DE19845429A1

DE19845429A1 - Elektronenkanone für Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE19845429A1
Application number: DE19845429A
Authority: DE
Inventors: In-Kyu Park; Yoo-Seon Kim
Original assignee: Samsung Display Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 1999-06-17
Also published as: JPH11195388A; CN1219748A; MY132973A; KR19990048622A; US6163105A; KR100274245B1

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Diese Anmeldung basiert auf der Anmeldung Nr. 97-67365, die im koreanischen Amt für geistiges Eigentum am 10. Dezember 1997 eingereicht wurde, und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG (a) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre (nachstehend auch als CRT bezeichnet) und insbesondere eine Elektronenkanone für eine CRT, die einen Triodenabschnitt aufweist, der aus einer Kathode, einer ersten Gitterelektrode und einer zweiten Gitterelektrode besteht.

(b) Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Im allgemeinen sind Kathodenstrahlröhren aufgebaut, um eine Bildvorlage auf einen Glasbildschirm zu reproduzieren, indem von außen die Bildsignale empfangen werden und indem der auf dem Bildschirm aufgetragene Leuchtstoff mit Elektronenstrahlen erregt wird, die in Übereinstimmung mit den Signalen von der Elektronenkanone ausgestrahlt werden.

Die Elektronenkanone wird mit einem Triodenabschnitt ausgebildet, der aus einer Kathode, aus einer ersten und einer zweiten Gitterelektrode und aus anderen fokussierenden und beschleunigenden Elektroden besteht. Die Elektrodenkomponenten werden mit Strahlenführungsöffnungen versehen, die in einer Linie mit der Kathode angeordnet werden.

Aus der Kathode ausgestrahlte thermische Elektronen passieren durch die erste und zweite Elektrode, während sie einen Elektronenstrahl bilden. Der Elektronenstrahl wird dann fokussierende und beschleunigende Elektroden fokussiert und beschleunigt, um dadurch auf dem Schirm aufzuschlagen. Der Triodenabschnitt der Elektronenkanone wirkt als ein kritischer Faktor für eine Abschaltungsspannung-Charakteristik und eine Stromdichteverteilung. Das bedeutet, daß die Elektronenstrahl-Emissionswirksamkeit der Elektronenkanone durch die geometrische Struktur des Triodenabschnitts und der daran angelegten Spannung bestimmt wird.

Im Triodenaufbau wird die Elektronenstrahl-Emissionswirk samkeit stark durch die Öffnungsgröße und die Öffnungsabschnitt dicke der ersten Gitterelektrode, durch den Abstand zwischen der Kathode und der ersten Gitterelektrode und durch den Abstand zwischen der ersten und zweiten Gitterelektrode beeinflußt. Speziell schwächt sich die Elektronenstrahl-Emissionswirksamkeit ab, wenn die Öffnungsgröße der ersten Gitterelektrode kleiner ist.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Hauptkomponen ten einer Elektronenkanone aus einem Stand der Technik zeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, verfügt die Elektronenkanone über einen Triodenabschnitt, der aus einer Kathode 24, aus einer ersten Gitterelektrode 20 und aus einer zweiten Gitterelektrode 22 besteht. Die Elektrodenkomponenten 20 und 22 werden jeweils mit Strahlenführungsöffnungen 20a und 22a bereitgestellt. Die Öffnung 20a der ersten Gitterelektrode 20 wird für gewöhnlich mit einem Durchmesser ausgebildet, der kleiner als der der Öffnung 22a der zweiten Gitterelektrode 22 oder damit identisch ist.

Jedoch kann in einem derartigen Zustand der Emissionsradius des Elektronenstrahls 26 geändert zu werden, sobald sich die an die Kathode 24 angelegte Steuerspannung verändert. Sobald die Elektronenstrahlen 26 mit wesentlich veränderten Emissionsradien durch die Öffnungen der Lochmaske (nicht gezeigt) passieren, neigen sie dazu, sich mit benachbarten Elektronenstrahlen zu überlagern und ein sogenanntes Moiré-Phänomen zu erzeugen. Das Moiré-Phänomen führt zu Nebenwellenmustern in den reproduzierten Bildvorlagen.

Um die obigen Nachteile zu überwinden, offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 63-266736 eine Elektronenkanone mit einer ersten Gitterelektrode, die über eine Strahlenführungsöffnung verfügt, die größer ist als die einer zweiten Gitterelektrode, und mit einer erhöhten Dicke, die ausreichen, um eine gute Schaltungsspannung-Charakteristik zu erhalten.

