DE1153058B

DE1153058B - Farbfernseh-Bildroehre und Verfahren zum Betrieb dieser Roehre

Info

Publication number: DE1153058B
Application number: DES77511A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hannjoerg Bittorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-09-26
Filing date: 1962-01-12
Publication date: 1963-08-22
Also published as: NL287364A; GB859873A; DE1098030B; NL256221A; FR77950E; FR1414709A; FR1232812A; DE1181271B; US3041489A; US3090890A; US3148304A; GB959292A; GB894482A; FR82929E; DE1175728B; NL243432A; NL259758A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21 ai 32/54

INTERNATIONALE KL.

H04n;H01j

ANMELDETAG: 12. J A N U A R 1962

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 22. AUGUST 1963

In dem Hauptpatent 1098 030 ist eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern beschrieben, die außer den. bei Einstrahlfarbbildröhren üblichen Fokussier- und Ablenkmitteln einen Bildschirm und mindestens zwei durch Elektronenaufprall in verschiedenen Farben aufleuchtende Leuchtstoffe aufweist, die in diskreten, regelmäßig verteilten Flächen angebracht sind und jeweils Elementargruppen darstellen, sowie mit zwei vor dem Bildschirm angeordneten Gittern versehen ist, die an solchen Potentialen liegen, daß im Bereich des einen Gitters abgebremste langsame Elektronen auftreten, die auf der Schirmseite durch das Beschleunigungsfeld der Schirmelektrode fokussiert und durch periodische Änderung der Elektrodenpotentiale periodisch auf die einzelnen Farbflächen der Elementargruppen geleitet werden, wobei außerdem Mittel vorgesehen sind, durch die ein etwa senkrechtes Eintreten der Elektronen durch das Gittersystem bewirkt wird und bei dem das eine Gitter, in dessen Bereich die Abbremsung der Elektronen erfolgt, nach Art einer nicht ganz geöffneten Jalousie aus schmalen, gegen die Röhrenachse geneigten Metallstreifen, das andere, teilungsgleiche Gitter aus parallelen, galvanisch miteinander verbundenen Drähten und die Elementargruppen am Bildschirm in an sich bekannter Weise aus Streifen bestehen, die zu den Elementen der Gitter parallel verlaufen.

Bei der erwähnten Bildröhre ist das teilungsgleiche Gitter für den Farbauswahlvorgang zwischen dem Jalousiegitter und der Schirmelekterode derart angeordnet, daß ζ. B. der einzelne Draht des Gitters sich jeweils in einer durch die zur Schirmelektrode weisende Kante des zugeordneten Metallstreifens des Jalousiegitters gebildeten, zur Schirmelektrode senkrechten Ebene befindet. Die aus den Spalten des Jalousiegitters austretenden Elektronen werden im Betrieb durch das Feld dieses Gitters infolge einer zusätzlich angelegten hochfrequenten Farbselektionsspannung derart beeinflußt, daß sie abwechselnd auf die zur betreffenden Elementargruppe gehörenden richtigen Farbstreifen gelangen.

Ein Nachteil dieser Anordnung, bei der das teilungsgleiche Gitter im Strahlengang unmittelbar hinter dem Jalousiegitter angeordnet ist, besteht vor allem darin, daß die Elemente dieses Gitters sich im Abbildungsweg der Elektronen befinden und dadurch periodisch Störstrukturen, z. B. Schattenbilder, hervorrufen können.

Es ist deshalb bereits der Vorschlag gemacht worden, das teilungsgleiche Gitter im Strahlengang vor dem Jalousiegitter anzuordnen. Dabei hat sich her-Farbfernseh-Bildröhre und Verfahren zum Betrieb dieser Röhre

Zusatz zum Patent 1098 030

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.~Pb.ys. Hannjörg Bittorf, München, ist als Erfinder genannt worden

ausgestellt, daß das Gitter in dieser Anordnung, wenn man es gleichzeitig auf ein etwas positiveres Potential gegenüber dem Jalousiegitter legt, im wesentlichen die Funktion übernimmt, die Potentialflächen vor dem Jalousiegitter zu ebnen. Auf Grund dieser überwiegenden Funktion kann, wie bereits vorgeschlagen, seine Teilung unabhängig von der des Jalousiegitters und der der Schirmelektrode· gewählt werden.

