DE1462488C3 - Farbfernsehbildröhre - Google Patents

Description

Fokussierungsgitter eine Blendeneinrichtung in Form eines Ausblendgitters anzubringen, das aus schmalen Metallstreifen besteht, die aus den den einzelnen Farben zugeordneten Elektronenstrahlen störenden Randelektronen ausgeblendet werden.

Schließlich ist es aus der US-PS 28 78 411 bekannt, die auf dem Schirm angebrachte dünne leitende Schicht aus einem Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, mit einem Überzug aus einem Material mit niedrigerer Atomzahl, wie Beryllium, Bor, Kohlenstoff oder Verbindungen solcher Stoffe, zu überziehen, damit die Rückstreuung der Elektronen vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehbildröhre der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß die schädlichen Auswirkungen der Sekundärelektronenemission weitgehend beseitigt werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Nachfokussierungsgitter auf einem Potential liegt, das zwischen ¹A und ³A des Potentials des Schirmes gehalten ist, so daß sich die durch die Nachfokussierung erzeugte Fokalebene, von der Elektronenstrahlerzeugungsvorrichtung aus gesehen, hinter dem Schirm befindet, und daß eine an sich bekannte Blendeneinrichtung vorgesehen ist, die eine Berührung des Elektronenstrahles mit mehr als einem Leuchstoffstreifen verhindert.

Bei der Farbfernsehbildröhre nach der Erfindung ist also das Potential des Nachfokussierungsgitters höher als das Potential, das für die Fokussierung der Elektronenstrahlen in der Schirmebene erforderlich ist; dementsprechend ist die die Sekundärelektronen beschleunigende Potentialdifferenz zwischen Gitter und Schirm geringer, wodurch erreicht werden kann, daß die Sekundärelektronen die durch die leitende Schicht bestimmte Erregungsschwelle nicht mehr überschreiten können, während die Erregung der Leuchtstoffstreifen durch die Primärelektronen nicht beeinträchtigt wird. Als Folge davon verschwindet das Bild des Gitters, und der Kontrast und die Farbreinheit werden wesentlich verbessert. Zwar würde die Verlagerung der Fokalebene eine Verbreiterung der Auf treffflecke der Elektronenstrahlen in der Schirmebene zur Folge haben, doch verhindert die Blendeneinrichtung, daß sich diese Erscheinung nachteilig auf die Farbreinheit auswirkt. Da diese Blendeneinrichtung nur auf die Randstrahlen einwirkt, in denen nur ein geringer Teil der Gesamtenergie enthalten ist, wird die Helligkeit dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt.

Beispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine sehr schematische Teilschnittansicht einer Röhre bekannter Art, bei welcher die Erfindung anwendbar ist,

F i g. 2 die Form der Äquipotentiallinien zwischen dem Schirm und dem Gitter der Röhre von Fig. 1 und die Bahnen der Elektronen eines Elektronenstrahls in dem Gitter-Schirm-Raum,

Fig. 3 die Sekundäremissionserscheinungen in dem Gitier-Schirm-Raum,

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung des Widdington-Gesetzes,

F i g. 5 eine Darstellung der mangelnden Reinheit, welche von der fehlenden Fokussierung des Lichtpunktes auf dem Schirm hervorgerufen werden könnte, wenn keine Korrektur mit Hilfe einer die Breite des Lichtpunktes begrenzenden Blendeneinrichtung vorgesehen ist,

F i g. 6 eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine auf der Höhe des Gitters wirkende Blendeneinrichtung vorgesehen ist,

F i g. 7 den geometrischen Aufbau der Blendeneinrichtung von Fig. 6,

F i g. 8 eine bevorzugte Ausführungsform der in F i g. 6 dargestellten Blendeneinrichtung,
ίο Fig. 9, 10 und 11 drei Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen eine mit dem Gitter kombinierte Blendeneinrichtung verwendet wird, und

Fig. 12 eine andere Ausführungsform der Erfin-; dung, bei welcher die Blendeneinrichtung mit dem Schirm kombiniert ist.

In allen Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Buchstaben oder Bezugszahlen versehen.

Zur deutlicheren Darstellung mußte auf eine Berücksichtigung der wirklichen Größenverhältnisse verzichtet werden.

Die Erfindung wird nachstehend beispielshalber für den Fall einer Röhre mit einem Schirm mit vertikalen Leuchtstoffstreifen und mit drei Strahlsystemen beschrieben, wobei der Schirm eine regelmäßige Struktur hat, d. h. aus genau parallelen Streifen von gleicher Breite gebildet ist.

