geheugeninformatie in het element 1^, worden de aanhoudpulsen Uo, zoals getoond door middel van 50 in figuur 5, discontinu gemaakt en wordt de elektronenbundel EB, zoals ge-15 toond door middel van 52 in figuur 6, gedurende deze tijd geactiveerd en naar het gekozen, gebied of de gebieden van het element il·. geleid.

De voortzetting van de aanhoudpulsen Uo na het selectief wissen gedurende het tijdinterval 50 heeft tot gevolg, dat de niet uitgewiste gegevens in een geheugentoestand. behouden blijven.

20 Indien het gewenst is, om de in het element 1V aanwezige gegevens geheel te wissen, wordt de amplitude van de aanhoudpulsen U0 verlaagd totdat de luminescentie wegvalt, hetgeen door middel van de pulsen UOa in figuur 7 is aangegeven. De aanhoudpulsen Uo worden dan naar een normaal werkniveau teruggebracht, waarmee het doelelement 1U".geheel ge-25 wist is en zich in de klaar-tot-schrijven-toestand bevindt.

De onderhavige geheugenbuis beeldt gegevens met een hoge helderheid af, hetgeen van voordeel is in een heldere omgeving. De contrast-verhouding bedraagt 25:1 tot 30:1 of beter. Indien gewenst kan grijsopslag van informatie warden verkregen door de hoeveelheid.UV-licht, 30 dat de elektroluminescerende laag bereikt, voorzichtig te regelen, hetgeen wordt verkregen door de intensiteitsbesturing van de elektronenbundel EB. De levensduur van het doelelement is langer dan die van de bekende bistabiele doelelementen van. geheugenbuizen. Het selectief wissen van opgeslagen gegevens wordt gemakkelijk verkregen. Er zijn geen 35 strooikanonnen en gecompliceerde geheugendoelelementen met de daarbij behorende ketens benodigd.

7904910

Claims (10)

1. Geheugehkathodestraalbuis met een ballon, een elektronenkanon voor de opwekking van een elektronenbundel aangebracht in het ene deel van de ballon en een geheugendoelelement in een ander deel daarvan en 20 bestemd voor het daarop vasthouden van een door middel van de elektronenbundel onder besturing van afbuigmiddelen geschreven patroon, gekenmerkt door een fosforlaag, waarnaar de elektronenbundel wordt geleid voor het opwekken van een oplichtend beeld dat met het door de elektronenbundel opgewekte patroon overeenkomt, een tegen de fosforlaag lig-25 gende elektroluminescerende structuur met een elektrolumineseerende laag met doorschijnende geleidende lagen aan elke zijde van de elektro-luminescerende laag, waarbij gebieden van de elektroluminescerende laag overeenkomen met het opwekkend beeld van de fosforlaag en activeren cm een zichtbare afbeelding in overeenstemming met het oplichtend beeld 30 te verkrijgen, samenwerkend met middelen om instandhoudingspulsen naar de geleidende lagen te voeren om de zichtbare afbeelding in een geheu-gentoestand in de elektroluminescerende laag te behouden of de elektroluminescerende laag in een klaar-tot-schrijven-toestand te brengen. 7904910 S

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektro-luminescerende structuur een laag bestaande, uit isolerend materiaal cmvat tussen de doorschijnende geleidende laag en de elektroluminesce-rende laag.

3. Inrichting volgens conclusie 1,'met het kenmerk, dat een dunne metaallaag het oppervlak van de fosforlaag het dichtst bij het elektronenkanon bedekt. k. Inrichting volgens conclusie 1,. met het kenmerk, dat de fosforlaag UV licht in het optimale gebied voor de fotopolarisatie van de 10. elektroluminescentielaag afgeeft.

5. Inrichting volgens conclusie 1,.met het kenmerk, dat het elektronenkanon wordt geactiveerd om gedurende de tijd dat de instandhou-dingspulsen optreden of gedurende de tijd dat een polarisatiepuls door de genoemde middelen wordt opgewekt op de fosforlaag te schrijven. 15' 6. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het elek tronenkanon gedurende het interval tussen de instandhoudingspulsen of gedurende een interval, waarin de instandhoudingspulsen worden onderbroken voor het selectief wissen van de in het geheugenelement aanwezige gegevens, wordt geactiveerd.

20 T. Inrichting volgens conclusie 1,'met het kenmerk, dat de instand houdingspulsen in niveau verlaagd worden,, waarbij de luminescentie wegvalt voor het geheel wissen van het doelelement.

8. Werkwijze voor het bedrijven van een inrichting met een geheu-genkathodestraalbuis met elektronenkanonmiddelen, afbuigmiddelen, en 25 een geheugendoelelement, waarbij op het oppervlak van de laatste een fosforlaag en een elektroluminescerende laag zijn aangebracht, gekenmerkt. door de stappen: van het bedrijven van het elektronenkanon ter opwekking van een in de richting van het geheugendoelelement gerichte elektronenbundel·; afbuigen van de. elektronenbundel, over de fosforlaag 30 om een patroon daarop te schrijven, dat licht uitzendt, dat overeenkomende gebieden van de elektroluminescerende laag activeert voor het zichtbaar maken van het patroon; en het toevoeren van instandhoudingspulsen aan de elektroluminescerende laag, waardoor het zichtbare patroon door middel van de elektroluminescerende laag wordt vastgehouden. 35 9· Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het elektro nenkanon gedurende de tijd, dat de instandhoudingspulsen optreden, of 7904910 * indien een polarisatiepuls wordt opgewekt , werkt cm het patroon op de fosforlaag te schrijven.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het elektronenkanon werkt gedurende het interval tussen de instandhoudingspulsen 5 of indien de instandhoudingspulsen. worden onderbroken voor het selectief wissen van een deel van het patroon.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de instandhoudingspulsen naar een laag niveau worden gébracht, bij welke luminescentie het geheugendoelelement geheel wordt gewist.

12. Een inrichting met een geheugenkathodestraalbuis met een ballon, een elektronenkanon voor de opwekkng van een elektronenbundel in een deel van de ballon en een geheugendoelelement in een ander deel van de ballon om een daarop door middel van de elektronenbundel onder besturing van de afbuigmiddelen geschreven patroon te behouden, gekenmerkt 15 door een fosforlaag, waarover de elektronenbundel voor de opwekking van een lichtafgevende afbeelding in overeenstenming met het door de elektronenbundel opgewekte patroon wordt geleid; tegen de fosforlaag liggende elektroluminescerende middelen met gebieden van de elektrolu-minescerende middelen, die overeenkomen met het oplichtende beeld van 20 de fosforlaag, die geactiveerd worden om in overeenstemming met het oplichtende beeld een zichtbare afbeelding te verkrijgen, welke elek-troluminescerende middelen geleidende lagen omvatten en middelen om instandhoudingspulsen aan de geleidende lagen te leggen om de zichtbare afbeelding in een geheugentoestand in de elektroluminescerende laag te 25 behouden of de elektroluminescerende laag in een klaar-tot-schrijven-toestand te brengen.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de geleidende lagen aan weerskanten van de elektroluminescerende middelen zijn aangebracht. 30 1¾. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de elek- trolumineseerende middelen een elektroluminescerende laag en een tussen de geleidende lagen en de elektroluminescerende laag gelegen laag van isolerend materiaal bevatten. 7904910