DE2903759C2 - Anordnung zur Korrektur von Landungsverschiebungen in einer Farbbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Anordnung zur Korrektur von Landungsverschiebungen in einer Farbbildröhre gemäß dem Oberbegriff des eisten Patentanspruches.

Bei einer Farbbildröhre treten Elektronenstrahlen durch die Durchbrüche einer Schattenmaske und treffen auf Leuchtstoffgebiete auf der Schirrnwanne. Wenn die Schattenmaske — zunächst nur in Gedanken — auf den Schirm zu bewegt wird, so treffen die Elektronenstrahlen, konstruktionsbedingt nach innen auf die Schirmmitte verschoben auf den Schirm auf. Entsprechend rücken die Elektronenflecke nach außen, wenn die Schattenmaske vom Schirm weggerückt wird. Im Betrieb der Röhre treten derartige Verschiebungen bedingt durch Wärmeausdehnungen tatsächlich auf. Sie erzeugen Landungsfehler wenn ein Elektronenfleck zu stark in bezug auf das züge"aörige Leuchtstoffgebiet verschoben wird.

Fließt plötzlich ein höherer Strahlstrom, z. B. nach dem Einschalten, so erwärmt sich die leichte Schattenmaske sehr schnell, während das massivere Randgebiet, entweder durch einen die Schattenmaske haltenden Rahmen oder durch eine Verstärkung der Schattenmaske dargestellt, sich weniger schnell erwärmt. Dadurch wölbt die Schattenmaske auf. bewegt sich also auf den Schirm zu, d. h. die Elektronenflecke werden nach innen verschoben.

Bei längerem Erhitzen dehnt sich die Schattenmaske samt Umrahmung aus, wodurch /'ie Elektronenflecke nach außen verschoben werden.

Die Zeitkonstante des ersten Vorgangs ist erheblich kürzer als die des zweiten Vorgangs. Daher bewegen sich die Elektronenflecke zunächst schnell nach innen und dann langsam nach außen.

Eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 25 20 426 bekannt. In dieser bekannten Anordnung wurde durch eine ein Bremsfeld erzeugende, vom Strahlstrom abhängige Potentialdifferenz eine Verschiebung der Elektronenstrahlen nach außen bewirkt. Dies soll durch einen zwischen Schattenmaske und Leuchtschirm liegenden Widerstand erfolgen, wobei die Beschleunigungsspannung zwischen Elektronenstrahlerzeugungssystem und Schattenmaske angelegt ist. Die durch das Bremsfeld erzeugte Landungsverschiebung nimmt von der Schirmmitte, wo sie Null ist, bis zum Rand kontinuierlich zu. Die durch die Maskenaufwölbung hervorgerufene Landungsverschiebung ist in der Schirmmite ebenfalls Null und am Rand im wesentlichen ebenso, da die Maske am Rahmen befestigt ist. welcher sich nur langsam erwärmt und ausdehnt. Am größten ist die Verschiebung im Gebiet zwischen Schirmmitte und Rahmen. Durch die durch das Bremsfeld bedingte Korrektur kann die durch die Aufwölbung bedingte Landungsverschiebung also nur zum Teil korrigiert werden. Für die Praxis ist der Betrag dieser Korrektur völlig zufriedenstellend, nicht jedoch die zeitliche Änderung dieses Betrages.

Zwar erlaubt die beschriebene Maßnahme bei der bekannten Anordnung zufriedenstellende Korrekturen im Fall maximaler Aufwölbung, jedoch steigt das Bremsfeld bei Erhöhung des Strahlstromes sofort an, wogegen die Schattenmaske sich viel langsamer aufwölbt. Während die Korrektur der Aufwölbung durch die Ausdehnung der Umrahmung zu langsam ist, ist die gerade beschriebene Korrekturmöglichkeit zu schnelL

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Anordnung zur Korrektur von Landungsverschiebungen naclii dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, bei der das zeitliche Verhalten der Korrektur mit dem zeitlichen Verhalten der Landungsverschiebung in Einklang gebracht ist.

Die Lösung der Aufgabe ist dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs entnehmbar. Mit der beschriebenen Lösung ist es nicht nur möglich, die durch das Aufwölben der Schattenmaske hervorgerufenen Landungsverschiebungen zu kompensieren, sondern zusatzlieh können die durch die Langzeitausdehnung von Schattenmaske und Umrahmung hervorgerufenen, in ihrer Richtung entgegengesetzten Landungsv'-rschiebungen ausgeglichen werden. Letztgenannte Verschiebungen werden bisher durch eine Aufhängung der Schattenmaske an bimetallischen Halteelementen korrigiert, wie es z. B. in der DE-PS 19 27 966 beschrieben ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Lösung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Landungsverschiebungen aufgrund thermischer Ausdehnung haben ein für jede Masken-Rahmen-Konstruktion unterschiedliches, jedoch charakteristisches zeitliches Verhalten. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß dieses zeitliche Verhalten bei der Korrektur einfach nachgebildet werden kann, wenn a die temperaturabhängigen Widerstände entsprechend zeitlich erwärmt werden. Bei erwünschter schneller Aufheizung ist eine Heizung durch den durchfließenden Strahlstrom vorteilhaft, während langsamere Aufheizung vorteilhaft durch Wärmekontakt mit der Umgebdng erfolgt. Cizu können die Widerstände z. B. gut wärmeleitend mit der Maskenumrahmung verbunden sein, oder z. B. in der Überschreibzone angebracht und mit einem Strahlfangblech versehen sein, wenn in Abhängigkeit vom Strahlstrom aufgeheizt werden soll.

