DE2907192C2 - Farbbildröhre mit Inline-Elktronenstrahlerzeugungssystem - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Farbbildröhre mit Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Farbbildröhre mit einem Strahlsystem zur verbesserten Komakorrektur.
• Ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem ist eine Anordnung, durch die mehrere (vorzugsweise drei) Elektronenstrahlen erzeugt und in einer gemeinsamen Ebene längs konvergierender Wege so gerichtet werden, daß sie an einem Punkt oder einer kleinen Fläche nahe dem Röhrenbildschirm zusammenlaufen.
• Ein Problem bei einer Farbbildröhre mit Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem besteht in der sogenannten Koma-Verzerrung, bei der die Größen der Raster, über die die Elektronenstrahlen unter Einwirkung eines äußeren magnetischen Ablenkjochs auf dem Schirm geführt werden, wegen der außermittigen Lage der beiden äußeren Strahlen bezüglich des Zentrums des Jochs unterschiedlich sind.
• Es sind verschiedene Einrichtungen zur Korrektur der Koma- Verzerrung bekannt, denen gemeinsam ist, daß durch das Anbringen von feldbeeinflussenden Elementen in der Umgebung des Wegs eines oder mehrerer der Elektronenstrahlen das auf diese einwirkende Magnetfeld für die einzelnen Strahlen unterschiedlich schwächt oder auch verstärkt.
• In der US-PS 38 73 879 ist eine Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem beschrieben, bei dem zur Komakorrektur um die beiden äußeren Strahlen das ablenkende Magnetfeld schwächende, ringförmige Elemente und oberhalb und unterhalb des mittleren Strahls kleine scheibenförmige, das Feld verstärkende Elemente vorgesehen sind. Durch diese vier Koma-Korrekturelemente wird ein Rasterfehler korrigiert, bei dem der mittlere Strahl sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung eine geringere Ablenkung hat als die äußeren Strahlen. Die Korrektur besteht also darin, sowohl die Vertikal- als auch die Horizontalablenkung der äußeren Strahlen zu vermindern und sowohl die Vertikal- als auch die Horizontalablenkung des mittleren Strahls zu erhöhen.
• Andere Maßnahmen zur Koma-Korrektur bei Farbbildröhren mit Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystemen sind aus dem Aufsatz "New Self-Convergence Yoke and Picture Tube System with 110° In-Line Feature", IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. CE-23, No. 3, August 1977, Seite 375 ff., bekannt. Dort wird eine Einrichtung zur Komakorrektur beschrieben, bei der ein Paar von vertikal parallel zur Strahlrichtung zwischen dem mittleren und den beiden äußeren Strahlen angebrachte Abschirmplatten, von denen jeweils zwei über und unter den beiden äußeren Strahlen horizontal verlaufende Abschirmarme ausgehen, vorgesehen sind. Bei dieser Koma-Korrektureinrichtung wird die Intensität des auf die äußeren Elektronenstrahlen einwirkenden vertikalen Ablenkfeldes ebenso wie die Intensität des auf den mittleren Elektronenstrahl einwirkenden horizontalen Ablenkfeldes geschwächt.
• Zur Herstellung der Koma-Korrekturelemente in den beiden genannten bekannten Farbbildröhren mit Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem sind mehrere und zum Teil verhältnismäßig aufwendige Arbeitsvorgänge erforderlich, womit eine nennenswerte Kostensteigerung verbunden ist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem anzugeben, dessen Feldkorrektureinrichtung durch kostengünstige, einfache konstruktive Maßnahmen herstellbar ist.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Farbbildröhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die erfindungsgemäße Farbbildröhre ist vorteilhafterweise geeignet für die Verwendung mit einem Ablenkjoch, das Torusspulen für die Vertikalablenkung und Sattelspulen für die Horizontalablenkung enthält, bei denen die gebildeten Raster eine Koma-Verzerrung dadurch erleiden, daß der mittlere Strahl eine verringerte Vertikalablenkung, jedoch eine erhöhte Horizontalablenkung gegenüber den äußeren Strahlen aufweist.
• Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine teilweise axial aufgeschnittene Schattenmaske-Farbbildröhre, die eine Ausführungform der Erfindung enthält;
• Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt durch das in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Elektronenstrahl-Erzeugungssystem;
• Fig. 3 zeigt Rasterformen, die durch bekannte Verwendung von magnetischen Nebenschlüssen und feldverstärkenden Gliedern bei einem Inline-Strahlsystem korrigiert werden können;
• Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das ausgangsseitige Ende eines bekannten Elektronenstrahl-Erzeugungssystems, das magnetische Nebenschlüsse und feldverstärkende Glieder zur Korrektur der in Fig. 3 gezeigten Rasterform enthält;
• Fig. 5 zeigt, wie ein Teil der Vertikal- und Horizontal- Ablenkfelder durch die Nebenschlüsse und verstärkenden Glieder des bekannten Strahlsystems nach Fig. 4 verzerrt wird;
• Fig. 6 zeigt Rasterformen, die durch erfindungsgemäße Anordnungen korrigiert werden können;
• Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Strahlerzeugungssystems nach Fig. 2 (in Blickrichtung auf die Ebene 7-7) und veranschaulicht eine Ausführungsform der Glieder zur Korrektur der Rasterformen nach Fig. 6;
• Fig. 8 zeigt, wie ein Teil der Magnetfelder durch die Korrekturglieder des in den Fig. 2 und 7 dargestellten Strahlsystems verzerrt wird;
• Fig. 9 ist eine Sicht auf das Ausgangsende eines Elektronenstrahl-Erzeugungssystems und veranschaulicht eine zweite Ausführungsform von Gliedern zur Korrektur der in Fig. 6 gezeigten Rasterformen;
• Fig. 10 verdeutlicht, wie ein Teil der Vertikal- und Horizontal- Ablenkfelder durch die Rasterkorrekturglieder des in Fig. 9 dargestellten Strahlsystems verzerrt wird;
• Fig. 11 und 12 zeigen jeweils eine Sicht auf das Ausgangsende von Elekronenstrahl-Erzeugungssystemen und veranschaulichen eine dritte und eine vierte Ausführungsform der Glieder zur Korrektur der in Fig. 6 dargestellten Rasterformen.
• Der in Fig. 1 dargestellte Gegenstand ist eine Farbbildröhre mit einem Glaskolben 10, der aus einer rechteckigen vorderen Kappe 12, einem rohrförmigen Hals 14 und einem dazwischenliegenden rechteckigen Trichter 16 besteht. Die vordere Kappe besteht aus einer Frontplatte 18 und einem umlaufenden Flansch 20, der dichtend mit dem Trichter 16 verbunden ist. Die innere Oberfläche der Frontplatte 18 trägt einen Leuchtstoffschirm 22 aus einem Mosaik von Leuchtstoffbereichen dreier unterschiedlicher Farben. Der Schirm ist vorzugsweise ein Linienschirm, auf dem die Leuchtstoffbereiche Linien bilden, welche im wesentlichen parallel zu der kleineren Achse Y-Y der Röhre verlaufen (in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1). Eine mit vielen Öffnungen versehene farbselektierende Elektrode oder Schattenmaske 24 ist lösbar mittels herkömmlicher Vorrichtungen in einem vorbestimmten Abstand zum Schirm 22 angeordnet. Zentral innerhalb des Röhrenhalses 14 sitzt ein Inline-Strahlerzeugungssystem 26, das schematisch mit gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist und dazu dient, drei Elekronenstrahlen 28 zu erzeugen und längs koplanarer konvergierender Wege durch die Maske 24 hindurch auf den Schirm 22 zu richten.
• Die Röhre nach Fig. 1 arbeitet mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch 30, das den Hals 14 und den Trichter 12 in der Nähe ihrer Verbindungsstelle umgibt, um die drei Elektronenstrahlen 28 einem vertikalen und einem horizontalen Magnetfluß auszusetzen, der die Strahlen in Horizontalrichtung bzw. Vertikalrichtung ablenkt, um ein rechteckiges Raster auf dem Schirm 22 abzutasten. Die Anfangsebene der Ablenkung (bei Nullablenkung) ist mit der Linie P-P in Fig. 1 etwa in der Mitte des Jochs 30 dargestellt. Infolge von Randfeldern erstreckt sich die Ablenkzone der Röhre vom Joch 30 aus in Axialrichtung in den Bereich des Strahlerzeugungssystems 26. Aus Gründen der Einfachheit ist in Fig. 1 der tatsächlich gekrümmte Verlauf der abgelenkten Strahlen in der Ablenkzone nicht gezeigt.