In F i g. 1 ist sehr schematisch der linke Teil einer Röhre dieser Art in einem horizontalen Schnitt dargestellt. "'" ·

Im Innern des Kolbens 1 sind nur folgende Teile

dargestellt:

der Schirm E, der mit abwechselnd grünen, blauen und roten vertikalen Leuchtstoffstreifen versehen ist, wobei drei aufeinanderfolgende Streifen jeweils einen Tripel bilden;
die Breite dieser Streifen, die beispielsweise in der Größenordnung von ¹Is mm liegt, ist in der Zeichnung gegenüber den Abmessungen des Kolbens sehr übertrieben dargestellt;
vor dem Schirm ein Gitter g aus dünnen Drähten, die parallel zu den Streifen verlaufen und die Tripel, gesehen von einem auf der Röhrenachse liegenden Punkt, abgrenzen, so daß die Gitterteilung zwar konstant, aber kleiner als die Breite eines Tripeis ist; der Abstand zwischen dem Schirm und dem Gitter, der beispielsweise in der Größenordnung von 2 cm liegt, ist in der Zeichnung gleichfalls übertrieben dargestellt;
eines der drei Elektronenstrahlsysteme, die »Rotstrahlsystem«, »Blaustrahlsystem« und »Grünstrahlsystem« genannt werden und jeweils den Leuchtstoffstreifen der entsprechenden Farben zugeordnet sind, wobei das in der Zeichnung dargestellte Strahlsystem das mittlere Strahlsystem 3, im vorliegenden Fall das Rotstrahlsystem ist;
eines der Elemente 2 der magnetischen Ablenkanordnung.

.60 Insbesondere ist der um den Umfang verlaufende leitende Überzug nicht dargestellt, der oft »Anode« genannt wird und das Kolbeninnere zwischen einer vor dem Austritt der Strahlsysteme liegenden vertikalen Ebene und einer dem Gitter benachbarten vertikalen Ebene bedeckt, ebensowenig wie die Reinheits-Korrekturelektrode, die in diesen Röhren vorzugsweise verwendet wird, oder die Konvergenzanordnung.

Es sei kurz eine mögliche Betriebsart derartiger an sich bekannter Röhren wiederholt.

Die Katoden der Strahlsysteme liegen im wesentlichen auf Masse.

Der Schirm E ist auf ein sehr hohes Potential in der Größenordnung von 20 000 Volt oder sogar noch mehr gelegt, während das Gitter g auf ein sehr viel niedrigeres Potential, beispielsweise 5000 Volt, gelegt ist und die zuvor erwähnte Anode sowie die das größte Potential führenden Elektroden der drei Strahlsysteme auf Potentialen liegen, die dem Gitterpotential gleich sind oder wenigstens die gleiche Größenordnung haben.

Den von den drei Elektronenstrahlsystemen abgegebenen Elektronenstrahlen, dem »Rotstrahl«, dem »Blaustrahl« und dem »Grünstrahl«, die mit den roten, blauen bzw. grünen Farbwertsignalen intensitätsmoduliert sind, wird mit Hilfe der magnetischen Ablenkanordnung eine gemeinsame Hauptablenkbewegung erteilt, durch die der Schirm wie im Fall einer Schwarz-Weiß-Röhre zeilenweise abgetastet wird.

Diese Ablenkungen erfolgen entlang kleinen Bögen, deren Lage im übrigen von dem Ablenkwinkel abhängt, doch ist es üblich, diese näherungsweise drei festen Punkten zuzuordnen, den »Ablenkzentren« für den Rotstrahl, den Grünstrahl bzw. den Blaustrahl, die in der gleichen Vertikalebene (»Ablenkebene«) liegen, die in Fig. 1 durch die Gerade x-x' angedeutet ist. Das Ablenkzentrum des Rotstrahls ist bei 4 dargestellt, und der Elektronenstrahl selbst ist in einer seiner Stellungen durch eine strichpunktierte Linie symbolisch dargestellt.

Die Gitter-Schirm-Anordnung stellt für die Elektronenstrahlen ein System von Zylinderlinsen dar, das in bekannter Weise die Fokussierung der Elektronenstrahlen in der Schirmebene gewährleistet, unter welcher die lumineszierende Fläche des Schirms zu verstehen ist.

Damit das Bild zufriedenstellend ist, müssen zwei Bedingungen erfüllt werden, nämlich die Reinheit und die Konvergenz. Die erste Bedingung erfordert, daß jeder Elektronenstrahl in jedem Zeitpunkt auf einen Streifen der ihm zugeordneten Farbe fokussiert ist, und die zweite Bedingung erfordert, daß die drei Lichtpunkte wenig voneinander entfernt sind, d. h. dem gleichen Bildpunkt entsprechen.

In F i g. 2 ist in sehr großem Maßstab der mittlere Teil des Schirms mit den roten, bläuen und grünen Leuchtstoff streif en dargestellt, die mit R, B bzw. G bezeichnet sind. Diese Streifen sind mit einer dünnen leitenden Schicht S überzogen, die es ermöglicht, an die Streifen das Schirmpotential anzulegen, die aber ausreichend dünn ist, daß sie die ankommenden Elektronen die die Streifen bildenden Leuchtstoffe erreichen läßt.

