DE2934993C2 - Kathodenstrahlröhre mit mehreren Elektronenstrahlen - Google Patents

Description

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle genannten Achsen (62, 55, 54) in derselben Ebene liegen und für einen Elektronenstrahl (84) die Achsen der ersten Elektroden (81, 82, 83) und der zugehörigen zweiten und dritten Elektroden (85 bzw. 86) mit der Hauptachse (U) der Röhre zusammenfallen und für die anderen Elektronenstrahlen (74, 94) die Achsen (62, 55) der ersten (71, 72, 73; 91, 92, 93). zweiten (75, 95) und dritten Elektroden (76, 96) /ur Röhrenachse (11) symmetrisch angeordnet sind

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Kathodenstrahlröhre ist aus der US-PS 29 57 106 bekannt.

Derartige Kathodenstrahlröhren werden nicht nur als Farbbildröhren sondern auch als Oszilloskopröhren usw. verwendet In derartigen Rohren ist es erwünscht, daß die Elektronenstrahlen in einem Punkt auf den Bildschirm konvergieren. In der US-PS 29 57 106 ist eine asymmetrische Elektronenlinse in den Bahnen der Elektronenstrahlen. die nicht mit der Hauptsache der Röhre zusammenfallen, zwischen dem Triodenteil des Elektronenstrahlerzeugungssystems, das durch die Kathode, das erste und das zweite Gitter gebildet wird, und der Fokussierlinse angeordnet, wodurch die Strahlen zueinander hin abgelenkt werden und auf den Bildschirm konvergieren. Die Fokussierlinse wird durch ein Linsenfeld zwischen zwei Elektroden gebildet. Diese Elektroden bestehen aus gekrümmten Elektrodenplatten, in denen öffnungen angeordnet sind. Diese Platten sind derart gekrümmt, daß sie stets senkrecht auf den Elektronenbahnen stehen. Wenn ein Potentialunterschied zwischen den Platten anglegt wird, wird eine für die Elektronenstrahlen symmetrische Elektronenlinse erhalten, die eine fokussierende Wirkung hat und jeden Elektronenstrahl auf den Bildschirm fokussiert, ohne daß dadurch die Konvergenz beeinflußt wird. Es ist sehr schwierig, derartige besonders genau gekrümmte Eiektrodenplatten herzustellen und in bezug aufeinander zu montieren. Elektroden derartiger Elektronenstrahlerzeugungssysteme werden nämlich mit Hilfe von Montagestiften zusammengebaut, die einen sehr genauen Winkel miteinander einschließen müssen. Um die Elektronenstrahlerzeuger von den Montagestiften entfernen zu können, ist es erforderlich, diese Stifte lösbar in einer Lehre zu befestigen, wodurch ihr gegenseitiger Winkel durch Abnutzung. Verschmutzung. Verbiegen und Brechen der Stifte weniger genau wird.

Dieses Problem ist in der US-PS 39 06 279 erkannt und dafür eine Lösung angegeben worden. Die hieraus bekannte Farbbildröhre weist zum Konvergieren dreier Elektronenstrahlen drei zusammengebaute, aber unabhängig voneinander wirkende Elektronenstrahlerzeuger auf. deren Achsen zueinander parallel sind, so daß parallele Montagestifte verwendet werden können. Das Besondere dieser Bauart ist, daß von jedem Elektronen Strahlerzeugungssystem, das exenin^ch zur Hauptsache der Röhre liegt, die letzte auf der Seite des Bildschirmes liegende Elektrode eine Achse aufweist, die excnmsch zur Achse des betreffenden Elektronenslrahler/eugers in einer Ebene durch die Hauptachse der Röhre und die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems und in einem größeren Abstand von der Hauptachse der Röhre als die Achse des Elektronenstrahlerzeuger angeordnet ist. Die let/tfre Elektrode weist außerdem einen größeren Durchmesser als die anderen Elektroden des Elektronenstrahlerzeuger auf. I ,rch die exentrisch angeordneten letzten Elektroden wird auf einfache Weise die Konvergenz der Elektronenstrahlen erhalten und gleichzeitig können die Elektronenstrahlen jeder (ur sich fokussiert werden.

