DE1181271B - Farbfernseh-Bildroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Deutsche Kl.: 21 al-32/54

Nummer: 1181271

Aktenzeichen; S 66565 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 8. Januar 1960

Auslegetag: 12. November 1964

In dem Patent 1098 030 ist eine Elektronenstrahlröhre mit nur einem Elektronenstrahl zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern beschrieben 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 Änderungen der Elektrodenpotentiale periodisch auf die einzelnen Farbflächen der Elementargruppen geleitet werden, wobei außerdem Mittel vorgesehen sind, durch die ein etwa senkrechter Eintritt der Elektronen in das Gittersystem bewirkt wird und bei der 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 des Bildschirms in an sich bekannter Weise aus Streifen bestehen, die zu den Elementen der Gitter parallel verlaufen.

Bei der erwähnten Bildröhre ist für die Farbauswahl zwischen dem Jalousiegitter und der Schirmelektrode zu diesem parallel ein Gitter aus paraHelen galvanisch miteinander verbundenen Drähten derart angeordnet, daß bei gleicher Gitterteilung (Steigung) 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 den zur betreffenden Elementargruppe gehörenden richtigen Farbstreifen gelangen.

Das Ausrichten des teilungsgleichen Gitters aus parallel angeordneten miteinander verbundenen Drähten hinsichtlich seiner Teilung (Steigung) zu dem Jalousiegitter und zu der in Elementargruppen unterteilten Schirmelektrode verursacht bei der technischen Durchführung Schwierigkeiten.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, bei der erwähnten Bildröhre das Paralleldrahtgitter in Farbfernseh-Bildröhre
Zusatz zum Patent: 1098 030

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Werner Veith,

Dipl.-Phys. Hansjörg Bittorf, München,

Dipl.-Phys. Dr. Hinrich Heynisch,

Gräfelfing bei München

Elektronenstrahlrichtung vor dem Jalousiegitter anzuordnen und es gleichspannungsmäßig auf ein Potential zu legen, das nur wenige Volt von dem des Jalousiegitters abweicht Zur Farbauswahlsteuerung wird eine hochfrequente Farbselektionsspannung an eine der beiden Gitterelektroden, vorzugsweise an das Drahtgitter, gelegt, während das Potential der jeweils anderen Gitterelektrode konstant gehalten wird. Die Teilung des Drahtgitters kann dabei mehr oder weniger von der des Jalousiegitters abweichen, so daß eine besondere Justierung des Drahtgitters zum Jalousiegitter hinsichtlich der Gitterteilung entfällt.

Bei der vorgeschlagenen Bildröhre, bei der das Jalousiegitter in bezug auf das Kathodenpotential ein schwach negatives und das Paralleldrahtgitter ein gleich schwach positives Potential besitzt, treten insofern Randstörungen auf, als einmal durch ungeordnet abgelenkte Elektronen Abbildungsfehler entstehen und zum anderen eine diffuse Aufhellung des Schirms durch Sekundärelektronen erfolgt, die an den Mantelstreifen des Jalousiegitters entstehen und infolge der dort herrschenden größeren Feldstärke zum Teil zur Schirmelektrode hin abgesaugt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, die vorher genannten Nachteile zu vermeiden, indem die bekannte Wirkung, durch Ausblenden von Randelektronen mittels einer vor der Linsenelektrode an-