Die Darstellung zeigt ferner gestrichelt die Äquipotentiallinien zwischen Schirm und Gitter sowie den vom Rotstrahlsystem kommenden Elektronenstrahl 9, der für eine bestimmte Anzahl von Elektronenbahnen in vollen Linien dargestellt ist. Diese Elektronenbahnen sind im wesentlichen parallel, und ihre gemeinsame Richtung steht unmittelbar vor dem Gitter-Schirm-Raum senkrecht zu dem Gitter. Dieses senkrechte Auftreffen auf das Gitter kommt daher, daß der mittlere Teil des Schirms dargestellt ist, aber die Parallelität der Elektronenbahnen ist eine über die gesamte Schirmfläche gültige Annäherung, wenn man die auftretenden Größenverhältnisse berücksichtigt. Die von dem elektronenoptischen System des Elektronenstrahlsystems bewirkte Fokussierung läßt nämlich den Durchmesser des Elektronenstrahls, der am Austritt des Elektronenstrahlsystems 3 bis 4 mm kaum überschreitet, unmittelbar vor dem Gitter auf etwa 1 mm übergehen; da aber der Abstand zwischen dem Austritt des Strahlsystems und dem Gitter beispielsweise 30 bis 40 cm beträgt,

ίο können die Elektronenbahnen unabhängig^ von dem Ablenkwinkel im wesentlichen als parallel angesehen werden.

Schließlich bildet die Gitter-Schirm-Anordnung auf Grund der Potentialverteilung im Innern des

Gitter-Schirm-Raums eine Gruppe von im wesentlichen gleichen Zylinderlinsen (wobei jedem Gitterintervall eine Linse entspricht), wobei diese Zylinderlinsen auf der den Strahlsystemen abgewandten Seite die gleiche Brennebene aufweisen, die.-?nach dem Stand der Technik im wesentlichen mit der Schirmoberfläche zusammenfällt, damit eine größtmögliche Konzentration der Elektronen auf dem Schirm unter Berücksichtigung der übrigen Parameter der Röhre gewährleistet ist.

Jede dieser Linsen empfängt ihrerseits den von jedem der drei Strahlsysteme kommenden Elektronenstrahl in Form eines Strahls mit im wesentlichen parallelen Elektronenbahnen, den sie demzufolge in einen Punkt ihrer Brennebene fokussiert. Wenn die?· Bedingung der Reinheit erfüllt ist, findet diese Fokussierung für jeden Elektronenstrahl auf einem Leuchtstoffstreifen der ihm zugeordneten Farbe statt.

Die Fokussierung der Elektronenstrahlen in der Schirmebene erfordert ein Verhältnis r —■ V_g/V_E von 1/4, wenn mit V_E das Schirmpotential und mit V_x das Gitterpotential bezeichnet wird. Dies ergibt V_E-V_K=V_E-r-V_E=V_E(l-r)""

mit (1 — r) in der Größenordnung von 3/4.

Nun ist es zur Gewährleistung einer ausreichenden Erregung der Leuchtstoffe erforderlich, V_n groß zu wählen, beispielsweise in der Größenordnung von 20 000 Volt.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß man nach dem Stand der Technik zu einer beträchtlichen Potentialdifferenz V_K — V. kommt, die für V₁, = 20 000 Volt und r = 1/4 den Wert 15 000VoIt hat, was, wie noch gezeigt wird, einen schwerwiegenden Nachteil hinsichtlich der Sekundäremission des Gitters zur Folge hat. .

Man kann die Güte einer Röhre hinsichtlich des Kontrastes durch das Verhältnis C = L_M/L_m definieren, wobei L_M die maximale Helligkeit und L_n, die minimale Helligkeit siriä, die auf dem Schirm bei weißem Licht (durch Anlegen von entsprechenden Spannungen an die drei Strahlsysteme) mit einem bestimmten Testbildgenerator gleichzeitig erhalten werden können.

Ein großer Wert von C ist erwünscht, aber die Erscheinungen der Sekundäremission des Gitters verhindern die Erzielung der gewünschten Zahl mit den Röhren mit Gittern bekannnter Art.

Es ist unmöglich, diese Sekundäremissionen dadurch zu unterdrücken, daß man auf die Art der Leiterdrähte des Gitters einwirkt, da alle leitenden Stoffe eine Sekundäremission ergeben, wenn auch in unterschiedlichen Graden, und verschiedene Über-

legungen im übrigen die Wahl der verwendeten Stoffe beschränken.

Es sei hier bemerkt, daß das Auftreffen der ankommenden Elektronenstrahlen nicht nur zu einer Sekundäremission des Gitters, sondern auch zu einer Sekundäremission des Schirms führt, wie im übrigen auch bei den Röhren mit Abschattungsmaske, jedoch ist die Sekundäremission des Gitters hinsichtlich ihrer optischen Konsequenzen sehr viel kritischer, wie nachstehend erläutert wird.

F i g. 3 zeigt die Sekundäremissionserscheinungen im Gitter-Schirm-Raum.

In kleinerem Maßstab sind erneut der mittlere Teil des Schirms E, der entsprechende Teil des Gitters g und der schraffiert gezeigte Rotstrahl 9 dargestellt (wobei die Schraffierungen keine physikalische Bedeutung haben).

