DE2500818A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

PHN. 7313 Va/VΆ/Ζwan 21. 10. 197^;»

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.PHN- 7313
.·..-.: 9. Jan. 1975

Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit Mitteln zum Erzeugen di^eier Elektronenstrahlen, deren Achsen mit der Längsachse der Röhre nahezu in einer Ebene liegen, einem Bildschirm, der sich nahezu senkrecht zu der genannten Längsachse erstreckt und auf dew die Elektronenstrahlen drei nahezu zusammenfallende Elektronei flecke erzeugen, einer ersten astigmatisehen Ablenkspule zum Ablenken der drei Elektronenstrahlen in einer ersten Richtungsenkrecht zu der genannten Längsachse und parallel zu der genannten Ebene, sowie einer zweiten astigmatischen Ablenkspule zum Ablenken der drei Elektronenstrahlen in einer zweiten Richtung senkrecht zu der genannten Längsachse und senkrecht zu der- genannten Ebene, wobei die ineridionale Bll.l-

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ebene der ersten Ablenkspule nahezu mit dem Bildschirm zusammenfällt und die sagittale Bildebene dieser Spule innerhalb der Röhre liegt und wobei die sagittale Bildebene der zweiten Ablenkspule nahezu mit dem Bildschirm zusammenfällt und die meridionale Bildebene dieser Spule innerhalb der Röhre liegt.

Eine derartige Kathodenstrahlröhre mit Ablenkspulen ist aus der USA-Patentschrift 2.866.125 bekannt. Darin wird beschrieben, dass eine Ablenkspule einen Elektronen strahl nicht nur ablenkt·, sondern auch fokussiert, und dass durch Anwendung einer astigmatischen Ablenkspule der Elektronenstrahl nicht zu einem punktförmigen Fokus, sondern zu zwei in einiger Entfernung voneinander liegenden zueinander senkrechten linienförmigen Fokussen fokussiert wird. Die Bildebene, in der der linienförmige Fokus zu der Ablenkrichtung parallel ist, wird als die sagittale Bildebene bezeichnet, während die Bildebene, in der die linienförmige Fokus zu der Ablenkrichtung senkrecht ist, als die meridionale Bildebene bezeichnet wird. Indem die drei Elektronenstrahlen zusammen als ein einziger flacher bandförmiger Strahl betrachtet werden, degeneriert der linienförmige Fokus, den die erste und die zweite Ablenkspule auf dem Bildschirm erzeugen würden, zu einem Punkt. Mit anderen Worten: die drei Elektronenflecken der einzelnen Elektronenstrahlen sind auch bei Ablenkung stets in einem einzigen Punkt konvergiert. Dies hat den grossen Vorteil, dass zusätzliche Mittel, um die Elektronenstrahlen während der Ablenkung in einem einzigen Punkt zu konvergieren, und zwar die sogenannten dynamischen

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Konvergenzmittel, die in einer Röhre mit den Elektronenstrah^J in Deltakonfiguration notwendig sind, weggelassen werden können.

Ein Nachteil einer derartigen Kathodenstrahlröhre ist aber der, dass die Ablenkspulen auch die drei Elektronenstrahlen je für sich zu einem linienförmigen Fokus fokussieren wodurch die drei Auftrefflecke eine etwas elliptische Form erhalten, deren Längsrichtung zu der genannten Ebene durch die Elektronenstrahlen senkrecht ist.

Die Ez'findung bezweckt, diesen Nachteil zu

vermeiden und möglichst geringe Abmessungen der drei zusammenfallenden Elektronenflecke zu erhalten.

Nach der Erfindung ist eine Kathodenstrahlröhre der im ersten Absatz erwähnten Art mit Mitteln versehen, die eine astigmatische Elektronenlinse ztim Beschränken der Abmessung der Elektronenflecke in der genannten zweiten Richtung bilden. Diese astigmatische Elektronenlinse kann dabei entweder zum Beschränken der Abmessung in der genannten zweiteii Richtung der Elektronenstrahlen beim Durchgang durch die Ablenkspulen oder zum Ausgleichen der zu starken Fokussierung in der genannten zweiten Richtung der Elektronenstrahlen beim Durchgang durch die Ablenkspulen dienen.

