DE1464382B2

DE1464382B2 - Strahlerzeugungssystem fuer eine mehrstrahl kathoden strahlroehre

Info

Publication number: DE1464382B2
Application number: DE1963R0035516
Authority: DE
Inventors: Richard Henry Lancaster Pa Hughes (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1962-07-06
Filing date: 1963-06-26
Publication date: 1971-02-18
Also published as: NL294992A; NL294993A; NL141701B; BE634598A; BE634599A; GB1016140A; NL140096B; DE1464382A1; US3254251A; DE1288692B; GB1019103A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahl- streifen aus einem zusammenhängenden, relativ

erzeugungssystem für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahl- einfach geformten Blechteil bestehen,

röhre mit je einem Satz von Elektroden für jeden Bezüglich der Weiterbildungen der Erfindung wird

Strahl, bei dem die Elektroden durch radial nach auf die Unteransprüche verwiesen,

außen vorspringende Teile an Halterungsstäben ge- 5 Die Erfindung kann beispielsweise bei einem

haltert sind. Strahlerzeugungssystem Anwendung finden, das für

Bei Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhren hat man jeden Strahl eine Kathode, ein Steuergitter, ein bisher zur Strahlerzeugung im allgemeinen Anord- Schirmgitter, eine Fokussierelektrode und Anoden nungen verwendet, die im wesentlichen aus einer enthält, die in der angegebenen Reihenfolge axial entsprechenden Anzahl von Einzelsystemen bestehen, io fluchtend längs des Strahlweges angeordnet und an die jeweils einen Strahl liefern und praktisch dem einer Anzahl von länglichen Isolatorstützstäben System einer Einstrahl-Kathodenstrahlröhre ent- montiert sind. Bei einer Ausführungsform der Ersprechen. Die normalerweise aus rohr- und becher- findung enthält das Mehrfach-Strahlerzeugungssystem förmigen Elektroden bestehenden Systeme bekannter drei gleichartige Systeme, die im Dreieck symmetrisch Bauart lassen sich jedoch nicht so eng zusammen- 15 um die Längsachse der Kathodenstrahlröhre angebauen, wie es aus verschiedenen Gründen erwünscht ordnet sind. Die Elektroden der drei Systeme sind an ist. Je geringer der Abstand der Elektronenstrahlen drei Glasstäben montiert, die jeweils längs zweier von einer gemeinsamen Achse ist, um so kleiner sind verschiedener der drei Systeme verlaufen. Die nämlich auch die Probleme, die sich bei der gemein- einzelnen Elektroden sind dabei über Verbindungssamen Ablenkung dieser Strahlen und der Aufrecht- 20 glieder mit jeweils zwei Stützstäben verbunden. Auf erhaltung der Konvergenz der Strahlen auf dem den Anoden ist ein Konvergenzkäfig montiert, durch Bildschirm ergeben. Geringe radiale Abmessungen den die Strahlen im Betrieb dynamisch zum Konder Strahlerzeugungsanordnung ermöglichen außer- vergieren gebracht werden, dieser Käfig enthält eine dem eine entsprechende Verringerung des Durch- Anzahl von plattenartigen Polstückpaaren, die jeweils messers des Röhrenhalses, was aus konstruktiven und 25 den Strahlweg eines der Systeme einschließen,
wirtschaftlichen Gründen erwünscht ist. Die Ver- Die Erfindung soll nun an Hand eines nicht einringerung des Durchmessers des Röhrenhalses schränkend auszulegenden Ausführungsbeispieles in erleichtert außerdem die Konstruktion der Ablenk- Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert spulen und führt zu einer Verbesserung des Ablenk- werden. Es zeigt
Wirkungsgrades. 30 F i g. 1 eine teilweise im Axialschnitt dargestellte

Bei den bekannten Strahlerzeugungssystemen, wie Seitenansicht einer Röhre gemäß der Erfindung, von

sie z. B. in den USA.-Patentschriften 2 747 134 und der Teile weggebrochen sind,

2 803 768 beschrieben sind, ermöglichen wegen des F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht

erheblichen Durchmessers der einzelnen Elektroden- einer Elektrode eines Strahlerzeugungssystems der in

systeme insbesondere im Bereich der Kathode, des 35 Fig. 1 dargestellten Röhre,

Steuergitters und der ersten Beschleunigungselektrode, F i g. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der Strahldie sehr nahe beieinander angeordnet und daher erzeugungsanordnung in einer Ebene 3-3 der Fig. 1, teilweise ineinander verschachtelt sind, keinen so F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Strahlgedrängten Aufbau, wie es an sich wünschenswert erzeugungsanordnung in einer Ebene 4-4 der F i g. 3, wäre. 40 Fig. 5 eine Teilansicht der Fig. 3, die die

