DE1512226A1

DE1512226A1 - Kathodenstrahlroehre fuer Farbfernsehempfaenger

Info

Publication number: DE1512226A1
Application number: DE19671512226
Authority: DE
Inventors: Masakazu Fukushima; Saburo Nonogaki; Takeo Seki; Masao Sugawara; Sachio Takei
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1966-03-28
Filing date: 1967-03-28
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3586900A; DE1512226B2

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing, Lamprecht

München 22, Stoinsdorfstr. 10

81-12.263P(12.264H) 28.5.1967

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Kathodenstrahlröhre für Farbfernsehempfänger

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre für einen Farbfernsehempfänger und insbesondere auf die Verbesserung von Farbbildröhren, die mit einer Lochmaske ausgerüstet sind, die als elektronische Linse wirkt.

Bei den bisher in Farbfernsehempfängern benutzten üblichen ^athodonstrahlröhreri liegt der Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahls wegen der Anwesenheit der Lochmaske Im allgemeinen niedriger eis bei Schwarz-Y/eiß-Bildröhren; dadurch vermindert sich die Helligkeit des Leuchtschirms. Dementsprechend ist es erforderlich, den Durchmesser jedes Loches in der Lochmaske zu vergrößern, um den Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahls und damit die Helligkeit auf dem Leuchtschirm zu steigern. Weiter ist es erforderlich, den Elektronenstrahl nach dem Durchgang durch die Lochmaske stark zn fokussieren und ihn genau auf jede Stelle eines Leuchtschirmelementes zur Einwirkung zu bringen. Zur Erfüllung dieser Forderung sind bereits verschiedene Methoden als lösung dieser Aufgabenstellung vorgeschlagen worden.

. Λ - f Pos. 1 OiPY)-DfL (7) - SAD OBlGiNAL

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man
So kann/z.B. durch Beschleunigung des Elektronenstrahls in dem Gebiet zwischen der Lochmaske und dem Leuchtschirm eine elektronische Linse vor dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre erzeugen.

Bei der praktischen Ausführung ergeben sich jedoch dabei einige Nachteile. So wird z.B. das auf dem Leuchtschirm entstehende Bild in hohem Grade verschwommen durch den Aufprall von Sekundärelektronen, die durch den Aufprall der Primärelektronen in der Lochmaske entstehen, von dieser abgegeben, weiterhin beschleunigt und vor dem Auftreffen auf den Leuchtschirm gestreut werden, da das Potential der Lochmaske bezogen auf das Kathodenpotential gleich einem Drittel des Potentials des Leuchtschirms wird. Zu den Nachteilen dieser Lösung gehört weiter die Abnahme des Elektronenstrahlstromes.

Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, den Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahles durch Vergrößerung des Querschnitts jedes Loches in der Lochmaske zu steigern.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es,den Leuchtfleck auf dem Schirm durch Schaffung einer elektronischen Linse in jedem Loch der Lochmaske ohne Verminderung des Elektronenstrahlstromes und ohne wesentliche Absenkung des Potentials der Lochmaske gegenüber dem Potential des Leuchtschirmes zu verkleinern.

Die Art und Weise, in der diese Ziele erfindungsgemäß erreicht werden, besteht darin, daß man jedes Loch in der Loch-

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maske zu einer elektronischen Linse werden läßt, indem man den Durchtrittsquerschnitt des Loches vergrößert, eine im folgenden als Lochmasken-Linsenelektrode bezeichnete Elektrode mit oder ohne Löcher elektrisch isoliert von der Lochmaske und nahe dabei anordnet und zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode eine geringe Potentialdifferenz aufrechterhält. Als Ergebnis läßt sich der Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahles verbessern, und der Elektronenstrahl kann durch die elektronischen Linsen stark fokussiert werden. Dies läßt den Leuchtschirm heller strahlen, und man kann ein klares Farbbild mit hoher Farbreinheit auf dem Leuchtschirm erzeugen.

Eines der früher vorgeschlagenen Mittel zur Erzeugung einer elektronischen Linse unter Verwendung einer Lochmasken-Linsenelektrode besteht darin, eine Lochmasken-Linsenelektrode zu verwenden, deren Löcher·so angeordnet sind, da; ihr Mittelpunkt auf der Senkrechten durch den Mittelpunkt des entsprechenden Loches in der lochmaske ]iegt, d.h., daß die Löcher der Lochmasken-Lin- i senelektrode koaxial zu den entsprechenden Löchern in der Lochmaske angeordnet werden, und da" man an d^Te Lochmasken-Linsenelektrod^ ein Potential anlegt, das ein wen> niedriger oder ein wenig höher :st als das Potent'al der Lochmaske, und so elektronische Linsen 'n diesem Raum entstehen lä.?t.

