DE2711266A1 - Konvergenzeinstellvorrichtung fuer eine in-line-bildroehre - Google Patents

Description

USSlJ 667,334 PWentaimil*

vom 17. März 1976 Dr. Dieter ν. Desold

Dip!.-Ing. Ftfcr Cc^ütz

DIpt.-lng. Weeing üsusler

8 München 83, Postfach 860668

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

Konvergenzeinstellvorrichtung für eine In-Line-Pildröhre

Die Erfindung bezieht sich auf eine Konvergenzeinstellvorrichtung für die drei Strahlen einer In-Line-Kathodenstrahlröhre.

Zu Farbwiedergabeeinrichtungen, wie sie in Farbfernsehempfängern verwendet werden, gehört eine Kathodenstrahlröhre, in welcher drei Elektronenstrahlen durch Farben darstellende Videosignale moduliert werden. Die Strahlen treffen auf entsprechenden Leuchtstoffbereichen auf der Innenseite des Bildschirms der Röhre auf und erzeugen ein Farbbild, wenn die Strahlen zum Überstreichen eines Rasters abgelenkt werden. Damit eine farbige Szene naturgetreu wiedergegeben wird, müssen die drei Strahlen praktisch auf dem Bildschirm an sämtlichen Punkten des Rasters konvergieren. Man kann die Strahlen an Punkten außerhalb der Rastermitte durch Verwendunq dynamischer Konvergenzeinrichtungen oder Anwendung von Selhstkonvergiertechniken oder durch

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beide Maßnahmen zum Konvergieren bringen. Unabhängig davon, welche Anordnung man verwendet, um die abgelenkten Strahlen konvergieren zu lassen, muß man für eine statische Konvergenz der nichtabgelenkten Strahlen in der Mitte des Bildschirmes sorgen. Statische Konvergenzeinrichtungen sind notwendig, weil Toleranzen bei der Herstellung der Elektronenstrahlsysteme und bei deren Einbau in den Bildröhrenhals häufig zu statischer Fehlkonvergenz führen.

In den US-PSen 3 725 831 und 3 808 570 sind statische Konverqenzeinrichtungen zur Verwendung bei einer Kathodenstrahlröhre rrit In-Line-Strahlsystemen beschrieben. Es handelt sich dort um vierpolige und sechspolige Magnetfehler, mit Hilfe deren die beiden äußeren Strahlen in entgegengesetzter bzw. gleicher Richtung verschoben werden, ohne daß dadurch der Mittelstrahl beeinflußt würde. Die Stärke der erzeugten Felder und die Bewegungsrichtung der Strahlen wird durch gegenseitiges Verdrehen bzw. Verdrehen in der gleichen Richtung eines Paares vierpoliger Elemente um den Röhrenhals der Bildröhre und durch ähnliche Bewegungen eines Paares sechspoliger Elemente bewirkt, wobei die ⁿole an diesen Elementen mit gleichen Abständen angeordnet sind.

Mit einer solchen Anordnung kann man die statische Konvergenz der drei Strahlen eines In-Line-Systems einer Farbfernsehbildröhre befriedigend einstellen. Selbst wenn die Pole der verschiedenen magnetischen Elemente so orientiert sind, daß sie vorbestimmte Feldstärken und Feldrichtungen erzeugen, wenn sie anfänglich auf dem Bildröhrenhals montiert sind, wirken sich jedoch Schwankungen des ursprünglich beobachteten Strahllandemusters von einer Röhre zur anderen für den Monteur hindernd gegen ein wirtschaftliches Vorgehen zur statischen Konvergenzeinstellung aus. Dieses Einstellproblem besteht sowohl, wennfaic Magnetelemente von Hand eingestellt werden, als auch wenn die Einstellung mechanisch gesteuert durch einen Motor mit Hilfe von Getrieberädern erfolgt, welche in Verzahnungen der Elemente eingreifen, wobei der Motor durch geeignete Schalter, welche

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vom Monteur bedient werden, gesteuert wird. Das Problem wird sogar noch größer, wenn die Strahlen nur eine leichte Fehlkonvergenz haben, weil dann eine kleine Bewegung der Magnetelemente in der falschen Richtung zu einer Vergrößerung der Fehlkonvergenz führen. Als Endergebnis können erhöhte Herstellungskosten infolge einer relativ langen Einstellzeit oder nicht optimaler Konvergenz, oder auch beider dieser Gründe, auftreten.

