DE1903632C3 - Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bildschirm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der FR-PS 14 64 002 ist bereits ein Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre bekannt, der Kalziumfluorid enthält, das mit zweiwertigem Europium und Samarium dotiert ist.

Ferner sind aus den US-PSen 27 52 521,25 63 472 und 24 32 908 Dunkelschriftröhren bekannt, bei denen durch Beschüß eines Alkalihalogenid-Bildschirmes mit einem Elektronenstrahl Farbzentren erzeugt werden, die ein Bild ergeben, das in durchfallendem oder reflektiertem Licht betrachtet werden kann. Die Farbzentren verschwinden allmählich wieder, sie können jedoch auch durch Erwärmen des Alkalihalogenides beseitigt werden. Die zum Löschen eines Bildes erforderliche Wärme hat man bisher auf die verschiedenste Weise erzeugt, z. B. durch Heizfäden, oder durch Beleuchten des Bildschirmes mit Ultraviolett- oder Infrarot-Strahlung hoher Intensität, deren Wellenlänge in das Absorptionsband des Alkalihalogenid-Bildsofiirnies fällt.

Bei den bekannten Bildschirmen für Dunkelschriftröhren benötigt die Löschung durch Wärmeeinwirkung oft verhältnismässig viel Zeit und ein neues Bild kann erst dann auf dem Bildschirm erzeugt werden, wenn dieser einen wesentlichen Teil der zum Löschen ziigeführten Wärmemenge wieder abgegeben hat. Es ist daher wünschenswert, das Bild durch einen Elektronenstrahl oder Licht erzeugen und auf andere Weise als durch Wärmeeinwirkung löschen zu können.

Schließlich ist aus der US-PS 25 63 472 ein Skotophor-Bildschirm bekanntgeworden, bei dem außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegende Absorptionsbänder erzeugt und wieder gelöscht werden können. Die mit einem solchen Bildschirm erzeugten Bilder sind jedoch für das Auge unsichtbar und müssen erst durch einen Bildwandler sichtbar gemacht werden.

Bei gewissen Kathodenstrahlröhren, die eine unsichtbare Spur liefern, sowie auch bei bestimmten Kathodenstrahlröhren, die eine sichtbare Dunkelspur zu erzeugen gestatten, tritt außerdem bei der Beaufschlagung mit Kathodenstrahlen eine unerwünschte Lumineszenz auf, die bei Dunkelschriftröhren recht störend sein kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre anzugeben, der ein sichtbares Dunkelspurbild liefert, rasch gelöscht werden kann und keine unerwünschte Lumineszenz aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Bildschirm der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Bildschirm gemäß der Erfindung läßt sich schnell löschen, Kathodenstrahlen erzeugen praktisch keine Lumineszenz und außerdem kann ein höheres Kontrastverhältnis erreicht werden als bei den bekannten Dunkelschriftbildschirmen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der

ίο Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 und 2 graphische Darstellungen der Absorptionseigenschaften von zwei Bildschirmmaterialien gemäß der Erfindung vor und nach dem Löschen, und

ij Fig.3 und 4 Schnittansichten von Kathodenstrahlröhren, die einen Bildschirm gemäß der Erfindung enthalten.

Ein photochromisches Material, wie es hier verwendet wird, ist ein Material, das Absorptionsbänder im

20. sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums enthält, die durch Photonen und Elektronen erzeugt und durch Photonen wieder beseitigt werden können. Bei den hier beschriebenen speziellen anorganischen kristallinen photochromischen Materialien sind die Absorptionsbänder durch einen Beschüß des photochromischen Materials mit einem Elektronenstrahl induzierbar. Bei der Beseitigung der Absorptionsbänder in diesen Materialien spielt ein durch Photonen induzierter Elektronenübergang eine Rol'e. Bei diesem Mechanismus verursacht die Absorption eines Photons den Obergang eines Elektrons von einer Haftstelle im pholochromischen Kristall zu einer anderen Stelle im photochromischen Kristall. Dieser Elektronenübergang hat das Verschwinden eines vorher erzeugten Absorptionsbandes zur Folge. Die photochromischen Materialien gemäß den Ansprüchen lumineszieren bei Elektronenbeschuß nicht.