• Die Einzelheiten des Strahlerzeugungssystems 26 sind in Fig. 2 gezeigt. Das System weist zwei gläserne Haltestäbe 32 auf, an denen die verschiedenen Elektroden befestigt sind. Diese Elektroden sind: drei gleich beabstandete, in einer Ebene liegende (koplanare) Kathoden 34 (jeweils eine für jeden Strahl), eine Steuergitterelektrode 36, eine Schirmgitterelektrode 38, eine erste Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode 40, eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode 42 und ein Abschirmbecher 44. Diese Elektroden sitzen in der genannten Reihenfolge im Abstand hintereinander an den Glasstäben 32. An der Rückwand (Boden) 48 des Abschirmbechers 44 sind zwei Rasterkorrekturglieder 46 angeordnet, welche die Wege der beiden äußeren Strahlen umschließen. Gestalt, Größe, Lage und Funktion dieser Glieder 46 werden weiter unten ausführlicher erläutert.
• Für die Funktionen verschiedener Koma-Korrekturglieder in Elektronenstrahl-Erzeugungssystemen werden nachstehend drei besondere Ausdrücke benutzt. Der Ausdruck "Nebenschluß" bedeutet, daß ein bestimmter Teil eines magnetischen Ablenkfeldes vom Weg eines Elektronenstrahls durch Bildung einer Umgehung ferngehalten wird. Der Ausdruck "Verstärkung" hat hier die Bedeutung, daß ein Teil eines magnetischen Ablenkfeldes am Weg eines Elektronenstrahls konzentriert wird. Der Ausdruck "negative Verstärkung" bedeutet, daß ein Teil eines Magnetfeldes am Weg eines Elektronenstrahls abgeschwächt wird.
• Die Fig. 3 zeigt ein Muster von Rastern, das mit einer bekannten Einrichtung korrigiert werden kann. Die äußere gestrichelte Linie 50 (auch mit B & R bezeichnet) gibt die Rasterformen für die beiden äußeren Strahlen an, bei denen es sich im vorliegenden Fall um den Blaustrahl und den Rotstrahl handelt. Das innere, mit der strichpunktierten Linie 52 dargestellte Muster (auch mit G bezeichnet) ist das Rasterbild für den mittleren oder Grünstrahl. Wie in der US-Patentschrift 38 73 879 beschrieben, lassen sich die Rasterformen nach Fig. 3 durch eine Anordnung von Nebenschlußgliedern 54und Verstärkungsgliedern 56 korrigieren, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. Bei dem in dieser bekannten Art ausgebildeten Strahlerzeugungssystem 58 sind die Nebenschlußglieder 54 kleine ringförmige Elemente, welche die beiden äußeren Strahlen B und R eng umschließen. Die beiden Verstärkungsglieder 56 sind kleine Ringe oder Scheiben, die direkt oberhalb und unterhalb des mittleren Strahls G angeordnet sind. Die Nebenschlußglieder 54 und Verstärkungsglieder 56 verzerren Teile der beiden Ablenkfelder in der in Fig. 5 gezeigten Weise, um eine verstärkte Vertikal- und Horizontalablenkung des mittleren Strahls und eine verminderte Vertikal- und Horizontalablenkung der beiden äußeren Strahlen zu erreichen. Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Strahlsystem sind zwar ebenfalls Nebenschlußglieder vorgesehen, die den Gliedern 54 insoweit gleichen, daß sie die äußeren Strahlen vollständig umschließen, jedoch sind Größe, Form und Position dieser Glieder im Falle der Erfindung anders, und auch ihre Funktion ist anders als bei den Gliedern 54.
