EP0328164A2 - Kathodenanordnung für eine flache Elektronenstrahl-Bildwiedergabevorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Kathodenanordnung für eine flache Elektronenstrahl-Bild­wiedergabevorrichtung weist eine Gegenelektrode (6), eine Mehr­zahl zu dieser paralleler Heizdrähte (7) und eine ebenfalls zur Gegenelektrode parallele Zuganode (5) auf. Weiterhin sind Fo­kussierdrähte (8) und Ziehdrähte (9) vorhanden, die parallel zu den Kathodendrähten verlaufen. Die Zuganode ist so ausge­bildet, daß die zu jedem Kathodendraht jeweils mehrere Durch­laßzeilen aufweist.

Dank dieser Anordnung ist es nicht mehr erforderlich, jeder Durchlaßzeile in der Zuganode einen gesonderten Kathodendraht zuzuordnen, sondern es reicht aus, jeweils einen einzelnen Kathodendraht für mehrere Durchlaßzeilen zu verwenden. Dadurch kann erheblich Heizleistung eingespart werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kathodenanordnung für eine flache Elektronenstrahl-Bildwiedergabevorrichtung. Speziell geht es um eine Kathodenanordnung mit einer Mehrzahl von Kathodendrähten zwischen einer Gegenelektrode und einer Zuganode.
• Eine Kathodenanordnung mit Gegenelektrode, Kathodendrähten und Zuganode ist aus JP 60-185343 A bekannt. Die Gegenelektrode ist segmentiert, um mit Hilfe einer ortsabhängigen Gegenelek­trodenspannung ortsabhängige Emissionsunterschiede ausgleichen zu können, wie sie entlang eines jeden Kathodendrahtes aufgrund eines Potentialabfalls vom Rand zur Mitte des Drahtes hin auf­treten.
• Aus EP-A-0 079 607 ist eine Kathodenanordnung mit Gegenelek­trode, Kathodendrähten und Zuganode bekannt, bei der von der Gegenelektrode Rippen hochstehen. Zwischen jeweils zwei benach­barten Rippen verläuft jeweils ein Kathodendraht. Die Rippen wirken als Fokussieranordnung.
• Bie beiden bekannten Kathodenanordnungen ist jedem Kathoden­draht in der Zuganode eine einzige durchlassende Zeile zugeord­net. Bei der zunächst genannten Anordnung sind entlang jeweils einer Zeile in der Zuganode zahlreiche Löcher angeordnet. Bei der anderen Anordnung ist jede Zuganodenzeile durch einen Schlitz gebildet.
• Bei der erfindungsgemäßen Kathodenanordnung ist die Zuganode so aufgebaut, daß sie zu jedem Heizdraht nicht mehr nur noch eine Durchlaßzeile, sondern jeweils mehrere Durchlaßzeilen aufweist. Zu jedem Kathodendraht verlaufen jeweils zwei benachbarte Zieh­drähte und zwei benachbarte Fokussierdrähte in unterschied­lichen Ebenen. Mit Hilfe dieser Drähte werden Elektronen aus einem jeweiligen Kathodendraht gezogen und sie werden so abge­lenkt, daß sie zeitlich nacheinander durch unterschiedliche Durchlaßzeilen in der Zuganode hindurchtreten.
• Mit der genannten Anordnung ist es somit möglich, Elektronen bereits innerhalb der Kathodenanordnung mehreren Durchlaßzeilen zuzuordnen. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Anzahl der Durch­laßzeilen festliegt, die Anzahl an Kathodendrähten in der Ka­thodenanordnung gegenüber der bisher erforderlichen Anzahl ver­ringert werden kann. Dies wiederum hat verminderte Heizleistung zur Folge. Vorzugsweise sind in einer Ebene zwischen den Zieh­drähten und der Zuganode noch Formdrähte vorhanden. Auch diese Formdrähte werden zum Ablenken und Formen des von einem Katho­dendraht abgestrahlten Elektronenbündels herangezogen.
• Im Betrieb werden jeweils zwei Ziehdrähte auf positive Spannung gegenüber einem Heizdraht gelegt, damit dieser Elektronen emit­tiert. Um die Elektronen zu fokussieren, wird an die Fokus­sierdrähte einen negative Spannung gelegt. Das Fokussieren muß im Bereich des Austretens der Elektronen aus dem Heizdraht er­folgen, weswegen die Fokussierdrähte wie die Heizdrähte hinter den Ziehdrähten liegen.
• Die Erfindung wird nun anhand von einem durch eine Figur veran­schaulichten Ausfürungsbeispiel näher erläutert. Die Figur zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Bildwiedergabe­vorrichtung in Zeilenrichtung (Blickrichtung ist die Spalten­richtung).