Die in vollen Linien gezeichneten Pfeile 7 stellen die Arifangsabschnitte der Bahnen der Elektronen dar, die durch Sekundäremission von den Elektronen des ankommenden Elektronenstrahls aus dem leitenden Überzug 5 gerissen worden sind. Nach Abstoßung von dem Gitter fallen Sekundärelektronen auf verschiedene Teile des Schirms zurück.

Andererseits reißt der ankommende Elektronenstrahl aus dem Gitter Sekundärelektronen, von denen viele auf den Schirm entlang Elektronenbahnen zurückfallen, die im wesentlichen senkrecht zu dem Schirm verlaufen, wie durch die gestrichelten Linien 8 dargestellt ist.

Die optischen Auswirkungen dieser Sekundäremissionserscheinungen können nur unter Berücksichtigung der allgemeinen Form der Energieverteilung der von einem Stoff abgegebenen Sekundärelektronen abgeschätzt werden. .

Die große Masse dieser Sekundärelektronen, beispielsweise etwa 80 % im Fall eines Primärelektronenstrahls von 20 000 Elektronenvolt, ist in einem Energieband konzentriert, dessen obere Grenze in der Größenordnung von 30 bis 50 Volt liegt. Diese Elektronen werden »langsame« Elektronen genannt.

Ein sehr viel kleinerer, jedoch nicht absolut vernachlässigbarer Bruchteil der Sekundärelektronen weist eine Energie in der Größenordnung der Energie der Primärelektronen auf. Diese Elektronen werden »schnelle« Elektronen genannt.

Der Rest ist zwischen diesen beiden Energiebändern verteilt. Diese Elektronen werden »mittlere« . Elektronen genannt.

Andererseits zeigt das Gesetz von Widdington, 5<> _daß die Elektronen, die durch eine Schicht von ge- ^gebener Beschaffenheit und Dicke hindurchgehen, einen Energieverlust V₁ — V₂ in Elektronenvolt erleiden, der durch folgende Gleichung gegeben ist:

η . ν

V_x) e» · V_x*

Darin sind:

V₁ die Energie des Elektrons am Eingang der Schicht, ' _A ;,,...

V₂ die Austrittsenergie des Elektrons,
e die Ladung des Elektrons,
χ die Dicke der Schicht,
α eine numerische Konstante, die von der Art der Schicht und dem Einheitssystem abhängt.

Es sei hier daran erinnert, daß ein von der Geschwindigkeit Null mit Hilfe einer Spannung V beschleunigtes Elektron eine kinetische Energie mv²/v aufweist, worin m die Masse und ν die Geschwindigkeit des Elektrons sind, die gleich V Elektronenvolt ist. Zur Vereinfachung der Ausdrucksweise soll von nun an gesagt werden, daß ein Elektron eine »Geschwindigkeit von V Volt« hat, anstatt zu sagen, daß seine Geschwindigkeit ν so groß ist, daß mv²/2 = V Elektronenvolt. .„:;'

Fig.4 zeigt das Gesetz von Widdington für den Fall, daß χ so bemessen ist, daß die rechte Hälfte der Gleichung (1) für V₁ = 10 000 Volt zu Null wird. Auf der Abszisse ist die Eintrittgeschwindigkeit V₁ des Elektrons aufgetragen und auf der Ordinate das Verhältnis V₂IV₁ der Austrittsgeschwindigkeit zur Eintrittsgeschwindigkeit.

Ganz allgemein ist es stets möglich, eine Schwelle V₁ zu bestimmen, die Erregungsschwelle genannt wird und ausreichend klein ist, daß V₂ zu Null wird oder so klein wird, daß senkrecht — oder mit einem beliebigen Einfallswinkel — an einer Schicht 5 mit der Geschwindigkeit V₁ ankommende Elektronen die Leuchtstoffe jenseits der Schicht nicht erregen können.

Wenn unter diesen Bedingungen die Sekundärelektronen des Schirms auf den Schirm zurückfallen, was für alle langsamen Elektronen der Fall sein wird, fallen sie darauf mit einer senkrecht zum Schirm stehenden Geschwindigkeitskomponente zujück, die gleich groß und entgegengesetzt gerichtet wie diejenige ist, die sie beim Losreißen vom Schirm aufwiesen.

Nun genügt im allgemeinen der Überzug des Schirms ohne besondere Vorkehrungen zum Absorbieren der langsamen Elektronen geringer Energie, so daß sie die Leuchtstoffstreifen nicht erreichen können. Die schnellen Elektronen und die mittleren Elektronen können in dem Maße, wie ihre senkrecht zum Schirm stehende Komponente V_n der Anfangsgeschwindigkeit die Potentialdifferenz V_E — V_g übersteigt, durch das Gitter hindurchgehen. Es ist in dieser Hinsicht zweckmäßig, der zuvor erwähnten Umfangs-»Anode« ein Potential zu erteilen, das geringfügig größer als das Gitterpotential ist, um diese Elektronen einzufangen.