Wählt man bei einer derartigen Gitteranordnung für das Jalousiegitter ein negatives Potential in bezug auf die betreffende Strahlerzeugungskathode, so treten beim Ablenkvorgang durch die als unsymmetrische Zylinderlinse wirkende Gitteranordnung infolge der unvermeidbaren Linsenfehler Elektronen auf, die entsprechend Stör- oder Streuelektronen ungeordnet ab^ gebildet werden und insofern den Abbildungsvorgang derart stören, daß sie zu einer erheblichen Aufhellung des Untergrunds führen.

Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, für das Jalousiegitter ein positives Potential in bezug auf das Kathodenpotential zu wählen. Dann trifft zwar ein gewisser Teil des einfallenden Elektronenstrahls praktisch direkt auf die jeweiligen Metallstreifen auf und löst Sekundärelektronen aus, ohne jedoch auf dem Bildschirm irgendwelche Störungen zu verursachen. Durch entsprechende Wahl des Potentials, bzw. des Elektrodenabstandes der beiden benachbarten Elektroden ist nämlich dafür gesorgt, daß auf der Vorderseite des Jalousiegitters stets eine größere derart gerichtete Feldstärke herrscht, daß die erwähnten ausgelösten Sekundärelektronen stets nach der Vor-

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derseite, niemals aber zur Schirmelektrode hin abgesaugt werden. Durch die erwähnte Wahl des positiven Potentials des Jalousiegitters wird außerdem in etwa die gleiche Wirkung erzielt, die bei bekannten normalen Einzellinsen durch Ausblenden von Randelektronen mit der Eintrittselektrode erfolgt, um z. B. Aberrationsfehler auszuschalten.

Es hat sich aber gezeigt, daß zwar die ausgelösten Sekundärelektronen nicht zur Schirmelektrode gelangen, daß aber die Aperturwirkung nicht ausreichend ist, um eine störende Aufhellung des Untergrunds durch Störelektronen zu vermeiden.
.: Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, durch besondere Gestaltung des teilungsgieichen Gitters eine Aufhellung des Schirmuntergrunds durch Störelektrc en weitgehend zu vermeiden und durch technologische Maßnahmen eine stabile Farbsteuer-Gitteranordnung zu schaffen.

Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz beschriebenen Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern nach der Erfindung dadurch, daß das teilungsgleiche Gitter im Strahlengang vor dem Jalousiegitter so angeordnet ist und nach Art eines Ausblendgitters derart aus schmalen, in der Gitterebene befindlichen Metallstreifen an Stelle von Drähten besteht, daß.jeweils zwischen benachbarten Metallstreifen sich Spalte befinden, deren Breite und Lage so beschaffen ist, daß von den den einzelnen Farben zugeordneten Elektronenstrahlen gerade noch die störenden Randelektronen ausgeblendet werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim beschriebenen Gittersystem ohne das Ausblendgitter wie bei jeder Elektronenlinse durch die in elektrodennahen Zonen der Linse laufenden Elektronen Abbildungsfehler, z. B. Aberrationsfehler, auftreten, und zwar in erhöhtem Maße bei unsymmetrischen Linsen, d. h. mit einer querablenkenden Komponente, die allein durch Auswahl besonderer geometrischer Abmessungen der betreffenden Elektroden und durch entsprechende Potentiale nicht, behoben werden können. Es lassen sich zwar durch das Gittersystem ohne Ausblendgitter genügend scharfe Streifen auf der Schirmelektrode abbilden und diese auch entsprechend dem Farbsteuervorgang durch die hochfrequente: Farbsteuerspannung (Farbselektionsspannung) genügend verschieben; .jedoch verursachen dabei die in elektrodennahen Zonen der Linse laufenden Elektronen, und zwar für die einzelnen Farben infolge der unterschiedlichen Geschwindigkeit im Linsenraum, unterschiedlich untragbare Untergrundhelligkeit. .