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend Kathodenanordnungen zeigt.

die Aufgabe zugrunde, ein Strahlerzeugungssystem In Fig. 1 ist als Anwendungsbeispiel der Erfin-

für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhre anzugeben, dung eine Lochmasken-Farbfernsehbildröhre darge-

das einen besonders gedrängten Aufbau ermöglicht, stellt. Die Röhre 10 enthält einen Kolben mit einem

ohne daß Störungen durch die Halterung für die 45 Hals 12, einem Konus 13 und einer Stirnplatte 14

Elektroden oder durch Streufelder der Elektroden sowie einem Quetschfuß 15. Auf der Innenfläche der

zu befürchten wären. Stirnplatte 14 befindet sich ein Mosaikleuchtschirm

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei 18. Hinter dem Leuchtschirm 18 befindet sich eine

einem Strahlerzeugungssystem der eingangs genannten durchbrochene Schattenmaske 20, im Röhrenhals 12

Art dadurch gelöst, daß die einander entsprechenden 5° befindet sich eine einheitliche Strahlerzeugungssystem-

Elektroden jeweils einen Teil enthalten, der aus einer Anordnung 22, die drei getrennte Elektronenstrahlen

sektorförmigen, mit einer Öffnung für einen Elek- liefert, die durch einen Ablenkbereich 24 zum Mosaik-

trodenstrahl versehenen Platte besteht und der an den schirm 18 laufen. Die Ablenkung der Strahlen erfolgt

den Sektor begrenzenden geraden Seiten jeweils einen durch Ablenkspulen 25. Die einzelnen Strahl-

angeformten Streifen aufweist, der in einer senkrecht 55 erzeugungssysteme können beispielsweise, wie F i g. 3

auf der Plattenebene stehenden Ebene liegt und den zeigt, in einer Dreieck- oder Deltaanordnung sym-

radial nach außen vorspringenden Teil bildet, und metrisch um die Mittelachse der Röhre 10 angeordnet

daß die sektorförmigen Teile entsprechend der sein. In F i g. 1 sind nur zwei der drei Systeme zu

Elektroden derart um eine Achse angeordnet sind, sehen.

daß jeweils zwei an sich gegenüberliegenden Rändern 60 Die drei Systeme enthalten jeweils eine Kathodenzweier Elektroden ansetzende Streifen parallel anordnung 26, ein Steuergitter 27, ein Schirmgitter 28, zueinander zu den Halterungsstäben führen. eine Fokussierelektrode 29 und eine Anode 30, die

Eine solche Anordnung läßt sich nicht nur mit alle axial ausgerichtet im Abstand voneinander an einem sehr kleinen Durchmesser aufbauen, sie hat drei isolierenden Stützstäben 32 befestigt sind, die

außerdem noch den Vorteil, daß sie wenig Halterungs- 65 beispielsweise aus Glas bestehen können. Aus F i g. 3 stäbe benötigt und sehr leicht herzustellen und zu ist ersichtlich, daß die drei isolierenden Stäbe 32

montieren ist, da die eigentlichen Elektroden und die außerhalb der einzelnen Systeme verlaufen. In F i g. 1

zu den Halterungsstäben führenden Halterungs- ist nur einer der Stäbe 32 zu sehen. Die Fokussier-

3 4

elektroden 29 sind an den Stäben 32 durch kombinierte Elektrodensätzen, deren Streifen 42 einander Rücken Halterungsstäbe und Polstücke 34 für die seitliche an Rücken gegenüberliegen, ist in F i g. 3 dargestellt. Konvergenz befestigt. Die Anoden 30 sind an den Bei einer Vierstrahlröhre werden die sektpr-

Stäben 32 über unmagnetische Streifen 35 befestigt, förmigen Teile der Elektroden eines Satzes so ausgedie ähnlich geformt sind wie die Polschuhstreifen 34. 5 bildet, daß die den Sektor begrenzenden geraden Die Kathodenanordnung 26, die Steuerelektrode 27 Ränder 66 einen Winkel von etwa 90° miteinander und das Schirmgitter 28 sind an den Stäben 32 über bilden. Man kann dann in entsprechender Weise die integrale, streifenartige Laschen 42 befestigt, wie an ^vier Elektroden eines Satzes miteinander parallel und Hand der F i g. 2, 3 und 4 noch näher erläutert werden Rücken an Rücken gegenüberliegenden Streifen anwird. ^lö ordnen.

