REDHILL (pi) - Die Entwicklung einer flachen Bildröhre mit einer Bilddiagonale von zwölf Zoll und (zunächst noch) der für Fernsehgeräte üblichen Auflösung ist Wissenschaftlern des Philips-Forschungslaboratoriums in Redhill (Großbritannien) gelungen. Die Röhre ist weniger als drei Zoll tief. Anwendungen sind vorläufig ausschließlich im professionellen Bereich zu erwarten.
Die flache Elektronenröhre besteht aus einem Elektronenstrahlsystem, Ablenkplatten, einem Elektronenvervielfacher-Feld, einem Leuchtschirm und einer Frontplatte die vakuumdicht in ein Metallgehäuse eingeschmolzen ist. Wegen der Elektronenvervielfachung genügt ein Elektronenstrahl mit niedriger Stromstärke (kleiner als 1 ÁA) und niedriger Energie (400 eV). Der Elektronenstrahl bewegt sich durch den hinteren Teil der Röhre zu einer Umkehrlinse, wo er um nahezu 180 Grad in Richtung auf den vorderen Teil abgelenkt wird. Eine zentrale Zwischenwand trägt eine Reihe von Vertikal-Ablenkplatten, die ein Feld erzeugen, das den Strahl zum Vervielfacher führt. Der Strahlstrom aus der Elektronenkanone wird von dem Vervielfacher mehrere hundertmal verstärkt, bevor die Elektronen auf den Schirm zu beschleunigt werden. Wegen der niedrigen Primärstrahlenergie und des niedrigen Primärstrahlstroms kann das Ablenklsystem unorthodox aufgebaut sein. Vertikal-Ablenkung wird durch sukzessives Anheben der Potentiale an den Vertikal-Platten erreicht. Elektrostatische Ablenkeinheiten in der Nähe der Elektronenkanone sorgen für die Horizontal-Ablenkung.
In bezug auf Bildfeld und Auflösung sind viele Fortschritte erzielt worden. Der Abstand zwischen den Kanalmitten des Vervielfachers beträgt nur noch 0,55 Millimeter, was bei einem Bildschirm von 305 Millimeter Durchmesser zu ungefähr 170 000 Bildpunkten führt. Die Auflösung des Schirmbildes und die Grauwertauflösung sind für Fernsehanwendungen geeignet. Der Brennfleck ist so klein, daß die Auflösung der Röhre durch den Abstand der Kanäle im Vervielfacher begrenzt wird. Der wesentliche, die Lebensdauer der flachen Bildröhre bestimmende Faktor, ist die zeitliche Abnahme der Verstärkung des Vervielfachers. Tests mit Vervielfachern zeigen, daß nach 7500 Stunden Dauerbetrieb die Verstärkung auf 63 Prozent ihres ursprünglichen Wertes zurückgeht.
Farbe ist für viele professionelle Anwendungen wichtig, und es sind zahlreiche Methoden der Farbdarstellung untersucht worden. Durch den Elektronenvervielfacher entstehen Probleme, die sich von denen bei einer Schattenmaskenröhre stark unterscheiden. Farbwahl ist sowohl vor als auch hinter dem Vervielfacher möglich. Erfolgt sie vor dem Vervielfacher, so muß jedem Primärstrahl eines Farbtripels ein Kanal zugewiesen werden. Dies begrenzt die maximal mögliche Auflösung bei der Farbdarstellung auf ein Drittel der Monochromauflösung.
Das Philips-Forschungslaboratorium in Redhill untersucht Verfahren, bei denen ein Elektrodensystem am Ausgang des Vervielfachers die austretenden Elektronen auf einen Leuchtstoff der gewünschten Farbe richtet. Die Röhre hat ein einziges Strahlsystem und erfordert eine sequentielle Farbwahlfolge. Wegen der niedrigen Ablenkspannungen und der hohen Bildhelligkeit ist die Röhre für diese Betriebsart besonders geeignet. Zwei Verfahren werden untersucht, die Punkt-und-Ring-Methode und die Ablenkmethode.
Punkt-und-Ring-Methode. Die Elektronenquelle in jedem Vervielfacherkanal ist ein Ring, der auf den Schirm abgebildet wird. Ein System von dynodenartigen Elektroden am Vervielfacherausgang kann so angeordnet werden, daß es als Linse mit variabler Brennweite arbeitet. Dadurch kann die Bildgröße verändert werden. Die Leuchtstofftripel auf dem Schirm bestehen aus konzentrischen Mustern der drei Grundfarben, und jedem Tripel ist ein Vervielfacherkanal zugeordnet. Die aus den einzelnen Kanälen austretenden Elektronen können auf einen Punkt fokussiert werden, der den roten Leuchtstoff anregt, beziehungsweise einen Ring, der den blauen oder einen größeren Ring, der den grünen anregt.
Ergebnisse kommen Anforderungen sehr nahe
Ablenkmethode. Bei der Ablenkmethode besteht der Schirm aus einem Muster von Leuchtstoffstreifen in den drei Farben. Mit Hilfe einer positiven Spannung, die an eine dynodenartige Ziehelektrode gelegt wird, werden die Elektronen aus der letzten Vervielfacherstufe herausgezogen. Sie werden dann mit Hilfe von Paaren von Streifenelektroden, die zwischen benachbarten Kanalreihen liegen, auf die gewünschte Farbe abgelenkt. Die Streifenelektroden und die Ziehelektrode bilden eine asymmetrische Linse, die dafür sorgt, daß die Elektronen auf den Schirm in Form eines langgezogenen Flecks fokussiert werden.
Die mit den beiden Methoden bisher erhaltenen Ergebnisse kommen den Anforderungen für verschiedene professionelle Anwendungen (zum Beispiel für Datensichtgeräte), bei denen flache Bildschirme erwünscht sind, sehr nahe. Die praktischen Arbeiten sind in zerlegbaren Vakuumsystemen mit kleinflächigen Vervielfachern durchgeführt worden. Jetzt muß eine Weiterentwicklung zu großflächigen Vervielfachern erfolgen.