Vermieden wird diese Störung durch ein Ausblendgitter, das. in einer Potentialebene vor dem Jalousiegitter liegt, dessen Ausblendspalte je nach Form der Metallstreifen des Jalousiegitters und Geschwindigkeit der Elektronen mehr, oder weniger stark unsymmetrisch den Spalten des Jalousiegitters zugeordnet sind, so daß in Richtung der Röhrenachse die direkte Durchsicht durch das aus Jalousie- und Ausblendgitter bestehende Gittersystem gegenüber der symmetrischen Lage (Mittellage) kleiner, vorzugsweise Null, wird. Das jeweilige Maß kann durch in der Elektronenoptik bewährte Methoden oder durch Modellversuche bestimmt werden. Dabei können im Bedarfsfall sogar die unterschiedliche Lichtausbeute der einzelnen. Farbstreifen sowie die unterschiedliche Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges berücksichtigt werden, um eine hinsichtlich Ausbeute optimale Blendenbreite zu erzielen. Dadurch wird mit Sicherheit derjenige Teil des einfallenden Elektronenstrahls ausgeblendet, der am Jalousiegitter Sekundäremission verursachen würde. Infolgedessen braucht aber die Feldstärke des zu beiden Seiten des Jalousiegitters ansteigenden Potentials auf der Elektroneneintrittsseite des Gittersystems nicht mehr stärker als auf der Schirmseite zu sein; es kann vielmehr wesentlich schwächer gewählt werden, so daß mit wesento lichem Vorteil eine größere Steuerempfindlichkeit erzielt wird.

Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden:

In der Zeichnung ist rein schematisch ein Teilausschnitt aus einer Gitteranordnung für ein Ausführungsbeispiel der beschriebenen Röhre dargestellt. Mit 5 ist das Jalousiegitter bezeichnet, dessen Metallstreifen im dargestellten Fall aus einem schräggestellten Teil S' und einem in Achsrichtung ver- laufenden Teil 5" bestehen. Die Metallstreifen, die auch nach Art von Leitschaufeln gebogen sein können, haben eine Tiefe, die etwa gleich der Spaltbreite und damit gleich der Gitterkonstante g ist. In Elektronenstrahlrichtung ist vor dem Jalousiegitter 5 das Ausblendgitter 6, bestehend aus in der Gitterebene parallel angeordneten Metallstreifen, die jeweils zwischen sich einen Spalt frei lassen, angeordnet, dessen Spaltbreite etwa bis zu einer halben Gitterkonstante ausmacht. Die Spalte der beiden Gitter, d. h. vom Jalousiegitter und vom Ausblendgitter, sind definiert zueinander angeordnet. Auf der Elektroneneintrittsseite kann das Ausblendgitter zur Erzielung eines mechanisch genügend steifen Gebildes mit dünnen, z. B. parallelen, senkrecht zu den Metallstreifen angeordneten und mit diesen mechanisch verbundenen Drähten 6'· versehen sein, deren Gitterkonstante völlig unabhängig von der des Jalousiegitters, vorzugsweise klein ist. Diese Drähte tragen dazu bei, die Potentialflächen im Bereich des Jalousiegitters zumindest in den Randbezirken zu ebnen. An Stelle von Paralleldrähten kann auch ein Maschennetz verwendet werden. Diese Anordnung hat den wesentlichen Vorteil, daß ein in einem entsprechenden Rahmen straff gespanntes Maschengitter mechanisch besonders stabil gestaltet werden kann, so daß es eine sehr, definierte Gitterfläche bildet und als Träger für die die Ausblendspalte bildenden Metallstreifen benutzt werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der beschriebenen Farbsteuer-Gitteranordnung aus Jalousie- und Ausblendgitter besteht deshalb darin, daß das auf der _: Eintrittsseite mit gespannten Drähten versehene Aus-' blendgitter 6, 6' als Träger für das Jalousiegitter benutzt wird, indem die Metallstreifen des Jalousiegittere 5 mit einem isolierenden Kitt ζ. Β. aus Wasserglastalkum, auf den Metallstreifen des Ausblendgitters 6 aufgekittet werden, derart, daß diese zusammen eine mechanische Einheit bilden. Dadurch wird erreicht, daß auch das Jalousiegitter die erforderliche Steifigkeit erhält, nachdem ähnliche oder andere Hilfsverspannungen beim Jalousiegitter, z. B. durch dünne Drähte» infolge der dort auftretenden geringen Elektronengeschwindigkeiten sich als störend für den Abbildungsvorgang herausgestellt haben. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Gittersystems werden jegliche Relativbewegungen der einzelnen Gitterelektroden zueinander weitestgehend vermieden, so daß auch im Betrieb keine störenden