Line Konvergenzeinstellvorrichtung für die drei Strahlen eines In-Line-Systems einer Kathodenstrahlröhre enthält gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein erstes magnetfelderzeugendes Element, welches so orientiert ist, daß es eine anfängliche vorbestimmte Bewegung der beiden äußeren der drei Strahlen hervorruft. Ein zweites und ein drittes felderzeugendes Element sind so einstellbar, daß sie Magnetfelder veränderbarer Stärke und Richtung erzeugen, um die beiden äußeren Strahlen in entgegengesetzter bzw. in derselben Richtung zu bewegen, damit die drei Strahlen zum Konvergieren gebracht werden können.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer Strahlkonvergenzeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung die Konvergenzeinstelleinrichtung gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 bis 10 zeigen die Strahlkonvergenzwirkung der verschiedenen Elemente der Konvergenzeinstelleinrichtung gemäß den Ficf. 1 und 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Farbbildröhre hat einen Glaskolben 11, der an seiner Vorderseite ir.it einem Bildschirm 12 versehen ist, der an seiner inneren Oberfläche nicht dargestellte Leuchtstoffbereiche hat. In geringein Abstand von der Rückseite des Bildschirmes 12 befindet sich im Inneren der Röhre eine Lochmaske 13 mit einer Vielzahl von öffnungen, durch welche drei Eluktroneiistrahlen hindurchtreten und auf den Farbleuchtstoffen auftreffen. Um den Hals des Kolbens 11 herum ist ein Ablenkjoch

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14 angeordnet, welches bei Speisung mit Ablenkströmen die drei iJlektronenstrahlen ein Raster auf dem Bildschirm 12 schreiben läßt. Innerhalb des Halses der Röhre ist ein Elektroncnstrahlsystem 16 angeordnet, welches drei in einer i.bene liegende Strahlen R, G und B erzeugt. Um den Hals des Kolbens 11 herum ist im Bereich des Strahlsystems eine statische Konvergenz- und Farbreinheitsanordnung 15 vorgesehen.

Diese Anordnung 15 enthält gemäß Fig. 2 einen hohlen Zylinder 17, der über den Bildröhrenhals gemäß Fig. 1 paßt. An einem Ende hat der Zylinder 17 einen Außenflansch 18, am anderen Ende ist er mit einem Gewinde 19 und einer Mehrzahl einzelner Finger 20 versehen. Ein erster Magnetring 21 paßt über den Zylinder 17 und ist so festgelegt, daß er im montierten Zustand sich nicht um den Zylinder 17 drehen kann. Eine dünne Abstandsscheibe 22 aus geeignetem Material wie Papier, trennt ein paar vierpolige Magnetringe 23 und 24 von dem ersten Magnetring 21. Die vierpoligen Magnetringe 23 und 24 können sich um den Zylinder 17 drehen. Eine weitere Abstandsscheibe 22 trennt ein paar sechspolige Magnetringe 25 und 26 von dem vierpoligen Ring 24. Die Magnetringe 25 und 26 können sich ebenfalls um den Zylinder 17 drehen. Eine andere Abstandsscheibe 22 trennt einen ersten Farbreinheitsmagnetring 2 7 vom Magnetring 26, und eine weitere Abstandsscheibe 22 trennt ihrerseits einen zweiten Farbreinheitsmagnetring 28 vom ersten. Ein Feststellring 29 paßt auf den Zylinder 17 und wirkt mit dem Gewinde 19 zur Festlegung der drehbaren Magnetringe zusammen, wenn diese in ihrerJustierposition eingestellt sind. Dann wird eine Klemme 30 um die Finger gelegt, um den Zylinder 17 auf dem Hals des Röhrenkolbens 11 festzulegen. Jeder der Ringe 23, 24, 25, 26, 27 und 28 hat mindestens eine vorstehende Zunge 30, mit Hilfe deren er verdreht werden kann.