In der oberen Verfahrensweise macht es jedoch die erhöhte Dicke des Strahlenführungsöffnungs-Abschnitts der ersten Gitter elektrode schwer, die Änderung der Elektronenstrahlgröße zu ver hindern, die als Folge der Änderung der Kathoden-Steuerspannung auftritt. Das heißt, daß der Emissionsradius so wie die Strom dichte des Elektronenstrahls mit der erhöhten Dicke der ersten Gitterelektrode abnimmt, da die an die zweite Gitterelektrode angelegte Spannung den Elektronen-Emissionsbereich der Kathode nicht wirkungsvoll erreicht. Wenn die Steuerspannung der Kathode geändert wird, um auf dem Bildschirm verschiedene Muster anzuzeigen, wird daher die Elektronenstrahlgröße infolge der schwachen Stromdichte stark verändert, und als Ergebnis trifft der Elektronenstrahl mit zufälligen Strahlfleckgrößen auf dem Bildschirm.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektronenkanone für eine CRT bereit zustellen, die auf einem Bildschirm eine gleichmäßige Strahlfleckgröße mit einer hohen Stromdichte erreicht.

Um diese Aufgabe und weitere zu erfüllen, schließt die Elektronenkanone für eine CRT gemäß einem Aspekt der vorliegen den Erfindung einen Triodenabschnitt ein, der aus einer Kathode, aus einer ersten Gitterelektrode und aus einer zweiten Gitter elektrode besteht. Jede der ersten und zweiten Gitterelektroden verfügt über Strahlenführungsöffnungen. Die Strahlenführungsöff nung der ersten Gitterelektrode ist größer als die Strahlenfüh rungsöffnung der zweiten Gitterelektrode. Der Öffnungsabschnitt der ersten Gitterelektrode ist dünner als der Öffnungsabschnitt der zweiten Gitterelektrode. Der Abstand zwischen der ersten Gitterelektrode und der zweiten Gitterelektrode ist zwei- oder dreimal so weit wie der Abstand zwischen der Kathode und der ersten Gitterelektrode.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine vollständigere Anerkennung der Erfindung und viele dazugehörige viele Vorteile, werden sofort ersichtlich, wenn dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung besser verstanden sein wird, sofern sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen in Betracht gezogen wird, in denen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht ist, die eine CRT mit einer Elektronenkanone gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Elektronenkanone aus Fig. 1 ist; und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Elektro nenkanone einer CRT, die in Übereinstimmung mit einem Stand der Technik ausgebildet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird nunmehr detailliert auf die bevorzugten Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die beispielhaft in den begleitenden Zeichnungen dargestellt werden.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine CRT zeigt, die über eine Elektronenkanone 1 verfügt, und Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die die Hauptkomponenten der Elektronenkanone 1 aus Fig. 1 zeigt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die CRT mit einer Platte 5, die einen Leuchtstoff-Bildschirm 3 aufweist, einem Trichter 11, der einen Halsabschnitt 7 aufweist, und einem Ablenkjoch 9 ausgebildet, das um den Außenrand des Trichters 11 herum angebracht wird. Die Elektronenkanone 1 wird innerhalb des Halsabschnitts 7 angebracht.

Die Elektronenkanone 1 wird mit einem Triodenabschnitt ausgebildet, der aus einer Kathode 10a, aus einer ersten Gitterelektrode 12a, aus einer zweiten Gitterelektrode 14a und aus anderen fokussierenden und beschleunigenden Elektroden 16a und 18a besteht.

Während des Betriebs wird die Kathode 10a erhitzt, um ther mische Elektronen auszustrahlen. Die thermischen Elektronen pas sieren durch die erste und zweite Gitterelektrode 12a und 14a, während sie einen Elektronenstrahl 15 bilden. Der Elektronen strahl 15 wird daraufhin durch die fokussierende und beschleuni gende Elektrode 16a und 18a fokussiert und beschleunigt, um dadurch auf dem Leuchtstoff-Bildschirm 3 aufzutreffen.

Mit der Entwicklung der Multimedia-Kathodenstrahlröhren, wurden die Erfordernisse für Hochauflösungs- und Hochhellig keits-Anzeigeeigenschaften beliebt. Um auf die Erfordernisse zu reagieren, sollte der Elektronenstrahl 15 mit einer bestmögli chen Strahlfleckgröße mit hoher Stromdichte auf dem Leuchtstoff- Bildschirm 3 auftreffen.

Die Stromdichte j (r) des Elektronenstrahls wird durch die folgende Formel bestimmt:

j (r) = cE₀ ^3/2/d^1/2 × (1-r²/r₀ ²)^3/2 (1)

worin c eine konstante Zahl, E₀ die Stärke des elektrischen Feldes in der Mitte der Kathode, d der Abstand zwischen der Kathode und der zweiten Gitterelektrode, r₀ der Elektronenstrahl- Emissionsradius der Kathode, und r der Radiusabstand von der Mitte der Kathode aus ist.

Aus der obigen Formel wird ersichtlich, daß die Stromdichte j geringer wird, wenn der Elektronenstrahl-Emissionsradius r₀ abnimmt.

Um die Stromdichte j zu erhöhen, sollte daher der Elektro nenstrahl-Emissionsradius r₀ groß sein. Der Elektronenstrahl- Emissionsradius r₀ kann durch die folgende Formel gegeben werden:

r₀ = R(V_c0-V_c)/(V_c0+aV_c)^1/2 (2)

worin R der Radius der Öffnung der ersten Gitterelektrode, V_c0 die Abschaltungsspannung der Kathode, V_c die an die Kathode ange legte Spannung und a eine konstante Zahl ist.

