DE2545718C2 - Kathodenstrahl-Farbbildröhre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlfarbbildröhre mit einem Kolben, bestehend aus einem Halsteil, einem daran anschließenden trichterförmigen Teil und einer einen Leuchtschirm tragenden, den Trichterteil abschließenden Frontscheibe, mit einer vor dem Leuchtschirm angebrachten Lochblende, mit einem im Halsteil angeordneten Elektronenstrahlerzeugersystem mit drei in einer Ebene parallel zueinander liegenden Strahlerzeugern, mit einem magnetischen Ablenkjoch und einer Konvergenzspule auf dem Kolben zum Erzeugen horizontaler und vertikaler magnetischer Ablenk- und Konvergenzfelder und mit Einbauteilen hoher magnetischer Permeabilität im Halsteil der Röhre in der Nähe der beiden äußeren Seitenstrahlen, die zur Korrektur von Ablenkfehlern durch Beeinflussung der Ablenkfelder ausgebildet sind. Derartige Einbauten sind vorgesehen, auftretende Abbildungsfehler, irisbesondere die Fleckunschärfe zu vermindern oder ganz aufzuheben.

Zur Erzeugung eines aus den drei Elektronenstrahl gebildeten Bildpunktes auf dem Leuchtschirm ist es erforderlich, die Achsen der Elektronenstrahlen konvergent verlaufen zu lassen. Nach der DE-OS 22 23 369 ist es aus der US-PS 29 57 106 bekannt, die Elektronenstrahlerzeugersysteme achskonvergent anzuordnen, so daß die Konvergenz der Elektronenstrahlen ohne weitere Maßnahmen erreicht wird. Als nachteilig wird hierfür angegeben, daß bei der Jnline-Anordnung der Systeme der Abstand der äußeren Systeme und damit auch der Durchmesser des Halsteiles des Röhrenkolbens unerwünscht groß werden.

Zur Herstellung von Enghalsröhren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Elektronenstrahlerzeugersysteme zumindest parallel anzuordnen. Eine hierbei erforderliche Strahlenbündelung kann mit Hilfe von Konvergenzspulen bewirkt werden. Die Strahlenablenkung wird duch ein Ablenkjoch erreicht Sowohl die Konvergenzspulen als auch das Ablenkjoch umfassen den Röhrenkolben ringförmig. Diese Gattung der Kathodenstrahlfarbbildröhren weist jedoch den Nachteil auf, daß wegen der speziellen inhomogenen Magnetfelder, die zur Erzielung des erforderlichen Ablenkrasters im Röhrenkolben erzeugt werden, sich Bildunschärfen in Abhängigkeit von der Ablenkung einstellen. Aus diesem Grund wird die Bildqualität zu den Rändern und besonders zu den Ecken des Leuchtschirmes hin schlechter.

Eine Hauptursache für solche Fleckunschärfen ist in der Lage der Elektronenstrahlen bezüglich der Röhrenachse zu sehen. Es ist bekannt, daß die Fleckunschärfe der Elektronenstrahlen proportional der Potenz η des Abstandes Sg der Elektronenstrahlen von der Achse der Röhre ist. Die Potenz ist normalerweise gleich oder größer dem Wert 1,3. Bei einer Inline-Anordnung ergibt sich somit ein Wert für Sg, der j/3mal größer ist als dies der Fall sein würde, wenn eine Delta-Anordnung Verwendung finden würde.

Aus der DE-OS 22 23 369 ist es weiterhin bekannt, zur Verringerung von Koma-Abbildungsfehlern die beiden äußeren Elektronenstrahlen, die Seitenstrahlen, jeweils über ein Wegestück mit Abschirmringen aus Materialien hoher magnetischer Permeabilität zu umschließen und damit dem Einfluß sowohl des Konvergenz- als auch des Ablenkfeldes zu entziehen. Zwar wird hierdurch der Koma-Abbildungsfehler geringfügig gemindert, gleichzeitig aber werden die Seitenstrahlen der Wirkung des Konvergenz- und des Ablenkfeldes entzogen.