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geordneten Blende Aberrationsfehler zu vermeiden, kussiert und in einer zur Bildschirmebene senkrechdurch ein genügend hohes positives Potential des ten Richtung abgebogen, daß er etwa senkrecht in Drahtgitters sowie durch ein Verringern des prozen- die Ebene vom Paralleldrahtgitter 6 und anschließend tualen Anteils der störenden Randelektronen auf vom Jalousiegitter 5 aus gewölbten oder gebogenen Grund einer größeren Durchsichtweite zwischen zwei S Metallstreifen eintritt. Dabei dient das Paralleldrahtbenachbarten Metallstreifen erzielt werden soll. Durch gitter 6 lediglich zum Glätten (Ebnen) der Potentialbesondere Formgebung der Metallstreifen des Jalou- flächen vor dem Jalousiegitter, da am Jalousiegitter siegitters soll ein stärkerer ungünstiger Einfluß des ein schwach positives Potential liegt. Es besteht z. B. Potentials der Schirmelektroode auf die am Jalousie- aus einem Maschengitter, dessen Teilung (Steigung) gitter ausgelösten Sekundärelektronen mehr oder io völlig unabhängig sowohl von der des Jalousiegitters weniger abgeschirmt und gleichzeitig eine erhöhte als auch der der Farbstreifenstruktur der Schirm-Stabilität zur Vermeidung von im Betrieb auftreten- elektrode ist. Sein Abstand vom Jalousiegitter ist den mechanischen Schwingungen erreicht werden. kleiner oder gleich dem Abbstand der Schirmelek-Erreicht wird dies bei einer im ersten Absatz be- trode vom Jalousiegitter und kann bis zu etwa fünfschriebenen Elektronenstrahlröhre mit nur einem 15 zig Gitterkonstanten betragen. Der Bildschirm be-Elektronenstrahl zur Wiedergabe von Farbfernseh- steht aus einer durchscheinenden leitenden Unterbildern und bei der das Drahtgitter in Elektronen- lage 8, auf der die einzelnen aus Farbstreifen bestrahlrichtung vor dem Jalousiegitter angeordnet ist stehenden Elementargruppen 7 angebracht sind. Da und eine Teilung besitzt, die mehr oder weniger von zu beiden Seiten des Jalousiegitters, d. h. davor und der des Jalousiegitters abweicht, nach der Erfindung 20 dahinter, sich Elektroden mit stark positiven Potendadurch, daß das Jalousiegitter ein in bezug auf das tialen befinden, bilden die einzelnen Spalte zwischen Kathodenpotential positives Gleichspannungspoten- den Metallstreifen (Schaufeln) des Jalousiegitters tial bis zu etwa 250 Volt besitzt und von ihm die bei- Einzellinsen mit einer starken Querkomponente, so den unmittelbar benachbarten Elektroden, Parallel- daß der eintretende Elektronenstrahl durch das Bedrahtgitter und Schirmelektrode, solche Abstände 25 schleunigungsfeld der Schirmelektrode bei seiner Be- und/oder positive Gleichspannungspotentiale besit- schleunigung seitlich abgelenkt und gleichzeitig fozen, daß in Elektronenstrahlrichtung jeweils die Feld- kussiert wird. Dabei wird das Maß der seitlichen Abstärke vor dem Jalousiegitter größer als hinter dem lenkung im wesentlichen allein durch das Potential Jalousiegitter ist, und daß vom Jalousiegitter die Me- des Jalousiegitters bestimmt und z. B. eine Änderung tallstreifen nach Art von Leitschaufeln derart ge- 30 der Ablenkung durch Änderung dieses Potentials wölbt ein- oder mehrfach gebogen sind, daß in hervorgerufen. Da bei dieser Potentialänderung um Röhrenachsenrichtung eine gewisse Durchsicht ver- etwa 50 Volt pro Farbänderung infolge der ausgebleibt, dehnten Abmessung und der geringen Abstände des Nähere Einzelheiten der Erfindung werden am ein- Jalousiegitters zu den Nachbarelektroden eine erhebfachsten an Hand der Zeichnungen, die rein schema- 35 liehe Blindleistung entstehen würde, wird die erfortisch gehalten sind, erläutert. Dabei ist die Darstel- derliche Farbselektionsspannung in besonders vorteillung auf das Wesentlichste beschränkt, d. h., Teile, hafter Weise an die erwähnten drei Elektroden, Pardie bereits von normalen Bildröhren her bekannt sind, alleldraht-, Jalousiegitter und Schirmelektrode, gesind weggelassen oder unbezeichnet angedeutet meinsam angelegt. Es ist aber auch möglich, zur worden. In 40 Farbauswahl die Beeinflussung der Elektronen durch F i g. 1 ist eine Gesamtansicht einer erfindungsge- Anlegen der Farbselektionsspannung an das Elekmäßen Einstrahl-Farbbildröhre mit eingezeichnetem tronenstrahlerzeugungssystem vorzunehmen, und Strahlenverlauf und den dazu erforderlichen Schalt- zwar derart, daß sie ebenfalls gemeinsam an Kathode, maßnahmen wiedergegeben. Während aus Steuerelektrode (Wehnelt) und erste Zuganode an-F i g. 2 vor allem das Wirkungsprinzip, insbeson- 45 gelegt wird. Die Farbselektionsspannung wird im dere vom Jalousiegitter, erläutert ist, sind in den einfachsten Fall eine Sägezahn- oder besser eine weiteren Treppenspannung mit drei Stufen sein. Zur Vermei-F i g. 3 bis 6 vorteilhafte unterschiedliche Formen dung von Überschneidungen, d. h. von gleichzeitigem der Metallstreifen (Schaufeln) des Jalousiegitters dar- Treffen zweier benachbarter Farbstreifen in dem im gestellt. 50 praktischen Fall nie abrupt verlaufenden Übergang In F i g. 1 ist mit 1 das Entladungsgefäß bezeich- zwischen den Stufen der Treppenspannung, wird vornet und darin durch einen gestrichelten Linienzug 2 teilhafterweise der Elektronenstrahl dunkel getastet, der Elektronenstrahlverlauf angedeutet. Der Elek- Dies geschieht am einfachsten mit Hilfe einer zweiten tronenstrahl wird in einem Erzeugungssystem 3 in dafür vorgesehenen Wehneltelektrode, an die eine üblicher Weise, unter anderem bestehend aus einer 55 Sinusspannung von der dreifachen Frequenz des Kathode, einer Steuerelektrode (Wehnelt-Zylinder) Farbhilfsträgers gelegt wird. Die letzterwähnte Elek- und einer ersten Zuganode, erzeugt, beschleunigt und trode muß deshalb mit hinzugezogen werden, weil durch geeignete Mittel fokussiert. Durch z. B. eine sonst im Bereich der ersten Ablenkung unterschiedan der Übergangsstelle von Hals- und Kegelkörper liehe Elektronengeschwindigkeiten auftreten, die der Röhre angeordnete beispielsweise magnetische 60 ihrerseits unterschiedliche Ablenkungen hervor-Ablenkeinrichtung in Höhe der zweiten Zuganode rufen würden. Für eine gute Treffsicherheit der einwird der Elektronenstrahl erstmals derart abgelenkt, zelnen Farben ist lediglich beim Aufbau notwendig, daß er in einer Ebene etwa parallel zum Röhren- daß die Teilungen von der Elementargruppenanordboden (Fenster) ein z. B. rechteckiges Raster be- nung der Schirmelektrode und die des Jalousiegitters schreibt. Jedoch wird der Elektronenstrahl mit Hilfe 6₅ (Steigung) übereinstimmen, zumindest hinsichtlich einer weiteren Umlenkelektrode 4 (etwa zylinderför- des mittleren Wertes, und daß die Richtung der Memig) im Zusammenwirken mit der zweiten Zuganode tallängsstreifen mit der der Farbstreifen übereindes Strahlerzeugungssystems derart abgebremst, fo- stimmt. Vom ersten Gitter (Paralleldrahtgitter) muß