• In der Figur ist von der flachen Bildwiedergabevorrichtung nur ein Teilstück dargestellt. Eine Frontplatte 1 bildet mit einer auf ihrer Rückseite angeordneten Wanne 2 ein geschlossenes Ge­häuse, welches evakuiert ist. Auf der Innenseite der Frontplat­te ist eine Beschichtung aus Phosphor vorhanden, von der nur sechs Bildpunkte 3 dargestellt sind. Mit Abstand von der Front­platte 1 ist eine Steueranordnung 4 angebracht, auf die hier im einzelnen nicht eingegangen wird. Darauf folgt eine Zuganode 5, die entsprechend den Bildpunkten auf der Frontplatte 1 gelocht ist. Auf der Innenseite der Wanne 2 ist eine Gegenelektrode 6 aufgebracht. Davor befinden sich in einer periodischen Anord­nung mit Oxid beschichtete Heizdrähte 7. Diese liegen alle in einer Ebene parallel zur Gegenelektrode 6. Die Längsausdehnung der Heizdrähte 7 verläuft rechtwinklig zur Zeichenebene. In weiteren Ebenen zwischen den Heizdrähten 7 und der Zuganode 5 sind Fokussierdrähte 8, Ziehdrähte 9 und Formdrähte 10 vorhan­den. Alle Heizdrähte 7, Fokussierdrähte 8, Ziehdrähte 9 und Formdrähte 10 verlaufen zueinander parallel.
• Mit dem in der Figur dargestellten Aufbau kann man eine flächen­hafte Kathode für eine flache Bildwiedergabevorrichtung simu­lieren. Dazu sei angenommen, daß die Gegenelektrode 6 und die Heizdrähte 7 auf einem Potential von 0 Volt liegen. Um dieses Potential von 0 Volt während der Emission von Elektronen zu realisieren, werden die Heizdrähte 7 nur für die Zeit des Zei­lenrücklaufs bestromt und emittieren dann in der Zeit des Zei­lenhinlaufes Elektronen. Die Bestromung der Heizdrähte kann auch nur während der Bildwechselzeit erfolgen. An den Zieh­drähten 9 liegt eine positive Spannung im Bereich von 150 - 500 V, wodurch die Elektronen in Richtung der Ziehdrähte 9 be­schleunigt werden. An der nachfolgenden Zuganode 5 liegt eine positive Spannung im Bereich von 5 - 40 V, so daß ein bestimm­tes Bremsfeld aufgebaut wird, und die Elektronen beim Durch­gang durch die Löcher der Zuganode 5 eine geringe Geschwindig­keit aufweisen. An den Fokussierdrähten 8 liegt eine negative Spannung mit einem Absolutwert von etwa 1/3 der an den Zieh­drähten 9 liegenden Spannung. Dadurch wird die aus den Heiz­drähten 7 ausgetretene Wolke der Elektronen geformt, wie in der Figur am zweiten von links gezeichneten Heizdraht dargestellt.
• Dieser blattförmige Elektronenstrahl tritt durch die zeilen­weise angeordneten Löcher in der Zuganode 5 und durch die Steueranordnung 4 und trifft danach auf die in einer Zeile lie­genden Bildpunkte 3. Zur weiteren Formung der Elektronenwolke liegt an den Formdrähten 10 eine Spannung an, die gegenüber der Spannung an den Ziehdrähten 9 negativ ist und beispielsweise - 40 V beträgt.
• Zusätzlich zur negativen Spannung an den Fokussierdrähten 8 werden diese und/oder die Formdrähte 10 mit Ablenkspannungen beaufschlagt, die sich derart verändern, daß der blattförmige Elektronenstrahl jedes Heizdrahtes 7 nacheinander auf aufeinan­derfolgende Zeilen trifft. Hierdurch ist es möglich, nur aus jeweils einem Heizdraht Elektronen zu ziehen und die Elektronen­emission aus den anderen Heizdrähten zu sperren. Dies wird da­durch erreicht, daß nur die zum jeweiligen Heizdraht beiden benachbarten Ziehdrähte 9 mit der positiven Spannung versorgt werden und die anderen Ziehdrähte auf Nullpotential liegen. Ist die letzte Zeile im Bereich des jeweiligen Heizdrahtes 7 er­reicht, so wird auf den nächstfolgenden Heizdraht 7 umgeschal­tet. Die Ablenkspannung an den Fokussierdrähten 8 und/oder Form­drähten 10 wird nun so verändert, daß der jetzt erzeugte blatt­förmige Elektronenstrahl die für diesen Heizdraht 7 erste Zei­le trifft. Das Weiterschalten des Elektrondenstrahles erfolgt von Zeile zu Zeile wie beschrieben. Durch das Entnehmen von Elektronen aus jeweils nur einem Heizdraht 7 wird eine sehr große Reduzierung der Verlustleistung erreicht. Durch die im­pulsförmige Bestromung des jeweils eingeschalteten Heizdrahtes wird die Potentialfreiheit der Heizdrähte während der Bildwie­dergabe erreicht.
• Der Abstand zwischen den Heizdrähten 7 und der Gegenelektrode 6 sollte so groß wie möglich gewählt werden, damit eine Lageän­derung der Heizdrähte den geringstmöglichen Einfluß zeigt. Je größer dieser Abstand ist, um so größer muß auch der Absolut­wert der negativen Spannung an der Gegenelektrode sein.
• Die Helligkeitssteuerung für einzelne Bildpunkte kann entweder mit Hilfe einer segmentierten Gegenelektrode erfolgen, wie in DE 35 29 041 A1 beschrieben, oder dadurch, daß die von der Ka­thodenanordnung ausgegebenen Elektronenstrahlen durch eine an­schließende Elektrode in ihrer Helligkeit variiert werden, wie in der eingangs genannten EP-A-0 079 607 beschrieben.