Ein au? analoge Weise arbeitendes integriertes System von Elektronenstrahlerzeugungssystemen ist in der USPS 37 72 554 beschrieben In der Df-OS 24 06 443 ist ebenfalls ein auf analoge Weise ι'bellendes

&o System von Eiektronenstrahlerzeugungssvstemen beschrieben, bei dem die Fokussieriinsen der mehl auf der Röhrenachse liegenden Elektronenstrahlerzeuger asymmetrisch ausgebildet sind. Diese Bauarten sind alle weniger attraktiv, weil bei ihnen eine Änderung der Stärke der Fokussierlinse gleichzeitig einen unmittelbaren Einfluß au£die Konvergenz der Elektroncnstrahlcn ausübt, was unerwünscht ist.

In älteren Anmeldungen gemäß DE-OS 28 13 386 und

28 32 687 sind Farbbildröhren vorgeschlagen mit drei in einer Ebene liegenden Elektronenstrahlen, die ausgehend von einer ersten Elektrode eine zweite, ein asymmetrisches Linsenfeld zum Konvergieren der Elektronenstrahlen erzeugende Elektrode und eine dritte Elektrode durchlaufen. Die Achsen der zweiten und dritten Elektroden verlaufen parallel zur Röhrenachse, wobei die Achsen der dritten Elektroden der äußeren Elektronenstrahlen exentrisch zur Achse der zweiten und ersten Elektrode.! liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei der eine einfache, schnelle und genaue Herstellung und Montage möglich ist

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn ein Elektronenstrahl unter einem bestimmten Winke! zu der Elekronenstrahlerzeugungssystemachse in einem derartigen mechanisch unsymmetrischen Elektrodensystem verläuft, dennoch eine symmetrische Fokussierung des Elektronenstrahls erhalten werden kann. so daß eine Änderung der Stärke der FoUissierlinse keinen Einfluß auf die Konvergenz ausübt.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Kathodenstrahlröhre ist im Anspruch 2 angegeben.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 im Schnitt eine Farbbildröhre,

Fig. 2 und 3 im Schnitt Elekronenstrahlerzeugungssysteme nach dem Stand der Technik,

F i g. 4 bis 6 im Schnitt Elekronenstrahierzeugungssysteme von Ausführur.gsbeispielen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Farbbildröhre. In einem Glaskolben 1, der aus einem Frontglas 2. einem konusförmigen Teil 3 und einem Hals 4 besteht, sind im Hals 4 drei Eiekronenstrahlerzeugungssysteme 5, 6 und 7 angeordnet, die Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 erzeugen. Die Achsen dieser Elekronenstrahlerzeugungssysteme 5, 6 und 7 liegen in einer Ebene, der Zeichnungsebene (Farbbildröhre von In-line-Typ). Die Achse des mittleren Elekronenstrahlerzeugungssysterr.s 6 fällt mit der Hauptachse 11 der Farbbildröhre zusammen. Die drei Elckronenstrahlerzeugungssysteme 5, 6 und 7 bestehen aus einer Ap/ahl entlang eine^r Achse angeordneter zylindrischer Elektroden. Bekanntlich ist es dabei möglich, eine oder mehrere der nebeneinander liegenden elektroden der F.lekronenstrahlerzeugungssysteme als ein Ganzes jus/ubilden. Auf der Innenseite des Frontglases 2 ist eine Vielzahl von Trios von Leuchtstoffstreifen angeordnet, Jedes Trio besteht aus einem grün aufleuchtenden, einem blau aufleuchtenden und einem rot aufleuchtenden Leuchtstoffstreifen Alle Trios bilden zusammen den Bildschirm 12. Die Leuchtstoffslreifcn stehen senkrecht auf der Zeichnungsebene. Eine Schlitz.maske 13. in der eine Vielzahl langgestreckter Öffnungen 14 parallel zu den Leuchtstoffstreifen angeordnet ist, durch die die Eilektronenstralilen 8, 9 und 10 hindurchfallen, ist vor dem Bildschirm 12 angeordnet. Du die Elcktrorienstrahlen 8, 9 und 10 einen kleinen . Winkel miteinander einschließen und auf den Bildschirm 12 konvergieren, fällt jeder Elektronenstrahl über die langgestreckten öffnungen 14 nur auf Leuchstoffstreifen einer bestimmten Farbe. Bekanntlich ist es auch möglich, die Elekronenstrahlerzeugungssysteme 5, 6 und 7 in einer Dreieck-Konfiguration in der Röhre anzuordnen, wobei jedes Elekronenstrahlerzeugungssystem an einem Eckpunkt eines gleichseitigen Dreiecks liegt Die Maske (Lochmaske) weist in diesem Falle run · de Öffnungen auf und der Bildschirm 14 ist aus Trios /on Leuchtstoffpunkten aufgebaut.