• Die Fig. 6 zeigt die weiter oben erwähnten, neuerdings anzutreffenden Rastermuster. Bei dem Raster des mittleren Strahls, der hier mit der strichpunktierten Linie 60 dargestellt ist (auch mit G bezeichnet), ist die Vertikalablenkung geringer und die Horizontalablenkung größer als bei den Rastern der beiden äußeren Strahlen, die mit der gestrichelten Linie 62 dargestellt sind (auch mit B & R bezeichnet). Diese Rasterformen kann man zwar durch Verwendung verschiedener Kombinationen von Nebenschluß- und Verstärkungsgliedern korrigieren, wie es der Stand der Technik lehrt, bei der Erfindung werden jedoch nur zwei neuartig ausgebildete und die äußeren Strahlen vollständig umschließende Korrekturglieder verwendet, um die gesamte Koma-Korrektur für alle drei Strahlen zu bewirken.
• In der Fig. 7 ist ein Strahlerzeugungssystem 64 dargestellt, das eine Ausführungsform neuartiger Nebenschlußglieder 66 enthält, welche die beiden äußeren Strahlen B und R konzentrisch umschließen. Diese Nebenschlußglieder 66 sind ebenso wie die später noch zu beschreibenden Ausführungsformen aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität hergestellt, etwa aus einer Legierung von 52% Nickel und 48% Eisen, die als "52-Metall" bekannt ist. Die Nebenschlußglieder 66 haben größere Außendurchmesser als die Nebenschlußglieder 54 des in Fig. 4 dargestellten bekannten Strahlerzeugungssystems 58. Wegen des größeren Außendurchmessers liegen Teile der Glieder 66, d. h. Teile der äußeren Umfangsränder, in der Ebene der Strahlen dichter am mittleren Strahl G als an den äußeren Strahlen B und R.
• Die Wirkung, welche die Nebenschlußglieder 66 auf das Vertikal-Ablenkfeld und das Horizontal-Ablenkfeld ausüben, ist in Fig. 8 dargestellt. Wie die Nebenschlußglieder nach der US-Patentschrift 37 72 554 halten auch die beiden neuartigen Nebenschlußglieder 66 einen Teil der beiden Ablenkfelder von den beiden äußeren Strahlen fern, indem sie diesen Teil die äußeren Strahlen vollständig umgehen lassen. Wenn die Nebenschlußglieder 54 und 66 gleich dick sind, ist ihre Gesamtwirkung auf die Raster der äußeren Strahlen ungefähr die gleiche. Der Einfluß, den die neuartigen Nebenschlußglieder 66 auf die Wirkung der beiden magnetischen Ablenkfelder bezüglich des Rasters des mittleren Strahls nehmen, ist jedoch wesentlich anders als bei den bekannten Nebenschlußgliedern 54. Zum einen sammeln die neuartigen Nebenschlußglieder 66 wegen ihres wesentlich größeren Durchmessers mehr Feldlinien des Flusses aus dem Vertikal-Ablenkfeld ein und bringen daher eine größere Verstärkung dieses Feldes. Zum andern ziehen die Nebenschlußglieder 66, da ihre sich am nächsten kommenden Stellen näher beieinanderliegen und sie somit dichter am mittleren Strahl sind, Flußlinien des Horizontal-Ablenkfeldes aus der Umgebung des Weges des mittleren Strahls in einem solchen Ausmaß fort, daß die Horizontalablenkung des mittleren Strahls abgeschwächt oder, gemäß der obigen Definition, "negativ verstärkt" wird.
• Für einen Röhrentyp mit 19 V und 90°-Ablenkung, der die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform enthält, können folgende typische Dimensionierungen gewählt werden:
  Abstand zwischen dem mittleren
  Strahlweg und den äußeren
  Strahlwegen 5,08 mm
  Außendurchmesser der
  Nebenschlußglieder 5,59 mm
  Innendurchmesser der
  Nebenschlußglieder 5,08 mm
  Abstand zwischen dem mittleren
  Strahlweg und den nächstliegenden
  Teilen der Nebenschlußglieder 2,29 mm
  Dicke der Nebenschlußglieder 0,025 mm
  
  
• Eine andere und vorteilhafte Ausführungsform eines Strahlerzeugungssystems ist in Fig. 9 dargestellt und mit 70 bezeichnet. Hier sind große kreisförmige Nebenschlußglieder 72 vorgesehen, die sich voll um die Wege der beiden äußeren Strahlen B und R schließen und exzentrisch gegenüber diesen Strahlwegen angeordnet sind. Das geometrische Zentrum der Nebenschlußglieder liegt jeweils zwischen dem betreffenden äußeren Strahlweg und dem mittleren Strahlweg. Die Richtung der Exzentrizität weist zum mittleren Strahlweg G, um die Wirkung der negativen Verstärkung des Horizontal-Ablenkfeldes auf den mittleren Strahl zu erhöhen. Die übrige Wirkung der Nebenschlußglieder 72 auf die beiden Ablenkfelder ist, wie die Darstellung in Fig. 10 zeigt, sehr ähnlich wie die in Fig. 8 veranschaulichte Wirkung der großen konzentrischen Nebenschlußglieder.