Die Mittel, die eine astigmatische Elektronenlinse bilden, können ein astigmatisches Element enthalten, das in einer Elektrode der Mittel zum Erzeugen der Elektronenstrahlen angebracht ist, wie z.B. eine langgestreckte Öffnung in einer Elektrode oder eine Platte mit einer nichtkreisförmigen öffnung, die in einer zylindrischen Elektrode angebracht ist.

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Die Mittel, die eine astigmatische Elektronenlin; bilden, können auch einen magnetischen Vierpol enthalten, dessen Achse nahezu mit dem mittleren Elektronenstrahl zusammenfällt. Ein derartiger magnetischer Vierpol kann mit zusätzlichen Spulen auf dem Kern der Ablenkspule gebildet werden und kann auch aus einer oder mehreren dauermagnetischen. Scheiben um den Hals der Röhre bestehen. Die konvergierende bzw. divergierende Wirkung, die ein derartiger Vierpol auf jeden einzelnen Strahl ausübt, ist mit einer konvergierenden bzw. divergierenden Wirkung auf die drei Strahlen zusammen gepaart. Der letztere Effekt kann aber auf einfache Weise dadurch berücksichtigt werden, dass der Winkel, den die Achsen der Elektronenstrahlen vor der Ablenkung miteinander einschliessen, angepasst wird.

Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise an Ilanc der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Farbbildwiedergaberöhre nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Elektronenstrahlerzeugungssystem für die Röhre nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Elektronenstrahlerzeugungssystems für die Röhre nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 · dargestellte Far bbildwie der gäbe -

röhre ist vom Loch- oder Schlitzmaskentyp. Die Röhre enthält eine evakuierte Umhüllung 1, die aus einem Hals.2, einem Konus 3 und einem Frontglas k besteht. In dem Hals 2 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystern 5 angeordnet, das drei Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 erzeugt, die von den Ablenk-

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spulen 9 über einen auf dem Frontglas 4 angebrachten Bildschirr

10 abgelenkt werden. Dieses Elektronens.tralilerzeugungssystom wird an Hand der Figuren 2 und 3 näher erläutert. Vor dem Bildschirm 10 ist eine Maske 11 angebracht, die mit einer Vielzahl von Offnungen 12 versehen ist. Auf bekannte Weise ver· den die Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 derart von der Maske

11 ausgewählt, dass der Elektronenstrahl 6 nur rot axxfleuchtende Leuchtstoffgebiete des Bildschrimes 10 trifft und die Elektronenstrahlen 7 und 8 nur grün bzw. blau aufleuchtende Gebiete treffen. Die Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 werden vom Elektronenstrahlerzeugungssystem 5 mit ihren Achsen in einer Ebene, d.h. in der Zeichnungsebene der Figuren 1, 2 und 3, erzeugt. Die Elektronenstrahlen tasten den Leuchtstoff schiin. unter dem Einfluss der Ablenkspulen derart ab, dass ein Linienraster beschrieben wird, dessen parallele Linien zu der Zeichnungsebene der Flg. 1 parallel sind. Die LexxchtStoffgebiete werden durch Leuchtstoffstreifen gebildet, deren Längsrichtung zu der Zeichnungsebene der Fig. 1 nahezu senkrecht ist. Die Leuchtstoffgebiete können auch durch Leuchtstoff punkte gebildet werden, die in einem hexagonalen Muster angeordnet sind. Die Ablenkspxxlen 9 sind nach der vorgenannter. USA-Patentschrift 2.866.125 derart aufgebaut, dass die Konvergenz der Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 bei Ablenkung über den Bildschirm 10 erhalten bleibt. \I±e auch bereits erwähnt wurde,'weist eine derartige Ablenkspule aber ausserdem die Eigenschaft auf, dass die Auftreffflecke der Strahlen 6, 7 und 8 senkrecht zu der Zeichnungsebene der Fig. 1 ausgedc-lv·:: werden. Das Elektronenstrahlcrzeugungssystem 3 j das an Hand

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der Figuren 2 und 3 näher erläutert wird, ist derart aufgebaut, dass dieser nachteilige Effekt ausgeglichen wird.