Claims (4)

1. Kathodenanordnung für eine flache Elektronenstrahl-Bildwie­dergabevorrichtung, mit
- einer hinten liegenden Gegenelektrode (6),
- einer zur Gegenelektrode parallelen Zuganode (5) und
- einer Mehrzahl Kathodendrähte (7) zwischen Gegenelektrode und Zuganode, die zueinander und zur Gegenelektrode paral­lel laufen,
gekennzeichnet durch
- einen solchen Aufbau der Zuganode, daß die zu jedem Heiz­draht jeweils mehrere Durchlaßzeilen aufweist,
- je zwei zu jedem Kathodendraht benachbarte Ziehdrähte (9), die in einer Ebene zwischen der Ebene der Kathodendrähte und der Zuganodenebene parallel zu den Kathodendrähten verlaufen,
- und je zwei zu jedem Kathodendraht benachbarte Fokussier­drähte (8), die in einer Ebene, die hinter der Ziehdraht­ebene liegt, parallel zu den Kathodendrähten verlaufen.

2. Kathodenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je zwei zu jedem Kathodendraht benachbarte Form­drähte (10), die in einer Ebene zwischen der Ziehdrahtebene und der Zuganodenebene parallel zu den Kathodendrähten (7) verlaufen.

3. Kathodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Spannungsverhält­nisse im Betrieb der Anordnung:
- Bezugspotential an einem emittierenden Heizdraht (7),
- negatives Potential an der Gegenelektrode (6),
- positive Spannung an den dem emittierenden Heizdraht be­nachbarten Ziehdrähten (9),
- geringere positive Spannung an der Zuganode (5), um Elek­tronen, die durch das Potential an den Ziehdrähten aus dem Heizdraht gezogen wurden, wieder abzubremsen,
- und negative Spannung an den Fokussierdrähten (8).

4. Kathodenanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch positive Spannung an den Formdrähten (10), wel­che Spannung jedoch gegenüber der Spannung an den Ziehdräh­ten (9) negativ ist.

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