Mit Ausnahme des festen vier- und sechspoligen Magnetrings 21 gleichen die übrigen Teile der statischen Konvergenz- und Farbreinheitseinrichtung den in den erwähnten Patenten beschriebenen

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Einrichtungen. Die Ringe 23 und 24 haben jeweils ein Paar einander gegenüberliegender magnetischer Südpole und ein Paar gegenüber diesen versetzter und ebenfalls einander gegenüberliegender magnetischer Nordpole. Durch Verdrehen der vierpoligen Magnetringe 23 und 24 gegeneinander verändert man die Stärke des vierpoligen Magnetfeldes, und durch gemeinsames Verdrehen der Hagnetringe 23 und 24 ändert man die Richtung des vierpoligen Magnetfeldes, wodurch sich die Strahlen im Hals des Kolbens 11 beeinflussen lassen. Die Magnetringe 2 3 und 24 bewirken einander entgegengesetzte Verschiebungen der beiden äußeren Strahlen des In-Line-Systems und haben praktisch keine Wirkung auf den I'iittelstrahl.

Die Magnetringe 25 und 26 haben jeweils drei magnetische Nordpole und drei magnetische Südpole, die miteinander abwechselnd und jeweils in gleichen Abständen um 60° gegeneinander versetzt sind. Durch gegenseitiges Verdrehen der Magnetringe 25 und 26 läßt sich die Stärke des sechspoligen Magnetfeldes verändern und durch gemeinsames Verdrehen der Magnetringe 25 und 26 läßt sich die Richtung des sechspoligen Magnetfeldes innerhalb des Rührenhalses verändern. Dieses sechspolige Magnetfeld erlaubt eine Verschiebung der beiden äußeren Strahlen des In-Line-Systems in gleicher Richtung und hat keine Auswirkung auf den Mittelstrahl.

Die Farbreinheitsmagnetringe 27 und 28 sind üblicher Art und haben je ein Paar einander gegenüberliegender Nord- und Südpole. Durch Verdrehen der Farbreinheitsringe 27 und 28 lassen sfch alle drei Strahlen des In-Line-Systems in derselben Richtung verdrehen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Röhre vom Bildschirm aus gesehen mit Blickrichtung in den Hals des Kolbens 11, in welchem sich das Strahlsystem befindet, welches drei in einer horizontalen Ebene liegende Strahlen B, G und R in der dargestellten Reihenfolge und Lage gegenüber den Horizontal- und Vertikalachsen X und Y erzeugt.