Im bisherigen wurde nur von Erhöhung des Strahlstrome:, und von Ausdehnung de.· Maske und der Umrahmung gesprochen. Selbstverständlich wirken die Korrekturmaßnahmen auch entsprechend, wenn der Strahlstrom erniedrigt wird und sich Maske und '° Umrahmung wieder abkühlen und zusammenziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsheispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den zeitlichen Verlauf der Landungsverschiebung. ⁵^

Fig. 2 die Wirkung eines Bremsfeldes auf die Landung.

Fig. 3 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des S'romlaufs in der Röhre.

In Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der Landungsver- ^b0 Schiebung, d. h. der Verschiebung eines Elektronenflecks in bezug auf eine Berandung des Leuchtstoffgebietes, auf dem er landet, aufgezeichnet. Die Kurve gilt für eine Röhre mit Schattenmaske mit Rahmen, welcher über Bimetallfedcrn an der Schirmwanne befestigt ist. ^b5

Durch die Mask°nwölbung bewegen sich die Elektronenflccke zunächst nach innen, auf die Schirmmilte zu. Die gleichzeitig beginnende Ausdehnung des Rahmens wirkt dieser Bewegung entgegen, jedoch mit größerer Zeitkonstante. Nach wenigen Minuten überwiegt die durch die Ausdehnung des Rahmens hervorgerufene Bewegung, wodurch die Maskenwölbung und der Elektronenfleck wieder zurückwandern. Ohne weitere Maßnahmen würde der Hektronenfleck noch über seinen Ausgangspunkt zurückwandern, wie dies gestrichelt gezeichnet ist. Daher wird durch Bimetallfedern der Rahmen auf die Wanne zugeschoben, d. h. mit großer Zeitkonstante eine kompensierende Bewegung der Elektronenflecke nach innen erzeugt.

Eine ideale Kompensation ist dann erreicht, wenn Mittel gefunden sind, die zunächst die Bewegung durch die Maskenwölbung mit kleiner Zeitkonstante — wenige Minuten — und dann die entgegengesetzte Bewegung mit großer Zeitkonstante — zehn bis zwanzig Minuten, bei rahmenloser Maske auch kürzer — ausgleichen.

F i g. 2 zeigt die Wirkung eines Bremsfeldes auf die Landung des Elektronenstrahles. Mit 1 ist das Glas der Schirmwanne bezeichnet, 2 ist die Leur'-tstoffschicht, 3 eine Metallschicht und 4 die Schattenmaske. Liegen der Schirm, genauer die Metallschicht, und die Schattenmaske auf gleichem Potential, so landet der Elektronenstrahl 5 in Punkt 6. Bei Wirkung eines Bremsfeldes, o. h. der Schirm ist weniger positiv als die Schattenmaske, wird der elektronenstrahl nach außen auf den Punkt 7 abgelenkt Entsprechend lenkt ein beschleunigendes Feld auf den Punkt 8 ab.

Zur Korrektur der durch die Wölbung der Schattenmaske bedingten Bewegung nach innen wird also ein Bremsfeld benötigt; zur Korrektur der entgegengesetzten Bewegung ein beschleunigendes Feld. Es ist auch möglich nur mit einem bremsenden oder nur einem beschleunigenden Feld zu kompensieren, wie im folgenden anhand des Beispiels eines reinen Bremsfeldes dargelegt wird.

Die Röhre werde mit einem gewissen geringen Strahlstrom betrieben und die Elektronen sollen grnau an den vorgegebenen Stellen landen. Dabei soll schon ein Bremsfeld zwischen der leitenden Schicht und der Schattenmaske vorhanden sein. Nun werde der Strahlstrom plötzlich erhöht. Die Schattenmaske beginnt sofort sich aufzuwölben, wodurch die Elektronenflecke nach innen wandern. Ein temperaturauhängiger Widerstand ist so angebracht, daß er iich zeitlich gleich wie die Schattenmaske erwärmt und dabei ein Bremsfeld aufbaut, das den Elektronenstrahl nach außen lenkt, so daß im Endeffekt der Elektronenfleck keine Bewegung durchführt. Ein zweiter Widerstand erwärmt sich entsprechend wie die Umrahmung und schwächt das Bremsfeld. Dadurch wird die Bewegung der Elektronenflecke nach außen, durch die Ausdehnung von Umrahmung und Maske, wie oben schon beschrieben. Kompensiert.