Es wird Ia einem Bildschirm ein photochromisches Material verwendet, welches ein Erdalkalititanat enthält, z. B. Strontiumtitanat, das mit Eisen und/oder Molybdän dotiert ist, oder Kalziumtitanat, das mit Eisen und/oder Molybdän dotiert ist. Ferner kann Kalziumfluorid verwendet werden, das mit zweiwertigem Cer, Lanthan, Gadolinium oder Terbium dotiert ist.

In Fig. 1 sind die charakteristischen Absorptionseigenschaften eines 1 mm dicken Kalziumtitanatkristalls, der mit 0,05% Eisen und 01,% Molybdän dotiert ist, dargestellt. Dies ergibt ein Kalziumtitanatmaterial, das 100 bis 2000 Teile Eisen und Molybdän pro Million Teile des Materials enthält. Die Kurve I zeigt die Absorptionscharakteristik dieses Materials bevor es durch einen Elektronenstrahl gefärbt worden ist. Dabei sind längs der Ordinate die optische Dichte und längs der Abszisse die Wellenlänge in Angström aufgetragen.

Diese Kurve gilt außerdem für die Absorptionseigenschaften des Materials nach dem Löschen oder Bleichen eines vorher gefärb'sn Kristalls dieses Materials. Zum Löschen wird der gefärbte Kristall Licht hoher Intensität, dessen Wellenlänge im Absorptionsband der Kurve 1 liegt, ausgesetzt. Insbesondere wird Licht mit einer Wellenlänge von etwa 4300 A verwendet. Die Kurve 2 zeigt die Absorptionscharakteristik des Kalziumtitanats nachdem es durch einen Elektronenstrahl gefärbt oder angeregt worden ist. Der durch

f>5 einen Elektronenstrahl gefärbte Kristall sieht nahezu sdiwarz aus, während das ungefärbte oder gelöschte Material, dessen Absorptionscharakteristik durch Kurve I wiedergegeben wird, transparent und in der Farbe

relativ neutral aussieht.

Bei allen hier beschriebenen photochromischen Materialien ist der Wirkungsgrad des durch Photonen bewirkten Elektronenüberganges, der die Löschung zur Folge hat, wesentlich kleiner als der Wirkungsgrad beim Erzeugen eines Bildes im Kristall. Bei normaler Raumbeleuchtung tritt daher keine wesentliche Löschung des Bildes ein und zum Ausbleichen wird vorzugsweise hochintensives Licht der Wellenlänge, bei der der Ausbleichungswirkungsgrad am größten ist, verwendet

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der Absorptionscharakteristik von fCalziumfluorid, das mit zweiwertigem Cer dotiert ist. Dieses Material ist vor der Färbung durch einen Elektronenstrahl für sichtbares Licht verhältnismäßig transparent und hat ein Absorptionsband mit einem Maximum bei etwa 4000 Λ, wie die K'jrve 5 zeigt Wenn entweder Licht in dem Wellenlängenbereich um 4000 Ä oder ein Elektronenstrahl auf den KalziumfluoridkristaJ) auftrifft, ändern sich die Absorptionseigenschaften in die, welche in Kurve 6 dargestellt sind und im Kristall verbleibt ein sichtbares Bild infolge der Erhöhung der Absorption im Wellenlängenbereich zwischen etwa 4800 Ä und etwa 6400 Ä. Die Absorptionscharakteristik gemäß Kurve 6 hat zur Folge, dal! der Kristall bei Beleuchtung mit weißem Licht grün aussieht Diese Absorplionscharakteristik kann durch Beleuchten des Kristalles mit intesivcin grünem Licht wieder rückgängig gemacht werden.