lediglich die Gitterdrahtebene parallel zur Ebene des Jalousiegitters verlaufen, d. h., es braucht nicht besonders hinsichtlich seiner Drähte justiert zu werden. Das Wesen der Erfindung läßt sich deutlicher an Hand der F i g. 2 erklären. Mit 5 sind drei Metallstreifen (Schaufeln) von Kreisbogenform des Jalousiegitters bezeichnet, deren Gitterkonstante g ist. Sie sind gegeneinander derart distanziert, daß in Richtung senkrecht zur Bildschirmebene bzw. in Röhrenachsenrichtung eine gewisse Durchsichtsweite α verbleibt, deren Wert zwischen einer zehntel und einer halben Gitterkonstante, je nach Stärke der konkaven Form der Schaufeln, betragen kann. Bei einem schwach positiven Potential des Gitters bis zu etwa +250 Volt in bezug auf Kathodenpotential steigt das Potential sowohl nach vorn als auch nach hinten (in Richtung des Elektronenstrahls gesehen) sehr stark an, so daß sich im Potentialfeld innerhalb der Spalte ein Sattelpunkt ausbildet, der in diesem Falle, bedingt durch die Form der Metallstreifen (Schaufeln), z.B. stark nach links verschoben ist. Elektronenoptisch gesehen bildet somit jeder einzelne Spalt eine Einzellinse, die derart einseitig verformt ist, daß eine starke Querkomponente durch den wesentlichen Teil des eintretenden Elektronenstrahls 1-1 nach Überschneidung jeweils entsprechender Strahlen stark nach links abgebogen und gleichzeitig gebündelt wird. Es wurde durch eingehende systematische Untersuchungen festgestellt, daß bei negativem Potential der Linsenelektrode, also des Jalousiegitters, wie sonst allgemein üblich, Elektronen auftreten, die ungeordnet abgelenkt werden und zu erheblichen Abbildungsfehlern führen.