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Fig. 4 zeigt einen Konvergenzzustand der Strahlen auf dein Bildschirm, in welchem die beiden äußeren blauen und roten Strahlen mit dem mittleren grünen Strahl konvergieren. Dies ist der Idealzustand der Strahlen, die von einem idealen Strahlsystnr·. erzeugt werden, welches genauestens in der Röhre montiert ist. Aus praktischen Gründen, wie oben erwähnt, kann dieser Zustand jedoch nicht ohne statische Konvergerzkräfte realisiert werden. Ein typischer Fehlkonvergenzzustand der Strahlen in der Mitte des Bildschirmes sei durch Fig. 5 veranschaulicht. Hier befindet sich der grüne Strahl in der Mitte des Schirmes, jedoch ist der rote Strahl etwas zu weit rechts und zu hoch und der blaue Strahl etwas zu niedrig und zu weit links. Das Fehlkonvergenzmuster in der Mitte des Schirmes vor der statischen Konvergenzkorrektur kann typischerweise praktisch irgendeine Form haben. Der die statische Konvergenzkorrektur vornehmende Monteur kann daher von vornherein nicht wissen, in welche Richtung er die einstellbaren vierpoligen und sechspoligen Magnetringe verstellen muß.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen die Auswirkung eines ersten nicht verdrehbaren Magnetrings aus Elementen 21a und 21b auf die Strahlen. Fig. 6 zeigt ein Magnetringelement 21a mit Nord- und Südpolen, die etwa um 4 5° gegen die Vertikal-und Horizontalablenkachsen bei Blickrichtung auf den Bildschirm der Röhre verdreht sind. Dieses Vierpolfeld bewegt die beiden Außenstrahlen in entgegengesetzten Richtungen um einen vorbestimmten Betrag, der größer ist als irgendeine der in Fig. 5 dargestellten Fehlkonvergenzen der Strahlen. Durch Bestimmung der auf die Strahlen einwirkenden Kräfte entsprechend der Rechte-Hand-Regel läßt sich feststellen, daß das Vierpolmagnetelement 21a die Strahlen von einer in Fig. 5 dargestellten Lage in die Lagen gemäß Fig.6 verschiebt. Infolge des \Aerpoligen Magnetfeldes haben sich die blauen und roten Strahlen in horizontaler Richtung überkreuzt.

Fig. 7 zeigt die Wirkung eines sechspoligen Magnetringes, wie er von einem nicht verdrehbaren sechspoligen Ringelement 21b

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orzeu-jt wird, dessen Pole gegenüber den Ablenkachsen in der dargestellten Weise orientiert sind. Viiederum durch Anwendung der Rechte-Hand-Regel läßt sich bestimmen, daß die Wirkung des sechs- ^oligou Feldes darin besteht/ den roten und den blauen Strahl in der gleichen Richtung nach rechts gegenüber dem rrrünon Strahl zu verschieben, wie dies aus den i.'nterschiauen zwischen den Strahllagen in den Fig. 6 und 7 hervorgeht. Die Feldstärke der vier- und sechspoligen Felder, welche von den Magnotelcmenton 21a und 21b erzeugt worden, wird groß genug gewählt, um eine Rechtsverschiebung der strahlen unu eine horizontale Uberxreuzuiuj von Rot- und tilaustrahl zu verursachen, ohne rücksicht darauf, v/ic die anfängliche Fehlkonvergenz des ütraiillandungsüiusters gemäß Fig. 5 gewesen war. So bewirken die Ringelemente 21a und 21b inuner eine vorbestinimte Richtungsverschiebung den roten und des blauen Strahls, wie es grundsätzlich in Fig. 7 dargestellt ist.

Obwohl die Auswirkungen der vierpoligen und der sechspoligen festen Magnetfelder in den Fig. 6 und 7 getrennt dargestellt sind, versteht es sich, daß die magnetischen Ringelnmente 21a und 21b auch durch ein einziges Element in Form des in Fig. 2 mit 21 bezeichneten Ringes gebildet werden können, der aus ilaynetinaterial wie Bariumferrit besteht und kombiniert mit den vier- und sechnpoligen Magnetfeldern magnetisiert ist.