F i g. 3 zeigt schematisch eine Kathodenstrahlröhre

10 mit einem Bildschirm II, der aus einem der hier beschriebenen photochromischen Materialien besteht. Die Kathodenstrahlröhre 10 weist ein evakuiertes Vakuumgefäß 12 mit einem Kolbenteil 13 und einem Hals 14 auf, der einen Winkel mit der Achse des Kolbenteiles 13 bildet. Im Kolbenteil 13 der Röhre 10 befindet sich eine kristallische Schicht 11 aus photochromischcm Material, z. B. Kalziumtitanat, das mit zweiwertigem Eisen dotiert ist und die oben beschriebenen Eigenschaften hat.

Die den Bildschirm darstellende photochromische Schicht U befindet sich auf einem ebenen, optisch transparenten Teil 15 des Kolbens 13. Die entgegengesetzte Wand 16 des Kolbens 13 ist ebenfalls eben und optisch transparent, so daß Licht unverzerrt hindurchtreten kann. Innerhalb des Halses 14 der Röhre 10 befindet sich ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 17, das einen fokussierten Kathodenstrahl auf die Schicht

11 wirft. Das Strahlerzeugungssystem 17 kann in üblicher Weise ausgebildet sein. Der erzeugte Elektronenstrahl wird über die Oberfläche des Bildschirmes durch ein magnetisches Feld abgelenkt, das durch Horizontalablenkspulen 18 und Vertikalablenkspulen 19 erzeugt wird. Die Ablenkspulen 18 und 19 sind mit nicht dargestellten Ablenkschaltungen verbunden.

Die verschiedenen Elektrodenanschlüsse 21 des Strahlerzeugungssystems sind, wie dargestellt, mit einer Gleichspannungsquelle 22 verbunden, die die erforderlichen Betriebsspannungen liefert. Die Kathode und das Steuergitter des Strahlerzeugungssystems 17 sind über einen Signalempfänger 23 mit der Spannungsquelle 22 verbunden, so daß eine Betriebsspannung zur Verfugung steht, die eine geeignete Sperrspannung für den Elektronenstrahl ergibt. Der Empfänger kann irgendein zur Modulation des Elektronenstrahls geeigneter Typ sein.

Durch die Iransparenten Kolbenwände wird eine sichtbare Strahlung auf den aus der Schicht 11 bestehenden Bildschirm von einer Strahlungsquelle 31 geworfen, die sichtbare Strahlung liefert welche mindestens zum Teil in das durch den Elektronenstrahl erzejgte Absorptionsband des Bildschirms fällt Die Strahlungsquelle kann eine weißes Licht liefernde Wolframlampe sein. Bei der beschriebenen Anordnung ist die den Bildschirm bildende piiotochromische Schicht 11 im unerregten Zustand transparent, so daß

ίο die Strahlung von der Strahlungsquelle 31 dann durch die Schicht U zu einem Betrachter 32 durchgelassen wird.

Die Schicht 11 kann aus einem einzigen Kristall photochromischen Materials gebildet sein. Das photochromische Material kann auch als transparente Aufdampfschicht oder als transparente heiß gepreßte Schicht aufgebracht oder in ein Glas oder eine Kunststoff-Folie mit dem gleichen Brechungsindex wie das photochromische Material, um eine Streuung an den Oberflächen der den Schirm bildenden einzelnen photochromischen Teilchen zu vermeiden, eingebettet werden. Im allgemeinen braucht der photochromische Schirm nicht dicker gemacht zu werden als die Eindringtiefe des Elektronenstrahls, die eine Funktion der Strahlspannung und der Dichte des photochromischen Schirmes ist

Beim Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung wird dem Strahlerzeugungssystem 17 durch den Empfänger 23 eine Signalspannung zugeführt, die bewirkt, daß der Elektronenstrahl sichtbare Spuren auf den photochromism·, n Schirm schreibt. Die den Elektronenstrahl w?'.irend seiner Ablenkung durch die Spulen 18 und 'j modulierenden Signalspannungen erzeugen das gewünschte Bild auf der den Bildschirm bildenden Schicht, in dem sie die Absorptionseigenschaften bestimmter Bereiche des Schirmes ändern. Die auf diese Weise erzeugten Bilder können entweder selektiv oder vollständig durch Licht gelöscht werden, dessen Wellenlänge im Absorptionsband liegt und das eine höhere Intensität hat als das Licht von der Strahlungsquelle 31. Strahlung mit einer zum Löschen geeigneten Wellenlänge kann beispielsweise mit einem Laser i3 erzeugt werden. Diese Strahlung kann in irgendeiner gewünschten Weise auf die Oberfläche des Bildschirmes gelenkt werden, um eine selektive Löschung zu bewirken. Andererseits kann man zum Löschen auch eine Lichtquelle, wie eine hochintensive Flutlichtquelle, verwenden.