^Tn d'epe": ^a¹Ie ergeben sich jedoch bei der praktischen Durchführung e.'zige Schwierigkeiten. So entstehen beispielsweise oft-

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mais Funken, da zur Erzielung eines hinreichenden Ausmaßes der Fokussierungswirkung für den Elektronenstrahl eine beachtlich hohe Potentialdifferenz zwischen der Lochmasken-Linsenelektrode und der Lochmaske erforderlich ist. Der Grund dafür, daß eine sehr hohe Potentialdifferenz zwischen der Lochmasken-Linsenelektrode und der Lochmaske erforderlich ist, liegt darin, daß das elektrische Feld, das in dem Raum zwischen den Löchern der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode erzeugt wird, in einigen Abschnitten eine fokussierende Wirkung, in anderen jedoch eine divergierende Wirkung ausübt und die resultierende Foüsussierungswirkung lediglich aus der kleinen Differenz zwischen diesen fokussierenden und divergierenden Wirkungen entsteht.

Die vorliegende Erfindung sorgt für eine hinreichend starke, auf de.n Elektronenstrahl ausgeübte Fokussierungswirkung durch eine verbesserte Konstruktion einer Lochmasken-Linsenelektrode und schaltet dabei den oben erwähnten Nachteil aus, indem sie jegliche Möglichkeit einer Entstehung eines elektrischen Feldes, das den Elektronenstrahl divergiert, in dem Raum zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode ausschließt und außerdem nur eine geringe Spannungsdifferenz zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode vorsieht und so eine hinreichend starke, auf den Elektronenstrahl ausgeübte Fokussierungswirkung erzielt.

Die erste Bauweise einer verbesserten konstruktion e'ner Lochmasken-Linsenelektrode besteht in der Benutzung einer loch-

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freien Lochmasken-Linsenelektrode, deren Dicke sehr gering bemessen wird, nämlich i.n der Größenordnung einiger NP krön. Durch Anlegen eines geringfügig höheren Potentials als das Lochmasken-Potential entsteht rund um jedes Loch in der Lochmaske ein elektrisches Feld, das die Elektronen in dem Elektronenstrahl in Richtung auf die Achse des Loches beschleunigt, wodurch der Elektronenstrahl in starkem !Vla'le fokussiert werden kann.

Ein zweiter Weg zur Erze!lung einer besseren Konstruktion einer Lochmasken-Linsenelektrode besteht darin, ein Gitter zu verwenden, das v:iel feinmaschiger ist als die Lochmaske. Der Elektronenstrahl kann dieses Gitter mit hohem Wirkungsgrad passieren. Sind in diesem Falle d'e an die Lochmaske und an die Lochmasken-Llrisenelektrode angelegten Potentiale ähnlich wje Ln dem eben besprochenen ersten Fall, so stellt sich in dem Raum zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode eine mit der eben beschriebenen Feldverteilung Identische Feld/erteilung e'n, und der Elektronenstrahl vrrd stark foVruss' ert.

Tn manchen Fällen erweist sich der zweite Vfeg als vorteilhafter als der erste VJeg, da es in der dünnen Schicht keine Beugung des Elektronenstrahles gibt.

Eine dritte Methode zur Verbesserung der Konstruktion der

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Lochmasken-Linserielektrode besteht darin, daß man eine Elektrodenplatte vors'eht, die Löcher aufweist, die nicht besonders viel kleiner sind als die Löcher in der Lochmaske, und daß man diese Löcher so anordnet, daⁿ· sie bei Betrachtung Ln einer zu den Mittelachsen der Löcher in der Jochmaske parallelen Richtung wenigstens teilweise mit den Löchern in der Lochmaske zusammenfallen und daß ihre M^;ttelpimkte /ewells auf einem Scheitel eines regelmäßigen V'elecks liegen, dessen Mittelpunkt wiederum auf der Achse des entsprechenden Loches in der Lochmaske liegt. Durch Anlegen von Potentialen an die Lochmaske und an die Lochmaskenlinsenelektrode in der bei den zuerst erwähnten Methoden besprochenen V/eise können nahezu alle Elektronen in dem Elektronenstrahl in Richtung auf eine den Mittelpunkt ,jedes Loches der Lochmaske durchsetzende Gerade beschleunigt werden. Auf diese Weise läßt sich auch für den dritten Weg eine den oben erwähnten Methoden vergleichbar starke Fokuss^:erungswirkung erwarten. Der größte Teil der Lochmasken-Linserielektrode, der bei Betrachtung :n einer zu den Mittelachsen durch die Löcher der Lochmaske parallelem Richtung mit den Löchern in der Lochmaske zusammenfällt, besteht aus Löchern. Die verbleibenden Teile sind leitende Abschn" tt.e. Alle diese leitenden Abschnitte einschließlich der in extremer Mähe der Achse eines Loches der Lochmaske lassen elektr sehe Felder entstehen, so daß elektr'sehe Feldlinien nahezu radial zu leitenden Teilen rund um die Löcher ·η der Lochmaske umgelenkt werden können. Ein Elektronenstrahl, der em Loch passiert, das eine solche elektrische Peldverte"lung aufweist, kann überall hin fokussiert werden.