Wenn sich die Strahlen in den in Fig. 7 dargestellten Lagen befinden, dann kann eine statische Konvergenzeinstellung mit der Konvergenzeinstellvorrichtung einjustiert werden, wie sie in den erwähnten Patenten beschrieben ist. In Flg. 8 sind zv/ei überlagerte Vierpolmagnetringe 2 3 und 24 dargestellt. Anfänglich waren die Ilagnetringe 23 und 24 drehbar gegeneinander angeordnet, wie es durch die Polanordnung innerhalb der gestrichelten Kreise angedeutet ist. Eine solche Überlappung der 4-iord- und Südpole der beiden Ringe würde zu einer Auslöschung des vierpoligen Magnetfelds führen. Aus dieser Lage werden die

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flagnetringe in entgegengesetzten Riehtung*verdreht, wie dies

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durch die Pfeile neben den Zungen 30 der entsprechenden Ringe veranschaulicht ist, so daß eine magnetische Polanordnung entsteht, wie sie durch die nicht umkringelten Nord- und Südpolangaben in Fig. 8 veranschaulicht ist. Diese Anordnung vergrößert die Feldstärke des Vierpolfelaes und verschiebt die roten und grünen Strahlen aus den Lagen gemäß Fig. 7 in diejenigen gemäß Fig. 8. Diese Feldstärkeneinstellung des vierpoligen Magnetfeldes mit der Polorientierung gemäß Fig. 8 bewirkt eine Horizontalkonvergenz der roten und grünen Strahlen.

Der nächste Schritt der statischen Konvergenzeinstellung besteht in einer gleichzeitigen Verdrehung der beiden vierpoligen Magnetringe 23 und 24 in gleicher Richtung aus den in Fig. 9 dargestellten Lagen. Für die spezielle Strahlkonfiguration gemäß Fig. 8 wäre die erforderliche Drehung eine Uhrzeigerdrehung der Ringe 23 und 24 über einen Winkel von der Hälfte desjenigen Winkels, welche eine zwischen den Punkten a und c der Fig. 8 gezogene Linie mit der Horizontalachse X einschließt. Die Wirkung dieser Drehung der beiden Ringe besteht darin, daß der rote Strahl sich in einem Bogen a¹ von einem Punkt a und der blaue Strahl in einem Bogen c¹ von einem Punkt c bewegt. Die Punkte? a und c in Fig. 8 entsprechen den Lagen des roten und blauen Strahls gemäß Fig. 7. Die Bewegung des roten und blauen Strahls längs ihrer jeweiligen Bögen führt zu einer Konvergenz der roten und blauen Strahlen im Punkt d, wo die Bögen a' und c' sich berühren. So werden die roten und blauen Strahlen in der in Fiq.9 aargestellten Weise konvergent.

Der nächste Schritt bestellt in einer Veränderung der Stärke und gegebenenfalls Richtung des sechspol igen Magnetfeldes, welches von den Ringen 25 und 26 erzeugt wird, in ähnlicher Weise, wie dies für das Vierpolfeld beschrieben worden war, um die roten und blauen Strahlen in derselben Richtung zu verschieben, wie dies die Pteile in Fig. 10 darstellen, so daß sie mit dem grünen Strahl konvergieren. Auf diese Weise erhält man einen Konvergenzzustand der drei Strahlen, gemäß der Abbildung in Fig. 4. Die

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Ausgangsposition für die beiden sechspoligen Ringe 2 5 und 2G waren ähnlich v/ie dies für die vierpoligen Ringe in Fig. 8 gezeigt war, obwohl dies nicht im einzelnen dargestellt worden ist, indem nämlich die Nordpole des einen Rings den Südpolen des anderen Ringes überlagert v/aren, so daP ursprünglich kein SGchspoliges Feld bestanden hatte. Es sei Bezug darauf genommen, daß die sich überlappenden Pole eine Lage hätten, bei welcher die beiden oberen Pole um 30° gencn «lie Y-Achse versetzt siiici. Bei einer Lage des roten unC blauen Strahls nennß Fig. 10 wurden dann die beiden sechspoligon Finge 25 und 2G in entgegengesetzten Richtungen zueinander verclreht bis zu einer Orientierung, in welcher dio Pole die in Fig. 10 angedeutete Lage haben. Dabei würde sich die notwendige Richtung des sechspoligen Feldes ergeben, um die konvergenten roten und blauen Strahlen in Pfeilrichtung gemäß Fig. 10 zur Konvergenz mit tiem grünen Strahl zu bringen. Bei der in Fin. 9 dargestellten Strahlkonfiguration besteht keine Notwendigkeit, die beiden sechspoligen Ringe gleichzeitig zu drehen, da nur eine horizontale Verschiebung erforderlich ist.

