DE2114310A1

DE2114310A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2114310A1
Application number: DE19712114310
Authority: DE
Inventors: Jan Hasker; Johanns Johannes Hendric Maria
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1971-10-28
Also published as: CH518619A; GB1308113A; BR7102106D0; NL162783B; NL162783C; AT303840B; NL7005233A; FR2089503A5; SE366425B; DE2114310B2; ES390059A1; CA918220A; JPS5318866B1; BE765604A; DE2114310C3

Description

PHN.4805. • Va/EVH.

Dr.-Ing. H_an_S,Dietridi ZeUw 2114310

Patentanwalt

Anmelder: N. V. Philips'GIoeilampenfabrieken

Akfe No. PHN- 4805
AnmeJdi/na vomt 22. März 1971

Kathodenstrahlröhre.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit mindestens einem Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen mindestens eines Elektronenstrahls und mit einem Bildwiedergabeschirm, wobei jedes Elektronenstrahlerzeugungssystem eine Kathode und mindestens drei Gitter enthält, von denen das zweite Gitter als !Beschleunigungselektrode dient.

In einer derartigen Kathodenstrahlröhre wird der Elektronenstrahl gewöhnlich nahezu auf den Bildwiedergabeschirm fokussiert, so dass dort ein Auftreffleck gebildet wird, der den betreffenden Teil des Bildwiedergabeschirmes zum Aufleuchten bringt. Der Elektronenstrahl tastet den Bildwiedergabeschirm gema'ss einem bestimmten Muster ab, so dass sich der Auftreffleck über den Bildwiadergabeschirm bewegt. Die

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Grosse des Auftrefflecks ist u.a. von der Stromstärke im Strahl abhängig. Zum Erhalten einer gröaseren Helligkeit des zum Aufleuchten gebrachten Teiles des Bildwiedergabeschirmes wird ein grösserer Strahlstrom benötigt, was mit einem grösseren Auftieffleck einheigeht. Gewöhnlich wird der Bildwiadeigabeschirm längs Zeilen, und zwar waagerechten Zeilen, abgetastet. Es ist nun möglich, dass diese Zeilen während der Abtastung des Bildwiedergabeschirmes sichtbar

k sind. Dies wird insbesondere bei einem niedrigen Strahlstrom

der Fall sein, weil dann der Auftreffleck verhältnisraässig klein ist. Bei zunehmendem Strahlstrom können sich die Auftrefflecke zweier aufeinander folgender Zeilen teilweise überlappen, wodurch die einzelnen Zeilen weniger sichtbar werden und demzufolge die Zeilenstruktur des wiedergegebenen Bildes als Ganzes weniger auffällig ist. "

Die Zeilenstruktur des Bildes kann insbesondere in ainei Farbbildwiedergabekathodenstrahlröhre, die eine Farbauswahlelektrode mit systematisch angeordneten Oeffnungen

W enthält, Schwierigkeiten bereiten. In einer derartigen Kathodenstrahlröhre wird eine Anzahl von Elektronenstrahlen erzeugt und jeder Elektronenstrahl bringt einen bestimmten auf dem Bildwiedergabeschirm der Röhre vorhandenen Leuchtstoff zum Aufleuchten, während die Farbauswahlelektrode (gewöhnlich als die Maske bezeichnet) verhindert, dass die Elektronen dieses Strahles einen der anderen Leuchtstoffe erreichen können. Beim Betrieb der Röhre können infolge von Interferenz zwischen der Zeilenstruktur des Bildes und der Löcherstruktur der Maske störende Moire*-Muster auftreten. Es ist bekannt,

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dasa das Auftreten von Moiro-Mustern dadurch verringert werden kann, dass der gegenseitige Abstand der Maskenlöcher in einem bestimmten Verhältnis zu dem Zeilenabstand gewählt wird. Der Zeilenabstand ist eine Punktion der Abmessung des Bildes senkrecht zu den Abtastzeilen (im Falle waagerechter Abtastzeilen ist dies die Hohe des Bildes) und der Anzahl von Abtastzeilen pro Bild. Der gegenseitige Abstand der Maskenlöcher soll dann also in Abhängigkeit von der Höhe des Bildes und von der Anzahl von Abtastzeilen pro Bild gewählt werden.

Es hat sich nun aber herausgestellt, dass bei der Wahl des gegenseitigen Abstandes der Maskenlöcher durch verschiedene Ursachen gewisse Beschränkungen auftreten, so dass nicht stets durch die Wahl des gegenseitigen Abstandes der Maskenlöcher das Auftreten von Moire'-Mustern verringert werden kann. Wenn bei.einer bestimmten Höhe des Bildwiedergabeschirmes eine Maske verwendet wird, deren Löcher den gewünschten gegenseitigen Abstand aufweisen, soll in einer Maske für einen kleineren Bildwiedergabeschirm der gegenseitige Abstand der Maskenlöcher dementsprechend kleiner sein, weil ja der Zeilenabstand kleiner ist. Ein kleinerer gegenseitiger Maskenlöcherabstand kann nicht erzielt werden, ohne dass auch die Abmessung der Maskenlöcher herabgesetzt wird, weil sonst die Maske nicht mehr verhindern kann, dass Elektronen eines bestimmten Elektronenstrahls einen der anderen Leuchtstoffe erreichen. Bei der Herstellung einer Maske mit kleinen Löchern und mit ausserdem einer grossen Anzahl solcher kleiner Löcher ergeben sich technologische Probleme. Ferner können sich dann auch Schwierig-¹ keiten beim Anbringen der Leuchtstoffe des Bildwiedergabe-

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schirmes ergeben. Ueberdies soll zum Erzielen einer befriedigenden Wirkung der Röhre bei Verkleinerung des gegenseitigen Abstandes der Maskenlöcher auch der Abstand zwischen der Maske und dem Bildwiedergabeschirm verkleinert werden. Im Zusammenhang mit den auftretenden Toleranzen bei der Befestigung der Maske ergibt eine Verkleinerung dieses Abstandes Schwierigkeiten.

Aus ganz anderen Erwägungen beschränkt die Grosse des maximalen Ablenkwinkels die Wahl dee gegenseitigen Abstandes der Maskenlöcher. Bei zunehmendem maximalem Ablenkwinkel des - Strahles nimmt der Winkel, unter dem der Strahl an einer bestimmten Stelle, auf die Maske auftrifft, zu. Beim Betrieb der Röhre wird die Maske von den Elektronen erhitzt und die Auf-

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hängung der Maske ist nun meistens derartig, dass sich dia Maske unter dem Einfluss dieser Erhitzung in axialer Richtung verschiebt. Ausserdem kann an Stallen, an denen die Helligkeit in dem wiedergegebenen Bild gross ist, wodurch die Maske örtlich verhältnismässig stark erhitzt werden kann, örtlich eine axiale Verschiebung der Maske auftreten. Infolge der axialen \ Verschiebung der Maske verschiebt sich der Elektronenfleck, der von einem Elektronenstrahl hinter einer bestimmten Maskenöffnung gebildet wird, welche Verschiebung grosser ist, je nachdem der Ablenkwinkel grosser ist. Diese Verschiebung des Elektronenflecks auf dem Bildwiedergabeschirm schafft die Möglichkeit, dass die durchgelassenen Elektronen auf einen anderen als den beabsichtigten Leuchtstoff auftreffen, so dass eine sogenannte Fehllandung auftreten wird. Bei einer bestimmten Durchlässigkeit der Maske ist das Ausmass der Fehllandung dann

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umso grosser, desto kleiner der gegenseitige Abstand der Maskenlöcher ist. In Röhren, in denen ein grosser Ablenkwinkel, z.B. von 110°, auftritt, ist es daher erwünscht, dass der gegenseitige Abstand der Maskenlöcher gross ist. Dies ergibt Schwierigkeiten bei einer bestimmten Wahl des gegenseitigen Abstandes der Maskenlöcher zur Verhinderung des Auftretens von Moir^-Mustern.

Daher ist es wichtig, das Auftreten von Moiri-Mustern auf andere Weise zu verringern. Dies kann auf einfache Weise durch Verwendung eines astigmatischen Strahles erfolgen, wodurch gesichert wird, dass die Zeilenstruktur auf dem Bildwiedergabeschirm weniger sichtbar ist. Wie bereits bemerkt wurde, ist bei einem groasen Strahlstrom die Zeilenstruktur bereits weniger sichtbar als bei einem kleinen Strahlstrom. Daher soll dafür gesorgt werden, dass die Zeilenstruktur auch bei kleinem Strahlstrom weniger sichtbar wird, ohne dass eine zu diesem Zweck getroffene Massnahme andere unerwünschte Folgen mit sich bringt. Die Zeilenstruktur kann bei kleinem Strahlstrom dadurch weniger sichtbar gemacht werden, dass die Abmessung des Auftrefflecks senkrecht" zu den Abtastzeilen vergrössert wird, in welchem Falle auch bei kleinem Strahlstrom sich die Auftrefflecke zweier aufeinander folgender Zeilen in zunehmendem Masse überlappen. Die Abmessung des Auftrefflecks in Richtung der Abtastzeilen soll dabei jedoch nicht vergrössert werden, damit die Schärfe des wiedergegebenen Bildes in dieser Richtung nicht beeinträchtigt wird. Bei grossem Strahlstrom ist die Abmessung des Auftrefflecks bereits

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grosser und es soll sicher gestellt werden, dass diese Abmessung nicht nochmals weiter vergrössert wird in der zu den Abtastzeilen senkrechten Richtung damit die Schorfe des wiedergegebenen Bildes in der zu den Abtastzeilen senkrechten Richtung nicht beeinträchtigt wird. Veiter soll bei grossem Strahlstrom die Abmessung des Elektronenstrahls an der Stelle der Ablenkebene nicht nennenswert vergrössert , werden, weil sonst die hinter den Maskenlöchern auftretende Halbschattenwirkung des Elektronenstrahls auf unzulässige

" Weise vergrössert werden würde. Auf Grund dieser Erwägungen soll der Strahl bei niedrigen Strahlströmen stärker als bei hohen Strahlströmen beeinflusst werden und soll diese Beeinflussung hauptsächlich eine Vergröaserung des Auftrefflecks senkrecht zu den Abtastzeilen herbeiführen.

Nach, der Erfindung ist im Elektronenstrahlerzeugungssystem in dem Gebiet des zweiten und des dritten Gitters ein astigmatisches Linsenelement vorgesehen. Unter dem Gebiet des zweiten.und des dritten Gitters ist der Teil des Elektronenstrahlerzeugungssysterns zwischen dem auf der Seite des ersten Gitters liegenden Teil des zweiten Gitters und dem am weitesten von der Kathode entfernten Teil des dritten Gitters zu verstehen. Die Wirkungsweise dieses astigraatischen Linsenelements ist folgende. Durch die Kathode, das erste und das zweite als Beschleunigungselektrode dienende Gitter wird ein Strahlknoten (cross-over) herbeigeführt. Der Knoten liegt gewöhnlich, je nach der Stromstärke des Strahles und der Konfiguration der Gitter, in dem Gebiet zwischen dem ersten und dem dritten Gitter. Bei niedrigen Strahlatrömen liegt der Strahl-

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knoten zwischen dem eisten und dem zweiten Gitter, während sich dieser Knoten bei zunehmendem Strahlstrom von der Kathode ab zu dem Raum zwischen dem zweiten und dem dritten Gitter verschiebt. Infolge der Tatsache, dass der Strahlknoten bei niedrigem Strählstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter liegt und in dem Gebiet des zweiten und des dritten Gitters ein astigmatisches Linsenelement vorgesehen ist, wird der Strahl bei niedrigem Strahlstrom von diesem astigmatischen Linsenelement beeinflusst, wodurch eine VergrSsserung des Auftrefflecks senkrecht zu den Abtastzeilen erhalten wird. Bei zunehmendem Strahlstrom verschiebt sich der Strahlknoten in Richtung auf das astigmatiache Linsenelement, ao dass der Einfluss dieses Elements auf den Strahl abnimmt. Fällt der Strahlknoten mit dem optischen Mittelpunkt des atigraatischen Linsenelements zusammen, so wird der Strahl von diesem Element nahezu nicht beeinflusst. Im allgemeinen wird also die Stelle , an der das astigmatische Element angebracht wird, von der Stelle des Strahlknotens und von dem Ausmass der Strahlknotenverschiebung bei Aenderung des Strahlstromes beim Fehlen dieses Elements abhängig sein.

Bas astigmatische Linsenelement kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein« eins nicht-drehsymmetrische Oeffnung im zweiten Gitter, durch die der Strahl hindurchgeht; eine nJcht-drehsymmetrische Oeffnung im dritten. Gitter, durch die der Strahl hindurchgeht; eine zusätzliche Platte mit einer nicht-drehsymmetrischen Oeffnung, durch die der Strahl hindurchgeht, welche zusätzliche Platte sich dann; entweder zwischen dem ersten und dem zweiten Gittflr_r und zwar auf der

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Seite des zweiten Gitters, oder zwischen dem zweiten und dem dritten Gitter befindet; ein nicht-drehsymmetrisches Profil des plattenförmigen Teiles dea zweiten Gitters^senkrecht zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems, in dem eine diehsymmetrische Oeffnung vorgesehen ist, durch die der-Strahl hindurchgeht; ein nicht-drehsymmetrisches Profil des plattenförmigen Teiles des dritten Gitters senkrecht zu der Achse des Elektronenatiahlerzaugungasystema, in dem sich eine drehsymmetrische Oaffnung befindet, durch die

" der Strahl hindurchgeht; im Falle einea dritten Gitters mit einem rohrförmigen Teil parallel zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems und eines zweiten Gitters mit gleichfalls einem rohrformigeη Teil parallel zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems, welcher Teil den rohrförmigen Teil des dritten Gitters umgibt, das Vorhandensein axialer Oeffnungen in dem betreffenden Teil des dritten Gitters; im Falle eines zweiten Gitters mit einem rohrförmigen Teil parallel zu der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssyatems, das Vorhandensein axialer Oeffnungen in diesem Teil, die von weiter von der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystema entfernten Platten abgedeckt werden, die eine zusätzliche Elektrode bilden. Ein nicht-drehsymmetrisches Profil eines plattenförmigen Teiles eines Gitters kann dadurch erhalten werden, dass auf dem plattenförmigen Teil eine oder mehrere Platten befestigt werden, so dass tatsächlich bestimmte Teile eine grössere Dicke aufweisen, oder dadurch, dass bei gleichbleibender Dicke der Platte selber ein nicht-drehsymmet-•risches Profil erteilt wird.

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Insbesondere ist das astigmatische Linsenelement in einem der Gitter vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass keine gesonderten zusätzlichen Elemente im Elektronenstrahlerzeugungssystem angebracht und/oder keine zusätzlichen Spannungen angelegt zu werden brauchen. Da es weniger leicht ist, mit grosses Genauigkeit eine kleine nicht-drehsymmetrische Oeffnung in einem Gitter anzubringen, wird vorzugsweise eine kreisförmige Oeffnung angebracht. Vorzugsweise enthält das Gitter daher ein astigmatisches Linsenelement und eine kreisförmige Oeffnung.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, ·

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III durch das Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Fig. 2,

Fig. 4 die Abmessung des Auftrefflecks auf dem BiIdwiedergabeschirm in zwei zueinander senkrechten Richtungen als Funktion des Strahlstroms,

Figuren 5a und 5 b schematisch den Strahlengang in einem Teil der Kathodenstrahlröhre,

Fig. 6 eine andere Ausführungsforra des zweiten Gitters, und

Figuren 7a» 7b und 7c eine weitere Ausführungsforra des zweiten Gitters.

In Fig. 1 enthält die Kathodenstrahlröhre 1 ein scheraatisch dargestelltos System 2, das aus drei Elektronenatrahlerzeugern zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen besteht.

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Die Elektronenstrahlen werden mit Hilfe einer nicht dargestellten teilweise innerhalb und teilweise ausaerhalb der Röhre liegenden Konvergenzvorrichtung auf einer Lochmaske 3 konvergiert, wonach' sie je bestimmte Teile eines Bildwiadergabeschirmea 4 treffen. Die Abtastung des Bildwiedergabeschirmes erfolgt mit Hilfe einer schematisch dargestellten Ablenkvorrichtung 5·

In Pig. 2 ist eines der drei Elektroneristrahlerzeugungssysteme im Schnitt gezeigt. Das System enthält eine Kathode 6, ein erstes Gitter 7» ein zweites Gitter 8, ein drittes Gitter und ein viertes Gitter 10, Das erste Gitter 7 enthält einen plattenförmigen Teil 11 mit einer kreisförmigen Oeffnung 12. Das zweite Gitter 8 enthält einen plattenförmigen Teil 13 mit einer kreisförmigen Oeffnung 14 und ferner einen kreiszylindrischen Teil 15. Auf der dem dritten Gitter 9 zugekehrten Seite des plattenförmigen Teiles I3 sind zwei Platten 16 und I7 in Fora eines Kreissegments angebracht. Das dritte Gitter 9 enthält einen plattenförmigen Teil 18 mit einer kreisförmigen Ij Oeffnung 19 und ferner zwei kreiszylindrische Teile 20 und

Das vierte Gitter 10 besteht aus einer kreiszylindrischen Buchse.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Elektronenstrahlerzeugungssystems nach Fig. 2 längs der Linie III-III. Die beiden kreissegmentförmigen Platten 16 und IT liegen auf dem mit einer kreisförmigen Oeffnung I4 versehenen plattenförmigen Teil 13 des zweiten Gitters* Die Platten 16 und 17 bilden ein astignatisches Linsenelement. -

In einem praktischen Beispiel betrfigt der Abstand zwischen der Kathode 6 und. dam ersten Gitter 7 0,12 am,

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zwischen dem ersten Gitter 7 und dem zweiten Gitter 8 an der Stelle der Oeffnungen 0,47 mm, zwischen dem zweiten Gitter 8 und dem dritten Gitter 9 an der Stelle der Oeffnungen 2,25 mm und zwischen dem dritten Gitter 9 und dem vierten Gitter 10 1,5 mm· Das erste Gitter 7 ist an der Stelle der Oeffnung 0,13 mm dick; das zweite Gitter 8 waist an der Stelle der Oeffnung eine Dicke von 0,25 mm auf, während die Dicke der Platten 16 und 17 1 mm betrögt und das dritte Gitter 9 an der Stelle der Oeffnung eine Dicke von 0,25 mm aufweist. Die Länge des kreiszylindrisohen Teiles 20 "beträgt 6 mm, des kreiszylindrischen Teiles 21 16,5 mm und der kreiszylindrischen Büchse 10 10,0 mm. Der Innendurchmesser des Teiles 20 beträgt 5*5 mm und des Teiles 9,5 mm, während der Durchmesser der Oeffnung 12 0,75 mm, der Oeffnung 14 0,75 n™ und der Oeffnung 19 1,5 mm beträgt. Der Abstand zwischen den Platten 16 und 17 ist 2 mm. Ferner ist in der Kathodenstrahlrohre der Abstand der Kathode von dem Bildwiedergabeschirm längs der Achse 467 mm. Dieses Elektronenstrahlerzeugungssysten kann mit den folgenden Spannungen betrieben werden:

Kathode - 0 7,

erstes Gitter - zwischen 0 V und - 165 V, zweites Gitter- 5OO V,

drittes Gitter- zwischen 44OO V und 46OO V, viertes Gitter- 25.000 V.

Die veränderliche Spannung am ersten Gitter dient zur Steuerung, des Strahles. Das Verhältnis zwischen den Spannungen am dritten und am vierten Gitter wird derart gewählt, dass der

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Strahl möglichst genau in einem Auftreffleck auf dem Schirm fokussiert wird.

Durch das Vorhandensein des aatigmatisehen Linsenelements, das durch die Platten 16 und I7 gebildet wird, wird die Form des Strahles bei niedrigem Strahlstrom beeinflusst, und zwar derart, dass eine Vergrösserung des Auftrefflecks auf dem Bildwiedergabeschirm in senkrechter Richtung erhalten wird. Dies geht aus der graphischen Darstellung nach Fig. 4 hervor, in der als Abszisse der Strahlstrom in/uA und als Ordinate die Abmessungen des.Auftreffflecks in mm in der Mitte des Bildwiedergabeschirmes aufgetragen sind. Eine volle Linie 22 bezieht sich auf die senkrechte Abmessung des Auftrefflecks, während sich eine gestrichelte Linie 23 auf die waagerechte Abmessung des Auftreffflecks bezieht. Vergleichsweise ist ausserdem noch eine strichpunktierte Linie 24 gezeichnet, die sich auf ein dem obenbeschriebenen Elektronenstrahlerzeugungssystem ähnliches System bezieht, nur mit dem Unterschied, dass die Platten 16 und fehlen, so dass kein astigmatisches Linsenelement vorhanden ist. Da die Linien 22 und 23 bei hohen Strömen nahezu zusammenfallen, wird dort ein nahezu kreisförmiger Auftrefffleck erhalten; bei niedrigen Strömen wird ein senkrechter Auftraffleck erhalten. Aus der Lage der Linie 23 in bezug auf die der Linie 24 geht hervor, dass im Vergleich zu dem Fall, dass kein astigmatisches Linsenelement vorhanden ist, die waagerechte Abmessung des Auftrefflecks etwa gleich geblieben oder kleiner geworden ist, so dass die Bildschärfe in waagerechter Richtung gleich geblieben oder besser geworden ist.

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Dieses erzielte Ergebnis lässt sich auf folgende Weise erläutern. Bei einem niedrigen Strahlstrom wird von der Kathode 6, dem ersten Gitter 7 und dem zweiten Gitter 8 ein reeller Strahlknoten in dem Raum zwischen dem ersten.und dem zweiten Gitter erzeugt. Abgesehen von Aberrationen, Raumladung und Quergeschwindigkeiten bei Emission, ist dieser reeller Strahlknoten nahezu punktförmig.Infolge des Vorhandenseins des astigmatischen Elements auf dem zweiten Gitter wird der Strahl in dem Raum zwischen dem zweiten und dem dritten Gitter astigmatisch. Dies veranlasst, von dem Aequipotentialraum innerhalb des zylindrischen Teiles des dritten Gitters aus gesehen, die Bildung zweier virtueller Strahlknoten, und zwar eines Strahlknotens in einer senkrechten Zeile und eines Strahlknotens in einer waagerechten Zeile. Bei niedrigem Strahlstrom liegen diese virtuellen Strahlknoten in einem gewissen Abstand voneinander, welcher Abstand bei zunehmendem Strahlstrom abnimmt, bis die virtuellen Strahlknoten nahezu zusammenfallen. Sie sind dann wieder nahezu punktförmig. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der reelle Strahlknoten, der bei niedrigem Strahlstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter erhalten wird, sich bei zunehmendem Strahlstrom in Richtung auf das zweite Gitter und also auf den optischen Mittelpunkt des astigmatischen Linsenelements verschiebt. Der senkrechte virtuelle Zeilenstrahlknoten wird von der Hauptlinse des Elektronenstrahlerzeugungssystems erzeugt, und von dem dritten Gitter 9 und dem vierten Gitter 10 auf den Bildwiedergabeschirm fokussiert, während der waagerechte virtuelle Zeilenstrahlknoten in dem Gebiet

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zwischen dem Erzeugungss.ystem und dem Bildwiedergabeschirm fokussiert wird. Der durch die Platten 16 und I7 gebildete Spalt ist waagerecht. Infolgedessen wird mit den erwähnten Spannungen bei niedrigem Strahlstrom ein virtueller Strahlknoten der in einer senkrechten Ebene liegenden Teilstrahlen des Strahles (waagerechter Zeilenstrahlknoten) erhalten, der weiter als der von den in einer waagerechten Ebene liegenden Teilstrahlen des Strahles erhaltene virtuelle Strahlknoten (senkrechter Zeilenstrahlknoten) von dem Bildwiedergabeschirm entfernt ist.

Fig. 5^a und 5b zeigen schematisch den Strahlengang in der Röhre von diesen virtuellen Strahlknoten bis zu dem BiIdwiedergabeschirm. Fig. 5a zeigt den Strahlengang in einer senkrechten Ebene und Fig. 5b in einer waagerechten Ebene. In Fig. 5a bezeichnet 25 die Lage des virtuellen Strahlknotens bei niedrigem Strahlstrom der in einer senkrechten Ebene liegenden Teilstrahlen des Strahls, während 27 die Lage dieses virtuellen Strahlknotens bei hohem Strahlstrom bezeichnet. In Fig. 5*> bezeichnet 26 die Lage des virtuellen Strahlkno,tens der in einer waagerechten Ebene liegenden Teilstrahlen des Strahles bei niedrigem Strahlstrom und 28 die Lage dieses Strahlknotens bei hohem Strahlstrom. Da die Lagen 27 und 28 nahezu zusammenfallen, sind sie in einem gleichen Abstand von dem Bildwiedergabeschirm 29 dargestellt. Die Mitte der durch das: dritte und daa vierte fritter gebildeten Linse ist mit 30 bezeichnet. Dar virtuelle Strahlknoten 26 wird von der Linse in 31 auf den Bildwiedergabasohirm fokussiert. Dabei wird der virtuelle Strahlknoten 25 in einem näher liegenden Punkt 32