Der Rest der schnellen Elektronen, .und der mittleren Elektronen kann die Leuchtstoffstreifen erregen oder nicht, je nachdem, ob ihre Geschwindigkeitskomponente V_n größer oder kleiner als V₁ ist.

Somit läßt sich feststellen: Was die Sekundäremission des Schirms betrifft, kann die Beseitigung der langsamen Elektronen leicht erhalten werden, und nur die mittleren und schnellen Elektronen können schädlich sein.

Dies gilt nicht für die Sekundäremission des Gitters. Die »langsamen« Elektronen, die auch hier die überwiegende Mehrzahl der Sekundärelektronen bilden, werden nämlich senkrecht zum Schirm durch die Spannung V_h: — V₁, des Gitter-Schirm-Raums beschleunigt, bevor sie auf den Schirm fallen.

Die normalerweise für den Schirm verwendeten Überzüge, die so bestimmt sind, daß eine sehr befriedigende Erregung des Schirms durch die senkrecht zum Schirm durch eine Spannung V_n beschleunigten Primärelektronen gewährleistet ist, genügen nicht zur Absorption der Sekundärelektronen mit einer Geschwindigkeitskomponente senkrecht zum Schirm in der Größenordnung von 3 K_£/4.

509 520/259

Aus diesem Grund erregt die große Mehrheit der Sekundärelektronen des Gitters die Leuchtstoffstreifen. Dazu kommt, daß eine große Zahl von ihnen Elektronenbahnen hat, die im wesentlichen senkrecht zum Schirm verlaufen und auf diesem ein Bild des Gitters hervorrufen, das besonders störend ist.

Nachstehend wird beschrieben, wie durch eine besondere Ausbildung der Röhre und durch geeignete Bemessung der Potentialdifferenz V_E — V_s erreicht werden kann, daß kein Bild des Gitters auf dem Schirm bemerkbar ist, dieser aber dennoch durch die Primärelektronen des Elektronenstrahls richtig erregt wird.

Theoretisch führt dies zu der Bedingung: .

V_E-V_g< *Y< V _E

worin V₁' die nach dem Gesetz von Widdington berechnete Schwelle ist.

Dies führt im allgemeinen zur Verwendung eines Verhältnisses r = VJ V_E, das größer als der Wert r = 1/4 ist, der die Fokussierung des am Gitter ankommenden Elektronenstrahls auf dem Schirm gewährleistet.

Auf jeden Fall darf das Verhältnis r nicht zu groß werden und muß kleiner als 3/4 bleiben, da sonst die Fokussierung in dem Gitter-Schirm-Raum für einen richtigen Betrieb der Röhre zu schwach wird.

Die Erfahrung zeigt, daß man beispielsweise von einer Spannung V_E in der Größenordnung von 20 000 Volt oder mehr und von einem Verhältnis r in der Größenordnung von 0,30 bis 0,35 ausgehen und das von dem leitenden Überzug gebildete Hindernis so bemessen kann, daß eine richtige Erregung des Schirms durch die Primärelektronenstrahlen erhalten wird, ohne daß ein Bild des Gitters bemerkbar ist und ohne daß die Entfokussierung so groß wird, daß sie einen merklichen Reinheitsmangel der Röhre mit Leuchtstoffstreifen in der Größenordnung von 0,3 mm zur Folge hat, wobei natürlich vorausgesetzt ist, daß die Elektronenoptik der Röhre an diese Betriebsbedingungen angepaßt ist.

Darüber hinaus stellt man dann fest, daß das Verschwinden des Bildes des Gitters mit einer enormen Verbesserung des Kontrastes verbunden ist.

Es sind andere Lösungen möglich. Die Verwendung eines Verhältnisses r, das beträchtlich größer als 1/4 ist, beispielsweise r = 1/2, kann jedoch bei einer gegebenen Breite der Leuchtstoffstreifen zu dem Ergebnis führen, daß die Breite des Lichtpunktes auf dem Schirm diejenige der Streifen überschreitet, wie in F i g. 5 dargestellt ist. Man kann diesem Mangel mit Hilfe einer Blendeneinrichtung abhelfen, wie nachstehend beschrieben wird.

Man kann eine Blendeneinrichtung 10 verwenden, wie sie in F i g. 6 dargestellt ist, wo erneut der mittlere Teil des Schirms E und des Gitters g gezeigt sind, sowie der Elektronenstrahl 9, dessen schraffierte seitliche Teile 90 von der Blendeneinrichtung zurückgehalten werden. Die Blende liegt beispielsweise 1 cm vor dem Gitter und ist an das gleiche Potential wie dieses gelegt.

Die Blendeneinrichtung besteht aus massiven vertikalen Streifen 11, die für die Elektronen undurchlässig sind Und voneinander durch parallel zu den Streifen verlaufende Schlitze getrennt sind, so daß der Teil 90 des Elektronenstrahls 9 zurückgehalten wird, der nach der Fokussierung oder vielmehr der Teilfokussierung durch die Gitter-Schirm-Anordnung seitliche Teile des Lichtpunktes entstehen ließe, die über den roten Streifen hinausgingen.

