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Dokumentenidentifikation DE2727156C2 23.02.1989
Titel Ladungsspeicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre und Vorrichtung zu ihrer Befestigung
Anmelder N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, NL
Erfinder Hoeberechts, Arthur Marie Eugene, Eindhoven, NL
Vertreter David, G., Pat.-Ass., 2000 Hamburg
DE-Anmeldedatum 16.06.1977
DE-Aktenzeichen 2727156
Offenlegungstag 12.01.1978
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse H01J 29/39
IPC-Nebenklasse H01J 31/28   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ladungsspeicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine Ladungsspeicherplatte dieser Art ist aus der DE-AS 18 01 247 bekannt.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zum Befestigen einer solchen Ladungsspeicherplatte in einer Bildaufnahmeröhre.

Bei Ladungsspeicherplatten der genannten Art wird das von der Strahlung (die, je nach der Anwendung, elektromagnetischer sowie korpuskularer Art sein kann) erzeugte Ladungsbild bzw. Potentialbild von einem Elektronenstrahl abgetastet und die von der (den) Elektrode(n) herrührenden elektrischen Signale werden als Bildsignal in einer dazu geeigneten Schaltung weiter verarbeitet.

Für das Signal-Rausch-Verhältnis ist es dabei von besonderer Bedeutung, daß das von der (den) Elektrode(n) herrührenden Signal über eine möglichst niedrige Kapazität der genannten Schaltung zugeführt wird. Dies ergibt oft Probleme bei bekannten Ladungsspeicherplatten in Bildaufnahmeröhren, bei denen die Elektroden über Glasdurchführungen mit u. a. der Fassung der Aufnahmeröhre verbunden sind und dadurch eine verhältnismäßig große Eingangskapazität liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladungsspeicherplatte zu schaffen, die es ermöglicht, die Anzahl der Glasdurchführungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen oder auf sie völlig zu verzichten, weiterhin eine Ladungsspeicherplatte zu schaffen, die auf technologisch vorteilhafte Weise hergestellt werden kann und bei der die Eingangskapazität für das von der (den) Elektrode(n) der Ladungsspeicherplatte herrührenden Signal erheblich niedriger als bei bekannten Bauarten ist, sowie eine Vorrichtung zu schaffen, um eine solche Ladungsspeicherplatte auf sehr einfache Weise in einer Bildaufnahmeröhre zu montieren.

Der Erfindung liegt u. a. die Erkenntnis zugrunde, daß der angestrebte Zweck dadurch erreicht werden kann, daß die genannte Schaltung in Form einer integrierten Schaltung mit der Ladungsspeicherplatte in einer Halbleiterscheibe gebildet und der diese integrierte Schaltung enthaltende Teil der Halbleiterscheibe außerdem auf geeignete Weise bei der Abdichtung der Bildaufnahmeröhre verwendet wird.

Es sei bemerkt, daß der Ausdruck "integrierte Schaltung" in diesem Zusammenhang in weitem Sinne als Schaltung mit einem oder mehreren in der Halbleiterscheibe gebildeten Halbleiterschaltungselementen aufzufassen ist, wobei diese Schaltung unter Umständen aus nur einem einzigen Halbleiterbauelement, z. B. einem Transistor, mit zugehörigen Anschlußleitern bestehen kann.

Die genannte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Dabei sei bemerkt, daß Ladungsspeicherplatten mit einem dicken einkristallinen Randteil und einem dünneren Mittelteil bereits aus der US-PS 38 14 965 bekannt sind.

Die Erfindung ist von besonderem Vorteil, wenn die Elektroden aus einer Vielzahl von Streifen bestehen, die sich praktisch parallel zueinander erstrecken. Eine derartige Ladungsspeicherplatte ist z. B. aus der US-PS 24 46 249 bekannt, bei der die streifenförmigen Elektroden in drei Gruppen unterteilt sind, um z. B. ein "rotes", ein "blaues" und ein "grünes" Bildsignal zu liefern. Dabei ist es in bestimmten Fällen wünschenswert, die von jeder streifenförmigen Elektrode herrührenden Bildsignale gesondert zur Verarbeitung einem Eingang eines Schieberegisters mit einem oder mehreren Ausgängen zuzuführen, die mit dem weiteren Teil der Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind. Ein derartiges System ist z. B. in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 04 193 der Anmelderin beschrieben.

