DE1009227B

DE1009227B - Elektronenstrahlroehre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern

Info

Publication number: DE1009227B
Application number: DEN12216A
Authority: DE
Inventors: Johannes De Gier
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-05-12
Filing date: 1956-05-08
Publication date: 1957-05-29
Also published as: NL197194A; US2825847A; FR1153894A; BE547784A; GB791486A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern, die einen Bildschirm und mindestens zwei Elektronenspritzen enthält.

Zur Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern mit einer einzigen Elektronenstrahlröhre sind stark verschiedene Röhrenbauarten vorgeschlagen worden. Es ist unter anderem eine Elektronenstrahlröhre mit drei Elektronenspritzen beschrieben worden, mit denen drei konzentrierte Elektronenbündel auf einen Bildschirm gerichtet werden können, der drei in verschiedenen Farben aufleuchtende Leuchtstoffe enthält, die in getrennten Oberflächen auf regelmäßige Weise angeordnet sind und im Betrieb der Röhre je von einem Bündel einer bestimmten Elektronenspritze angeregt werden können. Um das Bild aufzubauen, wird jeder Spritze ein bestimmtes Signal zugeführt. Es ist beschrieben worden, daß es nicht notwendig ist, den drei Spritzen Signale der gleichen Bandbreite zuzuführen. Zum Erzielen eines guten Farbbildes genügt es nämlich, daß eines von den Farbbildern eine große Bildschärfe aufweist, und es genügt somit, wenn der Elektronenspritze für diese Farbe ein Signal großer Bandbreite zugeführt wird. Diese Spritze bestimmt dann die Bildschärfe des Bildes. Bei den meisten heutzutage üblichen Systemen werden die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau gewählt, und für visuelle Beobachtung hat es sich dann als das beste erwiesen, die Bildschärfe mit Hilfe des grünen Bildes zu bestimmen. Für Sonderzwecke könnte die Bildschärfe jedoch auch von einer der anderen Grundfarben bestimmt werden. Die Bestimmung erfolgt beispielsweise durch das blaue Bild, wenn hinter der Farbröhre ein Bildverstärker Verwendung findet, der eine Höchstempfindlichkeit im Blau hat.

Obgleich es nicht beschrieben worden ist, gilt das vorstehend erwähnte hinsichtlich der Bandbreiten selbstverständlich auch, wenn zwei oder mehr als drei Elektronenspritzen und eine entsprechende Anzahl Grundfarben Verwendung finden.

Man ist zur vorstehend erwähnten Erkenntnis hinsichtlich der Verwendung verschiedener Bandbreiten gelangt, weil ein zusammengesetztes Fernsignal gesucht wurde, das für drahtlose Übertragung geeignet ist und eine nicht sonderlich große Gesamtbandbreite aufweist, die vorzugsweise nicht größer als diejenige eines Signals ist, wie es beim Schwarzweißfernsehen Verwendung findet.

Bei einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung ist der Bau der Elektronenspritzen sinnvoll der gewonnenen Erkenntnis hinsichtlich der erforderlichen Bandbreiten angepaßt, wodurch Vorteile erzielt werden, die nachstehend näher erläutert werden.

Eine Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe
von Farbfernsehbildern

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. mat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 12. Mai 1955

Johannes de Gier, Eindhoven (Niederlande)
ist als Erfinder genannt worden

zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder besitzt einen Bildschirm mit mindestens zwei bei Elektronenbeschuß in verschiedenen Farben und mit verschiedenem Wirkungsgrad aufleuchtenden, in getrennten regelmäßig angeordneten Flächen vorgesehenen Leuchtstoffen und wenigstens zwei- Elektronenspritzen mit je wenigstens einer Kathode, einem Steuergitter und einer Anode, die Elektronenstrahlen erzeugen, die je durch eine Hauptlinse mit dem gleichen Abbildungsverhältnis hindurchgehen und je nur mit Licht einer einzigen Farbe aussendendem Leüchtmaterial zusammenarbeiten, und wobei der Steuerelektrode einer Spritze, die mit einem Leuchtstoff mit einem höheren Wirkungsgrad zusammenarbeitet, ein Signal größerer Bandbreite zugeführt wird'als der Steuerelektrode einer Spritze, die mit einem Leuchtstoff mit geringerem Wirkungsgrad zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildpunkt einer Spritze, die mit einem Leuchtstoff mit höherem Wirkungsgrad zusammenarbeitet, bei einer bestimmten Stromstärke und maximaler Fokussierung durch die Hauptlinse kleiner ist als derjenige einer Spritze, die mit einem Leuchtstoff mit geringerem Wirkungsgrad zusammenarbeitet, bei der gleichen Stromstärke und maximaler Fokussierung.