Fig.4 zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung eine Kathodenstrahlröhre 40 mit einem photochromischen Bildschirm 41, der sich auf einer optisch transparenten Frontscheibe 42 befindet. Auf der dem Strahlerzeugungssystem der Röhre zugewandten Seite des Bildschirms 41 befindet sich ein reflektierender Überzug 43, z. B. aus Aluminium. Der Bildschirm 41 enthält ein feinteiliges, pulverförmiges photochromisches Material, das Licht durch Streuung an den Pulverteilchen reflektiert. Spuren oder Bilder auf dem Bildschirm der Röhre 40 werden also in reflektiertem Licht und nicht in durchscheinendem Licht betrachtet. Die Teilchengröße des Pulvers soll im allgemeinen kleiner als 5 μηι und vorzugsweise etwa 1 μπι sein. Der Bildschirm 41 ist eine etwa 10 μπι dicke Schicht, die auf der Oberfläche der aus Glas bestehenden Frontscheibe, durch Absetzen, Auftragen mittels einer Suspension oder irgendeine andere geeignete Weise aufgebracht wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die Lichtauelle auf derselben Seite des Rilrfcrhirmps win dr>r

Betrachter, also vor dem Bildschirm.

Die Frontscheibe 42 der Röhre 40, die den photochromischen Bildschirm trägt, ist für Licht im Absorptionsband des angeregten photochromischen Materials optisch transparent. Ein auf dem Schirm 41 erzeugtes Bild kann durch Beleuchten des Bildschirmes mit Licht, dessen Wellenlänge im Absorptionsband des photochromischen Materials liegt, gelöscht werden. Vorzugsweise hat das für die Löschung verwendete Licht eine hohe Intensität, da der Wirkungsgrad beim Löschen kleiner ist als der beim Aufzeichnen des Bildes. Das auf dem Schirm erzeugte Bild kann entweder ganz oder teilweise gelöscht werden. Zur teilweisen Löschung kann man sich eines Faseroptiklichtstiftes 44 bedienen, durch den das die Löschung bewirkende Licht auf gewünschte Teile des Bildschirmes gerichtet werden

Kathodenstrahlröhren mit einem aus Pulver bestehenden photochromischen Bildschirm des anhand vor F i g. 4 erläuterten Typs zeichnen sich im Vergleich zum Stand der Technik durch höheres Kontrastverhältnis und dunkler aussehende Bilder aus. Dies hai seine Ursache in der inneren Reflexion des Lichtes in der Pulvcrlcilchen, durch die sich ein im Hffekt längerer Absorptionsweg und dadurch eine größere optische Dichte ergeben.

Ohne die reflektierende Schicht 43 würde ein Teil de? nichtabsorbiertcn Lichtes verlorengehen, welcher ir einer vom Betrachter abgewandten Richtung durchtriti oder gestreut wird. Die Bildhelligkeit wäre also ohne die reflektierende Schicht geringer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bildschirm für eine Dunkelschriftröhre, mit einer Schicht, die eine eine durch Elektronen oder Photonen erzeugbare und beseitigbare Absorption im sichtbaren Spektralbereich aufweisende dotierte Erdalkaliverbindung enthält dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Erdalkaliverbindung ein mit Eisen und/oder Molybdän dotiertes Erdalkalititanat oder ein mit zweiwertigem Cer, Lanthan, Gadolinium oder Terbium dotiertes Kalziumfluorid ist.

2. Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierte Erdalkaliverbindung Kalziumlitanat ist. das mit 0,05% Eisen und 0,1% Molybdän dotiert ist.