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In Abwandlung der dritten Methode läßt s:i ch eine Konstruktion verwenden, Ln der zusätzliche Löcher vorgesehen sind, die wesentlich kleiner sind als die löcher der Lochmaske, so da!? diese Löcher in den Teilen der Lochmasken-Linsenelektrode angebracht werden können, die bej e'ner Betrachtung ."n einer zu den Mittelachsen durch die Löcher der Lochmaske parallelen Richtung nr t den entsprechenden Löchern der Lochmaske zusammenfallen. Diese Abwandlung ist zwar :im Aufbau etwas komplizierter als die bisher beschriebenen Methoden, ,edoch läßt sich durch diese Methode eine weitere leichte Verbesserung des Ausnutzungsgrades des Elektronenstrahls erzielen.

Zur weiteren Erläuterung dieser und anderer Ziele und vorteilhafter Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung einige Ausfiihrungsbeisp'ele für erf indungsgemä'Be Kathodenstrahlröhren näher beschr^:eben.

Fig. 1 zeigt eine schemafsehe Darstellung e^Jner ersten Aus- i f'jhrungsfor:n e'ner erf ndungsgemäj?en "Tathodenstrahl röhre für Farbfernsehempfänger;

F^;g. 2, 3, 9, 10 und 12 zeigen Einzelheiten der Lochmaske bei dieser Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch eine Konstruktion entsprechend den Fig. 2 und 3',

Fig. 5 zeigt einen Schnitt, in dem die Verteilung der elektrischen Feldlinien bei einer Konstruktion nach den ' Fig. 2 und 3 veranschaulicht istj

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Fig. 6 und 7 zeigen die Beziehung zwischen der Lage einer erfindungsgemäß eingefügten Linsenelektrode und der an diese Elektrode anzulegenden Spannung;

Fig. S zeigt eine zahlenmäßig bestimmte Ausführungsform einer unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion aufgebauten Kathodenstrahlröhre für einen Farbfernsehempfänger;

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch die Konstruktion gemäß Fig. 10, in dem die Verteilung der elektrischen Feldlinien veranschaulicht ist;

Fig. 13 zeigt eine zahlenmäßig bestimmte Ausführungsform einer unter Verwendung der in Fig. 10 dargestellten Konstruktion aufgebauten Kathodenstrahlröhre für einen Farbfernsehempfänger;

Fig. l4 zeigt in schematischer Form eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Mittel zum Anlegen der Spannungen veranschaulicht sind.

In Fig. 1, die einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre für einen Farbfernsehempfänger zeigt, bezeichnet 1 eine Elektronenkanone, einen Elektronenstrahl, J5 eine Ablenkspule, ¹J- einen Leuchtschirm und 5 eine Anode.

Aufbau und Funktionsweise dieser Teile sind mit denen einer bisher üblichen Lochmasken-Farbfernsehbildrohre mit drei Elektronenkanonen identisch. Mit 6 ist eine dem Leuchtschirm 4 benach-

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barte kombinierte Lochmasken-Linsenelektrode bezeichnet, die den Lochmasken ähnelt, wie sie in den oben erwähnten bisher üblichen Farbbildröhren verwendet werden, und aus einer Lochmaske und einer Lochmasken-Linsenelektrode besteht, welch letztere extrem nahe bei. der lochmaske angeordnet 'st. Die Fig. 2 ist eine Ansicht auf diese kombinierte Lochmasken-Linsenel ektrode 6, wie sie sich von der Elektronenkanone 1 her gesehen darstellt.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Konstruktion der Flg. 2, ein Schnitt entlang der Linie IV-JV in den Fig. 2 und 3 ist In Fig. 4 veranschaulicht.

Gemäß Fig. 2 ist mit \\ eine Lochmaske bezeichnet, die mit einer Anzahl von löchern '■·* versehen ist, durch die der Elektronenstrahl 2 hindurchtreten kann. Die Bezugszahl 9 bezeichnet eine Ioch-iasken-Llnsenelektrode, die in Verbindung mit der Lochmaske '^ und entsprechend dazu vorgesehen ist. Zwischen die Lochmaske '· und die Linsenelektrode 0 ist e^;ne gelochte τsolierplatte 10 eingeschoben. Die Linsenelektrode ° besteht aus einer dünnen Schicht, z.B. einer dünnen Aluminiumschi oht, die dem Elektronenstrahl 2 den Durchtritt mit nur äußerst geringem Gesohw'ndigkeits- und Stromverlust gestattet und die durch den Elektronenstrahl 2 nicht besohäd i gt wird.