Das in Fig. 2 gezeigte Elektronenstrahlerzeugungesystem enthält drei gesonderte Elektronenstrahlerzeugungssysteme, die je eine Kathode 13» ein erstes Gitter 14 (Steuergitter), ein zweites Gitter 15» ein drittes Gitter \6 und ein viertes Gitter 17 enthalten. Die vierten Gitter 17 liegen an der gleichen Spannung wie die Maske 11, der Bildschirm 10 und eine nicht dargestellte leitende Schicht auf der Innenwand des Konus 3· Die Offnungen 18 in den ersten Gittern 14 sind langgestreckt und weisen eine Länge senkrecht zu der Zeichnungsebene von 0,9 nun und eine Breite in der Zeichnungsebene von 0,5 mm auf. Weiter ist in den dritten Gittern 16 eine Platte 20 mit einer langgestreckten Öffnung mit einer Länge in der Zeichnungsebene von 7>6 ^mm und einer Breite senkrecht zu der Zeichnungsebene von 5 rnm angebracht. Die Öffnung 19.ini zweiten Gitter 15 ist kreisförmig und weist einen Durchmesser von 0,9 nun auf. Die der Seite des zweiten Gitters 15 zugekehrt Öffnung des dritten Gitters 16 weist einen Durchmesser von 2 mm auf. Der grösste Durchmesser der Gitter 16 und 17 ist 7₃ö mm. Die Gitter 14, 15» 16 und 17 führen Spannungen von O V, 50 V, k,k kV bzw. 25 kV. Rings um den Hals 2 ist ein dauermagnetischer Viex-pol 21 angeordnet, der zwei dauermagnetische Ringe 22 und 23 enthält, die je zyklisch Noi'd-Süd-Nord-Süd an ihrem Umfang magnetisiert sind. Auf bekannte Weise können durch Drehung dieser beiden Ringe die Stärke und die Orientation des erhaltenen Vierpolfeldes eingestellt werden. Der Vierpol 21 beeinflusst nicht nur die Fokussierung jedes einzelnen Elektronenstrahls 6, 7 und 8, sondern auch ihre gegeiisai C,';

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Konvergenz. Diese Tatsache soll bei der Bestimmung des ¥inkels, den die Achsen der Elektronens trahlerzeugungs sys tene miteinander einschliessen, berücksichtigt werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Elektronenstrahler zeugüngs sy st em enthält zusammenfassend px'o erzeugter Elektronenstrahl drei astigmatische Elektronenlinsen, und .zwar die Öffnung 18 im ersten Gitter lh, die Platte 20 im dritten Gitter 16 und den Vierpol 21. Die Platte 20 kann auch im vierten Gitter 17 angebracht werden und hat dann die gleiche Wirkung, wenn sie um 90° gedreht wird. Die günstigster Ergebnisse werden erzielt mit: nur einer langgestreclten Öffnung im ersten Gitter (a); oder mit einer derartigen öffnung in Vereinigung mit einer Platte im dritten Gitter (Ε); oder in Vereinigung mit einem Vierpol (c). ¥eiter werden günstige Ergebnisse mit einer Platte mit einer rechteckigen Öffnung im zweiten Gitter erzielt (d). Die letztere Platte befindet sich im zylindrischen Teil des zweiten Gitters unmittelbar neben der Öffnung 19; die rechteckige Öffnung darin weist eine Länge in der Zeichnungsebene von 4,5 ^Tiim und. eine Höhe senkrecht zu der Zeichnungsebene von 2 mm auf.

In der nachstehenden Tabelle ist das Ergebnis, in Abmessungen des Elektronenflecks ausgedrückt, für die Fälle A, B, C und D für nicht abgelenkten Strahl (Mitte) und für zu einer Ecke des Bildschirmes abgelenkten Strahl (Ecke) undfür Strahlströme von 500 und 2500 /uA angegeben. Dabei ist χ die Abmessung in mm des Auftreffflecks in der Zeichnungsebene und y die Abmessung in mm senkrecht zu dieser Ebene, wobei χ im allgemeinen horizontal und y vertikal ist.