Durch Wahl eines positiven Potentials am Jalousiegitter, selbstverständlich in bezug auf das Kathodenpotential des Strahlerzeugungssystems, trifft zwar ein Teil des einfallenden Elektronenstrahls Ia-I praktisch direkt auf die jeweilige Schaufel auf und löst Sekundärelektronen aus, ohne jedoch auf dem Bildschirm irgendwelche Störungen zu verursachen. Durch entsprechende Wahl der Potentiale bzw. der Elektrodenabstände der beiden dem Jalousiegitter benachbarten Elektroden ist nämlich dafür gesorgt, daß auf der Vorderseite des Jalousiegitters stets eine derart gerichtete Feldstärke herrscht, daß die erwähnten ausgelösten Sekundärelektronen wesentlich nach der Vorderseite, weniger oder gar nicht zur Schirmelektrode hin abgesaugt werden. Durch die erwähnte Wahl des positiven Potentials des Jalousiegitters wird nämlich etwa die gleiche Wirkung erzielt, die bei den bekannten normalen Einzellinsen durch Ausblenden von Randelektronen mit der Eintrittselektrode erfolgt, um z. B. Aberrationsfehler auszuschalten, was bei der beschriebenen Röhre eine zusätzliche Elektrode mit den damit verbundenen Justierungsschwierigkeiten erfordern würde.

Da bei den heute üblichen Bildschirmgrößen das Jalousiegitter und damit die einzelnen Metallängsstreifen eine erhebliche Ausdehnung besitzen, ist besonders darauf zu achten, daß im Betrieb durch keinerlei mechanische Anregung irgendwelche Schwingungserscheinungen auftreten. Es ist deshalb notwendig, daß die Metallstreifen (Schaufeln) eine besonders stabile Form besitzen, die im Einklang mit der für die elektronenoptisch bedingte Form steht. Außer der in der Fig. 2 dargestellten Kreisbogenform lassen sich die Schaufeln auch besonders vorteilhaft ein- oder mehrmals biegen, z. B. gemäß den F i g. 3, 4 und 5, je nachdem, in welcher Weise die Distanzierung beim mechanischen Aufbau erfolgt. Eine besonders günstige Form sowohl in elektronenoptischer als auch in mechanischer Hinsicht ist die in F i g. 5 wiedergegebene Winkelform.

Im allgemeinen wird man, wie eingangs beschrieben, den Elektronenstrahl in das Jalousiegitter in einer parallelen Richtung zur Bildschirmnormalen erfolgen lassen. Es kann jedoch auch Fälle geben, z. B. bei den bekanntgewordenen Flachbildröhren, für die die Erfindung auch Anwendung finden kann, bei denen z. B. der Strahl mehrfach umgelenkt werden muß, daß man von dieser Norm abweicht. In einem solchen Falle kann der Eintrittswinkel bis zu 50° von der Bildschirmnormalen abweichen.