Die F i g. 1 zeigt die Verformung eines Elektronenstrahles in einem inhomogenen, kissenartigen Horizontal-Ablenk-Magnetfeld. Wegen des kissenartigen Ablenkfeldes 4 wirken auf den Elektronenstrahl 1 ortsabhängige Kräfte ein. Wird der Elektronenstrahl zur Ecke des Leuchschirmes hin angelenkt, verformt er sich, bedingt durch die ungleichen Kräfte, zu einer Ellipse 2, deren größere Achse in der Horizontalebene liegt. Das Ausmaß der Fleckunschärfe des in der Zeichnung wiedergegebenen Seitenstrahles 1 bei einer Ablenkung zur rechten Seite ist nicht identisch mit der zur linken Seite des Leuchtschirmes hin. Dadurch ergibt sich eine unsymmetrische Verformung des Elektronenstrahles. Die ebenfalls in F i g. 1 dargestellte Kennlinie 6 zeigt schematisch die Größe der Magnetflußdichte, die in horizontaler Ablenkrichtung zunimmt. Die Fleckunschärfe wird durch die Ungleichförmigkeit des Konvergenzfeldes hervorgerufen Und durch die Ablenkfelder weiterhin vergrößert, wobei die Form der Seitenstrahlen, wie in F i g. 2 dargestellt, an den Ecken des Leuchtschirmes immer langer und dünner wird. Da die

meisten Kathodenstrahlfarbbildröhren ein Schirmverhältnis von 4:3 haben, ist die Fleckunschärfe in der ! Horizontalrichtung und in den diagonalen Richtungen größer. Daraus erfolgt eine Beeinträchtigung der Bildauflösung bei dieser Kathodenstrahlfi-rbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahtsystem an den Ecken des Leuchtschirmes. Weil darüber hinaus der Auftreff-' durchmesser des Elektronenstrahles in der Vertikalebene relativ kleiner wird, wird in dieser Bildröhre ein Moire-Muster erzeugt

Ein weiterer wichtiger Punkt liegt in der Veränderung ': der Punktgröße beim Auftreffen des Elektronenstrahles auf den Leuchtschirm von Bildpunkt zu Bildpunkt. Dieser Fehler tritt speziell bei einem hohen Elektronenstrahlstrom auf. Während bei einem niedrigen Strahlstrom die richtige Konvergenz entsteht, tritt bei einem relativ hohen Strahlstrom eine fehlerhafte Konvergenz ein, so daß die drei Farbbilder als gegeneinander verrutscht erscheinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug.unde, eine Kathodenstrahlfarbbildröhre der vorerwähnten Gattung zu schaffen, bei der die von der Ungleichförmigkeit der Ablenkfelder bewirkte Fleckunschärfe der Elektronenstrahlen vermieden oder zumindest soweit verringert wird, daß sie nicht störend wirkt, wobei die Elektronenstrahlen ständig von den Ablenk- und Konvergenzfeldern beeinflußt werder.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem die Einbauteile jedem der beiden Seitenstrahlen paarweise zugeordnet und symmetrisch ober- und unterhalb der Ebene, in der die Strahlerzeuger liegen, sowie gegen die Seitenstrahlen zum Mittelstrahl nin versetzt angeordnet sind. Durch diese Einbauten werden die steuernden Magnetfelder derart beeinflußt bzw. verzerrt, daß die obengenannten Abbildungsfehler reduziert werden.

Ein platzsparender Aufbau wird erreicht, wenn die Einbauteile in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems angeordnet sind. Als vorteilhaft erwies sich, die Einbauteile als dünne Metallplatten in Rechteckform auszubilden und senkrecht zur Ebene der Elektronenstrahlen anzuordnen. Eine Verstärkung des Magnetflusses wird erreicht, wenn die Einbauteile im wesentlichen eine Dreieckform aufweisen, die mit den Spitzen aufeinander ausgerichtet sind. Besonders günstig ist es, wenn die Einbauteile einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung erläutert. Es zeigt hierbei

F i g. 1 die Verformung eines Elektronenstrahles in einem ungleichförmigen, kissenartigen Horizontalablenkungs-Magnetfeld,

F i g. 2 die Verformung eines Elektronenstrahles auf dem Leuchtschirm in Abhängigkeit von seiner Auslenkung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Kathodenstrahlfarbbildröhre,

F i g. 4 das unverzerrte, vom Ablenkjoch erzeugte Magnetfeld der gattungsgemäßen Farbbildröhre, ao

F i g. 5 die Perspektive eines Elektronenstrahlerzeugersystems,

Fig.6 eine Aufsicht auf das mit den Einbauteilen ausgestattete Elektronenstrahlerzeugersystem,

Fig. 7 eine Perspektive der in Fig. 6 dargestellten b5 Einbauteile,

F i g. 8 eine Darstellung des den Elektronenstrahl beeinflussenden, von den Einbauteilen ausgehenden Magnetfeldes,

Fig.9 die Magnetflußdichte in Abhängigkeit vom Abstand des Elektronenstrahles von den Einbauteilen,

Fi g. 10 die Fleckunschärfe der drei Elektronenstrahlen mit und ohne Einbauteile in Abhängigkeit von der Auslenkung, und

F i g. 11 die Verminderung der Fleckunschärfe der Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von dem Strahlstrom.