mechanischen Schwingerscheinungen an den Gittern auftreten können.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist beim Jalousiegitter 5 die Tiefe des Gitters ebenfalls etwa gleich der Gitterkonstante g in der Weise gewählt, daß bei der dargestellten einfach gebogenen Form der schräge Teil zwei Drittel und der in Achsrichtung verlaufende Teil ein Drittel der Gitterkonstanten ausmacht. Die Neigung des schräggestellten Teils beträgt vorzugsweise etwa 45°. Der Abstand der Schirmelektrode vom Jalousiegitter beträgt vorzugsweise etwa 5 g, während das Ausblendgitter weniger als g, vorzugsweise -Ii g, vom Jalousiegitter entfernt ist. Die Spaltbreite des Ausblendgitters beträgt bis zu Vag. Versetzt sind die Spaltmitten der beiden Gitter je nach der Metallstreifenform des Jalousiegitters unterschiedlich stark, beim Ausführungsbeispiel vorzugsweise um etwa Ve g, und zwar vom Ausblendgitter in Richtung der rückwärtigen Verlängerung der schräggestellten oder gebogenen Metallstreifen des Jalousie- gitters gerechnet, so daß bei senkrechter Aufsicht auf das aus beiden Gittern bestehende System praktisch kein Durchblick mehr verbleibt. Während der Bildschirm 7 mit seiner metallischen Unterlage 8 auf Hochspannung liegt, hat das Jalousiegitter nur eine geringe und das Ausblendgitter eine etwas höhere positive Spannung gegenüber der Strahlerzeugungskathode, so daß das Potential vom Jalousiegitter aus wohl nach beiden Seiten ansteigt, jedoch zum Schirm hin mit einer sehr viel größeren Feldstärke. Beim Ausführungsbeispiel beträgt bei etwa +1OkW Bildschirmspannung die Spannung am Jalousiegitter + 12V und am Ausblendgitter +35VoIt. Die für die Farbsteuerung erforderliche, der Jalousiegittervorspannung überlagerte Treppenspannung kann mit besonderem Vorteil recht klein gewählt werden, vorzugsweise 50 V_ss.