Die Erfindung gibt nun eine Lösung, bei der insbesondere eine derartige Kombination streifenförmiger Elektroden und eines oder mehrerer Schieberegister auf sehr vorteilhafte Weise unter drastischer Herabsetzung der benötigten Anzahl nach außen führender Verbindungen erhalten werden kann, wobei das Schieberegister in der Halbleiterscheibe integriert wird, und wobei, im Gegensatz zu Kombinationsmöglichkeiten üblicherer Art, keine (oft verhältnismäßig hochohmigen) Glasdurchführungen zu der Ladungsspeicherplatte erforderlich sind. Dabei befindet sich außerdem die integrierte Schaltung nicht in dem Röhrenvakuum und beeinträchtigt dadurch die elektrische Feldverteilung in der Nähe der Auftreffplatte nicht oder nahezu nicht.

Eine verbesserte Befestigung einer Ladungsspeicherplatte nach der Erfindung wird durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 erreicht.

Eine solche Vorrichtung nach der Erfindung weist u. a. den großen Vorteil auf, daß die Signaleingangskapazität sehr niedrig sein kann, weil die Elektrode(n) nun nicht mehr direkt mit der Fassung der Bildaufnahmeröhre, sondern direkt mit dem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist(sind). Weiter sind grundsätzlich keine Glasdurchführungen durch die Röhre erforderlich, während ein druckbeständiges Fenster mit Abmessungen, die viel kleiner als der Querschnitt der Bildaufnahmeröhre sind, genügend ist; dies im Gegensatz zu bekannten Bauarten.

Der Gegenstand der Erfindung bietet weiter den wichtigen Vorteil, daß die Netzelektrode, die in bekannten Bildaufnahmeröhren zum Erzeugen eines für nahezu senkrechten Einfall des Elektronenstrahls günstigen Feldes verwendet wird, auf einfache Weise integriert werden kann.

Vorteilhafterweise wird der vakuumdichte Anschluß des Fensters an den Randteil der Ladungsspeicherplatte über eine Isolierschicht, z. B. eine Glasschicht, erhalten, die sich auf der Seite der einfallenden Strahlung über die Ladungsspeicherplatte und die darauf liegenden Elektroden und Metallschichten erstreckt, wobei auf dieser Isolierschicht das Fenster befestigt ist. Dies ist technologisch vorteilhaft.

Weiter bietet die Erfindung die Möglichkeit, bei Anwendung zueinander paralleler streifenförmiger Elektroden auf sehr geeignete Weise ein Farbfilter zu integrieren, wobei sich das Farbfilter zwischen dem Fenster und den streifenförmigen Elektroden befindet und Bänder mit verschiedener spektraler Durchlässigkeit enthält, die parallel zu den streifenförmigen Elektroden verlaufen.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt einen Teil einer Bildaufnahmeröhre mit einer Ladungsspeicherplatte nach der Erfindung,

Fig. 2 schematisch im Querschnitt die gesamte Bildaufnahmeröhre mit einer Ladungsspeicherplatte nach der Erfindung,

Fig. 3 schematisch in Draufsicht die Ladungsspeicherplatte, die in Fig. 1 im Querschnitt längs der Linie I-I dargestellt ist,

Fig. 3a eine Abwandlung der Fig. 3,

Fig. 4 bis 9 schematisch im Querschnitt eine Ladungsspeicherplatte nach der Erfindung in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen,

Fig. 10 schematisch eine Schaltung, in welche die Ladungsspeicherplatte aufgenommen ist,

Fig. 11 ein Detail der Schaltung nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Teil der Schaltung nach Fig. 10, und

Fig. 13 schematisch einen Querschnitt längs der Linie XIII-XIII der Fig. 12.

Die Figuren sind rein schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet. Entsprechende Teile sind in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Ladungsspeicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre nach der Erfindung.