lioi der Darstellung der Fig. 3 besteht die Lochmasken-Linsenolektrode ^rj aus oincrn feinmaschigen Gitter. Zum Beispiel kann ein

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Gitter ηυ t einer Maschenweite von 10 Maschen/mm verwendet werden. Für die beiden Elektroden °> und 9 der loehmasken-Linsenelektrodenkombinatlon C mit dem oben beschriebenen Aufbau sind zwei elektrische Anschlüsse vorgesehen. Der Amschluß der Linsenelektrode 9, die dem leuchtschirm K gegenüberliegt, ^;st mit dem leuchtschirm 4 und der Anode 5 verbunden und liegt an der Anodenspannung E,. An dem Anschluß der der Elektronenkanone 1 gegenüberliegenden Lochmaske ·> liegt eine Spannung E₀ an, die ein wenig " geringer j st als die Anodenspannung E . Auf diese V/oi se entstehen in der Fig. ? durch Pfeile angedeutete, von der Linsenelektrode Q ausgehende elektrische Feld]Inien in der Umgebung der löcher 7 der Lochmaske ^:). Als Folge davon entsteht in dem Loch 7 ein elektrisches Feld, das die dieses Loch passierenden Elektronen auf die Achse des Loches 7 fokussiert, so daß man eine elektronische Linse mit starker Fokussiorungsw"rkung erhält. Tn Fig. ^r> sind die elektrischen Feldlinien für den Fall einer Iochmasken-Linseneiektrode 9 ohne Löcher veranschaulicht.

Eine ähnliche Feld 1 inίenverteilung läßt s'ch auch dann erhalten, wenn die Lochmasken-Linsenel ektrode 9 aus a'nem fe'n:naschlgen Drahtgitter besteht, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Ein Elektronenstrahl, der ein loch passiert, 'n dem eine Verteilung elektrischer Feldlinien der oben beschriebenen Art herrscht, wird durch die Fokussierungswirkung der oben erwähnten elektronischen Linse auf die Achse des Loches fokussiert und trifft dann auf den Leuchtschirm ¹L Infolge der oben erwähnten Fokussierungswirkung kann der dwrch das Auf treffen auf dem Leuchtschirm ^}\ entstehende

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Lichtfleck wesentlich kleiner sein als der Quersehn!tt des Loches 7· Da die oben erwähnte elektrostatische Linse auf den Elektronenstrahl während der gesamten Zeit seines Durchtritts durch das Loch 7 einwirkt und ihn auf die Achse des Loches 7 fokussiert, steht selbst dann eine hinreichend starke und kräftige Fokussierungswirkung zu erwarten, wenn die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden °> und 9 nicht besonders hoch ist. Eine Verschlechterung der Isolation j zwischen den beiden Elektroden 3 und 9 wird daher kaum auftreten.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilansicht einer erfindungsgemäßen Lochmaske für einen Farbfernsehempfänger und veranschaulicht sowohl die Beziehung zwischen der Lochmaske 3, der Lochmasken-Linsenelektrode 9 und dem Leuchtschirm 4 als auch die an diese Bauteile anzulegenden Spannungen. Tn Flg. 6 1st mit E₁ die Anodenspannung bezeichnet, Ep ist eine Spannung, die ein Geringes kleiner ist als die Spannung E₁. Tn Fig. *""■ J sind bei a die Verhältnisse für die Konstruktion nach Fig. 2 dargestellt, bei der die Linsenelektrode 9 eine lochfreie leitende dünne Schicht ist. Bei b ist in Fig. ^ der Fall der Fig.3 veranschaulicht, beJ der die Linsenelektrode 9 aus einem feinmaschigen Gitter besteht. Beide Linsenelektroden 9 wirken als Fokussierungslinse und fokussieren den Elektronenstrahl 2 auf den Leuchtschirm 4.

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Ungeachtet dessen, daß der obigen Detailbeschreibung Lochmasken-Linsenelektroden 9 zugrundeliegen, die zwischen der Lochmaske B und dem Leuchtschirm 4 liegen und Anodenspannung E₁ führen, sei gleich darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf eine derartige Anordnung einer Lochmasken-Linsenelektrode 9 beschränkt ist.