Die massiven Streifen 11 sind so angeordnet, daß sie den Elektronenstrahl in der angegebenen Weise unabhängig von dem Ablenkwinkel abblenden, wie in Fig. 7 dargestellt ist, welche der Darstellung von Fi g. 6 entspricht, aber für einen anderen Bereich des Schirms, in welchem der Elektronenstrahl nicht mehr senkrecht auf das Gitter trifft. Die gestrichelten Linien deuten die Breite im Endabschnitt des Elektronenstrahls beim Fehlen der Blende an.

Allgemein gilt: Wenn.die Blendeneinrichtung die Reinheit für den Elektronenstrahl des mittleren Strahlsystems wiederherstellt, erfüllt sie die gleiche . , Aufgabe auch in befriedigender Weise für die beiden anderen Elektronenstrahlen. Man kann jedoch einen bestimmten Sicherheitsfaktor in der Bestimmung der Breite der massiven Streifen wählen, damit in dieser Hinsicht jede Gefahr vermieden wird.

Bei einem Gitter von konstanter Teilung kommt man zu einer Blendeneinrichtung mit im wesentlichen konstanter Teilung. ,

Es ist folgendes zu bemerken: Wenn die Membran *> 10 und das Gitter g auf das gleiche Potential V_g gelegt werden, bildet die Blende schließlich das eigentliche Gitter.

Man kann daher das Gitter g fortlassen. Dieses kann jedoch auch als Hilfselement beibehalten werden, indem man ihm ein Potential V₉' gibt, das, etwas/ kleiner als das an die Blende angelegte Potential V_g ist. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Maßnahme hinsichtlich der Auswirkungen der Sekundärmission günstig ist.

Unabhängig davon, ob das Gitter g beibehalten wird oder nicht, ist zu bemerken, daß der unterdrückte Anteil des auf die Gitterblende 10 fallenden Elektronenstrahls, da dieser einen kreisrunden Querschnitt hat, berechnet in Prozent der Oberfläche seines infolge der Blende beseitigten Querschnitts wesentlich kleiner als die prozentuale Verringerung seiner Breite ist. Da ferner der Elektronenstrahl in seinem mittleren Teil dichter als in seinem Umfangsteil ist (da die Verteilung der Elektronen über einen Durchmesser des Elektronenstrahls im wesentlichen der Gaußschen Kurve folgt, wobei das Maximum auf der Achse liegt), ist die prozentuale Verringerung der Zahl der den Schirm erreichenden Elektronen noch kleiner.

F i g. 8 zeigt in Vorderansicht und im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform der Gitterblende 10. Sie besteht aus einem Maschengitter 10 aus sehr dünnen Drähten, und die massiven Teile 11 der Blende werden anschließend dadurch erhalten, daß beispielsweise durch ein photographisches Verfahren ein geeigneter Stoff, wie Kohle, Silber oder Aluminium, aufgetragen wird.

Fig. 9, 10 und 11 zeigen drei weitere Ausführungsformen der Blende.

Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 9) sind die Drähte des Gitters derart verdickt, daß sie den unerwünschten Teil des Elektronenstrahls zurückhalten.

Diese Lösung ist jedoch nicht optimal (Gefahr von verwaschenen Lichtpunkten). Fig. 10.zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher jedem Gitterintervall ein Blendeneffekt dadurch erteilt wird, daß diese Intervalle nicht durch einen einzigen Draht begrenzt werden, sondern durch eine Gruppe von drei Drähten, deren Achsen in einer Ebene liegen und

deren Querschnitte einander tangieren. Die Durchmesser der beiden seitlichen Drähte jeder Gruppe sind vorzugsweise kleiner als derjenige des mittleren Drahtes, was eine ausgezeichnete Maßnahme zur Verhütung von Schwingungen des Gitters bildet, da die Resonanzfrequenzen der seitlichen Drähte und des mittleren Drahtes dann verschieden sind. Man kann die ,Durchmesser beispielsweise im Verhältnis 7 : 8 wählen. Das Durchmesserverhältnis ist in der Zeichnung wesentlich größer. Die Durchmesser können auch für alle drei Drähte verschieden sein.

Bei der Blendeneinrichtung von Fig. 11 verwendet man erneut Gruppen von drei Drähten mit ungleichem Durchmesser, deren Achsen aber die Kanten eines dreieckigen Prismas bilden. Die technologische Ausführung ist einfacher als bei der Blendeneinrichtung von Fig. 10.

Fig. 12;zeigt schließlich eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Blende nur die Breite des aktiven Teils des Elektronenstrahls begrenzt.