Die Ladungsspeicherplatte enthält eine Halbleiterplatte 1, in diesem Beispiel aus p-leitendem Silizium, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht 2, in diesem Beispiel aus Antimontrisulfid, zur Umwandlung von Strahlung (in Fig. 1 mit den Pfeilen 3 angedeutet) in elektrische Signale. Dabei ist auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 die strahlungsempfindliche Schicht 2 mit mindestens einer für die Strahlung 3 durchlässigen Elektrode 4 versehen. In diesem Beispiel ist eine Anzahl zueinander praktisch paralleler streifenförmiger durchlässiger Elektroden 4&sub1;, 4&sub2;, 4&sub3; usw. vorgesehen, wie aus der schematischen Draufsicht nach Fig. 3 deutlich ersichtlich ist. Die Ladungsspeicherplatte weist weiter einen Randteil 7 aus einkristallinem Silizium auf, der eine integrierte Schaltung zur Verarbeitung der von den durchlässigen Elektroden 4 herrührenden elektrischen Signale enthält, und einen mittleren Teil auf, der aus einer strahlungsempfindlichen Schicht 2 mit den darauf vorhandenen durchlässigen Elektroden 4 besteht, die gleichstrommäßig mit einem Eingang 15 der genannten integrierten Schaltung verbunden sind. Die integrierte Schaltung, die auf sehr verschiedene Weise aufgebaut sein kann, ist in den Fig. 1 bis 9 nicht im Detail dargestellt, sondern liegt innerhalb des gestrichelten mit 8 bezeichneten Gebietes des Randteiles 7. Die Ladungsspeicherplatte ist derart ausgebildet, daß sie mit der von der einfallenden Strahlung 3 abgekehrten Seite ihres Randteiles 7 vakuumdicht auf dem Träger 6 befestigt ist, der aus einem Ring aus Isoliermaterial besteht. steht. Weiter ist auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 ein Glasfenster 5 vorhanden, durch das Strahlung 3 auf die Schicht 2 einfallen kann, wobei sich das Fenster 5 vakuumdicht dem genannten Randteil 7 anschließt und sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand 9 erstreckt und im vorliegenden Beispiel den Innenrand 9 des ringförmigen Trägers 6 überlappt (siehe Fig. 1). Die Anschlüsse 16 der Ausgänge und der für Speisung und Steuerspannung benötigten Leitungen der integrierten Schaltung sind mit leitenden Schichten 10 verbunden, die sich wenigstens teilweise außerhalb des Fensters 5 auf dem Randteil 7 erstrecken und außerhalb des Fensters 5 mit Anschlußleitern 11 versehen sind. Im hier beschriebenen Beispiel enthält der Träger 6 an seinem Außenrand einen dickeren, auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 wenigstens teilweise metallisierten Teil, wobei die mit den Ausgangs-, Speisungs- und Steuerspannungsanschlüssen 16 der integrierten Schaltung verbundenen Anschlußleiter 11 auf dieser Metallisierung 35 befestigt sind und sich ein äußerer Anschlußleiter 36 gleichfalls dieser Metallisierung 35 anschließt (siehe Fig. 1).

Die beschriebene Ladungsspeicherplatte kann mit dem Träger 6 direkt auf der Glasumhüllung 12 einer Bildaufnahmeröhre z. B. mittels einer Indiumschweißverbindung 13 befestigt werden, die eine auf dem Träger 6 gebildete Metallschicht 14 mit dem Glasrohr 12 verbindet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Da die Elektroden 4 dadurch nicht mit der Fassung der Aufnahmeröhre, sondern direkt mit dem Eingang 15 der integrierten Schaltung verbunden sind, ist die Kapazität am Signaleingang niedrig. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der (siehe Fig. 1), daß auf der Seite der Ladungsspeicherplatte keine Glasdurchführungen erforderlich sind und daß ein verhältnismäßig kleiner Querschnitt des Fensters 5 genügt, das nicht den vollständigen Querschnitt des Rohres 12 zu bedecken braucht und dadurch leicht gegen den äußeren Druck beständig ist. Dadurch, daß sich das Fenster mindestens bis zu dem Rand 9 des Trägers erstreckt, wird ein sehr druckbeständiges Gebilde erhalten. Zum Schutz können noch die Abschirmkappen 17 und 18 (siehe Fig. 1) angeordnet werden.

Der vakuumdichte Anschluß des Fensters 5 an den Randteil 7 der Ladungsspeicherplatte wird in diesem Beispiel durch eine Isolierschicht, in diesem Falle eine Siliziumoxidschicht 19, hergestellt, die sich auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 über die Ladungsspeicherplatte und die darauf liegenden Elektroden 4 und Metallschichten 10 erstreckt, wobei das Fenster 5 auf dieser Isolierschicht 19, in diesem Beispiel mit Hilfe eines durchsichtigen Kitts 20 (siehe Fig. 1), befestigt ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Fenster direkt auf der Ladungsspeicherplatte und den Elektroden festzukitten. Durch Anwendung der isolierenden Glas- oder Oxidschicht 19 werden Beschädigungen der Ladungsspeicherplatte, insbesondere des dünnen mittleren Teiles derselben, vermieden.