Außer den bekannten Vorteilen der Einfachheit einer Einstrahlröhre und der einfachen technischen Herstellungsmöglichkeit der einzelnen Elektroden besitzt die erfindungsgemäße Röhre den Vorteil einer vollkommenen Treffsicherheit der Farben, ohne daß dazu entsprechend schwierige Justierarbeit beim Ausrichten der Elektroden zueinander notwendig ist. Bei einem in üblicher Weise in Farbstreifen aufgeteilten Bildschirm muß zu diesem nur ein Gitter, nämlich das Jalousiegitter gleicher Teilung (Gitterkonstante, Steigung) lediglich hinsichtlich der Richtung der Metallängsstreifen (Schaufeln) ausgerichtet werden. Die vom Jalousiegitter gebildeten, elektronenoptische Linsen darstellenden Spalte brauchen nicht zu den Elementargruppen hinsichtlich der Farbstreifen ausgerichtet zu werden, da diese effektive Zuordnung sowie ihr tatsächlicher Abstand von dem Bildschirm rein durch Phasenwahl bei der Farbselektionsspannung berücksichtigt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber anderen bekannten ähnlichen Röhren besteht darin, daß der wirksame Anteil des Elektronenstrahls stets konstant bleibt, sehr groß ist und daß die am Gitter gebildeten Sekundärelektronen nicht auf den Schirm gelangen und dort Störungen verursachen können.

Claims (10)

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 Farbflächen der Elementargruppen geleitet werden, wobei außerdem Mittel vorgesehen sind, durch die ein etwa senkrechter Eintritt der Elektronen in das Gittersystem bewirkt wird, bei der 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 des Bildschirmes in an sich bekannter Weise aus Streifen bestehen, die zu den Elementen der Gitter parallel verlaufen, nach Patent 1098 030, und bei dem das Drahtgitter in Elektronenstrahlnchtung vor dem Jalousiegitter angeordnet ist und eine Teilung besitzt, die mehr oder weniger von der des Jalousiegitters abweicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Jalousiegitter ein in bezug auf das Kathodenpotential positives Gleich-Spannungspotential bis zu etwa 250VoIt besitzt und von ihm die beiden unmittelbar benachbarten Elektroden, Paralleldrahtgitter und Schirmelektrode, solche Abstände und/oder positive Gleichspannungspatentiale besitzen, daß in Elektronenstrahlrichtung jeweils die Feldstärke vor dem Jalousiegitter größer als hinter dem Jalousiegitter ist, und daß vom Jalousiegitter die Metallstreifen nach Art von Leitschaufeln derart gewölbt ein- oder mehrfach gebogen sind, daß in Röhrenachsenrichtung eine gewisse Durchsicht verbleibt.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Jalousiegitter das Maß der direkten Durchsicht (lichten Weite) in Richtung senkrecht zur Bildschirmebene bei stärkerer konkaver Form der Metallstreifen größer gemacht ist und bis zu einer halben Gitterkonstante betragen kann.

3. Elektronenstrahlröhre nach den An-Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Jalousiegitter die Metallstreifen (Schaufeln) Kreisbogenform besitzen, deren Krümmungsradius mindestens zwei Gitterkonstanten beträgt.

4. Elektronenstrahlröhre nach den Ansprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Jalousiegitter die Metallstreifen einmal derart gebogen sind, daß die gebogenen Teile insbesondere einen rechten Winkel einschließen.

5. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vom Jalousiegitter der Abstand des Drahtgitters gleich oder kleiner als der der Schirmelektrode, nämlich bis zu fünfzig Gitterkonstanten ist.

6. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei von der Normalform abweichender Ausbildung der Röhre, z. B. als Flachbildröhre, der Eintrittswinkel in bezug auf die Normale der Bildschirmebene beim Elektroneneintritt in das Jalousiegitter bis zu 50° beträgt.

7. Verfahren zum Betrieb der Elektronenröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die hochfrequente Farbselektionsspannung das Potential in bezug auf das Kathodenpotential an beiden Gittern und an der Schirmelektrode gemeinsam geändert wird.

8. Verfahren zum Betrieb der Elektronenröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Farbselektionsspannung an beide Gitter und an die Schirmelektrode gemeinsam gelegt wird.

9. Verfahren zum Betrieb der Elektronenröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Farbselektionsspannung an Kathode, Steuerelektrode (Wehneltzylinder) und erste Zuganode von Strahlerzeugungssystem gemeinsam gelegt wird.

10. Verfahren zum Betrieb der Elektronenröhre nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei treppenförmiger Farbselektionsspannung eine Dunkelsteuerung des Strahls mit der dreifachen Frequenz des Farbhilfsträgers an einer dafür besonders vorgesehenen zweiten Wehnelt-EIektrode erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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