In den dargestellten Beispielen werden die vierpoligen und sechspoligen Magnetringe 23 bis 26 zur Erzeugung von Feldern maximaler Stärke verdreht, so daß die Anzahl der in den Zeichnungen dargestellten getrennten Pole vereinfacht wird. In der Praxis kann es notwendig sein, die vier- oder sechspoligen Ringpaare von ihrer Feldauslüschungsposition nur ein Stück in Richtung ihrer Position voller Feldstärke zu bewegen.

Bei Anwendung der vorstehend beschriebenen Erfindung können die Magnetringe entweder von Hand mit Hilfe der dargestellten Zungen oder auch mechanisch in der beschriebenen Weise oder in irgendeiner anderen Art bewegt werden. In allen Fällen treten die Vorteile der Erfindung auf, da der Monteur nicht erst die richtige Richtung suchen muß, in welche er die Ringe verdrehen muß, sondern sofort von der anfänglichen Orientierung in der beschriebenen Weise mit der Justierung beginnen kann, wobei er

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sicher ist, daß die Strahlen sich in der richtigen Richtung verschieben, um konvergent zu werden, da die Positionierung der Strahlen vorher bestimmt worden war, unabhängig davon, welches anfängliche Fehlkonvergenzmuster vorgelegen hat, und zwar aufgrund der von dem vier- und sechspoligen Magnetring 21 erzeugten Feldern.

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Claims (7)

1. 2711263

   Patentansprüche

   . 1) /Konvergenzeinstelleinrichtung für drei Elektronenstrahlen eines In-Line-Systems bei einer Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch einen ersten Einsteller (21), der ein Magnetfeld zur Verschiebung der beiden äußeren der drei Strahlen in vorbestimmten Richtungen gegenüber dem mittleren der drei Strahlen erzeugt, durch einen zweiten Einsteller (23,24), der ein einstellbares Magnetfeld für die Konvergenz der beiden äußeren Strahlen erzeugt, und durch einen dritten Einsteller (25,26), der ein einstellbares Magnetfeld für die Konvergenz der beiden konvergenten äußeren Strahlen mit dem Mittelstrahl erzeugt.
2. 2) Konvergenzeinstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsteller eine einzelne, ein vierpoliges Magnetfeld erzeugende Einrichtung (21a) und eine einzelne, ein sechspoliges Magnetfeld erzeugende Einrichtung (21b) enthält.
3. 3) Konvergenzeinstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einsteller (23,24) zwei drehbar montierte vierpolige Magnetanordnungen zur Justierung der Feldstärke und Richtung des vierpoligen Feldes enthält, und daß der dritte Einsteller (25,26) zwei drehbar montierte sechspolige Magnetanordnungen zur Einstellung der Größe und Richtung des sechspoligen Magnetfeldes aufweist.
4. 4) Konvergenzeinstelleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsteller (21) auf dem Hals der Bildröhre in einer festen Position gegenüber der Ebene der Strahlen montierbar ist, daß der zweite Einsteller (23,24) auf den Hals der Eildröhro drehbar montiert ist zur Erzeugung des im wesentlichen nur die beiden äußeren strahlen in entgegengesetzten dichtungen verschiebenden Feldes,
5. 7 09839/087 8 OR₁GI_nAL₁NSPECT₆D
6. und daß der dritte Einsteller (25,26) auf dem Hals der Bildröhre drehbar montiert ist zur Erzeugung dos die beiden äußeren Strahlen praktisch in derselben Richtung verschiebenden Magnetfeldes.
7. 709839/06^a