ίη F i g. 2 ist im Schnitt ein bekanntes Elekronenstrahlerzeugungssystem (US-PS 29 57 106) dargestellt. Die Mittel zum Erzeugen der Elektronenstrahlen bestehen aus je einer Kathode 15, einer Gitterelektrode 16 und einer Beschleunigungselektrode 17. Die Elektrode

ίο 18 weist in dem gewölbten Teil 19 Öffnungen 20 und 21 auf. Durch den gewölbten Teil 19 der Elektrode 28 entsteht ein nichtsymmetrisches elektrostatisches Feld zwischen den Elektroden 17 und 18, wodurch die Elektronenstrahlen 22 und 23 derart zur Achse 24 hin abgelenkt werden, daß sie auf dem Bildschirm 12 konvergieren. Die Öffnungen 25 und 26 in der Elektrode 27 und die öffnungen 28 und 29 in der Elektrode 30 sind derart angeordnet, daß sie in den Bahnen der Elektronenstrahlen liegen. Die gewölbten Teile dieser Elektroden 27 und 30, in denpn diese Öffnungen angeordnet sind, sind derart gewölbt, daß ihre Oberflächen sv .s senkrecht zu den Bahnen der Eiektronenstrahien stehen Dadurch wird, indem ein genügend großer Potentialunterschied zwischen den Elektroden 27 und 30 angelegt wird, ein symmetrisches Linsenfeld zwischen diesen Elektroden 27 und 3P erhalten, das eine symmetrische fokussierende Wirkung auf die Elektronenstrahlen 22 und 23 hat. Änderungen der Stärke dieses Linsenfeldes üben dadurch keinen Einfluß auf die Konvergenz aus.

In F i g. 3 ist ein aus der US-PS 39 36 279 bekanntes Elekronenstrahlerzeugungssystem dargestellt, bei dem alle Achsen 31, 32 und 33 der Elekronenstrahlerzeugungssysteme 34, 35 und 36 zueinander parallel verlaufen und in derselben Ebene liegen. Das Elekronenstrahlerzeugungssystem 34 besteht aus einer Kathode 37, einem Gitter 38. einer Anode 39 und Gittern 40 und 41. Die entsprechenden Elektroden des Elekronenstrahlerzeugungssystems 35 sind mit den Bezugszeichen 47 bis 51, die des Elekronenstrahlerzeugungssystems 36 mit den Bezugsziffern 57 bis 61 bezeichnet.

Wie aus F i g 3 ersichtlich, weisen die Gitter 41 und 61 einen größeren Durchmesser als die zugehörigen Gitter 40 und 60 auf. und die Achsen 42 und 43 liegen weiter von der Achse 32 entfernt als die Achsen ehr Elektronenstrahlerzeugungssysteme. Die Linsenfelder zwischen den Elektroden 40 und 41 und zwischen den Elektroden 60 und 61 sind dadurch unsymmetrisch und lenken die Strahlen 44 und 45 zum mittleren Strahl 46 hin ab. Diese Linsenfelder und das Linsenfeld zwischen den Gittern 50 und 51 dienen zugleich zum Fokussieren der Elektronenstrahl Eine kleine Änderung des Spannungsunterschiedes zwischen den Elektroden 40 und 41 und zwischen den Elektroden 60 und 61 übt dadurch einei. Einfluß sowohl auf die Konvergenz als auch auf die Fokussierung der Eiektronenstrahien aus. Dies ist aber unerwünscht, weil eine Änderung de; Fokussierung einerseits und der Konvergenz andererseits möglichst unabhängig voneinander vorgenommen werden sollte.