In der Fig.3 ist eine Kathodenstrahlfarbbildröhre 8 dargestellt, die eine Frontscheibe 10, einen Halsteil 20 und einen Trichterteil 19 aufweist- Auf die Innenfläche der Frontscheibe 10 ist ein Leuchtschirm 12 aufgetragen, dessen rote, grüne und blaue Phosphorteilchen die Form von Punkten oder Streifen haben können. Im Inneren der Farbbildröhre 8 ist nahe dem Leuchtschirm

12 eine Lochblende 14 angeordnet. In diese Lochblende 14 sind mehrere Löcher 13 eingearbeitet Diese Löcher

13 sind so ausgerichtet, daß die Elektronenstrahlen B, C, R nur auf den ihnen zugeordneten Phosphor-Farbteilchen auftreffen können. Im Inneren des Halsteiles 20 ist ein Elektronenstrahlerzeugersystem 16 angeordnet, das sich aus drei nebeneinander ausgerichteten Strahlerzeugern zusammensetzt, welche die drei Elektronenstrahlen B, Gund Remittieren.

Die Bahnen für die Elektronenstrahlen liegen in einer Horizontalebene. Der Mittelstrahl G ist entlang der Achse der Bildröhre geführt; die beiden Seitenstrahlen ßund R sind zur Bildröhrenachse geneigt.

Um die Außenseite des Trichterteils 19 ist ein Ablenkjoch 22 angeordnet. Dieses Ablenkjoch 22 erzeugt ein Magnetfeld, das die Elektronenstrahlen derart beeinflußt, daß auf dem Leuchtschirm ein Raster entsteht.

Hinter dem Ablenkjoch 22 ist auf dem Halsteil 20 der Bildröhre eine Konvergenzspule 24 montiert, die eine becherartige Konvergenzanode 18 umschließt, die an der Austrittsseite des Elektronenstrahlerzeugersystems 16 befestigt ist. Diese becherartige Konvergenzanode 18 weist magnetische Abschirmungen auf, die zwischen dem Mittelstrahl G und den Seitenstrahlen B und R angeordnet sind und die Elektronenstrahlen gegen die Konvergenzfelder der anderen Elektronenstrahlen abschirmen.

In F i g. 4 ist das magnetische Ablenkfeld dargestellt, das von dem Ablenkjoch 22 erzeugt wird. Das Magnetfeld zur horizontalen Ablenkung der Elektronenstrahlen wird durch voll ausgezogene Magnetflußlinien 26, die in einer im wesentlichen vertikalen Richtung geführt sind, dargestellt. Dieses Magnetfeld ist kissenförmig gestaltet; die Magnetflußlinien verlaufen konvex. Dieses horizontale Ablenkfeld erzeugt bei den Elektronenstrahlen einen negativen, horizontalen und isotropischen Astigmatismus.

F i g. 4 zeigt weiterhin gestrichelt Magnetflußlinien 28 für die Ablenkung in Vertikalrichtung. Dieses Vertikalablenkungs-Magnetfeld ist tonnenförmig gestaltet; die Feldlinien verlaufen konkav.

In F i g. 5 ist das von einer Haltevorrichtung 46 getragene und durch eine Stirnwand 42 abgeschlossene Elektronenstrahlerzeugersystem 16 dargestellt. In der Stirnwand 42 befinden sich die Elektronenstrahl-Austrittsöffnungen 40. Ober- und unterhalb der Austrittsöffnung 40 der Seitenstrahlen R und i> sind vermittels von Hälttrüngen 32 die Einbauteile 30 derart angebracht, daß sie mit dem Ablenk- und dem Konvergenzmagnetfeld gekoppelt sind, Diese Einbauteile 30 bestehen aus einem Material mit starker magnetischer Permeabilität.