Vorzugsweise sind, wie im vorliegenden Beispiel, der Randteil 7 der Ladungsspeicherplatte auf der Seite des Trägers 6 sowie der Träger 6 an der Stelle seiner Berührungsfläche mit der Auftreffplatte metallisiert. Diese Metallisierung 21 erstreckt sich im vorliegenden Beispiel auch über den Innenrand des Trägers 6, was aber nicht erforderlich ist.

Wie in Fig. 1 angegeben ist, kann bei einer Ladungsspeicherplatte nach der Erfindung auf besonders vorteilhafte Weise die übliche Netzelektrode, die zur Förderung des senkrechten Einfalls des Elektronenstrahls dient, angeordnet werden. Dies kann nämlich dadurch erfolgen, daß der Rand 22 dieser Netzelektrode 23 leitend auf der bereits genannten am Rand des Trägers 6 vorgesehenen Metallisierung 14 befestigt wird, wodurch diese Netzelektrode 23 mit der Ladungsspeicherplatte ein Ganzes bildet.

Fig. 2 zeigt, wie die beschriebene Ladungsspeicherplatte in einer Bildaufnahmeröhre montiert ist, wobei diese Aufnahmeröhre weiter die üblichen Mittel (Glühkathode 24, Wehneltzylinder 25, Ablenkspulen 26, usw.) enthält, um einen Elektronenstrahl 27 zu erzeugen, mit dem die von der einfallenden Strahlung 3 abgekehrte Seite der Ladungsspeicherplatte abgetastet werden kann, wobei der Außenrand des Trägers 6 auf der von der Strahlung 3 abgekehrten Seite vakuumdicht auf dem Rand der Aufnahmeröhre 12 befestigt ist.

Eine Ladungsspeicherplatte nach den Fig. 1 und 3 wird mit Vorteil auf folgende Weise hergestellt.

Es wird (siehe Fig. 4) von einer Halbleiterscheibe 30 aus z. B. p-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von z. B. 6 Ω · cm und z. B. einer (100)-Orientierung ausgegangen. Die Scheibe 30 weist eine praktisch homogene Dicke von 250 µm auf. In einem Randteil dieser Scheibe wird dann durch Anwendung in der Halbleitertechnologie allgemein üblicher Dotierungstechniken, z. B. Diffusion oder Ionenimplantation, die für die Erfindung nicht wesentlich sind und daher hier nicht im Detail beschrieben werden, auf einer Seite eine integrierte Schaltung gebildet. Diese integrierte Schaltung, die viele Formen aufweisen kann, ist schematisch in Fig. 5 mit einer gestrichelten Linie 8 angegeben. Während der Herstellung dieser integrierten Schaltung wird auf der Scheibe 30 eine Oxidschicht 31 erzeugt, die in diesem Beispiel, obschon dies nicht unbedingt notwendig ist, von der Unterseite der Scheibe entfernt wird, während weiter auf übliche Weise auf photolithographischem Wege in die Schicht 31 Kontaktfenster (32, 33) zum Anschließen von Leitern an die integrierte Schaltung geätzt werden.

Der mittlere Teil der Scheibe 30 wird nun auf der genannten einen Seite, auf der sich die integrierte Schaltung befindet, mit mindestens einer für Strahlung durchlässigen Elektrode 4 versehen. In diesem Beispiel werden mehrere zueinander parallele streifenförmige Elektroden 4 angeordnet, die z. B. aus SnO&sub2;- und/oder InO&sub2; -Schichten mit einer Dicke von z. B. 0,2 µm bestehen. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine der Elektroden 4. Unter Umständen könnte aber auch eine einzige Elektrode 4, die den ganzen mittleren Teil der Scheibe bedeckt, verwendet werden. Die Elektroden 4 sind mit je einem, Eingang 15 der integrierten Schaltung über ein Fenster 32 verbunden. Die SnO- Schicht wird z. B. durch Aufdampfen (siehe z. B. "Thin Solid Films", Band 33, 1976, S. L 5) oder durch Aufspritzen erhalten. Die Schicht wird in die Form streifenförmiger Elektrodenschichten 4 gebracht, z.B. dadurch, daß die Schicht mit einer Chrommaske bedeckt und der nichtmaskierte Teil der Schicht durch Zerstäuben entfernt wird, wonach das Chrom entfernt wird.