Heizfäden 48 der Kathoden werden durch einen Wie die Fig. 3, 4 und 5 zeigen, umfaßt die

unterteilten, ringförmigen Streifen 50 gehaltert, der Kathodenanordnung 26 die sektorförmigen, durchan den isolierenden Halterungsstäben 32 befestigt ist. brochenen Kathodentragplatten 70, Kathodentrag-An den Anoden 30 ist ein Konvergenzkäfig 44 für röhrchen 72 und rohrförmige Kathoden 74. Die die dynamische Konvergenz der Elektronenstrahlen *5 Kathodentragplatten 70 besitzen eine große Öffnung angebracht, der mit einer außerhalb des Kolbens ^{76 in} dem sektorförmigen ebenen Teil 60. Die befindlichen Magnetanordnung 46 zusammenwirkt Kathodentraghülsen 72 sind mit nach außen reichen- " und die Konvergenz der drei Elektronenstrahlen ^den>ⁱⁿ Axialrichtung abgestuften, radialen Flanschen aufrechterhält, während diese den Leuchtschirm 18 ⁷^ versehen und reichen durch die Öffnungen 76, entsprechend dem üblichen Raster abtasten. ^a° ^wobei der äußerste Teil der Flansche 78 an dem

Wie Fig. 2 zeigt, besteht das Schirmgitter 28 aus sektorförmigen Teil 60 anliegt.

einer sektorförmigen Platte 60, die von einer öffnung ^Die Fi g. 3 und 4 zeigen die Verschachtelung der

62 für den Elektronenstrahl durchsetzt wird und eine verschiedenen Kathodentragplatten 70 mit den zugekonzentrisch zu dieser Öffnung verlaufende ring- hörigen Steuergitteni 27. F i g. 3 zeigt am deutlichsten, förmige Sicke 64 (F i g. 4) aufweist. Das sektor- ²S daß jede Kathodentragplatte etwas kleiner ist, als das förmige Teil wird in erster Linie durch zwei gerade zugehörige Steuergitter 27, so daß sie in das Steuer-Seiten oder Ränder 66 begrenzt, die in einem Winkel g^ltter eingeschachtelt werden kann. Diese neuartige zueinander verlaufen und einem Rand 68 zwischen Anordnung der genannten Elektroden, die ihre Verden beabstandeten Enden der geraden Seitenteile, schachtelung erlaubt, ermöglicht außerdem, die entder gerade und/oder gekrümmt sein kann, er ist 3° sprechenden verschachtelten Elemente der anderen beispielsweise gebogen dargestellt. Die beiden beiden Strahlerzeugungssysteme mit entsprechenden Halterungsstreifen 42 der Elektrode werden durch Streifen parallel zueinander und einander gegenüberhochgebogene Laschen gebildet, die aus einem Stück liegend in nahem Abstand Rücken an Rücken zueinmit der sektorförmigen Platte 60 bestehen und an ^ander anzuordnen. Hierdurch lassen sich kleine den beiden geraden Rändern 66, die den Sektor 35 Abstände der Achsen der drei Systeme voneinander begrenzen, ansetzen. Die Laschen 42 reichen über den erreichen, was einen gedrängten Aufbau der Strahläußeren gekrümmten Rand 68 der sektorförmigen erzeugungsanordnung 22 in seitlicher Richtung er-Platte 60 hinaus und laufen in mehrere Enden 69 möglicht.

aus, deren Form eine Verankerung der Laschen in ^Die neuartige Form des Steuergitters 27 und der

den Halterungsstäben 32 erleichtert. 4° Kathodentragplatte 70 spart auch in axialer Richtung