So kann beispielsweise, falls die Lochmasken-Linsenelektro-P de 9 aus einem feinmaschigen Gitter besteht, die gewünschte Fokussierungswirkung dadurch erzielt werden, daß man die Lochmasken-Linsenelektrode 9i clie Lochmaske 8 und den Leuchtschirm in der in Fig. 7 gezeigten Weise anordnet und an die Lochmasken-Linsenelektrode 9 eine Anodenspannung E, und an die Lochmaske ■) eine Spannung E_? anlegt, die ein wenig geringer ist als die Spannung E,. In Fig. 7 ist die Spannung der Elektrode 9, die der Elektronenkanone 1 gegenüberliegt, die höhere. Dies ermöglicht die Schaffung eines Bildes mit gutem Kontrast auf dem-Leuchtschirm 4, da von der Lochmaske 3 ausgehende Sekundärelektronen von dieser Elektrode absorbiert werden und die Anzahl der den Leuchtschirm 4 erreichenden Elektronen sinkt, wodurch eine unerwünschte Streustrahlung des Leuchtschirms 4 ausgeschaltet wird.

Bei der Herstellung der Linsenelektroden 9 läßt sich beispielsweise eine lochfreie dünne Schicht für eine Lochmasken-Linsenelektrode Q mit den gleichen Methoden herstellen wie eine übliche Metallbelegung, indem man e'n leitendes Material auf

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einem Kollodiumfilm aufdampft und dann diesen Kollodiumfilm durch eine Wärmebehandlung entfernt. Die Dicke der Schicht liegt in der Größenordnung einiger Mikron bis einiger Tausendstel Mikron und hängt von der anliegenden Anodenspannung und dem Durchmesser der Löcher 7 in der Lochmaske 8 ab. Ein für eine Lochmasken-Linsenelektrode 9 verwendbares feinmaschiges Gitter läßt sich in der gleichen Weise herstellen wie ein übliches Metallgitter. Die gelochte Isolierschicht 10 kann durch Aufbringen e:ines Überzuges aus einem photokeramischen Material auf die ™ Lochmaske 8 und anschließende Anbringung der Löcher 7 durch optisches Ätzen hergestellt werden.

Die Fig. 8 zeigt ein zahlenmäßig bestimmtes Ausführungsbeispiel für eine Farbbildröhre, die mit einer Lochmasken-Linsenelektrode, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ausgerüstet ist, wobei mit 1 eine Elektronenkanone, mit 2 ein Elektronenstrahl, mit 4 ein Leuchtschirm, mit f. ein Teil der Lochmaske und mit 7 ein Loch für den Durchtritt des Elektronenstrahls 2 bezeichnet * sind.

Betragen, wie in d^:eser Figur angenommen, der Abstand zwischen dem Leuchtschirm 4 und der Loohmasken-Linsenelektrode 9 20 mm, der Abstand zwi sehen der Lochmaske ° und der Lochmasken-Linsenelektrode 9 0,25 min, die Dicke der Lochmaske °> 0,15 mm, der Durohmesser eines Loches "( in der lochmaske 0,5 rom* ist die Lochrnasken-^T jnsenel ektrode 9 eine 100 % starke Schicht aus Aluminium und belaufen sich das !'athodenpotential der Elektronenkanone 1

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auf O Volt und dJe Spannungen E₁ und E auf 20 Kilovolt bzw. l3.9 Kilovolt, so hat der durch den Elektronenstrahl auf dem Leuchtschirm 4 hervorgerufene Lichtfleck einen Durchmesser von 0,25 mm. Das bedeutet, daß der Lichtfleck, der durch den Elektronenstrahl auf dem Leuchtschirm 4 erzeugt wird, infolge der Fokussierungswirkung der in dem Loch 7 der Lochmaske ^C3 wirksamen elektronischen Linse einen Durchmesser von nur der Hälfte des Durchmessers des Loches 7 aufweist.

Bei einer üblichen Farbbildröhre hat das Durchtrittsloch für den Elektronenstrahl einen Durchmesser von etwa 0,25 mm, und der Ausnutzungsgrad für den Elektronenstrahl liegt bei 13 %. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Durchmesser des Durchtrittsloches für den Elektronenstrahl bei spiel sv>ei se auf 0,5 mm vergrößert werden. Dies laßt den Ausnutzungsgrad für den Elektronenstrahl auf etwa 52 % ansteigen und vergrößert die Helligkeit auf dem Leuchtschirm um das Vierfahhe gegenüber der Helligkeit bei einer üblichen Farbbildröhre. Die Größe des durch den Elektronenstrahl auf dem Leuchtschirm erzeugten Lichtflecks läßt sich selbstverständlich durch Steuerung der Spannungen E₁ und E_p in jeder gewünschten Weise verändern.

Die Fig. 9 und 10 zeigen jeweils bei a Ansichten anderer Ausführungsformen der Erfindung, wie sie sich von der Elektronenkanone 1 her betrachtet darstellen. Bei b zeigen dLe Fig. 9 und 10 Schnitte längs den Linien 9b-9b bzw. 10b-10b durch die 'n

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- 15 der Pig. 9a bzw. 10a dargestellten Ausführungsformen.