Die Ausgangsanschlüsse 16 der integrierten Schaltung werden mit Metallschichten 10, z. B. Aluminiumschichten, versehen, die sich auf dem Randteil der Scheibe auf der Oxidschicht 31 erstrecken und sich über die Fenster 33 der integrierten Schaltung anschließen (siehe Fig. 6). Diese Schichten werden dadurch erzeugt, daß Aluminium aufgedampft und durch Anwendung des üblichen photolithographischen Ätzverfahrens in die gewünschte Form geätzt wird. Dann wird über das Ganze eine 0,6 µm dicke Schutzschicht 19 aus Siliziumoxid durch pyrolytische Ablagerung gebildet. Dies ist für die Erfindung jedoch nicht unbedingt notwendig.

Anschließend wird die Halbleiterscheibe 30 auf der anderen Seite mit ihrem Randteil vakuumdicht auf einem ringförmigen Träger 6 befestigt (siehe Fig. 7). Der Träger 6 besteht aus elektrisch isolierendem, im vorliegenden Beispiel keramischem, Material. Die Ränder des Trägers sind im vorliegenden Beispiel z. B. mit einer Kupfer- oder Aluminiumschicht 21 metallisiert. Da in diesem Beispiel die Oxidschicht 31 von der Unterseite der Scheibe 30 entfernt worden ist, kann diese mit ihrem Rand leicht, z. B. mittels einer Silizium-Gold-Legierung, auf der Metallisierung 21 des Trägers erzeugt werden. Wenn die Oxidschicht 31 nicht von der Unterseite der Scheibe entfernt wird, wird ein anderes Verfahren zum vakuumdichten Anschließen (Kitten) gewählt.

Dann wird auf der einen Seite, auf der sich die integrierte Schaltung befindet, ein für die einfallende Strahlung durchlässiges Fenster 5 vorgesehen. In diesem Fall ist dieses Fenster ein Glasfenster mit einer Dicke von einigen Millimetern, z. B. zwischen 1 und 6 mm, auf dem ein Farbfilter 34 angeordnet ist, das aus aufgedampften Streifen mit verschiedener spektraler Durchlässigkeit besteht, die abwechselnd drei komplementäre Farben, z. B. Rot, Grün und Blau, durchlassen. Diese Streifen bestehen z. B. aus TiO&sub2;-SiO&sub2;-Schichten. Die Streifen 34&sub1;, 34&sub2; usw. des sich auf dem Fenster 5 befindenden Farbfilters 34 (siehe Fig. 3) liegen je einem Elektrodenstreifen 4&sub1;, 4&sub2; usw. gegenüber. Sie können auf einfache Weise direkt darauf ausgerichtet werden, wonach das Fenster mit der Filterseite mittels einer transparenten Kittschicht 20 auf der Oxidschicht 19 befestigt wird. Dabei wird der Durchmesser des Fensters 5 derart gewählt, daß es sich in Projektion mindestens bis zu dem Innenrand des Trägers 6 erstreckt, wobei in diesem Beispiel das Fenster diesen Innenrand überlappt (siehe Fig. 8).

Anschließend wird der mittlere Teil der Siliziumscheibe von der dem Träger 6 zugewandten Seite her, z. B. in einem KOH, K&sub2;Cr&sub2;O&sub7; und Isopropanol enthaltenden Ätzbad oder in einem hydrazinhaltigen Ätzmittel, weggeätzt, wobei die übrigen Teile der Anordnung vor diesem Ätzvorgang durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Ätzmaske geschützt werden. Der Ätzvorgang wird dabei automatisch gestoppt, wenn das Silizium über die ganze Dicke durchgeätzt ist, weil die Siliziumoxidschicht 31 von dem Ätzbad praktisch nicht angegriffen wird. Danach wird in einem zweiten Ätzschritt, z. B. mit einem HF-haltigen Ätzmittel, die Oxidschicht 31 auf dem mittleren Teil der Scheibe entfernt, bis die Elektrodenschichten 4 freigelegt sind. Auf diesen Elektrodenschichten 4 und auf dem Rande der Scheibe 30 wird anschließend durch Aufdampfen im Vakuum über eine Maske eine z. B. 1 µm dicke strahlungsempfindliche Schicht 2, im vorliegenden Beispiel aus Antimontrisulfid (Sb&sub2;S&sub3;) erzeugt. Weiter können erwünschtenfalls in dieser Stufe die Leiter 11 gebildet werden, die sich metallisierten Teilen 35 des Trägers 6 anschließen.