Das in Fig. 2 beispielsweise dargestellte Schirm- ^Platz> trägt zur Versteifung beider Elektroden bei gitter 28 ist für die allgemeine Form der Steuergitter ^und gewährleistet eine gute Wärmeisolation der 27 und einer Halterungsplatte 70 (F i g. 4) der Kathode. Infolge der becherlosen Form des Steuer-Kathodenanordnung 26 beispielhaft. Das Steuergitter gitters 27 kann die Kathodentraghülse an dem der 27 entspricht genau dem Schirmgitter 28, mit der 45 emissionsfähigen Stirnfläche 80 benachbarten Ende Ausnahme der Größe und Form des Durchbruches durch relativ kurze Stützen gehaltert werden, die in für den Elektronenstrahl. Die Kathodentragplatte 70 den Stäben 32 verankert sind. Wenn man das weicht von den Gitterelektroden 27 und 28 haupt- Kathodentragrohrchen an diesem Ende haltert, wird sächlich darin ab, daß der sektorförmige flache Teil ^{die Län}ge des Wärmeleitungsweges zwischen dem 60 mit einer großen Öffnung zur Aufnahme der 5o emissionsfähigen Ende 80, das sich auf der Emissions-Kathode an der Stelle der kleinen Öffnungen 62 für temperatur befindet, und dem Punkt, an dem das den Elektronenstrahl und der ringförmigen Sicke 64 dünnwandige Tragröhrchen 72 an der verhältnisversehen ist. Die Kathodentragplatte 70 kann außer- mäßig massiven Tragplatte 70 befestigt ist, maximal, dem im ganzen kleiner sein als die Gitterelektroden ^Die Strecke längs der rohrförmigen Kathode 74 und 27 oder 28, so daß sie mit der Gitterelektrode 27 55 dann zurück längs des Tragröhrchens 70 gewährverschachtelt werden kann, wie in Verbindung mit Eistet eine gute Wärmeisolation des emissionsfähigen F i g. 3 und 4 noch erläutert werden wird. Bei einem Endes 80 von denjenigen Teilen des Strahlerzeugungs-System zur Erzeugung dreier Elektronenstrahlen, wie systems wie der Tragplatte 70 und den Halterungsdem System 22, bilden die geraden Ränder 66 der stäben 72, die als Wärmesenken wirken und Wärme Kathodentragplatte 70 und der dem Strahl formenden ^ von der Kathode 74 ableiten können. Der Kathoden-Gitterelektroden 27, 28 miteinander einen Winkel von ^{aufbau ist} mechanisch starr, da die Halterungsstreifen etwa 120°. Drei einander entsprechende, gleichartige ' ^{42 von} der Kathodentragplatte 40 kurz sind und Elektroden, die jeweils einen Elektrodensatz bilden, direkt zu den Halterungsstäben 32 reichen. Bei einem also beispielsweise die Steuerelektroden 27, können becherförmigen Steuergitter müßten die Halterungsdaher sehr kompakt zusammengepaßt werden, wobei 6₅ streifen von der Kathodentragplatte 70 ein Stück in jeder Streifen 42 einem Streifen einer angrenzenden axialer Richtung längs der Kathodenanordnung Elektrode des Satzes parallel gegenüberliegt. Eine und um das offene Ende der becherförmigen Gitter-. Dreistrahlröhre mit im Dreieck angeordneten elektrode verlaufen.

Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß die Kathodentragplatte 70 und das Steuergitter 27 ineinander verschachtelt sind und sich mit ihren integralen Befestigungslaschen 42 in Richtung auf das quetschfußseitige Ende der Röhre 10 erstrecken, wohingegen das Schirmgitter 28 axial umgekehrt angeordnet ist. Die integralen Halterungslaschen 42 des Schirmgitters 28 erstrecken sich also in Richtung auf den Bildschirm 28. Die sektorförmigen Platten 60 des Steuergitters 27 und des Schirmgitters 28 stehen sich also mit ihren Stirnseiten in nahem Abstand gegenüber.

F i g. 4 zeigt auch am deutlichsten die Unterschiede der Form der sektorförmigen Plattenteile 60 der Kathodentragplatte 70, des Steuergitters 27 und des Schirmgitters 28. Das Steuergitter 27 ist mit einer Öffnung 84 versehen, deren Abmessungen wie die der öffnung 62 im Schirmgitter 28 in der Größenordnung des Strahldurchmessers liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedoch die öffnung 84 des Steuergitters geringfügig kleiner als die Schirmgitteröffnung 62, außerdem ist sie eingeprägt. Genauer gesagt ist der die Öffnung 84 umgebende Teil der Platte 60 etwas dünner als der Rest der Platte. Im Gegensatz zu den Strahlöffnungen 62, 84 ist die öffnung 76 in der Kathodentragplatte 70 beträchtlich größer, so daß sie das Kathodentragröhrchen 72 aufnehmen kann.