In F ι g. 4 ist ein Llekronenstrahlerzeugungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darge* stellt, in dem keine gewölbten Teile erforcjeriich sind, alle Achsen der Elektroden zueinander parallel verlaufen und dennoch eine von der Fokussierungsspannung, dem Spannungsunfjrschied zwischen den letzten zwei Elektroden in einer Elekronenbahn, unabhängige Konvergenz möglich ist. Es besteht aus drei Eiekronenstrahlerzeugungssystemen 70, 80 und 90 mit ersten

Elektroden in Form von Kathoden 71, 81 und 91, Gittern 72,82, und 92 und in Elektronenstrahlrichtung dann folgenden Gittern 73, 83 und 93. In diesen Elektroden verlaufen die drei Elektronenstrahlen 74, 84 und 94 parallel zueinander. In den folgenden zweiten Elektroden 75 und 95 mit zu den Strahlen 74 und 94 unsymmetrisch liegenden öffnungen 52 und 53 werden die Elektronenstrahlen 74 und 94 zu dem mittleren Elektronenstrahl 84 hin abgelenkt, und zwar auf die bereits in der US-PS 29 57 106 beschriebene Weise. Die Fokussierung erfolgt durch Linsenfelder zwischen den Elektroden 75 und 76, 85 und 86 und 95 und 96.

Im Gegensatz zu der in der US-PS 39 06 279 beschriebenen Bauart übt eine Änderung der Fokussierlinsenfelder zwischen den Elektroden 75 und 76 und zwischen den Elektroden 95 und % der äußeren Elekrodenstrahlerzeugungssysteme 70 bzw. 90 keinen Einfluß auf die Konvergenz aus, weil die Elektronenstrahlen 74 und 94 urüer einem bestimmten Winke! zu den F.leUronenstrahlerzeugungssystemachsen durch diese Linsenfelder fallen. Dadurch wird mit Hilfe der unsymmetrisch liegender Elektroden 76 und 96 jeweils eine symmetrisch auf die Strahlen einwirkende Fokussierlinse erhalten.

Ein Beispiel der elektrischen Spannungen (in Volt), die an die unterschiedlichen Elektroden angelegt werden, ist in F i g. 4 für das Elekronenstrahlerzeugungssystem 70 angegeben. Einige Abmessungen der Elektro-' den und ihre gegenseitigen Abstände sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:

Elektrode	Länge	Durch	gegen	Durch
Nr.	(mm)	messer	seitiger	messer
		(mm)	Abstand	öffnung
			(mm)	(mm)

76	8	7.6	1	1.5
76-75
75	16.2	7.4	1.4	0,75
75-73
73	5.4		0,35	0,75
73-72
72			0.12
72-71
71

Ende der zweiten Elektroden 75 und 95 um etwa 87° gegen die Elekronenstrahlerzeugungssystemachse geneigt ist. Dieses Konvergierverfahren ist gleichfalls bereits in der US-PS 29 57 106 beschrieben. Die unterschiedlichen Abmessungen entsprechen etwa den in Fig.4 angegebenen Abmessungen. Die Elektronen-Strahlen 74, 84 und 94 konvergieren ebenfalls auf dem Bildschirm 12. Durch die beschriebene Anordnung der Elektroden 76 und 96 ist die Konvergenz von der Stärke der Fokussierlinse unabhängig.