Die Abschaltungsspannung V_c0 der Kathode kann wiederum durch die folgende Formel gegeben werden.

V_c0 = k(D³/G₁t × G₁G₂× KG₁)×EC₂ (3)

worin k eine konstante Zahl, D der Durchmesser der Öffnung der ersten Gitterelektrode, G₁t die Dicke des Öffnungsabschnitts der ersten Gitterelektrode, G₁G₂ der Abstand zwischen der ersten und zweiten Gitterelektrode, KG₁ der Abstand zwischen der Kathode und der ersten Gitterelektrode und EC₂ die an die zweite Gitterelektrode angelegte Spannung ist.

Man kann aus den oberen zwei Formeln 2 und 3 leicht erkennen, daß der Elektronenstrahl-Emissionsradius verbessert wird, wenn die Öffnungsgröße der ersten Gitterelektrode 12a größer wird, während die Dicke des Öffnungsabschnitts der ersten Gitterelektrode 12a dünner wird. Darüber hinaus sollte der Abstand zwischen der Kathode 10a und der ersten Gitterelektrode 12a so wie der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Gitterelektrode 12a und 14a als relativ weit bestimmt werden, um den Elektronen-Emissionsradius zu verbessern. Das bedeutet, daß es unter den Komponenten eine bestmögliche Wechselbeziehung gibt, die einen geeigneten Elektronenstrahl-Emissionsradius garantieren.

In dieser bevorzugten Ausführungsform, wird, wie in Fig. 2 gezeigt, die Größe der Öffnung der ersten Gitterelektrode 12a als größer als die Größe der Öffnung der zweiten Gitterelektrode 14a bestimmt. Darüber hinaus wird der Abstand zwischen der ersten und zweiten Gitterelektrode 12a und 14a derart bestimmt, zwei- oder dreimal so weit wie der Abstand zwischen der Kathode 10a und der ersten Gitterelektrode 12a zu sein. Mit dieser geometrischen Struktur wird der Elektronenstrahl 15 vor der fokussierenden Elektrode 16a überkreuzt und fällt daher nicht unter den negativen Einfluß der sphärischen Aberration der Hauptlinse, so daß er mit einer bestmöglichen Strahlfleckgröße auf den Leuchtstoff-Bildschirm 3 auftrifft.

Die Überkreuzung des Elektronenstrahls wird vorzugsweise zwischen der ersten und zweiten Gitterelektrode 12a und 14a gebildet.

Zusätzlich ist es vorzuziehen, daß die Dicke t₁ des Öffnungsabschnitts der ersten Gitterelektrode 12a dünner ist als die Dicke t₂ des Öffnungsabschnitts der zweiten Elektrode 14a. Die Dicke t₁ wird vorzugsweise so bestimmt, daß sie kleiner als 0,1 mm ist.

In Zusammenhang mit der Elektronenkanone 1, die über den zuvor erwähnten Aufbau verfügt, wird die Abschaltungsspannung- Charakteristik der Kathode 10a gleichmäßig gehalten, und die an die zweite Gitterelektrode 14a angelegte Spannung beeinflußt flüssig den Elektronensstrahl-Emissionsbereich der Kathode 10a, um dadurch einen geeigneten Elektronenstrahl-Emissionsradius zu erhalten und um die nachteilige Änderung der erzeugten Elektro nenstrahlgröße zu verhindern.

Wie oben beschrieben, ermöglicht es die geometrische Struktur der erfinderischen Elektronenkanone, die nachteilige Änderung der Elektronenstrahlgröße zu verhindern und eine bestmögliche Strahlfleckgröße mit hoher Stromdichte zu erzeugen. Darüber hinaus kann sie in Bezug auf die erste Gitterelektrode mit einer relativ dünnen Öffnungsabschnittdicke unter niedrigen Kosten leicht verarbeitet werden.

Es sollte dem Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein, daß in der Elektronenkanone für die CRT der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne sich vom Geist und Schutzumfang der Erfindung zu lösen. Solchermaßen ist es beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung unter der Voraussetzung umfaßt, daß sie in den Schutzumfang der anliegenden Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.

Claims

Eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre, die folgendes umfaßt:
einen Triodenabschnitt, der aus einer Kathode, aus einer ersten Gitterelektrode und aus einer zweiten Gitterelektrode be steht, wobei jede der ersten und zweiten Elektroden über Strah lenführungsöffnungen verfügt;
worin die Strahlenführungsöffnung der ersten Gitterelektro de größer ist als die Strahlenführungsöffnung der zweiten Git terelektrode,
wobei der Öffnungsabschnitt der ersten Gitterelektrode dünner als der Öffnungsabschnitt der zweiten Gitterelektrode ist und
wobei der Abstand zwischen der ersten Gitterelektrode und der zweiten Gitterelektrode zwei- oder dreimal so weit wie der Abstand zwischen der Kathode und der ersten Gitterelektrode ist.