Unter »Abbildungsverhältnis der Hauptlinse« ist hier das Verhältnis zwischen dem Abstand der unendlich dünnen Linse, die hinsichtlich ihrer Wirkung die Hauptlinse ersetzen kann, von dem Bildschirm und dem Abstand von der-Steuerelektrode zu verstehen. Dieses Abbildungsverhältnis ist dem Abbil-

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dungsverhältnis einer optischen Linse analog. Das Objekt, das elektronenoptisch abgebildet wird, ist eigentlich der Bündelknoten (auch als »Cross-over« bezeichnet), der in der Nähe der Steuerelektrode er-

wird, die mit dem Leuchtstoff mit einem geringeren Wirkungsgrad zusammenarbeitet, größer als der Strom in dem Strahl derjenigen Spritze, die mit dem Leuchtstoff mit höherem Wirkungsgrad zusammenb

zeugt wird. Für die Praxis,macht es nahezu keinen 5 arbeitet."

Unterschied, ob der Abstand der Hauptlinse vom Ein größerer Bündelknoten und somit ein größerer Bündelknoten oder der Abstand der Hauptlinse von Bildpunkt ist bei einer bestimmten Stromstärke beider Steuerelektrode Anwendung findet. Der letztere spielsweise durch eine größere Durchlaßöffnung in Abstand ist jedoch leichter an der Röhre zu messen. der Steuerelektrode und durch einen größeren Ab-Ein größerer Bildpunkt auf dem Bildschirm heißt, io stand zwischen der Kathode und der Steuerelektrode weil die Abbildungsverhältnisse der Hauptlinsen für erzielbar. Es kann somit durch Änderungen in der die verschiedenen Elektrodenspritzen untereinander Geometrie der Elektronenspritze bei einer bestimmten gleich sind und die Fokussierung auf den Höchstwert Stromstärke eine bestimmte Größe des Bündelknotens eingestellt wird, daß der Bündelknoten gleichfalls und somit des Bildpunktes auf- dem Bildschirm erzielt größer ist. Der Bündelknoten ist ja der Gegenstand, 15 werden.

von dem die Hauptlinse eine Abbildung erzeugt. Ein Eine größere Durchlaßöffnung einer Steuergrößerer Bündelknoten bedeutet eine geringere spezi- elektrode hat zur Folge, daß die sogenannte Sperrfische Kathodenlast, d. h. den Strom je cm² der wirk- spannung, d. h. die Spannung der Steuerelektrode, bei samen Kathodenoberfläche. Hieraus folgt, daß bei der der Elektronenstrom völlig unterdrückt wird, einer Elektronenstrahlröhre gemäß der Erfindung die 20 größer wird. Durch die Wahl des Abstandes der spezifischen Kathodenbelastungen für sämtliche Elek- Kathode von der Steuerelektrode können die Sperrtronenspritzen sich möglichst nahekommen. Dies kann spannungen für die unterschiedlichen Spritzen prakwie folgt erklärt werden: tisch einander gleichgemacht werden. Dadurch wird Der Leuchtstoff, mit dem die Spritze für die größere eine komplizierte Schaltungsanordnung vermieden, die Bandbreite zusammenarbeitet, verlangt eine gewisse 25 notwendig sein würde, wenn Spritzen mit verschie-Stromstärke zum Erzielen einer bestimmten Licht- denen Sperrspannungen Verwendung fänden, menge. Um mit dem Leuchtstoff mit geringerem I_n manchen Fällen ist es notwendig, vor dem Bild-Wirkungsgrad, der somit vom Elektronenstrahl einer schirm eine Maskenelektrode anzuordnen, die gewährt, Spritze angeregt wird, der ein Signal geringererBand- daß von einer bestimmten Spritze gelieferte Elektrobreite zugeführt wird, eine Lichtmenge zu erzielen, 30 nen stets nur Leuchtmaterial anregen können, das die der zuerst erwähnten Lichtmenge entspricht, ist Licht der gleichen Farbe aussendet. Gewünschtenfalls eine größere Stromstärke im Elektronenstrahl erfor- können die Elektronenstrahlen auf bekannte Weise derlich. Würde der Bildpunkt auf diesem Leuchtstoff zwischen der Maske und dem Bildschirm zusätzlich ebenso groß wie derjenige auf dem Leuchtstoff mit konzentriert werden. Bei dieser Ausführungsform höherem Wirkungsgrad sein, so würde sich in einem 35 _muß die Bildpunktgröße auf der Maske gemessen Bündelknoten mit dem gleichen Flächeninhalt eine werden.