Die Ladungsspeicherplatte ist nun grundsätzlich fertig. Erwünschtenfalls kann eine Netzelektrode 23 aus z. B. Kupfergaze nun mit ihrem Rande 22 leitend auf der Metallisierung 14 des Trägers 6, z.B. durch Punktschweißen, befestigt werden, wonach das Ganze durch die Indiumschweißverbindung 13 auf der Glasumhüllung 12 der Aufnahmeröhre befestigt werden kann (siehe Fig. 1 und 2), worauf die Röhre mit ihren weiteren Einzelteilen auf bekannte Weise fertigmontiert wird.

Es sei noch bemerkt, daß, wenn die Auftreffplatte nicht für sichtbares Licht, sondern z. B. im Infrarotbereich verwendet wird, die Elektrodenschichten 4 auch mit Vorteil aus polykristallinem Silizium hergestellt werden können, was technologisch günstig sein kann. Die Weise, auf die eine Ladungsspeicherplatte der obenbeschriebenen Art verwendet werden kann, ist im Detail in der oben genannten nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 04 193 beschrieben. Die Wirkungsweise wird außerdem in großen Zügen an Hand der Fig. 10 bis 13 beschrieben werden.

In Fig. 10 ist schematisch die Schaltung dargestellt, mit der die Ladungsspeicherplatte der Bildnahmeröhre, wie oben beschrieben, ausgelesen wird. Auf die strahlungsempfindliche Schicht 2 fällt über die durchsichtigen Elektrodenstreifen 4&sub1;, 4&sub2; usw. ein Strahlungsbild ein. Vor dem Einfallen der Strahlung ist die gegenüberliegende Oberfläche durch Abtasten mit dem Elektronenstrahl 27 auf das Potential des Elektronenstrahlerzeugungssystems, das im vorliegenden Beispiel an Erde liegt, gebracht. Durch die einfallende Strahlung werden die durch die unter den Streifen 4 liegenden Teile der Schicht 2 gebildeten Kapazitäten mehr oder weniger entladen. Dadurch wird ein dem Strahlungsbild entsprechendes Potentialbild auf der strahlungsempfindlichen Schicht 2 erhalten. Indem die Schicht 2 aufs neue mit dem Elektronenstrahl 27 in einer zu der der Streifen 4 senkrechten Richtung (nach dem Pfeil 40 in Fig. 10) abgetastet wird, wird die abgetastete Oberfläche wieder auf Erdpotential gebracht und das Potentialbild auf die Streifen 4 übertragen. Von den Streifen 4 wird das Signal im vorliegenden Beispiel auf zwei Ausgänge U&sub1; und U&sub2; dadurch übertragen, daß wechselweise Schalter geschlossen werden, die durch MOS-Transistoren T&sub1; und T&sub2; gebildet werden. Dazu sind die Elektrodenstreifen 4 in zwei Gruppen unterteilt, wobei die Transistoren T&sub1; mit den Streifen 4&sub1;, 4&sub3; usw. und die Transistoren T&sub2; mit den zwischenliegenden Streifen 4&sub2;, 4&sub4; usw. verbunden sind. Nur einige Streifen 4 sind in den Fig. 3 und 10 dargestellt; tatsächlich beträgt ihre Anzahl meist 400 bis 800.

Wenn z. B. der zu dem Elektrodenstreifen 4&sub1; gehörige Transistor T&sub1; leitend wird, wird die zu diesem Streifen gehörige Kapazität über die Ausgangsleitung U&sub1;, in der ein Verstärker A&sub1; mit rückgekoppeltem Widerstand r&sub1; aufgenommen ist, entladen und am Ausgang U&sub1; tritt ein entsprechendes Videosignal auf, das in einer weiteren nicht dargestellten Schaltung auf übliche Weise verarbeitet wird. Auf gleiche Weise liefern die Streifen 4&sub2;, 4&sub4; usw. ein Videosignal am Ausgang U&sub2; über den Verstärker A&sub2; mit rückgekoppelten Widerstand r&sub2;.