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-S-

A B C D

Mitte

500 /UA

χ

y

2500/uA

X

y

Ecke

500 /uA

3,1 3,7 4,1 3,6

2500/uA

X

y

0,7 0,7 0,8 1,3

2,5 2,4 2,4 1,5

2,0 1,9 2,1 3,5 ·

4,8 4,2 4,3 3,5

χ y

5,0 5,0. 5,2 8,0

45o 4,8 6,0

2,0 2,8 2,1 3,4

Fig. 3 zeigt eine andere Bauart des Elektronen-

Strahlerzeugungssystems 5· Dieses ist ein integriertes System, das drei Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 erzeugt, die von
verschiedenen Kathoden 24, 25 und 26 emittiert werden und ein gemeinsames erstes Gitter 27, ein zweites Gitter 28, ein
drittes Gitter 29 und ein viertes Gitter 30 durchlaufen. Die~ Öffnungen im vierten Gitter 30 sind auf bekannte Weise etwas exzentrisch zu den Offnungen im dritten Gitter 29 angeordnet, um Konvergenz der Elektronenstrahlen 6, 7 und 8 zu erhalten. Diese Konvergenz wird von dem Vierpol 31 mitbeeinflusst, der mit dem Vierpol 21 der Fig. 2 identisch, ist. Ein derartiges
Elektronenstrahlerzeugungssystem eignet sich besonders gut zur Anwendung mit einem Vierpol im Zusammenhang mit den geringen Herstellungstoleranzen, die eine genaue Ausrichtung in bezug auf den Vierpol gewährleisten. Bei Anwendung langgestreckter Öffnungen im ersten Gitter 27 sind die erzielten Ergebnisse
weiter etwa den mit dem Elek"troiienstrahlerzeugungssvä;em nach Fig. 2 für die Fälle A und C erzielten Ergebnissen gleichwertig.

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Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1 . V Kathodens tra.hlröhre mit Mitteln zum Erzeugen

   dreier IDlektroiienstrahleii, deren Achsen mit der Längsachse der Röhre nahezu in einer Ebene liegen j einem Bildschirm, der sich nahezu senkrecht zu der genannten Längsachse erstreckt und auf dem die Elektronenstrahlen drei naliezii zusammenfallende Elektronenflecke erzeugen; einer ersten astigmatischen Ablenkspule zum Ablenken der drei Elektronenstrahlen in einer ersten Richtung senkrecht zu der genannten Längsachse und parallel zu der genannten Ebene, sowie einer zweiten astigmatischen Ablenkspule zum Ablenken der drei Elektronenstrahlen in einer zweiten Richtung senkrecht zu der genannten Längsachse und senkrecht zu der genannten Ebene, wobei die meridionale Bildebene der ersten Ablenkspule nahezu mit dem Bildschirm zusammenfällt und die sagittale Bildebene dieser Spule innerhalb der Röhre liegt, und. wobei die sagittale Bildebene der zweiten Ablenkspule nahezu mit dem Bildschirm zusammenfällt und die meridionale Bildebene dieser Spule innerhalb der Röhre liegt, dadurch gekennzeiehrr■-· dass die Röhre mit Mitteln versehen ist, die eine astigmatisehe Elektronenlinse zur Beschränkung der Abmessung der Elektronenflecken in der genannten zweiten Richtung bilden.
2. 2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, dass die Mittel, die eine astigmatische Elektronenlinse bilden, ein astigmatisches Element enthalten, das in einer Elektrode der Mittel zum Erzeugen der drei Elelctronenstrahlen angebracht ist.

   3· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch

   gekennzeichnet, dass das genannte astigmatlsclie Element dürr.-.

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   eine langgestreckte öffnung in der genannten Elektrode gebildet ist.

   k. Kathodenstrahlröhre nach Anspxmch 2, dadurch

   gekennzeichnet, dass das genannte astigmatische Element durch eine Platte mit einer nichtkreisföirmxgen öffnung gebildet wird, die in einer zylindrischen Elektrode angebracht ist. 5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die eine astigmatische Elektronenlinse bilden, einen magnetischen Vierpol enthalten, dessen Achse nahezu mit dem mittleren Elektronenstrahl zusammenfällt.

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