Wie erwähnt können Bimetallfedern angebracht sein, die ein übermäßiges Wandern der Elektronenflecke nach außen, wie gestrichelt in Fig. I. verhindern. In diesem Fall muß im Gleichgewichtszustand das Bremsfeld wieder di jselbe sein wie im Ausgangszu stand. Wird das übermäßige Wandern nach außen nicht durch Bimetall-Federn kompensiert, so muß das Bremsfeld durch den Widerstand, der mit d;.r Zeitkonstante der Umrahmung erwärmt wird, noch unter den Ausgangswert in seiner Stärke abgesenkt werden. Dadurch kann die gesagte Kompensation allein durch r\n Bremsfeld erzeugt werden.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des

Stromlaufs in der Röhre. R 3 und /?4 bezeichnen die Widerstände der Metallschicht und der Schattenmaske. 9 ist das Elektronenstrahlerzeugungssystem, von dem die Elektronen zum Schirm bzw. zur Schattenmaske gelangen. Dieser Weg ist gestrichelt eingezeichnet. Schirm und Schattenmaske sind über Widerstände R 1 und R 2 mit dem Anodenkontakt 10 verbunden. Zwischen der Elektronenkanone und dem Anodenkontakt liegt eine Spannung von ca. 25 kV.

Ri und R 2 seien zunächst als PTC-Widerstände 1» angenommen, wobei R 1 eine kleiner Zeitkonstante besitzt als R 2. Bei Erhöhung des Strahlstromes wird R 1 schnell erhitzt, wodurch das Potential von /?3, d. h. des Schirmes sinkt und ein wachsendes Bremsfeld erzeugt wird. Die Zeitkonstante von Ri soll möglichst genau r, mit der Zeitkonstante der Maskenaufwölbung übereinstimmen.

Der Widerstand R 2 mit größerer Zeitkonstante, etwa gleich der der Ausdehnung der Umrahmung, senkt dagegen das Potential von /?4, d. h. der Maske ab. Wenn 2" die Ausdehnung des Rahmens zusätzlich durch Bimetallfedern ausgeglichen wird, müssen Ri und R 2 nach Erreichen des Gleichgewichts gleich groß sein. Wenn dies nicht der Fall ist. muß R 2 größer werden als R 1, um ein beschleunigendes Feld zu erzeugen. 2i

Werden NTC-Widerstände verwendet, so müssen die Zeitkonstanten von R 1 und R 2 vertauscht werden. Es ist auch möglich NTC und PTC Widerstände in Ruhe zu schalten und nur Einfluß auf das Potential entweder des Schirmes oder der Maske zu nehmen und das to entsprechende jeweilige andere Teil direkt mit dem Anodenkontakt zu verbinden.

Ohne Kompensation ist das zeitliche Verhalten der Verschiebung der Elektronenflecke durch das zeitliche Verhalten der Schattenmaske und ihrer Umrahmung js gegeben Die Kompensation durch ein bremsendes oder beschleunigendes Feld zwischen der leitenden Schicht und der Schattenmaske wird umso besser, ie genauer das zeitliche Verhalten des Spannungsunterschieds zwischen diesen beiden Elektroden mit dem zeitlichen -»o Verhalten der Aufwärmung übereinstimmt.

Zweckmäßigerweise werden daher die temperaturabhängigen Widerstände direkt an den sich erwärmenden Teilen angebrach·.. Die Anbringung am Rahmen ist ohne weiteres möglich. Dagegen ist die Anbringung auf der -»5 Schattenmaske selbstverständlich ausgeschlossen, da der Widerstand Elektronenstrahlen ausblenden wurde. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, den Widerstand in der Überschreibzone anzubringen und gegebenenfalls noch gut wärmeleitend mit einem Blech zu versehen, das durch den Elektronenstrahl erwärmt wird.

Eine kurze Zeitkonstante der Erwärmung der Widerstände ist bei Aufheizung durch den Strahlstrom selbst möglich.

Durch eine Kombination der verschiedenen Möglichkeiten, also Erwärmung durch den Strahlstrom mit sehr kleiner Zeitkonstante, oder Anbringung im Strahlschatten hinter der Umrahmung mit sehr großer Zeitkonstante, lassen sich alle nötigen Zeitkonstanten realisieren.