Jeder Leuchtstoffstreifen der Tripel ist der Breite nach verringert und von zwei inaktiven Streifen 23 umgeben, in welchen der Schirmträger nicht mit Leuchtstoffen bedeckt ist; er kann vorzugsweise z. B. mit Kohle bedeckt sein. Die inaktiven Streifen haben eine solche Breite, daß sie diejenigen Abschnitte des Schirms bedecken, in welchen die seitlichen Teile von zwei Elektronenstrahlen übereinanderliegen, so daß die aktiven Teile der drei Elektronenstrahlen einander nicht durchdringen können und jeder Elektronenstrahl nur den Streifen mit der Farbe erregt, welcher er zugeordnet ist.

In F i g. 12 weisen die inaktiven Streifen eine Breite auf, die etwas größer als das absolute Minimum ist (bei welchem der Rotstrahl in der Zeichenebene auf dem Schirm den mittleren roten Streifen R und die beiden benachbarten inaktiven Streifen überdecken würde). Dies erleichtert die Erzielung der Reinheit mit einer größeren Herstellungs- und/oder Justiertoleranz.

Es kann natürlich erwünscht sein, die Breite der inaktiven Streifen auf das Minmum herabzusetzen oder im Gegenteil breitere inaktive Streifen zu verwenden, um den zuvor erwähnten Vorteil hinsichtlich der Reinheit noch zu verstärken, wobei natürlich die Breite der Leuchtstoffstreifen noch ausreichend bleiben muß. ' "ⁿ

Die Erfindung eignet sich natürlich für alle Farbfernsehröhren mit einem oder mit mehreren Strahlsystemen, welche einen Schirm mit vertikalen oder nicht vertikalen Leuchtstoffstreifen enthalten und bei denen in der Nähe des Schirms ein Gitter angeordnet ist, das für sich allein oder nicht und in Verbindung mit dem Schirm eine Fokussierungswirkung ergibt. Wenn es sich um Farbsteuergitter mit veränderlichem Potential handelt, ist unter- V_ff sein mittleres Potential zu verstehen.

In dem Sonderfall, daß die Reinheit nicht durch Reinheitskorrektursignale, sondern mit Hilfe eines Schirms und eines Gitters von unregelmäßigem Aufbau erhalten wird, muß die Struktur der Blendeneinrichtung offensichtlich diese Unregelmäßigkeiten berücksichtigen.

Die zuvor beschriebene Ausbildung von Farbfernsehbildröhren mit Nachfokussierungsgitter hat es ermöglicht, mit einem Testbild, das aus zwei schwarzen^ und weißen Abschnitten besteht, welche die rechte Hälfte bzw. die linke Hälfte des Schirms bedecken, einen Kontrast von 100 oder mehr (gegenüber etwa 10 bei einer herkömmlichen Röhre) zwischen zwei Punkten zu erreichen, die jeweils 3 cm von der theoretischen Schwarz-Weiß-Trennlinie entfernt liegen, und einen Kontrast von 250 oder mehr (gegenüber etwa 20 bei einer herkömmlichen Röhre) zwischen zwei Punkten, die 10 cm von dieser Trennlinie entfernt liegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

LH: Ό Δ, 4-ΟΟ 1 2 mit einem Gitter aus feinen Drähten hinsichtlich der Patentansprüche: Helligkeit alle nur denkbaren Möglichkeiten. Die Röhren mit Gittern bekannter Art weisen

1. Farbfernsehbildröhre mit einem Schirm mit jedoch auf Grund der Sekundäremission des Gitters Leuchtstoffstreifen unterschiedlicher Farben, der 5 ungünstige Eigenschaften hinsichtlich des Kontrastes von mindestens einem Elektronenstrahl abge- auf.

tastet wird, der ein in der Nähe des Schirmes Um die gewünschte Fokussierung eines Elektroangeordnetes Nachfokussierungsgitter aus parallel nenstrahles auf dem zugeordneten Farbstreifen zu gespannten Drähten durchquert, dadurch ge- erreichen, ist es notwendig, daß eine beträchtliche kennzeichnet, daß das Nachfokussierungs- io Potentialdifferenz zwischen Gitter und Schirm begitter auf einem Potential liegt, das zwischen 1/3 steht, wobei der Schirm gegenüber dem Gitter auf und 3/4 des Potentials des Schirmes gehalten ist, dem höheren Potential liegt. Es läßt sich berechnen, so daß sich die durch die Nachfokussierung er- daß für die Fokussierung der Elektronenstrahlen in zeugte Fokalebene, von der Elektronenstrahl- der Schirmebene das Potential des Nachfokussieerzeugungsvorrichtung aus gesehen, hinter dem 15 rungsgitters (bezogen auf das Potential der Katöde Schirm befindet, und daß eine an sich bekannte des Elektronenstrahlsysterns) etwa ein Viertel des Blendeneinrichtung vorgesehen ist, die eine Be- Schirmpotentials betragen muß, so daß die Potentialrührung des Elektronenstrahles mit mehr als differenz zwischen Gitter und Schirm etwa drei einem Leuchtstoffstreifen verhindert. Viertel der gesamten Potentialdifferenz zwischen

2. Farbfernsehbildröhre nach Anspruch 1, da- 20 Katode und Schirm ausmacht. Da für eine ausreidurch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrich- chende Erregung der Leuchtstoffe eine Spannung in tung aus einem für Elektronen undurchlässigen, der Größenordnung von 20 000 V erforderlich ist, von der Elektronenstrahlerzeugungsvorrichtung liegt das Gitter also üblicherweise auf einem Poten-

" aus gehen, vor oder in Berührung mit dem tial von etwa 5000 Volt gegenüber der Katode, und

Nachfokussierungsgitter angeordneten Maschen- 25 die Potentialdifferenz zwischen Gitter und Schirm

gitter besteht. ' liegt in der Größenordnung von 15 000 Volt.