Tn diesen Figuren ist mit 8 eine Lochmaske und mit 9 eine Lochmasken-Linsenelektrode bezeichnet, die aus einer leitenden Platte mit einer Mehrzahl von Löchern besteht. Diese leitenden Platten sind dabei mit Löchern versehen, deren Durchmesser nicht so außergewöhnlich klein ist wie bei einem feinmaschigen Gitter oder sogar den der Löcher 7 der Lochmaske 8 um ein Geringes übersteigt, d.h. die leitende Platte ist entweder, wie in Fig. 9» mit Löchern 11 versehen, deren Durchmesser ein klein wenig unter dem der Löcher 7 liegt, oder sie weist, wie in Fig.10, Löcher 11 auf, deren Durchmesser den der Löcher 7 um ein Geringes übersteigt. Betrachtet man die leitende Platte 9 parallel zu einer auf den Löchern 7 der Lochmaske 8 senkrecht stehenden Achse, so werden die Löcher 11 in der gelochten leitenden Platte 9 wenigstens teilweise von den Löchern ' der Lochmaske überdeckt und sind so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt auf einem Scheitel, eines regelmäßigen Vielecks liegt, dessen Mittelpunkt mit der Achse eines der Löcher 7 der Lochmaske ^ zusammenfällt.

Bei dieser Anordnung wird an d'e Lochmaske °- eine Spannung E^ angelegt, die ein wenig niedriger ist als die Anodenspannung E-, und die Anodenspannung E₁ wird an die Lochmasken-Linsenelektrode 9 angelegt. Auf diese VJeise entstehen elektrische Feldlinien, die von der Lochmasken-Linsenelektrode 9 ausgehend die Löcher 7 eier lochmaske 8 umgeber, und beispielsweise in Fig. 11a durch Pfeile angedeutet sind.

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Diese elektrischen Feldlinien lassen ein elektrisches Feld entstehen, das über das ganze Loch 7 hinweg die Elektronen in Richtung auf die Achse des Loches 7 fokussiert, so daß im Inneren des Loches 7 eine elektronische Linse mit sehr starker Fokussierungswirkung entsteht und der das Loch 7 passierende Elektronenstrahl hinreichend folaissiert werden kann.

Die Fig. 11a veranschaulicht eine in dieser Reihenfolge aus einer Lochmaske 8, einer Lochmasken-Linsenelektrode 9 und einem Leuchtschirm K aufgebaute Anordnung.

Es sei jedoch angemerkt, daß die Erfindung selbstverständlich nicht auf die in dieser Figur gezeigte Anordnung beschränkt ist. So läßt sich beispielsweise eine elektronische Linse zur Fokussierung des Elektronenstrahls auch in der Weise aufbauen, daß eine Lochmasken-Linsenelektrode 9, eine Lochmaske 8 und ein Leuchtschirm k in der in Fig. 11b gezeigten Weise angeordnet werden und daß eine Spannung E_p an die Lochmaske 8 angelegt wird. Diese Spannung Ep ist dabei ein klein wenig niedriger als die Spannung E₁, die an der Lochmasken-Linsenelektrode 9 anliegt.

Zusätzlich ist das Loch 7 der Lochmaske 8 größer als bei einer üblichen Farbbildröhre, aber so ausgewählt, daß der durch die elektronische Linse fokussierte Elektronenstrahl nicht auf unerwünschte Teile des Leuchtschirms auftreffen und dort Licht erzeugen kann.

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Wenn die Lochmasken-Linsenelektrode 9 die in Fig. 10a dargestellte Konstruktion aufweist, empfiehlt es sich, den von den Löchern 7 der Lochmaske 8 überdeckten leitenden Teil der Elektrode 9 so klein wie möglich zu machen, um einen höheren Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahls zu erzielen.

Die Fig. 12 zeigt eine weitere verbesserte Ausführungsform, die eine Erhöhung des Ausnutzungsgrades des Elektronenstrahles gestattet.

Gemäß Fig. 12a ist eine Lochmasken-Linsenelektrode 9 aus Leitern aufgebaut, die in Form eines hexagonalen Gitters angeordnet sind. Tn Fig. 12b ist eine Tochrnasken-Linsenelektrode 9 veranschaulicht, die einen leitenden Teil mJt kleinen Löchern aufweist. Mit beiden Typen von Lochmasken-Linsenelektroden läßt sich ein sehr hoher Ausnutzungsgrad des Elektronenstrahles erzielen.