Die beschriebene Einrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise für sogenannte Flachbildröhren verwendbar, bei denen weitere Mittel vorgesehen sind, die den Elektronenstrahl zeitlich vor dem Farbsteuervorgang ein- oder mehrmals umlenken. In solchem Falle ist für den in das Jalousiegitter eintretenden Elektronenstrahl der zulässige Einfallswinkel-Streubereich erheblich größer.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronenstrahlröhre mit nur einem Elektronenstrahl zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern mit bei Einfarbbildröhren üblichen Fokussier- und Ablenkmitteln und einem Bildschirm mit mindestens zwei durch Elektronenaufprall in verschiedenen Farben aufleuchtenden Leuchtstoffen, die in diskreten, regelmäßig verteilten Flächen angebracht sind und jeweils Elementargruppen darstellen, sowie mit zwei vor dem Bildschirm angeordneten Gittern, die an solchen Potentialen liegen, daß im Bereich des einen Gitters abgebremste langsame Elektronen auftreten, die auf der Schirmseite durch das Beschleunigungsfeld der Schirmelektrode fokussiert und durch periodische Änderung der Elektrodenpotentiale periodisch auf die einzelnen Farbfiächen der Elementargruppen geleitet werden, wobei außerdem Mittel vorgesehen sind, durch die ein etwa senkrechtes Eintreten der Elektronen in das Gittersystem bewirkt wird und bei dem das eine Gitter, in dessen Bereich die Abbremsung der Elektronen erfolgt, nach Art einer nicht ganz geöffneten Jalousie aus schmalen, gegen die Röhrenachse geneigten Metallstreifen, das andere, teilungsgleiche Gitter aus parallelen, miteinander verbundenen Drähten und die Elementargruppen am Bildschirm in an sich bekannter Weise aus Streifen bestehen, die zu den Elementen der Gitter parallel verlaufen, nach Patent 1 098 030, dadurch gekennzeichnet, daß das teilungsgleiche Gitter im Strahlengang vor dem Jalousiegitter so angeordnet ist und nach Art eines Ausblendgitters derart aus schmalen, in der Gitterebene befindlichen Metallstreifen an Stelle von Drähten besteht, daß jeweils zwischen benachbarten Metallstreifen sich Spalte befinden, deren Breite und Lage so beschaffen ist, daß von den den einzelnen Farben zugeordneten Elektronenstrahlen gerade noch die störenden Randelektronen ausgeblendet werden.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltmitten beider Gitter derart gegeneinander, vorzugsweise etwa um Vo Gitterkonstante, versetzt sind, daß in Richtung der Röbreoachse die direkte Durchsicht durch das aus Jalousie- und Ausblendgitter bestehende Gittersystem gegenüber der symmetrischen Lage (Mittellage) der Spalte kleiner, vorzugsweise Null, wird.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Ausblendspalte des Ausblendgitters gleich oder kleiner als die Hälfte der Gitterkonstante ist.

4. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Ausblendgitters vom Jalousiegitter höchstens gleich der Gitterkonstante, vorzugsweise "7a Gitterkonstante, ist.

5. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausblendgitter auf der Elektroneneintrittsseite mit dünnen, etwa senkrecht zur Längsausdehnung der Metallstreifen verlaufenden Drähten in vorzugsweise regelmäßiger Struktur bespannt ist.

6. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausblendgitter auf der Elektroneneintrittsseite mit einem Maschengewebe dünner Drähte, vorzugsweise von einer Maschenweite kleiner als die Gitterkonstante des Ausblendgitters, bespannt ist.

7. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausblendgitter durch Bespannen mit dünnen Drähten, insbesondere durch ein Maschengewebe, genügend steif ausgebildet ist und als Träger für das nachfolgende Jalousiegitter derart dient, daß beide Gitter mit ihren jeweils zugeordneten Elementen durch einen isolierenden Kitt, z. B. aus Wasserglastalkum, zu einer mechanischen Einheit verbunden sind.

8. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb nach Act einer Flachbildröhre weitere Mittel vorgesehen sind, die den Elektronenstrahl zeitlich vor dem Farbsteuervorgang ein- oder mehrmals umlenken.

9. Verfahren zum Betrieb der Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gittersystem und die ihm benachbarten Elektroden mit solchen Potentialen versehen werden, daß untnit-

telbar vom JalousiegLtter aus das Potential zu beiden Seiten derart ansteigt, daß die Feldstärke auf der Schinnseite wesentlich größer als auf der Strahlerzeugungssystemseite (Elektroneneintrittsseite) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen