DE2223818A1

DE2223818A1 - Selbstkonvergierende farbbildwiedergabeeinrichtung

Info

Publication number: DE2223818A1
Application number: DE19722223818
Authority: DE
Inventors: William Henry Barkow; Josef Gross
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1972-05-16
Publication date: 1973-07-19
Also published as: FR2167970A1; PH11238A; IE36986B1; FR2167970B1; DE2223818B2; CA966540A; SE386007B; US3800176A; IL40891A; JPS571859B2; NL7208923A; HK10977A; FI60086B; DK154378C; ATA13073A; DE2265368C3; AT334427B; IT973259B; YU35931B; NO137167B

Description

7387-72/Dr.v.B/Ro.

RCA 65,618

üS-Ser.No. 217,772

Filing Date: January 14,1972

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Selbstkonvergierende Farbbildwiedergabeeinrichtung.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einer FarbfernsehbildrÖhre, die einen .evakuierten Glaskolben hat, in dem sich an seinem einen Ende ein Bildschirm mit einer Vielzahl verschiedener Farbleuchtstoffelemente sowie mit einer im Abstand von diesen.angeordneten, eine Vielzahl von Löchern aufweisenden Farbwahlelektrode, und am anderen Ende ein Elektronenstrahlerzeugungssystem befinden, welches mehrere Elektronenstrahlbündel liefert, von denen Teile durch die Löcher der Farbwahlelektrode auf entsprechende der verschiedenen Farbleuchtstoffelemente fallen und diese anregen, und mit einem Ablenkspulensatz, der jeweils zwei Horizontal- und Vertikalablenkspulen enthält und die Außenseite des Glaskolbens zwischen dessen Enden umgibt.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung, bei der mehrere Elektronenstrahlbündel an allen Punkten eines abgetasteten Rasters ohne die Verwendung einer dynamischen Konvergenzeinrichtung wenigstens annähernd zur Konvergenz gebracht werden.

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Die derzeit gebräuchlichen Farbfernsehempfänger arbeiten im allgemeinen mit einer Kathodenstrahlröhre, in der durch ein in ihr am einen Ende angeordnetes Elektronenstrahlerzeugungssystem mehrere Elektronenstrahlbündel erzeugt werden, die auf einen Bildschirm gerichtet sind, der in der Röhre an deren anderem Ende angeordnet ist und eine Anzahl verschiedener Farbleuchtstoff elemente enthält* Zwischen dem Bildschirm und dem Strahlerzeugungssystem ist eine Lochmaske oder irgendeine andere Farbwahleinrichtung, wie ein Lochgitter oder ein Fokussiergitter angeordnet um die Elektronenstrahlbündel so abzuschirmen, daß die verschiedenen Farbleuchtstoffelemente jeweils nur durch Teile der zugehörigen Elektronenstrahlbündel getroffen werden. Die Elektronenstrahlbündel werden durch einen die Außenseite der Kathodenstrahlröhre umgebenden und bei entsprechender Speisung ein magnetisches Ablenkfeld erzeugenden Ablenkspulensatz horizontal und vertikal abgelenkt, so daß sie auf dem Bildschirm ein Raster abtastet.

Zu diesen Grundbestandteilen der Einrichtung kommen zusätzlich noch Geräte zur dynamischen Konvergenzkorrektur. Eine Bedingung, die an eine Farbbildwiedergabeeinrichtung der oben angegebenen Art gestellt wird, besteht darin, daß die Elektronenstrahlbündel an allen Punkten des abgetasteten Rasters konvergieren müssen. Konvergenzfehler können nämlich unerwünschte Farbsäume an den Rändern von verschiedenen Teilen des wiedergegebenen Bildes verursachen. Als Maß für die Konvergenzfehler kann man den Abstand von sich im Idealfall genau deckenden roten, grünen und blauen Linien eines Musters aus sich kreuzenden Linien verwenden, das durch ein entsprechendes Testsignal auf dem Raster bzw. Bildschirm des Empfängers erzeugt werden kann.

Es ist allgemein üblich, die Elektronenstrahlbündel in der Mitte des Rasters statisch zur Konvergenz zu bringen, z.B. durch Permanentmagnete, die um den Hals der Bildröhre in bestimmter Beziehung zu den Elektronenstrahlbündeln verteilt sind. Die Konvergenz der Bündel bleibt jedoch bei der Ablenkung der Bündel

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von der Mitte des Rasters nicht erhalten, da der Bildschirm verhältnismäßig flach ist und der Abstand zwischen ihm und der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlbündel von der ©ildschirmmitte wächst. Außerdem verursachen Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, wie Bildfeldkrümmung, Astigmatismus und Koma zusätzliche Konvergenzfehler .

Es ist bekannt, die Elektronenstrahlbündel bei ihrer Ablenkung über das Raster durch eine spezielle Einrichtung dynamisch zur Konvergenz zu bringen. Bei Bildröhren mit einem Delta-Strahl erzeugung ssystem das drei an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnete Elektronenstrahlerzeuger enthält, wird im allgemeinen eine elektromagnetische Konvergenzeinrichtung verwendet, die außerhalb des Röhrenkolbens angeordnete Elektromagnete enthält, welche magnetische Polstücke erregen, die im Röhrenhals angeordnet sind und die Elektronenstrahlbündel in radialer Richtung ablenken. Die Elektromagnete werden mit Schwingungen der Horizontal- und Vertikalfrequenz gespeist und erzeugen bei der Ablenkung der Elektronenstrahlbündel zeitlich veränderliche Konvergenzfelder. Außerdem ist es manchmal erforderlich, Schwingungen der Horizontal- und Vertikalabtastfrequenzen zu z.B. horizontalfrequenten Schwingungen, die mit vertikalfrequenten Schwingungen moduliert sind, zu kombinieren und die resultierenden Schwingungen dann den Konvergenzelektromagneten oder den Wicklungen des Ablenkspulensatzes zuzuführen um die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel in den Ecken des Rasters zu verbessern.

Es sind auch bereits Farbfernsehempfänger mit Farbfernsehbildröhren bekannt, welche ein Elektronenstrahlerzeugungssystem enthalten, das drei coplanare oder in einer, gewöhnlich horizontalen, Reihe angeordnete Elektronenstrahlbündel liefert. Diese nebeneinander liegenden Elektronenstrahlbündel müssen ebenfalls noch zur Konvergenz gebracht werden. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die Bündel mit Hilfe einer elektromagnetischen oder elektrostatischen Konvergenζeinrichtung, der ge-

eignete horizontal- oder vertikalfreguente Schwingungen zugeführt werden, in horizontaler Richtung dynamisch zur Konvergenz zu bringen. Bei einer bekannten Einrichtung werden die Bündel mittels des Ablenkspulensatzes zur Konvergenz gebracht. Wenn der Ablenkspulensatz jedoch für diesen Zweck ausgelegt wird, müssen die Einflüsse anderer Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, z.B. der Komafehler, korrigiert werden. Die Kosten für die Einrichtung zur dynamischen Komakorrektur heben dabei die Ersparnisse praktisch auf, die sich dadurch ergeben, daß keine dynamische Horizontalkonvergenzeinrichtung benötigt wird.

Es ist bekannt, daß die unerwünschten Auswirkungen von Koma- und Konvergenzfehlem durch Verringerung der Abstände der nebeneinander verlaufenden Elektronenstrahlbündel in der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes verkleinert werden können. Dies kann dadurch geschehen, daß man den Abstand zwischen benachbarten bündelformenden Elementen des Elektronenstrahlerzeugungssystems herabsetzt. Mit abnehmendem Abstand der nebeneinander verlaufenden Bündel in der Ablenkebene muß jedoch Im allgemeinen auch die Transmission der Lochmaske für die Elektronenstrahlbündel verringert werden um die Schirmtoleranzen zwischen den fluoreszierenden Btindelauftreffbereichen und den Leuchtstoffelementen des Bildschirms einhalten zu können.

Hieraus folgt, daß auch wenn eine einwandfreie Konvergenz und ein tragbares Ausmaß des Komafehlers durch eine Einrichtung, die mit in relativ nahen Abständen nebeneinander verlaufenden Elektronenstrahlbündeln arbeitet, erreicht werden kann, das Ergebnis unannehmbar ist, wenn das Bild nicht die Helligkeit hat, die für eine bequeme Betrachtung unter normalen Betrachtung sbedingungen erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildwiedergabeeinrichtung anzugeben, die ein Bild mit einer nach kommerziellen Maßstäben annehmbaren Helligkeit liefert und keine dynamische Konvergenz- und Komakorrektureinrichtung benötigt.

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Eine Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Farbfernsehbildröhre mit einein Elektronenstrahl*- erzeugungssystem, das drei waagerecht in einer Reihe! liegende Eiektronenstrahlbündel liefert, ferner mit einer eine Vielzahl von Löchern aufweisenden Farbwahlelektrode zur Abschirmung der Bündel und einer Anzahl verschiedener Farbleuchtstoff elemente-, die auf einem Bildschirm angeordnet sind. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält mindestens eine gemeinsame Bündelformungselektrode mit drei öffnungen. Die Außenseite der Bildröhre ist mit einem Ablenkspulensatz umgeben, mit dem die Eiektronenstrahlbündel zur Abtastung eines Rasters auf dem Bildschirm abgelenkt werden können. Die AbIentwicklungen des Ablenkspulensatzes sind so ausgelegt, daß sie einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus sowie einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus verursachen um eine ünterkonvergenz der Bündel längs der horizontalen Achse des Rasters und eine Überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse ' des Rasters in einer solchen Weise zu bewirken, daß die Bündel an allen Punkten des Rasters im wesentlichen konvergieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Bildschirm der Bildröhre aus Gruppen von drei verschiedenen, benachbarten, vertikalen Farbleuchtstoffstreifen. Die bei einem solchen Bildschirm Verwendete Farbwahlelektrode enthält eine Anzahl von langloch- oder schlitzförmigen öffnungen, die collinear zu den Leuchtstoffstreifen verlaufen, so daß die jeweiligen Leuchtstoffstreifen durch mehr Elektronen angeregt werden und der Bildschirm mehr Licht abgibt.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung enthält das Elektronenstrahlerzeugungssystem magnetische Äbschirmelemente, die die Wege der beiden äußeren von drei Elektronenstrahlbündeln umgeben und diese gegen einen Teil des Ablenkfe-ldes abschirmen. ■

Der Erfindungsgedanke sowie seine Ausgestaltungen und . Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Äusführungsbeiäpielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert·,

es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Farbbildwiedergabeeinrich.tung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des resultierenden Magnetfeldes, wie es von einem Ablenkspulensatz der Einrichtung gemäß Fig. 1 erzeugt wird;

Fig. 3 die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel der Einrichtung gemäß Fig. 1 unter dem Einfluß des in Fig. 2 dargestellten Ablenkfeldes;

Fig. 4 die Windungsverteilung eines toroidgewickelten Ablenkspulensatzes, der in der Einrichtung gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Elektronenstrahlerzeugungssystems, das in der Einrichtung gemäß Fig. 1 Verwendung finden kann und

Fig. 6 Teile einer Lochmaske und Teile von Leuchtstoffelementen eines Bildschirms, wie sie in der Bildröhre der Einrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden können.

Fig. 1 zeigt eine längs der Mittelachse geschnittene Draufsicht auf eine Farbbildwiedergabeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrgicftung enthält eine Farbfernsehbildröhre 10 mit einem evakuierten Kolben 11 aus Glas. Der Vorderteil des Kolbens 11 besteht aus einer Frontplatte 12, auf deren Innenseite eine Vielzahl von rot, grün und blau emittierenden Leuchtstoffelementen 13, 13a und 13b, die einen Bildschirm bildet, aufgebracht ist. In der Nähe der Leuchtstoffelemente ist im Inneren der Röhre eine Lochmaske 14 montiert, die eine Vielzahl von Löchern 15 aufweist,. Die Löcher 15 sind bezüglich der Leuchtstoffelemente so ausgerichtet, daß die Elektronenstrählbündel zum Teil abgeschirmt werden und die durch die Löcher fallenden Teile der Elektronenstrahlbündel nur auf die ihnen zugeordneten Farbleuchtstoffelemente fallen. Am anderen Ende ist im Kolben 11 der Röhre

ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 16 angeordnet, das drei coplanare oder in einer Reihe angeordnete Elektronenstrahlbündel 20a, 20b und 20c liefert. Das Strahlerzeugungssystem ist so konstruiert, daß die beiden äußeren Elektronenstrahlbündel 20a und 20c mit dem mittleren Bündel 20b an einem Punkt in der Mitte des Bildschirms konvergieren. Das Strahlerzeugungssystem 16 wird in Verbindung mit Fig. 5 noch genauer erläutert werden.

Die Außenseite eines sich erweiternden Teiles des Kolbens 11 der Bildröhre ist mit einem Ablenkspulensatz 17 umgeben, der durch nicht dargestellte Ablenkstromquellen speisbar ist und ein magnetisches Feld erzeugt, das die Elektronenstrahlbündel so ablenkt, daß diese ein Raster auf dem Bildschirm abtasten. Die den Bildschirm erreichenden, abgelenkten Elektronenstrahlbündel gehen scheinbar von einer Ablenkebene C aus, die senkrecht zur Längsachse des Ablenkspulensatzes 17 verläuft und sich etwa in der Mitte zwischen seinen Enden befindet. Der Ablenkspulensatz 17 wird anhand der Fig. 3 und 4 noch näher erläutert werden.

Hinter dem Ablenkspulensatz 17 befindet sich auf einem Halsteil des Kolbens 11 eine statische Konvergenzeinrichtung Die statische Konvergenzeinrichtung 18 enthält Magnete, deren Lage so einstellbar ist, daß etwaige Ausrichtungsfehler der Bündel korrigiert und diese im nicht abgelenkten Zustand in einem Punkt in der Mitte des Bildschirms zur Konvergenz gebracht werden können. Eine geeignete statische Konvergenzeinrichtung für ein Elektronenstrahlersugungssystem das drei nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel liefert (im folgenden kurz "Reihen-Strahlerzeugungssystem") ist in der DT-OS Z 226 33£*beschrieben. Hinter der statischen Konvergenzeinrichtung 18 befindet sich eine Einrichtung 19 zur Einstellung der Farbreinheit, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann und dazu dient, die Elektronenstrahlbündel zum Auftreffen auf die zugehörigen Farbleuchtstoffelemente zu bringen.

im folgenden anhand der Beschreibung der Bestandteile der Einrichtung gemäß Fig. 1 erläutert werden wird, wirken der

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Ablenkspulensatz 17 und die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 16 in einer solchen Weise zusammen, daß an allen Punkten des abgetasteten Rasters eine annehmbare Konvergenz bewirkt wird.

Fig. 2 zeigt das vorherrschende magnetische Ablenkfeld/ wie es von dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ablenkspulensatz 17 erzeugt wird. Die Ungleichförmigkeiten des Horizontal- und Vertikalablenkfeldes ändern sich zwar von Punkt zu Punkt entlang der Längsachse der Röhre, das resultierende Ablenkfeld ist jedoch so, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das Feld zur Ablenkung der Elekronenstrahlbündel in horizontaler Richtung, das durch zwei Horizontalablenkspulen erzeugt wird, ist durch die ausgezogen gezeichneten Flußlinien 21 dargestellt, die im wesentlichen in senkrechter Richtung verlaufen. Man beachte, daß dieses Magnetfeld kissenförmig ist, die Flußlinien sind also bei Betrachtung von der Mitte der Figur aus konvex. Dieses Horizontalablenkfeld erzeugt einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus der Elektronenstrahlbündel.

In Fig. 2 sind ferner Flußlinien 22 gestrichelt dargestellt, die das magnetische Feld zum Ablenken der Elektronenstrahlbündel in vertikaler Richtung darstellen. Dieses Feld wird durch zwei Vertikalablenkspulen des Ablenkspulensatzes 17 erzeugt. Man beachte, daß das Vertikalablenkfeld im wesentlichen tonnenförmlg ist; die Flußlinien sind also von der Mitte der Figur aus gesehen konkav. Das vertikale Ablenkfeld erzeugt einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus der Bündel. Der Grund für die Erzeugung dieser speziellen Ablenkfelder wird in Verbindung mit Fig. 3 erläutert:

Fig. 3 zeigt die Konvergenzverhältnisse der Elektronenstrahlbündel in der Einrichtung gemäß Fig, I unter dem Einfluß des in Fig. 2 dargestellten Ablenkfaides. Fig. 3a zeigt die relative Lage des Grün-, Rot- und Elaubündels 20a, 20b und 20c in der Ablenkebene C (Flg. 1) des Ablenkspulensatzes bei Betrachtung vom frontplattenseitigen Ende der Bildröhre. Fig. 3b zeigt in übertriebener Form die Konvergenzverhältnisse der Bündel in den Ecken des abgetasteten Rasters und längs der verti-

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kalen und horizontalen Ablenkachse 25 bzw. 26. Es sei bemerkt, daß jedes Elektronenstrahlbündel mehrere Leuchtstoffelemente einer speziellen Farbe gleichzeitig beaufschlagt. Die Leuchtstoff elemente sind selbstverständlich voneinander getrennt, dies ist jedoch in Fig. 3b nicht dargestellt, die lediglich die Konvergenz der Bündel als Ganzes in den verschiedenen Bereichen des Bildschirms bzw. der Frontplatte zeigt.

Das Grünbündel, Rotbündel und Blaubündel werden in der Mitte des Rasters zur Konvergenz gebracht, Diese Mittenkonvergenz wird durch die durch die Konstruktion des Elektronenstrahlerzeugungssystems bedingte Ausrichtung der Bündel und die in Fig. 1 dargestellte statische Konvergenzeinrichtüng 18 bewirkt. Längs der horizontalen Ablenkachse 26 sind das Grün-, Rot- und Blaubündel unterkonvergiert dargestellt, d.h. die Bündel sind längs der horizontalen Achse getrennt und ihre Reihenfolge ist die gleiche wie die in Fig. 3a dargestellte Reihenfolge der Bündel in der Ablenkebene. Dieser Zustand herrscht an beiden Enden des Rasters längs der horizontalen Achse. Selbstverständlich nimmt die Unterkonvergenz der Bündel von den Enden der horizontalen Achse zur Mitte des Rasters hin, wo die Bündel ja konvergieren, als Funktion des Abstandes ab. Die Unterkonvergenz der horizontalen Bündel hat ihre Ursache in dem speziellen Horizontalablenkfeld, das in Fig. 2 dargestellt ist.

An den Enden der vertikalen Achse 25 in Fig. 3b sind das Rot-, Grün- und Blaubündel überkonvergiert dargestellt, d.h. das Blaubündel und das Grünbündel haben sich an irgendeinem Punkt gekreuzt, so daß sich diese Bündel an der die Leuchtstoffelemente enthaltenden Frontplatte auf entgegengesetzten Seiten ' wie in der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes liegen. Diese überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse nimmt in Abhängigkeit des Abstandes von der Mitte des Rasters, wo die Bündel genau konvergieren, ab. Die Überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse wird durch das in Fig. 2 dargestellte spezielle Vertikalablenkfeld verursacht. Die Konvergenzverhältnisse der Bündel sind das Ergebnis der Konstruktion des Ablenkspulensatzes, der einen negativen horizontalen isotropen

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Astigmatismus und einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus aufweist.

Es wurde gefunden, daß man den Astigmatismus der Ablenkspulen so bemessen kann, daß die Elektronenstrahlbündel sowohl in den Ecken als auch an allen anderen Stellen des Rasters im wesentlichen zur Konvergenz gebracht werden können, wie es in Fig. 3b dargestellt ist. Die Konvergenz der rechten oberen Ecke des Rasters gemäß Fig. 3b zeigt, daß der Blausträhl B und der Grünstrahl G in senkrechter Richtung etwas bezüglich des Rotstrahles R versetzt sind. In der linken oberen Ecke sind der. Blaustrahl und der Grünstrahl bezüglich des Rotstrahles in Richtungen versetzt, die denen in der· rechten Ecke entgegengesetzt sind. Der sich hieraus auf das Raster ergebende Effekt ist als "Trapezfehler" bekannt, d.h. die Raster sind nicht rechteckig sondern etwas trapezförmig. Man hat früher versucht, Strichfokus-Ablenkspulensätze zu bauen, die eine ideale Konvergenz der Bündel längs der Ablenkachsen bewirken, wobei jedoch im allgemeinen ein Trapezfehler untragbarer Größe in den Ecken auftrat, und die Konvergenzverhältnisse in den Ecken außerdem dadurch gekennzeichnet waren, daß die Bündel nicht nur verhältnismäßig vielt in Vertikalrichtung sondern auch in Horizontalrichtung getrennt waren.

Ein idealer Strichfokus-Ablenkspulensatz hat negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und positiven vertikalen isotropen Astigmatismus. Ein Astigmatismus dieses Typs ist erforderlich um die drei in einer horizontalen Reihe liegenden Bündel längs der horizontalen und der vertikalen Ablenkachse konvergent zu halten. Dieser Konvergenzzustand auf den Achsen sollte sich an sich bis in die Ecken erstrecken und im Idealfall eine Konvergenz der Bündel an allen Punkten des Rasters ergeben. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß dieser ideale Strichfokuszustand nur bei Bildröhren mit einer Bildschirmdiagonale von etwa 36 cm und darunter erreicht werden kann. Bei Bildröhren mit größeren Bildschirmdiagonalen läßt sich der Strichfokuszustand nicht realisieren und es treten Trapezfehler auf, wie sie in Verbindung mit Fig. 3b beschrieben

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wurden. Wenn der Trapezfehler auftritt, müssen gemäß einem Merkmal der Erfindung der positive und negative Astigmatismus durch entsprechende Wahl der Verteilung der Windungsleiter so auf die Vertikal- und Horizontalspulen aufgeteilt werden, daß an allen Punkten des Kasters im wesentlichen Konvergenz eintritt.

"Im wesentlichen konvergent" oder "wenigstens annähernd konvergent" soll hier einen Konvergenzzustand bedeuten,-der kommerziell annehmbar ist. Es ist allgemein üblich, daß Fernsehgerätehersteller in den Spezifikationen für einen speziellen Empfänger eine Grenze für den Konvergenzfehl-er angeben. Selbstverständlich soll der Konvergenzfehler so klein wie möglich gemacht werden, der Konvergenzfehler Null ist aufgrund der Herstellungstoleranzen jedoch in der Praxis nicht erreichbar. Ein Hersteller gibt als Toleranzgrenze für den Konvergenzfehler 3.Π, daß der Abstand der Bündel bei einer Bildröhre mit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm in einem Abstand von 12,5 mm von den Rändern des abgetasteten Rasters unter 1,25 mm liegen soll. Diese Toleranzgrenze wird für größere Bildschirmabmessungen größer und beträgt bei einer Bildschirmdiagonalen von 63 cm etwa 1,54 m. In der Praxis schwanken die Konvergenzfehler von Empfänger zu Empfänger wegen der oben erwähnten Herstellungstoleranzen, insbesondere der Exemplarstreuung bei der Bildröhre und dem Ablenkspulensatz. Bei vielen Empfängern, sind die Konvergenzfehler wesentlich kleiner als die erwähnten Toleranzgrenze von 1,25 mm. Andererseits kann bei anderen Empfängern der gleichen Serie, die mit Teilen der gleichen Lieferungen hergestellt wurden, auch größere Konvergenzfehler auftreten. Bei über den Handel verkauften Empfängern sind Konvergenzfehler bis über 3,2 mm festgestellt worden.'Der Begriff "wenigstens annähernd konvergent" soll also Konvergenzfehler von höchstens 3,2 mm bedeuten. Die Konvergenzfehler der Bündel können anhand der Trennung von sich im Idealfalle genau deckenden roten, blauen und grünen Linien eines Musters aus sich kreuzenden Linien beobachtet werden, das bei Speisung des Fernsehempfängers mit einem entsprechenden Tests'ignal auf dem Bildschirm erscheint,

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Der hier erläuterte Ablenkspulensatz, der in der DT-OS 2. ZIk 096 noch genauer beschrieben ist, erzeugt ein Ablenkfeld/ das eine wenigstens annähernde Konvergenz der Bündel in allen Punkten des Rasters dadurch ergibt, daß der Astigmatismus der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen in Bezug aufeinander entsprechend bemessen ist.

Fig. 4 zeigt die Windungsvertexlung eines toroidgewickelten Ablenkspulensatzes, der die in Fig. 3b dargestellten Konvergenzverhältnisse zu erzeugen vermag. Der Ablenkspulensatz enthält Leiter 31, die zwei Vertikalablenkspulen bilden, und Leiter 32, die zwei Horizontalablenkspulen bilden und toroidartig um einen Ferritkern 30 gewickelt sind. Die Rückleiter, also die die Windungen vervollständigenden Leiterteile würden längs der Außenseite des Ferritkerns 30 verlaufen.

Fig. 5 zeigt ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, das für das System 16 in Fig. 1 verwendet werden kann. Das Elektronenstrahler zeugungssystem enthält zur Erzeugung der drei Elektronenstrahlbündel drei getrennte Kathoden 35a, 35b und 35c. Die von den Kathoden emittierten Elektronen werden anschließend durch die übrigen Elektroden beschleunigt, zu Bündeln vereinigt und fokussiert, nämlich durch eine Gl-Elektrode 36, eine G2-Elektrode 37, eine G3-Elektrode 38 und eine G4-Elektrode 39. Die Kathoden und die anderen Elektroden sind durch an ihnen angebrachte Glaseinschmelsstreifen in der vorgesehenen gegenseitigen Lage gehaltert. Die von dem Strahlerzeugungssystem 16 erzeugten drei Elektronenstrahlbündel konvergieren in der Mitte der Frontplatte der in Fig. 1 dargestellten Röhre, wenn das vom Ablenkspulensatz erzeugte Ablenkfeld den Wert Null hat. Für diesen Konvergenzzustand sind die Ausrichtung - und Abstände der verschiedenen Elektroden, insbesondere der G3- und G4-Elektroden im Bezug aufeinander wesentlich. Auch die Krümmung der G4-Elektrode und die Versetzung ihrer öffnungen bezüglich der G3-Elektrode dient dazu,- die beiden äußeren Bündel zum mittleren Bündel hin konvergieren zu lassen. Man beachte, daß alle Elektroden drei öffnungen haben und den drei. Bündeln gemeinsam sind. Line solche "monolithische" oder einstöckige Konstruktion er-

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leichtert den Bau eines Präzisions-Elektronenstrahlerzeugungssystems sehr, das die Bündel mit der gewünschten Ausrichtung, insbesondere in der senkrechten Richtung, liefert. Kleinere Fehler in der Ausrichtung der Bündel (und damit der Konvergenz in der Mitte des Bildschirms) werden durch entsprechende Einjustierung der oben erwähnten statischen Konvergenzeinrichtung behoben. Es wurde festgestellt, daß das Elektronenstrahlerzeugungssystem so bemessen sein soll, daß der Abstand zwischen benachbarten Elektronenstrahlbundeln in der Ablenkebene in der Größenordnung von 6,3 mm (250 mils) liegt. Bei größeren Farbbildröhren, beispielsweise Röhren mit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm und darüber, kann eine Korrektur des Komafehlers wünschenswert sein, um die Größen der von den beiden äußeren Elektronenstrahlbundeln abgetasteten Rastern gleich der Größe des durch das mittlere Bündel abgetasteten Rasters auf dem Bildschirm zu machen. Der Komafehler kann durch den Ablenkspulensatz verursacht werden und ist im allgemeinen umso störender für den Betrachter, je größer der Bildschirm ist. Zur Korrektur der Einflüsse des Komafehlers können die Austrittsöffnungen der G4-Elektrode durch im wesentlichen ringförmige Abschirmungen 40 und 41 aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität, wie einer Nickel-Eisen-Legierung umgeben werden. Diese Abschirmungen halten im Effekt einen Teil des magnetischen Ablenkfeldes von den beiden äußeren Bündeln fern, und vergleichmäßigen dadurch die Wirkung des Ablenkfeldes auf die drei Bündel, so daß drei gleich große Raster erzeugt werden. Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem des beschriebenen Typs ist in der DT-OS 2221 3έ>? genauer beschrieben.

Der Ablenkspulensatz umgibt die Außenseite des Bildröhrenkolbens mit einem relativ kleinen Abstand zwischen der Innenseite des Ablenkspulensatzes und dem Glaskolben. Dieser Abstand liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 6,3 mm und darunter, Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich die optimale Konvergenz der Bündel durch Verlagerung eines Ablenkspulensatzes des beschriebenen Typs in Richtungen senkrecht zur Längsachse der Bildröhre einstellen läßt. Bei der Einjustierung wird zuerst

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die statische Konvergenzeinrichtung so eingestellt, daß die Bündel in der Mitte des Rasters konvergieren. Anschließend wird der Ablenkspulensatz quer zur Bildröhre bewegt, bis sich die beste Konvergenz im Raster als Ganzes gesehen ergibt. Der Ablenkspulensatz wird dann, z.B. mit einer entsprechenden Halterung, befestigt.

Eine annehmbare Konvergenz der Bündel an allen Punkten des Rasters wird gemäß der Erfindung durch die Verwendung eines Ablenkspulensatzes des oben beschriebenen Typs, der in der angegebenen Weise einjustiert worden ist, in Verbindung mit einem Präzisions-Reihen-Elektronenstrahlerzeugungssystem der in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Art erreicht. Dadurch, daß im Strahlerzeugungssystem gemeinsame Elektroden mit mehreren Öffnungen verwendet v/erden, erhält man drei genau ausgerichtete Bündel, die in der Mitte des Schirms im vresentlichen konvergieren. Die.Spulenwicklungen des Ablenkspulensatzes v/erden so gewählt, daß die resultierenden Ungleichförmigkeiten des Ablenkfeldes, d.h. -der negative horizontale isotrope Astigmatismus und der positive vertikale isotrope Astigmatismus eine Ablenkung der Bündel ermöglichen, ohne daß diese an irgendeinem Punkt des Rasters vom Zustand wenigstens annähernder Konvergenz abweichen. Insbesondere v/erden die Astigmatisrauseigenschaften so gewählt, daß eine Unterkonvergenz (zu geringe Konvergenz) der Bündel längs der horizontalen Achse und eine Überkonvergenz (zu starke oder zu frühe Konvergenz) der Bündel längs der vertikalen Achse eintreten. Diese speziellen Konvergenzverhältnisse auf den Achsen ergeben die in Fig. 3b dargestellte wenigstens annähernde Konvergenz der Bündel in den Ecken.

Es wurde gefunden, daß die Effekte des Komafehlers, d.h. die Größenunterschiede der Raster für die verschiedenen Farben mit wachsendem Abstand zwischen den Elektronenstrahlbündel und mit der Bildschirmgröße zunehmen. Bei Bildschirmdiagonalen bis 36 cm kann eine Korrektur des Komafehlers unnötig sein. Wenn jedoch Bildröhren mit größeren Bildschirmabmessungen verwendet

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werden und die Einflüsse des Komafehlers entsprechend größer sind, kann es xränschenswert werden, die'in Verbindung mit Fig. beschriebenen Koma-Abschirmungen zu verwenden.

Anstelle des bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenen toroidgewickelten Ablenkspulensatzes kann auch ein geeigneter Ablenkspulensatz mit Sattelspulen verwendet werden. Es ist bekannt, daß man den Komafehler von .Sattelspulen durch die Verteilung der Windungen der Sattelspulen im Eintrlttsteii und im mittleren.Teil der Ablenkspulen beeinflussen kann. In entsprechender Weise läßt sich der Astigmatismus von Sattelspulen durch die Windungsverteilung im mittleren Teil und Austrittsteil der Ablenkspulen beeinflussen. In manchen Fällen kann es möglich sein, ohne die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Koma-Abschirmungen auszukommen, da man die Komaaigenschaften von Ablenkspulensätzen mit Sattelspulen beeinflussen kann.

Fig. 6 zeigt Teile einer Lochmaske und Leuchtstoffelementanordnung eines Streifenrasterbildschirms, die in der Bildröhre der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung verwendet werden können. Eine Lochmaske mit länglichen Löchern in Kombination mit einem Streifenrasterleuchtschirm liefert raehr Licht als eine Lochmaske mit kreisförmigen Öffnungen in Kombination mit einem Punktrasterleuchtschirm. Bei der in Fig. 6 dargestellten Kombination fallen die drei Elektronenstrahlbündel 20a _e 20b und 20c durch schlitz- oder langlochförmige Löcher 15 der Lochmaske 14 auf streifenförmige Elemente aus grün, rot und blau emittierenden Leuchtstoffen, die auf dein Bildschirm 12 angeordnet sind. Eine Kombination dieses Typs, bei der die schlitzförmigen Löcher in der gleichen Richtung verlaufen wie die vertikalen Leuchtstoffstreifen läßt sich mit Vorteil für ein Elektronenstrahler zeugungssystem verwenden, das drei waagerecht in einer Reihe nebeneinander liegende Elektronenstrahlen liefert, wie es anhand von Fig. 5 erläutert wurde. Die langlochförmigen Löcher der Lochmaske 15 lassen einen größeren Teil der Elektronenstrahlbündel durch als entsprechende kreisförmige Öffnungen, die in

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Verbindung mit einem Punktraster leuchtschirm verwendet werden. Das Ergebnis der höheren Maskentransmission bei der Anordnung mit den langlochförmigen Öffnungen und den in vertikaler Richtung verlaufenden Leuchtstoffelementen gemäß Fig. 6 ist eine höhere Lichtstärke der Bildröhre.

Im Gegensatz zu einem Delta-Strahlerzeugungssystem benötigt das in der erfindungsgemäßen Kombination verwendete Reihen-Strahlerzeugungssystem keine dynamische Konvergenz und es tritt daher auch keine Bündeltripeldegruppierung, also keine · Erweiterung der Abstände der drei Bündel bei der Ablenkung von der Mitte des Rasters auf. Jlan kann daher beim. Auf kopieren der Leuchtstoffelemente mit einer einfacheren Optik arbeiten.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung ist die bessere Auflösung und Konvergenz in den Ecken infolge des Fehlens von internen Vorrichtungen zur dynamischen Konvergenz und damit der durch diese Vorrichtungen verursachten Feldverzerrungen.

Die vorliegende Einrichtung hat die vorteilhafte Eigenschaft, daß keine dynamische Korrektur von Konvergenz- und Komafehlern erforderlich ist. Die Erfindung kann mit Vorteil bei Farbbildröhren rait Reihen-Strahlerzeugungssystem und PlIdsciiirmdiagonalen von 58 und 63 cm verwendet v/erden. Da jeäoch die Konvergenzfehler und die Einflüsse des Kornafehlers mit zunehmender Dildschirmgröße zunehmen, kann es dabei jedoch zv/eckmäßig sein, die Eelbstkonvergenzeigenschaften durch eine vereinfachte dynamische Konvergenzeinrichtung zu unterstützen. Man kann dabei elektrostatische oder elektromagnetische Konvergenzeinrichtungen verwenden, die innerhalb des Halses der Bildröhre angeordnet sind oder diesen umgeben und nur mit entweder zeilenfrequenten oder rasterfrequenten Schwingungen gespeist werden. So kann man z.B. mit einem horizontalen Reihen-Elektronenstrahlerzeugungssystem der oben beschriebenen Art mit nur horizontaler dynamischer Konvergenzkorrektur auch bei größeren Bildröhren ein Raster erzeugen, bei dem die Bündel an allen Stellen in zufriedenstellender Weise konvergieren.

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Claims

Patentansprüche

Farbbildwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfernsehbildröhre/ die einen evakuierten Glaskolben hat, in dem sich am einen Ende ein Bildschirm mit einer Vielzahl verschiedener Farbleuchtstoffelemente sowie eine im Abstand von diesen angeordnete, eine Vielzahl von Löchern auf v/eisende Farbwahlelektrode, und am anderen Ende ein Elektronenstrahlerzeugungssystera befinden, welches mehrere Elektronenstrahlbündel liefert, von denen Teile durch die Löcher der Farbwahlelektrode auf entsprechende der verschiedenen Farbleuchtstoffelemente fallen und diese anregen, und mit einem Ablenkspulensatz, der jeweils zwei Horizontal- und Vertikalablenkspulen enthält und die Außenseite des Glaskolbens zwischen dessen Enden umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das drei in einer gemeinsamen horizontalen Ebene verlaufende Elektronenstrahlbündel (20a, 20b, 20c) liefernde Strahlerzeugungssystern (16, Fig. 5) mindestens eine gemeinsame Bündelformungselektrode (Gl oder G2 oder G3 oder G4) mit mehreren Öffnungen enthält, durch die die Elektronenstrahlbündel in der Ebene ausgerichtet werden; daß die Windungsverteilung der beiden Vertikalablenkspulen (31) des Ablenkspulensatzes (17)so gewählt ist, daß bei den Elektronenstrahlbündeln ein positiver isotroper Astigmatismus auftritt; daß die Windungsverteilung der Horizontalablenkspulen (32) so gewählt ist, daß bei den Elektronenstrahlbündeln ein negativer horizontaler isotroper Astigmatismus auftritt, derart daß eine überkonvergenz der Bündel längs der vertikalen Achse (25) und eine Unterkonvergenz der Bündel ' längs der horizontalen Achse (26) auftreten; und daß das Strahlerzeugungssystem (16) und der Ablenkspulensatz (17) in Bezug aufeinander und bezüglich der longitudinalen Mittelachse der Röhre so angeordnet sind, daß die Bündel an allen Punkten des Bildschirms wenigstens annähernd konvergieren.

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2.) Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Farbfernsehbildröhre einen Bildschirm mit einer Vielzahl von Tripein (13, 13a, 13b) aus verschiedenen Farbleuchtstoffelementen und eine entsprechende, im Abstand von den Farbleuchtstoffelementen angeordnete Farbwahlelektrode (14) mit einer Vielzahl von Löchern (15) enthält.

3.) Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Farbfernsehbildröhre einen Bildschirm mit einer Vielzahl von verschiedenen Farbleuchtstoff streifen und eine entsprechende, im Abstand von den Farbleuchtstoff elementen angeordnete Farbwahlelektrode (14) ruit einer Vielzahl von länglichen, schlitzförmigen Löchern (15) enthält.

4.) Farbbildwiedergabeeinrichturig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Strahlerzeugungssystera (16) mindestens eine magnetische Abschirmuncf (40 oder 41) enthält, die den lieg mindestens eines der Bündel umgibt und einen Teil des von diesem Bündel durchsetzten Äblenkfeldes ändert.

5.) Farhbildwiedergabeeinrichtuno. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Strahlerzeugungssystem magnetische Abschirmungen (40, 41) enthält, die den I-'eg der beiden äußeren von drei coplanaren Bündeln umgibt und so bemessen ist, daß die drei Bündel Raster im wesentlichen gleicher Größe abtasten.

6.) Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ablenkspulensatζ jeweils zwei toroidgewickelte Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen enthält.

7.) Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ablenkspulensatz jeweils zwei als Sattelspulen ausgebildete Horizontal- und Vertialablenkwicklungen enthält.

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u.) Farbbildwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ι daß der Ablenkspulensatz mindestens ein als Sattelspulen ausgebildetes Wicklungspaar enthält.

9.) Farbkildwieaergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ablenkspulensatz mindestens ein Paar Toroidwicklungen enthält.

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