In Fig.6 ist im Schnitt ein drittes Ausführungsbcispiel eines Elekronenstrahlcrzeugungssystems dargestellt. Das Elekronenstrahlerzeugungssysiem enthält eine Anzahl von Elektroden 102,103,105 und 106, die den drei Elektronenstrahlen 74,84 und 94 gemeinsam zugeordnet sind. Die Fig.6 ist etwa im gleichen Maßstab wie die F i g. 4 und 5 gezeichnet. Der Deutlichkeit halber sind, soweit möglich, dieselben Beztigszeichcn wie in den Fig.4 und 5 verwendet. Eine der Elektroden kann in zwei Tcilclcktroden aufgeteilt oder es kann eine zusätzliche Elektrode angeordnet werden.

Der Abstand der Achse 54 der dritten Elektrode 76 bzw. 96 von der Elekronenstrahlerzeugungssystemachse 62 beträgt 03 mm. Der Abstand der Achse 55 der zweiten Elektrode 75 bzw. 95 von der Achse 62 ist so 0.4 mm und der Abstand der Achse 56 der Elektrodenöffnungen 52 bzw. 53 von der Achse 62 beträgt 0,2 mm. Andere gegenseitige Achsenabstände sind bei anderen Elekronenstrahlerzeugungssystemabmessungen erforderlich. Diese können experimentell auf einer optischen Bank ermittelt oder berechnet werden. Die Dicke des Werkstoffs (Cr-Ni-Stahl). aus dem die unterschiedlichen Elektroden hergestellt sind, beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,13 bis 0,2 mm. Der Abstand zwischen zwei Elekronenstrahlerzeugungssystemachsen beträgt 10 mm.

In F i g. 5 ist im Schnitt ein Elekronenstrahlerzeugungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Deutlichkeit halber sind dieselben Bezugszeichen wie in F i g. 4 verwendet Die Konvergen7 der Elektronenstrahlen 74, 84 und 94 wird hier dadurch erhalten, daß das auf die Elektroden 73 und 93 in Elektronenstrahlrichtung gesehen folgende Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit mehreren Elektronenstrahlen, insbesondere Farbbildröhre, bestehend aus:

a) ersten Elektroden in Form von Kathoden (71, 81, 91) und Gittern (72, 82, 92, 102 bzw. 73, 83, 93,103) zur Erzeugung jedes Elektronenstrahls (74, 84, 94), die für jeden Strahl auf einer zur Röhrenachse (11) parallelen Achse (62) angeordnet sind,

b) einem Bildschirm (12), auf dem die Elektronenstrahlen (74,84,94) konvergieren.

c) zweiten Elektroden (75, 85, 95, 105), die in Strahlrichtung hinter den ersten Elektroden angeordnet sind und mit diesen für nicht entlang der Röhrenachse verlaufende Elektronenstrahlen (74,94) ein asymmetrisches Linsenfeld zum Konvergieren der Elektronenstrahlen erzeugen,

d) dritten Elektroden (76,86,96,106), die in Strahlrichtung hinter den zweiten Elektroden (75, 85, 95,105) angeordnet sind und mit diesen auf die Elektronenstrahlen (74, 84, 94) symmetrisch wirkende Fokussierlinsen Lüden,

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die Achsen (55 bzw. 54) der zweiten und dritten Elektroden (75, 85,95,105 bzw. 76,86, 96,106) zur Röhrenachse (11) parallel sind,

f) die dritte Elektrode (76, 96) jedes nicht entlang der Röhrenachse (.M) verl jfenden Elektronenstrahls (74, 94} eine Achse (54) aufweist, die exentrisch zur Achse (55) de: zugehörigen zwei ten Elektrode (75, 95) und zur Achse (62) der zugehörigen ersten Elektrode liegt, und

g) die Achse (55) der zweiten Elektrode (75, 95) jedes nicht entlang der Röhrenachse (11) verlaufenden Elektronenstrahls (74, 96) einen kleineren Abstand von der Röhrenachse (11) aufweist als die Achse (54) der entsprechenden dritten Elektrode (76, %). die wiederum einen kleineren Abstand von der Röhrenachse aufweist als die Achse (62) der entsprechenden ersten Elektroden (71,72,73 bzw. 91,92,93).