Die Widerstände liegen alle in Megohmgröße. Ihr Wert ist durch DE-OS 25 20 426 beschriebenen Formeln gegeben. Bei I mA Strahlstrom ist die Spannung zwischen der leitenden Schicht und der Schattenmaske #>iwa 1 uv_# r}ig Anderiir»**en *i*z? \Vjdcrsiör^dc müssen Spannungsänderungen bis ebenfalls ca. 1 kV bewirken. Beeinflussung der Spannung auf die Bildgröße ist in diesem Bereich noch vernachlässigbar. Für Röhren, die statt mit 25 kV mit anderen Spannungen betrieben werden, ändern sich die Werte entsprechend.

Es sind Röhren bekannt, welche beschleunigende Felder zwischen Schaltenmaske und Schirm besitzen und mil diesen Feldern die Elektronenstrahlen auf den Schirm fokussieren. Dies ist notwendig, wenn die Durchbrüche in der Schattenmaske größere Abmessungen aufweisen als die zugehörigen Leuchtstoffgebiete auf dem Schirm. Die feste Spannung zwischen Schattenmaske und Schirm muß dann so gewählt sein, daß die Elektronenstrahlen optimal auf den Schirm fokussiert werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist dagegen diese Spannung zeitlich variabel. Die Anwendung dieser Spannung auch zum Nachfokussieren ist nur dann möglich, wenn dabei auch noch die Spannung zwischen Elektronenstrahlerzeugungssystem und Schattenmaske dauernd in Relation zur Spannung zwischen Schattenmaske und Schirm gesetzt wird, und zwar so, daß zu jedem Zeitpunkt die Fokussierung der Elektronenstrahlen auf den Schirm optimal eingestellt ist. Eine solche Maßnahme hat aber Änderungen der Bildgröße zur Folge falls keine weiteren Maßnahmen zu deren Konstanthaltung ergriffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Korrektur von Landungsverschiebungen in einer Farbbildröhre mit einem mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckten Leuchtschirm und einer zu diesem etwa parallel verlaufenden Schattenmaskenanordnung, die sich durch einen von einem Elektronenstrahlerzeugungssystem ausgesandten und auf sie aultreffenden Elektronenstrahl erwärmt und ausdehnt, und mit einer im ι ο Röhreninneren und untergebrachten Widerstandsstrecke, die zur Kompeasation der durch die Ausdehnung hervorgerufenen Landungsverschiebungen einen Spannungsunterschied zwischen der Schattenmaskenanordnung und der elektrisch lei- is tenden Schicht erzeugt dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (Ri, R2) der Widerstandsstrecke eine solche Temperaturcharakteristik, Anordnung und Dimensionierung aufweisen, daß die an ihnen auftretenden Spannungsabfälle jeweils mit den Temperaturen der verschiedenen Teile der Schattenmaskenanordnung so korreliert sind, daß die durch die Ausdehnung dieser Teile hervorgerufene Landungsverschiebung kompensiert ist

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zur Kompensation auf die Schirmmite zu gerichteter Verschiebungen entweder ein temperaturabhängiger, zwischen die auf Anodenspannung liegende Schattenmaske (4) und die elektrisch leitende Schicht (3) geschalteter Widerstand (R X) mit positiver Temperaturcharakteristik, oder ein temperaturabhängiger zwischen die auf Anodenspannung liege»-Je elektrisch leitende Schicht (3) und die Schattenmaske (4) geschalteter Widerstand (R 2) mit negati- ;r Temperaturcharakteristik angebracht ist.

3. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von der Schirmmitte weg gerichteter Verschiebungen entweder ein temperaturabhängiger, zwischen die auf Anodenspannung liegende Schattenmaske (4) und die elektrisch leitende Schicht (3) geschalteter Widerstand (Ri) mit negativer Temperaturcharakteristik, oder ein temperaturabhängiger, zwisehen die auf Anodenspannung liegende elektrisch leitende Schicht (3) und die Schattenmaske (4) geschalteter Widerstand (R 2) mit positiver Temperaturcharakteristik angebracht ist.

4. Farbbildröhre nach einem oder mehreren der so Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung mindestens eines der Widerstände durch Autheizung durch den durchfließenden Strahlstrom bewirkt wird.

5. Farbbildröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturänderung mindestens eines der Widerstände durch Wärmekontakt mit der Umgebung bewirkt wird.

6. Farbbildröhre nach einem oder mehreren der t>o Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturanderüngen der Widerstände durch Aufheizen mindestens eines Widerstandes durch den Strahlstrom wie auch mindestens eines weiteren Widerstandes durch Wärmeleitung bewirkt werden. t>5

7. Farbbildröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Widerstand gut wärmeleitend mit der Maskenumrahmung verbunden ist

&. Farbbildröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß mindestens ein Widerstand in der Überschreibzone angebracht ist

9. Farbbildröhre nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet daß der Widerstand bzw. die Widerstände mit Elektronenfangblechen gut wärmeleitend verbunden sind.