größere Stromstärke ergeben, und dies bedeutet, daß Es ist möglich, die aus den Spritzen kommenden

die spezifische Kathodenbelastung der Spritze mit Elektronenstrahlen durch eine gemeinsame Hauptlinse

diesem Bündelknoten größer ist. Weil die spezifische hindurchzuführen. Dadurch, daß bei sämtlichen

Kathodenbelastung die Lebensdauer der Kathode be- 40 Spritzen die Kathode in dem gleichen Abstand von

stimmt, würde somit die Lebensdauer der zuletzt er- der Hauptlinse angeordnet wird, kann dafür gesorgt

wähnten Kathode geringer sein als diejenige der zu- werden, daß das Abbildungsverhältnis für sämtliche

erst erwähnten Kathode. Dies ist selbstverständlich Spritzen das gleiche ist.

sehr unerwünscht, weil die Spritzen und somit die Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines

Kathoden in einer einzigen Röhre angeordnet sind, so 45 praktischen Ausführungsbeispieles einer Elektronen-

daß man beim Schadhaftwerden einer einzigen strahlröhre für visuelle Beobachtung näher erläutert,

Kathode gezwungen ist, die Röhre zu ersetzen oder bei der drei Leuchtstoffe Anwendung finden, die grün,

weiterhin Bilder in unnatürlichen Farben zu be- rot bzw. blau aufleuchten. Als Leuchtstoffe wurden

trachten. gewählt: für das grüne Bild Willemit, für das rote Bild

Wie im vorstehenden erläutert, ist es jedoch nicht 50 mit Mangan aktiviertes Zinkberylliumsilikat und für

notwendig, daß die Bildschärfe sämtlicher Bilder die das blaue Bild mit Titan aktiviertes Kalziummagne-

gleiche ist, und wenn somit die größere Bildschärfe siumsilikat. Von diesen drei Stoffen hat das Willemit

in den Schirm verlegt wird, der den höchsten Wir- den höchsten Wirkungsgrad. Weil die Röhre zur visu-

kungsgrad hat, ist es möglich, den Bildpunkt auf dem eilen Beobachtung bestimmt war, ist es vorteilhaft, die

Schirm mit einem geringeren Wirkungsgrad größer 55 Bildschärfe mit Hilfe des grünen Bildes zu bestimmen,

zu bemessen. Daraus ergibt sich, wie im vorstehenden Der Bildpunkt auf dem grün aufleuchtenden Stoff muß erläutert wurde, eine geringere spezifische Kathodenbelastung in derjenigen Spritze, die mit dem Leuchtstoff mit geringerem Wirkungsgrad zusammenarbeitet.
Obgleich es manchmal nicht möglich ist, die spezi- 60
fischen Kathodenbelastungen auf diese Weise völlig
untereinander gleichzumachen, ist dennoch auf diese
Weise die größte Lebensdauer sämtlicher Kathoden
erzielbar.

Weil die Größe des Bündelknotens auch durch die 65 Größe des Stromes im Elektronenstrahl bedingt wird, muß man sie selbstverständlich bei der gleichen Stromstärke miteinander vergleichen. Im Betrieb einer Röhre nach der Erfindung ist jedoch der Strom in d Elk

somit der kleinste sein. Weil bei der Messung ein Raster beschrieben wurde, wurde an Stelle der Bildpunktgröße die Linienbreite gemessen.

Bei einer Linienbreite von 0,033 mm wurde ein grünes Bild guter Bildschärfe bei einer Stromstärke von 90 μΑ erzielt. Die spezifische Kathodenbelastung der entsprechenden Spritze war in diesem Falle 0,146 A/cm².