Die Spannungsimpulse an den Gate-Elektroden der Transistoren T&sub1; und T&sub2;, mit denen diese leitend gemacht werden, werden von einem Schieberegister R mit identischen Stufen R&sub1;, R&sub2; . . .Rn geliefert. Dieses Schieberegister ist im vorliegenden Beispiel von dem in "I.E.E.E. International Solid State Circuits Conference", Februar 1971, S. 130 - 131 beschriebenen Typ. Das elektrische Schaltbild einer Stufe (R&sub1;) ist in Fig. 11 dargestellt; jede Stufe enthält vier MOS-Transistoren T&sub3; bis T&sub6;. Das Schieberegister R weist einen Erdanschluß C auf; die ungeraden Stufen R&sub1;, R&sub3; usw. und die geraden Stufen R&sub2;, R&sub4; usw. werden mit Taktimpulsen R&sub1; bzw. R&sub2; betrieben, deren Form in der Figur schematisch dargestellt ist. Ein am Anfang des Schieberegisters an einem Transistor T&sub3; eingeführter Startimpuls wird von dem Taktimpuls durch das Register geschickt und liefert bei jeder Stufe eine Spannung an der Gate-Elektrode des an diese Stufe angeschlossenen Feldeffekttransistors (T&sub1; bzw. T&sub2;), wodurch dieser Transistor zu diesem Zeitpunkt leitend wird und ein Ausgangssignal an U&sub1; bzw. U&sub2; liefert, auf diese Weise wird die Ladungsspeicherplatte ausgelesen und dieses Auslesen wird nach jeder Teilbildabtastperiode wiederholt.

Im vorliegenden Beispiel sind die Transistoren T&sub1; und T&sub2; sowie das Schieberegister als eine integrierte Schaltung in den Randteil 7 der Ladungsspeicherplatte aufgenommen. Zur Illustrierung ist der in Fig. 10 von der strichpunktierten Linie umrahmte Teil in Draufsicht in Fig. 12 dargestellt, während Fig. 13 schematisch einen Querschnitt durch einen Teil des Randes 7 der Ladungsspeicherplatte längs der Linie XIII-XIII der Fig. 12 zeigt. Die Kontaktlöcher sind in den Fig. 3, 3a und 12 mit einem diagonalen Kreuz bezeichnet; die Metallschichten sind schraffiert; die Begrenzungen der in das p-leitende Gebiet 7 eindiffundierten n-leitenden Zonen sind mit vollen Linien angedeutet. Der Einfachheit halber ist in Fig. 13 die Oxidschicht 31 überall mit gleicher Dicke angegeben, d. h., daß Dickenunterschiede zwischen Feld- und Gate-Oxid vernachlässigt worden sind; auch sind Details, wie z. B. die üblichen kanalunterbrechenden Zonen, weggelassen. Wie aus den Fig. 12 und 13 ersichtlich ist, werden die Leiter U&sub1;, U&sub2;, R&sub1;, R&sub2; und C durch hochdotierte n-leitende Zonen gebildet, die an anderen Stellen auf der Scheibe kontaktiert werden. Die weiteren Verbindungen und die Gate-Elektroden werden durch Metallschichten gebildet, die sich auf der Oxidschicht 31 erstrecken. Nach einer Abwandlung, die in Fig. 3a in Draufsicht schematisch dargestellt ist, kann der Randteil 7 der Scheibe zweckmäßiger dadurch benutzt werden, daß die Elektrodenstreifen 4 wechselweise auf gegenüberliegenden Seiten der Scheibe an zwei einander gegenüberliegende Schieberegister R&sub1; . . .Rn und S&sub1;. . .Sn angeschlossen werden, die Ausgänge U&sub1;, U&sub2; und Taktspannungen R&sub1; R&sub2; bzw. U&sub3;, U&sub4;, R&sub3; und R&sub4; und einen gemeinsamen Anschluß C aufweisen, wobei die Taktspannungen erwünschtenfalls miteinander gekoppelt sein können. Eine weitere Abwandlung kann dadurch erhalten werden, daß die Elektrodenstreifen 4 z. B. in drei Gruppen (für drei komplementäre Farben) miteinander verbunden und ausgelesen werden. Weiter können erwünschtenfalls auch die Verstärker A&sub1; und A&sub2; in den Randteil der Halbleiterscheibe aufgenommen werden.

Wie aus den Figuren hervorgeht, ist trotz einer Vielzahl von Elektrodenstreifen nur eine geringe Anzahl von Durchführungen nach außen erforderlich, für bei der Ladungsspeicherplatte gemäß der Erfindung außerdem keine Glasdurchführungen verwendet zu werden brauchen.

Die Ausführung mit streifenförmigen Elektroden und unter Verwendung von Schieberegistern ist nur ein Beispiel; die Ausführung der Elektrodenschicht(en) 4 und der integrierten Schaltung kann beliebig geändert werden. Auch können Schieberegister von einem ganz anderen Typ als die hier beschriebenen Register Anwendung finden.