Zwischen den einzelnen Elektronenstrahlen sind Abschirmungen 38 an der Stirnwand 42 angebracht, die auf ihren der Stirnwand entgegengesetzten Enden Raster-Steueriteile 34 und 36 aufweisen, die das magnetische Ablenkfeld beeinflussen. Die Raster-Steuerteile 36 ·> verstärken den auf den mittleren Elektronenstrahl G einwirkenden horizontalen Magnetfluß. Gleichzeitig schwächen sie den Magnetfluß in vertikaler Richtung ab. Die Raster-Steuerteile 34 schwächen den Horizontalablenk- und Vertikalablenk-Magnetfluß der Seitenstrah- ι ο len ab. Dadurch wird ein gleichmäßiges Raster erzeugt, das die Wirkung der Einbauteile noch weiter unterstützt.

In F i g. 6 sind die drei Elektronenstrahlen B, G und R dargestellt. Die Einbauteile 30 sind den Seitenstrahlen B und R zugeordnet und von den Zentren der Seitenstrahlen aus zum Mittelstrahl G hin um den Abstand d verschoben. Die Einbauteile 30 weisen eine Dicke Tauf. Die Dicke Tist zweckmäßig kleiner ausgeführt als der Durchmesser des Seitenstrahles, dessen Verformung reduziert werden soll. Dadurch entsteht zwischen dem oberen und dem unteren Einbauteil ein hoher Magnettfluß. In der einfachsten Ausführung haben diese Einbauteile, wie in Fig. 6 dargestellt, die Form einer dünnen Rechteckplatte. Wie aus F i g. 7 hervorgeht, verlaufen die Einbauteile 30 mit ihrer Länge W parallel zur Röhrenachse Z-Zund mit ihrer Höhe H parallel zur Vertikalachse Y-Y.

Die Einbauteile können beispielsweise folgende Abmessungen aufweisen: Der Abstand Sg eines Seitenstrahles von der Röhrenachse beträgt beispielsweise 8,4 mm. Die Einbauteile sind als Rechteckplatten mit einer Länge W von 10,00 mm, einer Höhe H von 7,00 mm und einer Dicke Γ von 0,25 mm ausgeführt Der Abstand / zwischen dem oberen und dem unteren Einbauteil kann 3,5 mm und der Abstand dzum Zentrum des Seitenstrahles kann 0,5 mm betragen. Die Ausführungsform, Abmessungen und Anordnung der Einbauteile werden unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Fleckunschärfe, die von den Magnetfeldern des Ablenkjochs und der Konvergenzspule verursacht werden, bestimmt. Sie lassen sich theoretisch jedoch nicht leicht erfassen. Die Bestimmung in der Praxis erfolgt durch Probieren unter Einbeziehung der gesamten Eigenschaften der Farbbildröhre. In Fig. 8 und Fig.9 ist das Verhalten der Einbauteile des Ausführungsbeispieles gezeigt In F i g. 8 ist der Einfiuß des zwischen den Einbauteilen 30 aufgebauten Magnetfeldes 48 dargestellt Die durch die Pfeile gekennzeichneten, in Größe und Richtung ungleichen Kräfte wirken auf den Elektronenstrahl R ein und verzerren ihn zu einer gestrichelt dargestellten Ellipse, derer, größere Achse in vertikaler Richtung liegt In F i g. 9 zeigt eine Kurve 50 die Verteilung der Magnetflußdichte in der Nähe der Einbauteile 30. Durch das Ablenk- und Konvergenzfeld werden die Elektronenstrahlen durch die auf sie einwirkenden Kräfte in eine Ellipsenform gedrückt, deren größere Achse, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erklärt worden ist, in der Horizontalebene liegt Die Strahlverformungen heben sich aufgrund der ungleichförmigen Magnetfelder gegenseitig auf, so daß die auf den Leuchtschirm auftreffenden Elektronenstrahlen im Querschnitt fast kreisförmig sind.

Das in der Fig. 10 wiedergegebene Kennlinienfeld zeigt die Abhängigkeit der Fleckunschärfe von der Horizontalablenkung. Die Größe der Fleckunschärfe wird durch das Verhältnis B/A ausgedrückt. A ist der Durchmesser des Strahlenflecks auf dem Leuchtschirm in Vertikalrichtung und B der Durchmesser in Horizontalrichtung. Die Kurven 52 und 54 zeigen die Fleckunschärfe der seitlichen Elektronenstrahlen bei nicht vorgesehenen Einbauteilen. Die Kennlinie 56 stellt die Fleckunschärfe des Mittelstrahles G für den gleichen Fall dar. Der mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Kurvenverlauf 58 gibt die Fleckunschärfe der Seitenstrahlen R und B bei vorhandenen Einbauteilen wieder.