3. Farbfernsehbildröhre nach Anspruch 1, da- Üblicherweise ist der Schirm mit einer dünnen durch gekennzeichnet, daß die Blendeneinrich- leitenden Schicht überzogen, die dazu dient, das tung aus Bändern nichtlumineszierenden Mate- Schirmpotential an die Leuchtstoffstreifen anziirials besteht, die zwischen den Leuchtstoffstreifen 30 legen, die aber so dünn ist, daß die ankommenden des Schirmes angeordnet sind. Primärelektronen die Leuchtstoffstreifen praktisch

ungehindert erreichen können. Diese dünne leitende Schicht ist in der Lage, den überwiegenden Teil der vom Schirm selbst stammenden Sekundärelektronen,

35 die durch die zwischen Gitter und Schirrji .bestehende,

Potentialdifferenz zum Schirm zurückgetrieben werden, unschädlich zu machen, da diese Sekundärelektronen wieder mit ihrer Austrittsgeschwindigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernseh- in den Schirm eintreten und zum größten Teil langbildröhre mit einem Schirm mit Leuchtstoffstreifen 40 same Elektronen sind.

unterschiedlicher Farben, der von mindestens einem Dagegen werden die aus dem Gitter austretenden

Elektronenstrahl abgetastet wird, der ein in der Nähe Sekundärelektronen durch die volle Potentialdiffedes Schirmes angeordnetes Nachfokussierungsgitter renz (bei dem angegebenen Zahlenbeispiel also durch aus parallel gespannten Drähten durchquert. etwa 15 000 Volt) zum Schirm beschleunigt. Da die

Bei solchen Farbfernsehbildröhren ist das Nach- 45 leitende Schicht so ausgebildet sein muß, daß sie fokussierungsgitter an ein Potential gelegt, welches die Primärelektronen nicht beeinträchtigt, kann sie kleiner als das Schirmpotential ist, und es bildet mit auch die vom Gitter stammenden Sekundärelektronen dem Schirm ein System von Zylinderlinsen für jeden nicht merklich daran hindern, die Leuchtstoffstreifen Elektronenstrahl oder, im Falle einer Einstrahlröhre, zu erregen. Da sich diese Sekundärelektronen im für den einzigen Elektronenstrahl. 50 wesentlichen geradlinig zwischen Gitter und Schirm

Bekanntlich weisen die Röhren dieser Art einen ausbreiten, erzeugen sie ein störendes Bild des Gitgroßen Vorteil gegenüber den Röhren auf, vor deren ters; da sie außerdem wahllos auf Leuchtstoffstreifen Schirm eine Abschattungsmaske liegt, d. h. im Falle verschiedener Farben treffen, werden Farbreinheit eines Schirmes mit Leuchtstoffstreifen, eine Wand, und Kontrast wesentlich verschlechtert,
die nur schmale, parallel zu den Streifen verlaufende 55 Zur Vermeidung der nachteiligen Auswirkung der öffnungen enthält, wobei die Gesamtfläche der Off- Sekundärelektronenemission des Nachfokussierungsnungen nur einen sehr geringen Bruchteil der Ge- gitters ist es aus der US-PS 29 71 117 bekannt, eine, samtfläche der Maske darstellt. als Lochmaske ausgebildete Fokussierelektrode auf

Dieser Vorteil besteht in einem hohen optischen der den Strahlsystemen zugewandten Seite mit einem Wirkungsgrad und demzufolge in der Möglichkeit 60 nichtleitenden Belag zu versehen, der infolge der aufeiner sehr viel größeren Helligkeit, da bei der Röhre treffenden Primärelektronen eine Oberflächenladung mit Nachfokussierungsgitter die überwiegende Mehr- annimmt, die verhindert, daß Sekundärelektronen zahl der Elektronen den Schirm erreicht, während durch die Maskenöffnungen in das Fokussierungsfeld bei einer Abschattungsmaske der größere Teil der gelangen. Diese Maßnahme kann aber bei Fokussie-Elektronen von der Maske zurückgehalten wird. 65 rungsgittern aus parallelen Drähten nicht angewendet

Während also die Röhren mit Abschattungsmaske werden.

von dem vorstehend angeführten Gesichtspunkt aus Aus der DT-AS 11 53 058 ist es auch bekannt,

mangelhaft sind, ergeben demgegenüber die Röhren zur Unterdrückung von Sekundärelektronen vor dem