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fokussiert, so dass von diesem Strahlknoten auf dem Bildwiedergabeschirm eine senkrechte Ausdehnung 33♦ 34 erhalten wird. Bei hohem Strahlstrom erfolgt sowohl in der waagerechten Ebene als auch in der senkrechten Ebene eine Fokussierung auf den Bildwiedergabeschirm in 31. In einer Kathodenstrahlröhre, in der das Elektronenstrahlerzeugungssystem nicht die Platten 16 und 17 enthält, wird bei den gleichen Spannungen infolge der Linsenwirkung des zweiten und des dritten Gitters ein virtueller Strahlknoten erhalten, dessen Lage 35 bei niedrigem Strahlstrom zwischen 25 und 26 und bei hohem Strahlstrom zwischen 27 und 28 liegt. Wenn die Fokussierung in einer waagerechten Ebene betrachtet wird (Fig. 5b)» ist es einleuchtend, dass beim Fehlen der Platten 16 und 17 sich der Strahlknoten bei Aenderung des Strahlstroms über einen grösseren Abstand als beim Vorhandensein dieser Platten verschiebt, so dass in letzteren Falle für optimale Fokussierung eine geringere Aendexung der Spannung des dritten Gitters genügend ist» Dies ist eine günstige Eigenschaft, weil in der Praxis die Spannung des dritten Gitters auf einen konstanten Wert eingestellt wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des atigmatischen Linsenelements des zweiten Gitters. Dabei ist auf der Seite des dritten Gitters 9 auf dem plattenförmigen Teil 13 mit der kreisförmigen Oeffnung 14 des zweiten Gitters 8 eine Platte 36 angebracht, in der eine langgestreckte, und zwar rechteckige Oeffnung 37 vorgesehen ist.

Die Fig. 7a, 7b und 7c zeigen eine weitere Ausführungsform des astigmatischen Linsenelements des zweiten Gitters;

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Fig. J& ist eine Ansicht; Fig. 7b zeigt einen Schnitt längs der Linie VIIb-VIIb; Fig. 7c zeigt einen Schnitt .längs der Linie VIIc-VIIc. Das zweite Gitter besteht aus einem kreiszylindrischen Teil 38 und einem plattenförmigen Teil 39» in dem auf der Seite des ersten Gitters eine langgestreckte Ausstülpung 40 angebracht ist. In der Mitte des plattenförmigen Teiles 39 ist eine kreisförmige Oeffnung 41 vorgesehen. Diese Ausfü'hrungsform hat den Vorteil, dass das astigmatische Linsenelement durch eine einfache mechanische Bearbeitung erhalten wird.

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Claims

- 17 - PHN.4805. 2ΊΗ310 Patentansprüche:

1..J · Kathodenstrahlröhre mit mindestens einem Elektronen-Strahlerzeugungssystem z_um Erzeugen mindestens eines Elektronenstrahls und mit einem Bildwiedergabeschirm, wobei jede.s Elektronenstrahlerzeugungaaystem eine Kathode und mindestens drei Gitter enthält, von denen das zweite Gitter als Beschleunigungselektrode dient, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektronenstrahlerzeugungasystem in dem Gebiet des zweiten und des dritten Gitters ein astigmatisches Linsenelement vorhanden ist.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 zur Wiedergabe

von Farbbildern, die eine Farbauswahlelektrode mit systematisch angeordneten Oeffnungen enthält,

3. Kathodenstrahlröhre nach, einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das astigmatische Linsenelement in einem der Gitter vorhanden ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter ein astigmatisches Linsenelement und eine kreisförmige Öeffnung enthält.

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