• Typische Werte für die Dimensionierung bei einem Röhrentyp mit 25 V und 100°-Ablenkung, der die Ausführungsform nach Fig. 9 enthält, sind:
  Abstand zwischen den mittleren
  Strahlweg und den äußeren
  Strahlwegen 6,60 mm
  Außendurchmeser der
  Nebenschlußglieder 7,24 mm
  Innendurchmesser der
  Nebenschlußglieder 5,59 mm
  Abstand zwischen dem geometrischen
  Zentrum der Nebenschlußglieder und
  den äußeren Strahlwegen 0,76 mm
  Abstand zwischen dem mittleren
  Strahlweg und den nächstliegenden
  Teilen der Nebenschlußglieder 2,23 mm
  Dicke der Nebenschlußglieder 0,09 mm
  
  
• In den Fig. 11 und 12 sind zwei weitere Ausführungsformen von Strahlerzeugungssystemen dargestellt, die exzentrisch angeordnete Nebenschlußglieder anderer Formen aufweisen. Das Strahlerzeugungssystem 74 nach Fig. 11 enthält Nebenschlußglieder 76, die sowohl innen als auch außen elliptisch geformt sind, während das Strahlerzeugungssystem 78 nach Fig. 12 Nebenschlußglieder 80 enthält, die innen kreisförmig und außen elliptisch sind. Solche Formen eignen sich gut für die Zurechtlegung der Wirkung, welche die Nebenschlußglieder auf die Verstärkung des Vertikal-Ablenkfeldes für den mittleren Strahl G haben.
• Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Röhre erläutert, die ein vereinigtes Inline-Strahlsystem mit kleinen Abständen zwischen den Strahlwegen enthält. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Röhren angewendet werden, welche Inline-Strahlerzeugungssysteme verschiedener Arten enthalten, z. B. solche mit größeren Abständen zwischen den Strahlwegen und/oder in nicht-vereinter Konstruktion.

Claims (4)

1. Farbbildröhre mit einem Inline-Strahlsystem zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen, nämlich eines mittleren Strahls und zweier äußerer Strahlen, und zum Richten dieser Strahlen längs koplanarer Wege auf einen Schirm der Röhre, wobei die Strahlen eine Ablenkzone durchlaufen, in der magnetische Felder zur Vertikal- und Horizontalablenkung erzeugbar sind, und mit die äußeren Strahlen vollständig umschließenden magnetischen Abschirmringen, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Abschirmringe (66, 72, 76, 80) mit die Ebene der Strahlen kreuzenden Teilen dem Weg des mittleren Strahls näher liegen als den Wegen der äußeren Strahlen, derart, daß die Wirkung des Horizontal-Ablenkfeldes auf den mittleren Elektronenstrahl (G) geschwächt und die Wirkung des Vertikalablenkfeldes auf ihn verstärkt wird.

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmringe (66) konzentrisch um die Wege der betreffenden äußeren Strahlen (B, R) liegen und einen so großen Außendurchmesser haben, daß sich ein Teil jedes Elementes näher am Weg des mittleren Strahls als am Weg des betreffenden äußeren Strahls befindet.

3. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmringe (72) exzentrisch um den Weg des betreffenden äußeren Strahls angeordnet sind, derart, daß das geometrische Zentrum jedes dieser Elemente zwischen dem Weg des betreffenden äußeren Strahls und dem Weg des mittleren Strahls liegt.

4. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmringe (76, 80) eine elliptische Außenkontur haben.