Die Fig. 13 zeigt eine zahlenmäßig bestimmte Ausführungsform einer mit einer Lochmasken-Linsenelektrode, wie siB in Fig. 10 dargestellt ist, ausgerüsteten Farbbildröhre, wobei mit 1 eine Elektronenkanone, mit 2 ein Elektronenstrahl, mit h ein Leuchtschirm, mit B eine Lochmaske, mit 7 ein Durchtrittsloch für den Elektronenstrahl und mit 9 eine Lochmasken-Linsenelektrode bezeichnet sind. Betragen der Abstand zwischen dem Leuchtschrim 4 und der Tochmasken-Linsene]ektrode 9 10 mm, der Abstand zwischen der Lochmaske 3 und der Lochmasken-Linsenelektrode 9 0,33 mm, die Dicke der Lochmaske 'Λ und die der Lochmasken-Linsenelektrode

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jeweils 0,15 mm und der Durchmesser des Durchtrittsloches 7 für den Elektronenstrahl 0,33 mm, wie dies In der Zeichnung veranschaulicht ist, und belaufen sich die Kathodenspannung der Elektronenkanone 1 auf 0 Volt und die Spannungen E₁ und E auf 20 Kilovolt bzw. 18,7 Kilovolt, so hat der auf dem Leuchtschirm 4 durch den Elektronenstrahl hervorgerufene Lichtfleck einen Durchmesser von 0,2 mm.

w In Fig. l4a ist eine AusfUhrungsform für eine erfindungsgemäße Spannungsversorgung der einzelnen Elektroden veranschaulicht, wobei mit 4 der Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre, mit 5 deren Anode, mit 8 eine mit einer Spannung Ep beaufschlagte Lochmaske, mit 9 eine mit einer Spannung E. beaufschlagte Lochmasken-Linsenelektrode, mit 12 eine Hochspannungs-Gleichrichterröhre und mit 13 und 14 Widerstände bezeichnet sind.

Bei dieser Anordnung liegt die von der Hochapannungs-Oleichrichterröhre 12 gelieferte Anodenspannung an der Anode 5 und an der LochmaskeH-Linsenelektrode 9 an. Ein Teil dieser Anodenspannung wird über den Spannungsteiler mit den Widerständen 13 und l4 an die Lochmaske 8 gelegt, wodurch sich in einfachster WeJ se eine Spannungsversorgung erzielen läßt. Werden beispielsweise eine Anodenspannung E. von 20 Kilovolt und eine Spannung E„ von 18,7 Kilovolt verlangt, so müssen die Widerstände 13 und 14 einen Betrag von 1,3 Megohm bzw. von ΐί',7 Megohm aufweisen und einen Strom von 1 Milliampere aufnehmen können.

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Zu bemerken bleibt, daß, obgleich in dem obigen Beispiel für die Ableitung der Spannung Ep aus der Anodenspannung E₁ eine Spannungsteilerschaltung verwendet worden ist, selbstverständlich sich auch andere Methoden der Spannungserzeugung verwenden lassen. So können z.B. zwei verschiedene Spannungsquellen für die Erzeugung der beiden Spannungen vorgesehen sein.

In Fig. l4b ist eine Alternativanordnung zu der Fig. l4a dargestellt, bei der die Lage der Lochmaske 3 und der Iochmasken-Linsenelektrode 9 umgekehrt ist wie in der Fig. l4a.

Offensichtlich läßt sich auch bei dieser Ausführungsform in der oben beschriebenen Weise die gleiche Verbesserung einer Farbbildröhre erzielen.

VJie im einzelnen beschrieben, schafft die Erfindung eine Farbbildröhre, bei der der Gesamtbereich der Lochmaske ohne Schwierigkeit vergrößert werden kann, indem man eine Lochmasken-Linsenelektrode verwendet, die in den Löchern der Lochmaske elektronische Linsen entstehen läßt, die auf den Elektronenstrahl eine starke Fokussierungskraft ausüben. Dies ermöglicht die Schaffung von Farbbildern mit e^;ner gegenüber den bisher üblichen Farbbildröhren um ein Vielfaches größeren Leuchtkraft.

Außerdem herrscht bei. der erfindungsgemäßen Ausführungsform eine sehr geringe Potentialdifferenz zwischen der Lochmaske und der Lochmas'<:er-^T insenelektrode, die beide Bestandteile der kom-

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binierten Lochmasken-Linsenelektrode sind. Zusätzlich sind die an beide Elektroden angelegten Spannungen nahezu gleich der Anodenspannung, so daß Schwierigkeiten bei der Isolation der beiden Elektroden gegeneinander kaum auftreten können.

Selbstverständlich lassen sich zahlre.' ehe Abwandlungen und Abänderungen vornehmen, ohne den Bereich des der Anmeldung zugrundeliegenden Erfindungsgedankens zu verlassen. Es sei daher* darauf hingewiesen, daß ungeachtet dessen, daß die Erfindung in Verbindung mit einigen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Kathodenstrahlröhre für Farbfernsehempfänger mit einer Elektronenkanone zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, einer Anode zur Beschleunigung der Strahlelektronen, einer Lochmaske und einem Leuchtschirm, gekennzeichnet durch eine zwischen der Lochmaske und dem Leuchtschirm und nahe der ersteren angeordnete Lochmasken-Linsenelektrode, die wenigstens ύ im Mittelpunkt jedes ihrer von den Löchern der Lochmaske überdeckten Bereiche leitendes Material aufweist, und durch Mittel zum Anlegen einer die an der Lochmaske anliegende Gleichspannung übersteigenden Gleichspannung an die Lochmasken-Linsenelektrode zwecks Erzielung eines den Elektronenstrahl in jedem Loch der Lochmaske fokussierenden elektrischen Feldes zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmasken-Linsenelektrode aus einer lochfreien leiten- \ den Schicht besteht.

5· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lochfreie leitende Schicht eine dünne Aluminiumschicht ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmasken-Linsenelektrode eine gelochte leitende Platte ist.

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5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte leitende Platte ein feinmaschiges Gitter ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte leitende Platte eine Vielzahl von Löchern aufweist, von denen jedes wenigstens teilweise von der Projektion der Löcher der Lochmaske in Richtung von deren Achse überdeckt ist und mit seinem Mittelpunkt auf einem Scheitel eines regelmäßigen Vielecks liegt, dessen Mittelpunkt auf der Achse eines Loches der Lochmaske liegt.

7· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte leitende Platte eine der Anzahl der Löcher in der Lochmaske etwa gleiche Anzahl von Löchern aufweist, die sämtlich größer sind als die Löcher in der Lochmaske, die teilweise von der Projektion der Löcher der Lochmaske in Richtung von deren Achse überdeckt sind und deren Mittelpunkte jeweils auf einem Schein tel von regelmäßigen Vielecken liegen, deren Mittelpunkte auf den Achsen der Löcher in der Lochmaske liegen.

8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte leitende Platte in ihrem leitenden Bereich eine Vielzahl von Löchern aufweist, die kleiner sind als die Löcher in der Lochmaske, daß von diesen Löchern mindestens ein Teil wenigstens teilweise von der Projektion der Löcher in der Lochmaske in Richtung von deren Achse überdeckt ist und daß die Mittelpunkte der Löcher in der gelochten leitenden Platte jeweils auf einem Scheitel von regelmäßigen Vielecken liegen, deren Mittelpunkte

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auf den Achsen der Löcher in der Lochmaske liegen.

9· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lochmasken-Linsenelektrode die gleiche Spannung anliegt wie an dem Leuchtschirm.

10. Kathodenstrahlröhre für Farbfernsehempfänger mit einer Elektronenkanone zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, einer Anode zur Beschleunigung der Strahlelektronen, einer Lochmaske und einem Leuchtschirm, gekennzeichnet durch eine zwischen der Elektronenkanone und der Lochmaske und nahe der letzteren angeordnete Lochmasken-Linsenelektrode, die wenigstens im Mittelpunkt jedes ihrer von den Löchern der Lochmaske überdeckten Bereiche leitendes Material aufweist, und durch Mittel zum Anlegen einer die an der Lochmaske anliegende Gleichspannung übersteigenden Gleichspannung an die Lochmasken-Linsenelektrode zwecks Erzielung eines den Elektronenstrahl in jedem Loch der Lochmaske fokussierenden elektrischen Feldes zwischen der Lochmaske und der Lochmasken-Linsenelektrode .

11. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmasken-Linsenelektrode aus einem feinmaschigen Gitter besteht.

12. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Lochmasken-Linsenelektrode aus einer gelochten leitenden Platte mit einer Mehrzahl von Löchern besteht, welche Löcher mindenstens teilv;eise von der Projektion der Löcher in der Lochmaske

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in Richtung von deren Achse überdeckt sind und mit ihrem Mittelpunkt jeweils auf einem Scheitel von regelmäßigen Vielecken liegen, deren Mittelpunkte auf den Achsen der Löcher der Lochmaske liegen.

15. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte leitende Platte annähernd die gleiche Anzahl von Löchern aufweist. wie die Lochmaske und daß die Löcher in der gelochten leitenden Platte größer sind als die Löcher in der Lochmaske.

.14. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmasken-Linsenelektrode aus einer gelochten leitenden Platte besteht, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, von denen wenigstens ein Teil zumindest teilweise von der Projektion der Löcher'in der Lochmaske in Richtung von deren Achse überdeckt ist, daß die Mittelpunkte der Löcher in der Lochmaske-Linsenelektrode jeweils auf einem Scheitel von regelmäßigen Vielecken liegen, deren Mittelpunkte auf den Achsen der Löcher in der Lochmaske liegen, und daß die Löcher in dem leitenden Teil der gelochten leitenden Platte kleiner sind als die Löcher in der Lochmaske.

15. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadiirch gekennzeichnet, daß an der Lochmasken-Linsenelektrode die gleiche Spannung anlieft wie an dem Leuchtschirm.

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