Anspruch[de]
  1. 1. Ladungsspeicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre mit
    1. a) einer strahlungsempfindlichen Schicht (2) zur Umwandlung von Strahlung (3) in elektrische Signale,
    2. b) einer auf der der Strahlung (3) zugewandten Seite der strahlungsempfindlichen Schicht (2) angeordneten, für die Strahlung (3) durchlässigen Signalelektrode (4), und
    3. c) einer zur Verarbeitung der von der Signalelektrode (4) herrührenden elektrischen Signale dienenden Schaltung (8),
  2. gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. d) die Ladungsspeicherplatte besitzt einen dicken einkristallinen Randteil (7) und einen dünneren Mittelteil,
    2. e) der Mittelteil besteht aus der strahlungsempfindlichen Schicht (2) mit der darauf liegenden Signalelektrode (4),
    3. f) die Schaltung (8) ist in den dicken einkristallinen Randteil (7) integriert.
  3. 2. Ladungsspeicherplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Strahlung (3) durchlässige Elektrode aus einer Mehrzahl von zueinander praktisch parallelen streifenförmigen Elektroden (4&sub1;, 4&sub2;) besteht.
  4. 3. Ladungsspeicherplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung (8) mindestens ein Schieberegister (R) enthält.
  5. 4. Ladungsspeicherplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der für Strahlung durchlässige Elektroden (4&sub1;, 4&sub2; . .) aus polykristallinem Silicium besteht.
  6. 5. Vorrichtung zum Befestigen der Ladungsspeicherplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Bildaufnahmeröhre, bei der auf der Seite der einfallenden Strahlung (3) ein Fenster (5) vorhanden ist, durch das die Strahlung (3) auf die strahlungsempfindliche Schicht (2) einfallen kann und wobei die Ladungsspeicherplatte auf einem Träger (6) angeordnet ist, der aus einem Ring elektrisch isolierenden Materials besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. a) die Ladungsspeicherplatte (1) ist mit der von der einfallenden Strahlung abgekehrten Seite ihres Randteiles (7) vakuumdicht auf der Oberseite des Trägers (6) befestigt,
    2. b) das Fenster (5) schließt sich vakuumdicht dem genannten Randteil an und erstreckt sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand des ringförmigen Trägers (6),
    3. c) die Anschlüsse der Ausgänge und der für Speisung und Steuerspannung benötigten Leitungen der integrierten Schaltung (8) sind mit leitenden Schichten (10) verbunden, die sich wenigstens teilweise außerhalb des Fensters (5) mit Anschlußleitern (11) versehen sind.
  7. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (5) entlang seines ganzen Randes den Innenrand (9) des Trägers (6) überlappt.
  8. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vakuumdichte Anschluß des Fensters (5) an den Randteil der Ladungsspeicherplatte (1) mit Hilfe einer Isolierschicht (19) gebildet wird, die sich auf der Seite der einfallenden Strahlung (3) über die Ladungsspeicherplatte (1) und die darauf liegenden Elektroden und Metallschichten erstreckt und auf der das Fenster (5) befestigt ist.
  9. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Randteil (7) der Ladungsspeicherplatte (1) auf der Seite des Trägers (6) und der Träger (6) an der Stelle seiner Berührungsfläche mit der Ladungsspeicherplatte (1) metallisiert (21) sind.
  10. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der von der Ladungsspeicherplatte (1) abgekehrten Seite des Trägers (6) eine Netzelektrode (23) vorhanden ist, deren Rand (22) leitend auf einer am Rande des Trägers (6) gebildeten Metallisierung (14) befestigt ist.
  11. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (5) auf der Seite der streifenförmigen Elektroden (4&sub1;, 4&sub2;) ein Farbfilter (34) mit Streifen verschiedener spektraler Durchlässigkeit enthält, die sich parallel zu den streifenförmigen Elektroden erstrecken.
  12. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) an seinem Außenrand einen dickeren, auf der Seite der einfallenden Strahlung wenigstens teilweise metallisierten Teil enthält, wobei die mit den Ausgangs-, Speisungs- und Steuerspannungsanschlüssen (16) der integrierten Schaltung (8) verbundenen Anschlußleiter (11) auf dieser Metallisierung (35) befestigt sind und sich ein äußerer Anschlußleiter (36) auch dieser Metallisierung anschließt.
  13. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand des Trägers (6) auf der von der einfallenden Strahlung (3) abgekehrten Seite vakuumdicht auf dem Rand (12) der Bildaufnahmeröhre (12) befestigt ist.






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