Bei der gleichen Linienbreite auf dem rot aufleuchtenden Stoff war für ein Bild mit einer Helligkeit, die der Helligkeit des grünen Bildes entsprach, eine Stromstärke von 200 μΑ erforderlich. Die spezifische Kathodenbelastung der entsprechenden Spritze betrug dbi 028 A/ E h h

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dem Elektronenstrahl, der von der Spritze erzeugt 70 dabei 0,28 A/cm². Es stellte sich heraus, daß die

Linienbreite auf dem rot aufleuchtenden Stoff bis auf 0,065 mm vergrößert werden konnte, ohne daß das durch die Kombination der Bilder erzielte Bild nachteilig beeinflußt wurde. Mit Rücksicht auf die Helligkeit mußte dabei jedoch die Stromstärke nach wie vor 200 μΑ sein. Die spezifische Kathodenbelastung der Spritze für das rote Bild wurde jedoch auf 0,19 A/cm² herabgesetzt.

Bei der gleichen Linienbreite, wie sie auf dem grün aufleuchtenden Schirm gemessen wurde, wurde auf dem blau aufleuchtenden Stoff für ein Bild mit einer Helligkeit, die zum grünen und roten Bild paßte, eine Stromstärke im Elektronenstrahl von 120 μΑ gefunden. Die spezifische Kathodenbelastung der entsprechenden Spritze war dabei 0,174 A/cm². Es stellte sich heraus, daß die Linienbreite auf dem blau aufleuchtenden Stoff auch bis auf 0,065 mm gesteigert werden konnte, ohne daß das Kombinationsbild dadurch nachteilig beeinflußt wurde. Bei der gleichen Stromstärke von 120 μΑ wurde die spezifische Kathodenbelastung dabei auf 0,126 A/cm² herabgesetzt.

Der Durchmesser der Durchlaßöffnung der Steuerelektrode bei der Elektronenspritze für das grüne Bild war 0,5 mm und bei den beiden anderen Elektronenspritzen 0,6 mm.

Die Sperrspannungen waren für alle drei Spritzen gleich, nämlich 60 V. Bei der Elektronenspritze für das grüne Bild war der Abstand der Steuerelektrode von der Kathode 0,2 mm und bei den beiden anderen Spritzen 0,25 mm. Die Stärke der Steuerelektrode und der Abstand dieser Elektrode von der Anode waren bei sämtlichen Elektrodensystemen die gleichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von farbigen Fernsehbildern mit einem Bildschirm, der wenigstens zwei bei Elektronenbeschuß in verschiedenen Farben und mit verschiedenem Wirkungsgrad aufleuchtende, in getrennten regelmäßig angeordneten Flächen vorgesehene Leuchtstoffe und wenigstens zwei Elektronenspritzen mit je wenigstens einer Kathode, einem Steuergitter und einer Anode, welche Spritzen Elektronenstrahlen erzeugen, die je durch eine Hauptlinse mit einem gleichen Abbildungsverhältnis hindurchgehen und je nur mit Leuchtstoff, der Licht einer einzigen Farbe aussendet, zusammenarbeiten und wobei der Steuerelektrode einer Spritze, die mit Leuchtstoff mit einem höheren Wirkungsgrad zusammenarbeitet, ein Signal mit einer größeren Bandbreite als der Steuerelektrode einer Spritze, die mit Leuchtstoff mit geringerem Wirkungsgrad zusammenarbeitet, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildpunkt einer Spritze, die mit Leuchtstoff mit höherem Wirkungsgrad zusammenarbeitet, bei einer bestimmten Stromstärke und maximaler Fokussierung durch die Hauptlinse kleiner als derjenige einer Spritze ist, die, wieder die gleiche Stromstärke und maximale Fokussierung vorausgesetzt, mit Leuchtmaterial mit geringerem Wirkungsgrad zusammenarbeitet.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung für die Elektronen in der Steuerelektrode, der ein Signal größerer Bandbreite zugeführt wird, kleiner als die öffnung in der Steuerelektrode ist, der ein Signal mit geringerer Bandbreite zugeführt wird, und der Abstand der Kathode von der zuerst erwähnten Steuerelektrode kleiner als der Abstand der Kathode von der zuletzt erwähnten Steuerelektrode ist.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen in den Steuerelektroden und die Abstände der Kathoden von den Steuerelektroden so bemessen sind, daß die Sperrspannungen sämtlicher Spritzen untereinander gleich sind.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptlinse für sämtliche Spritzen gemeinsam ist und die Abstände der Kathoden von der Hauptlinse für sämtliche Spritzen gleich sind.