Der Leuchtpunkt ist dann ein Kreis, wenn das Verhältnis B/A gleich 1 ist. In der Fig. 10 ist zu erkennen, daß die Fleckunschärfe der Seitenstrahlen sehr viel größer ist als jene des Mittelstrahles. Sie verhält sich zudem noch asymmetrisch. Mit den Einbauteilen lassen sich die Ablenkfehler auf weniger als die Hälfte verringern, wie dies vermittels Vergleich der Kurven 52 und 54 mit der Kurve 58 zu sehen ist Die Verformung kann noch weiter verringert werden, so daß sie jener des Mittelstrahles G gleicht

Damit aber ist die Verschlechterung der Bildauflösung infolge der Fleckunschärfe geringer als dies bei konventionellen Bildröhren der Fall ist, bei denen die Einbauteile nicht vorgesehen sind. Weiterhin entsteht durch die geringe Fleckunschärfe keine Verschiebung der Rasterbilder.

In F i g. 11 ist die Größe der Fleckunschärfe in Abhängigkeit vom Strahlstrom Ik dargestellt. Die gestrichelte Kurve 60 zeigt den Verlauf des Verhältnisses B/A bei einer konventionellen Farbbildröhre. Der Wert der Fleckunschärfe B/A steigt mit anwachsendem Strom Ik stark an. Bei der erfindungsgemäßen Bildröhre ist der Anstieg der zugehörigen Kurve 62 nur gering und beträgt weniger als 40% des Wertes, der bei konventionellen Bildröhren zu beobachten ist Da die Fleckunschärfe auch beim Ansteigen des Strahlstromes nicht sehr groß wird, werden die Nachteile, die bei konventionellen Bildröhren bei starken Strahlströmen zu beobachten sind, vermieden. Bei den bisher bekannten Bildröhren kommt es bei großen Strahlströmen zu Konvergenzfehlern, obgleich eine Konvergenz bei geringen Strahlströmen gegeben ist Durch die Einbauteile wird damit die Qualität des helleren Bildes gegenüber bekannten Farbbildröhren stark verbessert Durch diese Einbauteile können Kathodenstrahlfarbbildröhren hergestellt werden, die sich durch äußerst geringe, durch die Ungielchförmlgk^it'cier Ablerikfelder hervorgerufenen Äblerucfehler auszeichnen.

Hierzu 3 Blatt; Zeichnungen

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Claims (5)

1. Patentansprüche:

   !. Kathodenstrahlfarbbildröhre mit einem Kolben, bestehend aus einem Halsteil, einem daran anschließenden trichterförmigen Teil und einer einen Leuchtschirm tragenden, den Trichterteil abschließenden Frontscheibe, mit einer vor dem Leuchtschirm angebrachten Lochblende, mit einem im Halsteil angeordneten Elektronenstrahlerzeugersystem mit drei in einer Ebene parallel zueinander liegenden Strahlerzeugern, mit einem magnetischen Ablenkjoch und einer Konvergenzspule auf dem Kolben zum Erzeugen horizontaler und vertikaler magnetischer Ablenk- und Konvergenzfelder und mit Einbauteilen hoher magnetischer Permeabilität im Halsteil der Röhre in der Nähe der beiden äußeren Seitenstrahlen, die zur Korrektur von Ablenkfehlern durch Beeinflussung der Ablenkfelder ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (30) jedem der beiden Seitenstrahlen (R, B) paarweise zugeordnet und symmetrisch ober- und unterhalb der Ebene, in der die Strahlerzeuger liegen, sowie gegen die Seitenstrahlen zum Mittelstrahl (G) hin versetzt angeordnet sind.
2. 2. Kathodenstrahlfarbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (30) in der Nähe des Elektronenstrahlerzeugersystems (16) angeordnet sind.
3. 3. Kathodenstrahlfarbbildröhre nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (30) als dünne Metallplatten in Rechteckform ausgebildet und senkrecht zur Ebene der Elektronenstrahlen angeordnet sind.
4. 4. Kathodenstrahlfarbbildröhre nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (30) im wesentlichen eine Dreieckform aufweisen, die mit den Spitzen aufeinander ausgerichtet sind.
5. 5. Kathodenstrahlfarbbildröhre nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauteile (30) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.