Die ringförmige Sicke 64 des Schirmgitters 28 erstreckt sich in Richtung auf die Fokussierelektrode 29, so daß zwischen dem Schirmgitter 28 und der Fokussierelektrode 29 ein becherförmiges konvergentes elektrostatisches Feld herrscht. Dieses Feld fokussiert den Elektronenstrahl vor, der von einem ersten Überkreuzungspunkt in der Nähe der Schirmgitteröffnung 62 divergiert. Infolge dieser Vorfokussierung des Strahls kann die Stärke der Hauptfokussierungslinse zwischen den Elektroden 29 und 30 kleiner bemessen werden, außerdem wird der Strahldurchmesser in der Hauptlinse verringert, so daß die Linsenfehler weniger wirksam werden, weiterhin verringert sich der Strahldurchmesser im Ablenkzentrum, so daß sich die Farbreinheitstoleranz erhöht, wenn das System mit einem Mehrfarbenmosaik-Phosphorschirm verwendet wird.

Die Sicke 64 des Steuergitters 27 hat zwei Aufgaben, sie schirmt den Bereich zwischen der emissionsfähigen Kathodenfläche 80 und der Steuergitteröffnung 84 gegen elektrische Streufelder ab. Solche Streufelder können von den Verbindungen der Sockelstifte zum Schirmgitter 28 oder der Fokussierelektrode 29 herrühren. Die Sicke 64 des Steuergitters 27 schirmt außerdem Teile der Stützstäbe 32 gegen Metall, das vom Kathodenröhrchen 74 abdampft, ab. Dieses verdampfende Metall könnte sich sonst auf den isolierenden Halterungsstäben 32 niederschlagen und die Isolation zwischen den Elektroden aufheben bzw. zu Nebenschlüssen führen. Wäre die Sicke des Steuergitters nicht vorhanden, so müßte dieses becherförmig ausgebildet werden, um die gewünschte Abschirmung gegen Streufelder bzw. abdampfendes Metall zu erreichen. In diesem Falle würde jedoch die zylindrische Wand des becherförmigen Steuergitters wie bei den bekannten Anordnungen der Halterung des Kathodentragröhrchens 72 im Wege stehen, wie oben erläutert wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlerzeugungssystem für eine Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhre mit je einem Satz von Elektroden für jeden Strahl, bei dem die Elektroden durch radial nach außen vorspringende Teile an Halterungsstäben gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Elektroden jeweils einen Teil enthalten, der aus einer sektorförmigen, mit einer Öffnung (62) für einen Elektronenstrahl versehenen Platte (60) besteht und der an den den Sektor begrenzenden geraden Seiten jeweils einen angeformten Streifen (42) aufweist, der in einer senkrecht auf der Plattenebene stehenden Ebene liegt und den radial nach außen vorspringenden Teil bildet, und daß die sektorförmigen Teile entsprechender Elektroden derart um eine Achse angeordnet sind, daß jeweils zwei an sich gegenüberliegenden Rändern zweier Elektroden ansetzende Streifen parallel zueinander zu den Halterungsstäben (32) führen.

2. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen sich entsprechender Elektroden (27, 28) in Strahlrichtung versetzt derart angeordnet sind, daß die plattenförmigen Teile der Elektroden der beiden Elektrodengruppen (27, 28) einander gegenüberliegen und die Streifen (42) nach einander entgegengesetzten Richtungen von den plattenförmigen Teilen vorspringen (F i g. 4).

3. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen sich entsprechender Elektroden (26, 27) in Strahlrichtung versetzt derart angeordnet sind, daß die Streifen (42) zweier benachbarter, zu verschiedenen Elektrodengruppen gehörender Elektroden (26, 27) wenigstens annähernd parallel und nebeneinander verlaufen und die Elektroden der einen Gruppe mit den axial benachbarten Elektroden der anderen Gruppe verschachtelt sind (F i g. 3).

4. Strahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Streifen (42) jeder Elektrode in Ebenen liegen, die miteinander einen Winkel bilden, der im wesentlichen gleich 360° geteilt durch die Anzahl der Elektroden in einer Gruppe beträgt.

5. Strahlerzeugungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufenden Streifen (42) nebeneinanderliegende Elektroden einer Gruppe mit gemeinsamen Halterungsstäben (32) verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen