DE2938769A1 - Elektronenstrahl-erzeugungssystem - Google Patents

Description

RCA 73,250 Ks/li

U.S. Serial No: 9^5,600

Piled: September 25, 1978

ECA Corporation New York, N.T., V.St.ν.Α.

Elektronenstrahl-Erzeuftungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren, insbesondere Farbbildröhren des für Pernseh-Heimempfänger geeigneten Typs, und auf Elektronenstrahl-Erzeugungssysteme (Elektronenkanonen) für solche Röhren. Die Erfindung ist besonders geeignet für selbstkonvergierende Röhren/Jochkombinationen, in denen Schattenmaskenröhren verwendet werden, die Elektronenkanonen für mehrere Strahlen in horizontaler Inline-Anordnung, eine Schattenmaske mit vertikal orientierten schlitzförmigen Offnungen und einen Schirm mit vertikal orientierten Leuchtstoffstreifen aufweisen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung in derartigen Röhren beschränkt und kann z.B. auch in Xochmaskenröhren mit Punktmuster und in Röhren vom Indextyp verwendet werden.

Eine Inline-ELektronenkanone ist ein Strahlerzeugungssystem, das mindestens zwei, vorzugsweise drei Elektronenstrahlen in einer gemeinsamen Ebene erzeugt und die Strahlen längs konvergierender Wege auf einen kleinflächigen Fleck am Schirm lenkt. Ein selbstkonvergierendes Joch ist eine Bauart mit besonderen Feldungieichmäßigkeiten, welche die Strahlen automatisch während der Abtastung des Rasters in Konvergenz halten, ohne daß andere Konvergenzeinrichtungen als das Joch selbst notwendig sind.

Der allgemeine Trend in der Entwicklung geht zu Inline-Farbbildröhren mit größeren Ablenkwinkeln, um die Röhren kurzer zu ma-

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chen. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Eöhre mit 110 -Ablenkung die Elektronenstrahlen eine übermäßig starke Verzerrung erfahren, wenn sie zu den äußeren Teilen des Schirms hin abgelenkt werden. Solche Verzerrungen erscheinen auf dem Schirm der Röhre als unerwünschte Schwänze oder fahnenartige Verschmierungen, die sich von einem gewünschten intensiver leuchtenden Kern oder Pleck fort erstrecken. Man spricht dabei von sogenannten "Ausspreizverzerrungen" (engl.: Flare Distortion), die mindestens teilweise zurückzuführen sind auf die Eandbereiche des Ablenkfeld.es des Jochs, die den Strahl bei seiner Wanderung durch die Elektronenkanone, beeinflußen, und auf die Ungleichmäßigkeiten des vom Joch erzeugten Ablenkfeldes selbst.

Wenn das Hmdfeld des Jochs in das Gebiet der Elektronenkanone reicht, wie es gewöhnlich der F^Il ist, dann können die Strahlen etwas aus der Achse gelenkt werden und in einen erhöhte Aberration bewirkenden Teil einer Elektronenlinse der Kanone geraten. Die Folge ist häufig eine Ausspreizverzerrung des Elektronenstrahlflecks, die vom Fleck zur Mitte des Schirms hinweist. Dieser Zustand ist besonders unangenehm bei selbstkonvergierenden Jochen mit einer torusförmig gewickelten Vertikalablenkspule, und zwar wegen der relativ starken Randfelder von solchen Spulen.

Selbstkonvergierende Joche sind so ausgelegt, daß sie ein ungleichmäßiges Feld erzeugen, um die Strahlen mit größer werdendem Horizontalablenkwinkel mehr divergieren zu lassen. Diese Ungleichmäßigkeit bewirkt auch eine Vertikalkonvergenz der Elektronen innerhalb jedes einzelnen Strahls. Somit sind die Strahlflecke an Stellen, die gegenüber der Mitte des Schirms horizontal versetzt liegen, überkonvergiert, was eine sich vertikal ausdehnende Ausspreizung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Strahlflecks bewirkt.

Die vertikale Ausspreizung, die sowohl von den Einflüssen des Randfeldes des Jochs im Bereich der Elektronenkanone als auch von der ungleichmäßigen Natur des Jochfeldes selbst herrührt, ist ein unerwünschter Zustand, der zur Verschlechterung der Auflö-

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sung eines auf dem Schirm wiedergegebenen Bildes beiträgt.

In einer erfindungsgemäßen Elektronenkanone, die einen etrahlbildenden Bereich mit einer Kathode, einem Steuergitter (G1-Elektrode) und einem Schirmgitter (G2-ELektrode) aufweist, hat die G2-KLektrode einen Schlitz auf ihrer der G1-Elektrode zugewandten Seite, der zur Bildung eines astigmatischen elektrischen Feldes fuhrt, welches eine Unterkonvergenz des Elektronenstrahls in einer Ebene (z.B. einer vertikalen Ebene) relativ zur Konvergenz des Strahls in einer dazu senkrechten Ebene bewirkt. Dies hat zur Folge, daß der unterkonvergierte Strahl, wenn er vertikal abgelenkt wird, in geringerem Maß dem Aberrationsteil der Elektronenlinse der Kanone ausgesetzt wird, und daß ferner die vom Ablenkfeld des Joches bewirkte Überkonvergenz an Punkten, die horizontal von der Mitte des Schirms versetzt liegen, kompensiert wird. Beide Effekte tragen zu einer Verminderung der oben beschriebenen vertikalen Ausspreizung des Elektronenstrahls an gegenüber der Mitte des Schirms versetzt liegenden Punkten bei.

Zur Bildung dee astigmatischen Feldes enthält die G2-ELektrode vorzugsweise einen ersten Plattenteil, der quer zum Elektronenstrahl weg liegt und eine Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl hat, sowie einen zweiten, zur G1-Elektrode weisenden Plattenteil mit einem länglichen Schlitz, der über der Strahldurchtrittsöffnung liegt. Die beiden Plattenteile können zwei zusammengeschichtete Einzelplatten oder verschiedene Teile eines einzigen, einstückigen Gliedes sein.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch die Draufsicht auf eine Kathodenstrahlröhre, die ein erfindungsgemäßes Elektronenstrahl-Erzeugungssystem enthält;

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Figur 2 zeigt, teilweise in Längsrichtung aufgeschnitten, eine Ausfuhrungsform des Strahlerzeugungssystems nach Figur 1;

Figur 3 zeigt vergrößert einen Schnitt durch die G2-Elektrode des Systems nach Figur 2;

Figur 4 zeigt einen Aufriß der G2-Elektrode längs der Linie 4-4 in Figur 3;

Figur 5 zeigt vergrößert einen längs der Linie 5-5 in Figur 4 gelegten Schnitt zur Veranschaulichung der Formung des Elektronenstrahls in einer horizontalen Ebene;

Figur 6 zeigt vergrößert einen längs der Linie 6-6 der Figur 4 gelegten Schnitt zur Veranschaulichung der Formung des Elektronenstrahls in einer vertikalen Ebene·

Die Figur 1 zeigt eine rechteckige Farbbildröhre 10 Bit einen Glaskolben, der aus einer rechteckigen Vorderkappe 12, einem rohrförmigen Hals 14 und einem diese beiden Teile verbindenden, sich rechteckig erweiternden Trichter 16 besteht. Sie Vorderkappe 12 besteht aus einer Frontplatte 18 und einer diese umgebenden Seitenwand 20, die am Trichter 16 mittels einer Frittdichtung 21 angesetzt ist. Auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 18 ist ein Schirm 22 in Form eines dreifarbigen Leuchtstoffmosaiks aufgebracht. Der Schirm ist vorzugsweise ein Linienschirm, der aus Leuchtstofflinien besteht, die sich senkrecht zur beabsichtigten Richtung der hochfrequenten Ablenkung erstrecken. In einem vorbestimmten Abstand zum Schirm 22 ist eine mit vielen Offnungen versehene, als farbselektierende Elektrode wirkende Schattenmaske 24 vom Schlitztyp angeordnet. Zentral innerhalb des Halses 14 sitzt ein Elektronenstrahl-Erzeugungesystem (Elektronenkanone) 26, das in Figur 1 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt ist und bei dem es sich im vorliegenden Fall um eine neuartige Inline-Elektronenkanone handelt, um drei Elek-

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tronenstrahlen 28 zu erzeugen und sie längs koplanarer, konvergierender Wege durch die Maske 24 hindurch auf den Schirm 22 zu lenken.

Die in Figur 1 dargestellte Röhre ist gemeinsam mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch 30 zu verwenden, das um den Hals 14 und den Trichter 12 im Bereich des Übergangs dieser beiden Abschnitte gelegt wird, um die drei Elektronenstrahlen 28 horizontal und vertikal in einem rechteckigen Baster über den Schirm 22 abzulenken. Das Joch sei vorteilhafterweise vom selbstkonvergierenden Typ.

Die Figur 2 zeigt das Dreistrahl-Erzeugungssystem 26 in einem Aufriß teilweise in einem durch die Mitte gehenden Längsschnitt, und zwar in einer Ebene, die senkrecht zur gemeinsamen Ebene der koplanaren Strahlen der drei Einzelkanonen steht. Somit ist in der Zeichnung nur/zu einem einzigen der drei Strahlen gehörende Struktur zu erkennen. Die Elektronenkanone 26 ist vom sogenannten Bipotentialtyp (Typ mit zwei Potentialen) und hat zwei gläserne Haltestäbe 32, an der die verschiedenen Elektroden befestigt sind. Dieser Elektrodensatz enthält: drei gleichmäßig beabstandete koplanare Kathoden 34 (eine für jeden Strahl, von denen jedoch nur eine dargestellt ist), ein Steuergitter (G1-Elektrode) 36, ein Schirmgitter (G2-Elektrode) 38, eine ernte Linsen- oder Fokussierungselektrode (G3-Elektrode) 40 und eine zweite Linsenoder Fokussierungselektrode (G4-Elektrode) 42. Die G4-Elektrode ist mit einer Kappe 44 zur elektrischen Abschirmung versehen. Alle diese Elektroden sind auf einer M.ittelstrahlachse A-A fluchtend miteinander ausgerichtet und im Abstand in der genannten Beihenfolge längs hintereinander an den Glasstäben 32 befestigt. Die Fokussierungselektroden G3 und G4 dienen auch als Beschleunigung selektroden in der Bipotential-Elektronenkanone 26.

In der dargestellten Elektronenkanone 26 sind außerdem mehrere magnetische Glieder 46 vorhanden, die am Boden der Abschirmkappe 44 sitzen und zur Komakorrektur des Basters dienen, der von den

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Elektronenstrahlen gebildet wird, wenn diese über den Schirm 22 abgelenkt werden. Die magnetischen Komakorrekturglieder 46 können beispielsweise so ausgebildet und angeordnet sein, wie es in der US-Patentschrift 3 772 554 beschrieben ist.

Jede der rohrförmigen Kathoden 34 der Elektronenkanone 26 .hat an einer Stirnwand eine ebene emittierende Oberfläche 48. Die G1- und G2-Elektroden enthalten jeweils eine querliegende Platte 5o und 52, in denen sich miteinander fluchtende öffnungen 54 bzw. 56 befinden. Die öffnung 56 in der G2-Elektrode ist eine "zusammengesetzte" öffnung, wie es weiter unten ausführlicher erläutert wird. Die G3-Elektrode bildetein langgestrecktes rohrförmiges Glied, das nahe der G2-Elektrode eine Querwand 58 mit einer darin befindlichen öffnung 6o hat. Die G4-Elektrode weist ähnlich wie die G3-Elektrode ein rohrförmiges Glied auf; und beide letztgenannten Elektroden sind an ihren einander zugewandten Enden mit einwärts gerichteten Lippen 62 bzw. 64 versehen, zwischen denen die Hauptfokussierungslinse der Elektronenkanone gebildet wird.

Die Figuren 3, 4* 5 und 6 zeigen im Detail den strahlformenden Bereich der Elektronenkanone 26. Die querliegende Platte 52 der G2-Elektrode 38 enthält einen ersten Plattenteil 70 und einen zweiten Plattenteil 72. Der erste Plattenteil 70 hat eine Strahldurchtritt soff nung 74» die vorzugsweise kreisrund ist. Der zweite Plattenteil ist glatt auf die Oberfläche des ersten Plattenteils 70 geschichtet, und zwar auf deren der G"!-Elektrode zugewandten Seite. Der zweite Plattenteil 72 ist mit einem länglichen Schlitz versehen, vorzugsweise in Form einer rechteckigen öffnung 76, die mit der Kreisöffnung 74- im ersten Plattenteil 70 ausgerichtet ist. Im Dreistrahl-Erzeugungssystem 26 sind drei kreisförmige öffnungen 74 im ersten Plattenteil 70 und drei entsprechende rechteckige Schlitzöffnungen 76 im zweiten Plattenteil 72 vorhanden. Die kreisförmige öffnung 74 bildet gemeinsam mit der rechteckigen Schlitzöffnung 76 die zusammengesetzte Elektronenstrahlöffnung 56.

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Obwohl im dargestellten Fall der zweite Plattenteil 72 drei getrennte rechteckige Schlitzöffnungen 76 aufweist, können diese Schlitzöffnungen gewünshtenfalls auch als einziger Schlitz ausgebildet sein, der sich über alle drei öffnungen 76 erstreckt. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, sind die Längenabmessungen der Schlitzöffnungen 76 nicht kritisch, vorausgesetzt, sie sind lange genug, um keinen wesentlichen feldformenden Einfluß in der Horizontalrichtung auf die Elektronenstrahlen auszuüben.

Obwohl der erste undder zweite Flattenteil 70 und 72 als getrennte, zusammengeschichtete Stücke dargestellt sind, kann es sich bei ihnen auch um verschiedene Teile einer einzigen, einstückigen Elektrode handeln. In diesem Fall wird die rechteckige Schlitzöffnung 76 bis in eine Tiefe gehen, die geringer ist als die Gesamtdicke der Querplatte 52, und die Elektronenstrahlöffnung 74-befände sich am Boden der Schiitζöffnung 76 und würde durch die restliche Dicke der Querplatte 52 gehen.

Wie es in den Figuren 5 und 6 veranschaulicht ist, werden die von der Kathode 34 emittierten Elektronen durch ein rotationssymmetrisches elektrisches Feld mit konvergierenden Feldlinien 80, die in Sichtung auf die Kathode in die kreisförmige Öffnung der G1-Elektrode eintauchen, auf einen Bündelknoten fokussiert· Vie ebenfalls in den Figuren 5 und 6 zu erkennen ist, wird an der Strahleintrittseite der Öffnung 56 der G2-ELektrode ein astigmatisches elektrisches Feld gebildet. Dieses Feld wirkt auf die konvergenten Elektronenbahnen in horizontaler Richtung anders als in vertikaler Richtung.

Wie in Figur 5 gezeigt, üben divergierende Feldlinien 82 dieses aetigmatischen Feldes, die in einer horizontalen Ebene liegen, einen leichten geradebiegenden Einfluß auf die Elektronenbahnen aus, sodaß sich ein relativ spitzer Überschneidungewinkel am Bündelknoten ergibt. Die Figur 5 zeigt mit den Linien 83 die Bahnen der äußersten Elektronen in einer horizontalen Ebene. Die

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Figur 6 zeigt in ähnlicherAnsicht divergierende Feldlinien 84 des astigmatischen Feldes, die in einer vertikalen Ebene liegen und schärfer gekrümmt sind und somit ein stärkeres Feld als die Feldlinien 82 erzeugen. Die Folge ist, daß die Bahnen 85 der äußersten Elektronenstrahlen in der vertikalen Ebene mehr geradegebogen werden und daher unter einem noch spitzeren Überschneidungswinkel an einer weiter vorwärts liegenden Bündelknotenstelle konvergieren, als es bei den in Figur 5 für eine horizontale Ebene gezeigten Bahnen der Fall ist. Die Folge ist ein zweiteiliger Bündelknoten mit einer ersten linienförmigen Überschneidungsstelle 86 der horizontal konvergierenden Bahnen und einer weiter vorwärts liegenden linienförmigen Überschneidungsstelle 88 der vertikal konvergierenden Bahnen. Dies wiederum hat zur Folge, daß das zusammengesetzte Strahlenbündel horizontal konvergierende Eleaentarstrahlen enthält, die auf eine Linie bzw. einen langgezogenen Punkt am Leuchtstoffschirm der Röhre fokussiert sind, während die vertikal konvergierenden Elementarstrahlen unterfokussiert sind und in Wirklichkeit auf eine Linie oder einen langgezogenen Punkt konvergieren, der über den Leuchtstoffschirm hinaus gelegen ist. Dies führt dazu, daß ein in der Mitte des Schirms gebildeter Elektronenstrahlfleck wegen der vertikalen Unterkonvergenz eine Vertikalausdehnung hat, die größer ist als seine Horizontalausdehnung.

Obwohl der Elektronenstrahlfleck in der Mitte des Schirms in Vertikalrichtung eine größere Ausdehnung als in Horizontalrichting hat, gilt für den Strahlquerschnitt beim Durchtritt durch die Hauptfokussierungslinse der Elektronenkanone das Gegenteil. Dort hat der Elektronenstrahl wegen des kleineren Überschneidungswinkels in der vertikalen Ebene eine kleinere Ausdehnung in Vertikalrichtung als in Horizontalrichtung. Daher wird eine durch das Bandfeld des Jochs hervorgerufene Ablenkung des Strahls aus der Achse in Vertikalrichtung nicht zu einer ernsthaften Störung des Strahls führen, weil sich der Strahl nicht mit einem so großen Teil in den Aberrationsteil der Linse bewegt. Die auf das Randfeld des Jochs zurückzuführende vertikale Ausspreizverzerrung

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wird somit reduziert.

Da sich der zusammengesetzte Strahl durch Unterkonvergenz in der vertikalen Ebene auszeichnet, kompensiert diese Unterkonvergenz auch vertikale Überkonvergenz, die dem Strahl durch das Ablenkjoch mitgeteilt wird. Somit wird die vertikale Ausspreizverzerrung sowohl oberhalb als auch unterhalb des Elektronenstrahls an außerhalb der Mitte des Schirms liegenden Stellen wesentlich vermindert.

Die nachstehende Tabelle gibt Abmessungen und Spannungen für eine bevorzi^e praktische Ausführungsform der Erfindung an:

Kathode - G1 (heiß) 0,076 mm

Dicke von G1 0,127 mm

Lochdurchmesser in G1 0,635 mm

Abstand G1-G2 0,229 mm

Dicke der Platte 70 von G2 0,508 mm

Dicke der Platte 72 von G2 0,203 mm

Durchmesser der öffnung 74- in G2 0,635 mm

Breite des Schlitzes in G2 0,711 ram

Länge des Schlitzes in G2 2,134 mm

Abstand G2-G3 0,838 mm

Durchmesser der öffnung 60 in G3 1*524- mm

Länge von G3 23,4-95 mm

Durchmesser der G3-Linse 5,4-36 mm

Durchmesser der G4—Linse 5,766 mm

Abstand G3-G4 1,270 mm

Kathoden-Einsatzpotential Potential von G1 Potential von G2 Potential von G3 Potential von G4

150 Volt

0 Volt

600 Volt

8500 Volt

3OOOO Volt

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Die strahlformende öffnung 7^ der G2-Elektrode ist vorzugsweise kreisförmig, obwohl auch andere Querschnittsformen verwendet werden können. Eine Kreisförmigkeit der öffnung 74 ist deswegen vorteilhaft, weil idealerweise ein kreisrunder Strahlfleck auf dem Schirm gewünscht wird. Dementsprechend ist es zweckmäßig, in den strahlformenden Bereich der G2-E1ektrode ein begrenztes Haß an Astigmatismus einzuführen, so daß die unerwünschte Ausspreizverzerrung des Strahlflecks eliminiert werden kann, ohne die Form des intensiven Hauptkerns des Strahlflecks gegenüber seiner ansonsten gewünschten Kreissymmetrie zu verzerren. Venn die strahlformende öffnung 74 nicht kreisrund ist, kann sie neben der gewünschten fieduzierung der Ausspreizverzerrung die unerwünschte Wirkung haben, daß der Strahlfleck seine kreissymmetrische Form verliert.

Die horizontale Länge der Schiitζöffnung 76 ist nicht kritisch, solange sie groß genug ist, um leinen wesentlichen Einfluß auf die horizontal konvergierenden Elementarstrahlen des Elektronenbündels auszuüben. Es wurde gefunden, daß bei einer Länge, die mindestens gleich dem Fünffachen der Dicke des zweiten Plattenteils 72 ist, keinerlei nachteiliger Effekt auf die Elementarstrahlen des Elektronenbündels ausgeübt wird.

Die Querausdehnung des zweiten Plattenteils in Sichtung fort vom Schlitz ist ebenfalls nicht kritisch und kann so klein gemacht werden, daß die Struktur wie zwei Schienen auf gegenüberliegenden Seiten der Elektronenstrahlöffnung aussieht. In dieser Hinsicht könnte die schienenähnliche Struktur aus zwei Schienen bestehen, die sich an allen drei öffnungen 74 vorbei erstrecken, oder aus drei Schienenpaaren, deren jedes eine andere der Öffnungen 74 flankiert.

Um den gewünschten astigmatischen Effekt im strahlformenden Bereich zu bekommen, sollte die Breite der Schlitzöffnung 76 in der vertikalen Ebene das Zwei- bis Fünffache der Dicke des zweiten Plattenteils 72 betragen. Außerdem sollte die Dicke des zwei-

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ten Plattenteils 72 nicht größer sein als der Durchmesser der strahlformenden öffnung 74, weil sonst die divergierenden Einflüsse der Feldlinien 84 so groß sind, daß die gewünschte Optik des strahlformenden Bereichs hinsichtlich der tfberkreuzungssteilen der Elektronen in einer Weise beeinträchtigt wird, die den Lehren einer anderen Patentanmeldung der Anmelderin*) zuwiderläuft. Es hat sich gezeigt, daß wenn man die Dickenabmessung des zweiten Plattenteils 72 weit über das 0,8-fache des Durchmessers der öffnung 74- hinaus erhöht, die Qualität der strahlformenden Elektronenoptik rasch absinkt. Bei einer Strahlkanone, in welcher der Durchmesser einer öffnung 74 gleich 0,635 a» ist, ist der zweite Plattenteil 72 vorzugsweise nicht dicker als 0,308mm.

Umgekehrt sollte die Dicke des zweiten Plattenteils 72 nicht so gering sein, daß eine Schlitzbreite erforderlich wird, die wesentlich kleiner als der Durchmesser der öffnung 74 der G2-EL«ktrode ist. Obwohl die Breite der Schlitzöffnuns76 kleiner sein kann als der Durchmesser der strahlformenden öffnung 74, wird im Falle einer allzu geringen Bemessung die mechanische Toleranz der Ausrichtung zwischen Schlitzöffnung 76 und strahlformender öffnung 74 kritisch. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei einem Durchmesser der strahlformenden öffnung von 0,635 ■» der zweite Plattenteil 72 recht dünn (0,076 mm) gemacht werden kann. Wenn man den Plattenteil 72 jedoch viel dünner als etwa 0,152 mm macht, dann muß man mit der Bemessung der Breite der Schlitzöffnung 76 so weit zur oberen Grenze de? von 2 bis 5 reichenden Bereichs des Verhältnisses zwischen Schlitzbreite und Plattenteildicke gehen, daß eine optimale Schlitzbreite nicht verwendet werden kann. Ee ist daher vorzuziehen, dem zweiten Plattenteil 72 eine Dicke zu geben, die das 0,24- bis 0,8-fache des Durchmessers der ELektronenstrahlöffnung 74 beträgt.

Es wurde ferner gefunden, daß bei einer Strahlkanone mit dicker G2-Elektrode die (tesamtdicke der Querplatte 52 (also die Summe der Dickenabmessungen des ersten und des zweiten Plattenteils und 72) nicht größer sein sollte als das 1,2-fache des Durch-

*) Deutsche Anm. P 29 14 838.7, entspr.US Ser.No.895,588 v.12.4.78

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messers der strahlformenden öffnung 74 in der G2-Elektrode. Wenn man also den zweiten Plattenteil dicker als 0,254mm macht, dann sollte man dem ersten Plattenteil eine Dicke geben, die entspreohend kleiner als die oben erwähnte Dicke von o,508 mm ist, denn ansonsten wird die strahlformende Elektronenoptik ernsthaft verzerrt. Die Dicke des ersten Plattenteils 70 sollte 0,4- bis 1,0-mal so groß wie der Durchmesser der Elektronenstrahlöffnung 74 sein.

Es sind verschiedene Mittel bekannt, um im strahlformenden Bereich einer Elektronenkanone ein astigmatisches Feld zu erzeugen, das eine gewünschte und/oder kompensierende Verzerrung des Elektronenstrahls bewirkt. So offenbart z.B. die U.S.-Patentschrift 3,552,224 eine Elektronenkanone mit elliptischen öffnungen sowohl in der G1- als auch der G2-Elektrode. Die U.ß.-Patentschrift 3,866,081 offenbart eine elliptische G2-Öffnung hintereinander mit einer rechteckigen öffnung. Ein Papier von Barten und Kaashoek mit dem Titel, "30 AX Self Aligning 110° In-Line Color TV Display" (vorgelegt bei der IEE Konferenz am 6. Juni 1978) beschreibt eine geschichtete G1-Elektrode, die kreuzweise ausgerichtete rechteckige öffnungen in ihren beiden aufeinanderge schichteten Platten aufweist.

Während sich alle diese bekannten Strukturen in bestimmten Elektronenkanonen als mehr oder weniger wirksam herausgestellt haben, um mit dem Problem der vertikalen Ausspreizverzerrting fertig zu werden, hat sich jedoch keine als ideal zufriedenstellend für Elektronenkanonen erwiesen, die dicke G2-Elektroden enthalten.

Demgegenüber kann mit der vorliegenden Erfindung die unangenehme Existenz vertikaler Ausspreizverzerrung wie oben beschrieben praktisch zum Verschwinden gebracht werden* Die vorliegende Erfindung ist daher besonders geeignet, um mit diesem Problem bei Elektronenkanonen mit dicker G2-ELektrode fertig zu werden. Wegen ihrer überlegenen Behandlung des Problems der vertikalen Ausspreizverzerrung kann die Erfindung jedoch auch mit Vorteil bei

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anderen Elektronenkanonen angewendet werden, auch bei denjenigen, in denen verschiedene bekannte Methoden zu einer wirksamen Korrektur führen würden.

Wenn man Einrichtungen, die ein astigmatisches Feld erzeugen, wie in vielen bekannten Fällen auf der zur G$-Elektrode weisenden Seite der G2-Elektrode verwendet, um eine Unterkonvergenz des Strahls in der vertikalen Ebene zu erreichen, dann bewirkt die Einrichtung die Unterkonvergenz durch Beeinflußung der strahlformenden Optik an einem Ort, der hinter der Überkreuzungsstelle der Elektronen liegt, wodurch man auf höhere Verstärkung verzichtet. Außerdem erfolgt dort die Einwirkung auf die Elektronen in einem Gebiet relativ hoher Elektronengeschwindigkeit, so daß die Korrektur für eine gegebene körperliche Verzerrung der Struktur der Elektronenkanone weniger empfindlich ist. Übermäßige strukturelle Verzerrungen sind möglichst zu vermeiden, weil sie häufig zu Instabilitäten der Elektronenoptik führen und/oder zur Verkleinerung der Herstellungstoleranzen für die mechanische Ausrichtung der Elektroden und ihrer Teile. Eine solche Praxis ist also selbst bei herkömmlichen Elektronenkanonen mit dünner G2-Elektrode nicht gleichwertig mit der erfindungsgemäßen Maßnahme.

Obwohl sich mit der hier beschriebenen neuartigen Ausbildung der G2-Elektrode vertikale Ausspreizverzerrungen in außerhalb der Mitte liegenden Bereichen des Schirms wirklich eliminieren lassen, kann es auch sein, daß man eine nur teilweise Eliminierung wünscht. Ein solcher Wunsch kann eingedenk der Tatsache bestehen, daß eine Verminderung der Ausspreizung am Band des Schirms ein Handel gegen eine Erhöhung der Vertikalausdehnung des intensiven Fleckkerns in der Mitte des Schirms ist. Jedoch gestattet eine geringe Vergrößerung des Fleckkerns in der Mitte des Schirms eine relativ große Verminderung der Ausspreizverzerrung des Flecks am Rand. Außerdem hat ein vergrößerter Fleckkern in der Mitte auch den erwünschten Vorteil, daß Moire-Probleme vermindert werden, die am meisten in der Mitte des Schirms bemerkbar sind. Ferner ist es sehr zweckmäßig, wenn Schriftinformationen über den

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gesamten Schirm wiedergegeben werden, das Auflösungsvermögen des ganzen Schirms gleichmäßiger zu machen; und dies läßt sich dadurch erreichen, daß man für eine starke Verminderung der Ausspreizverzerrung auf Kosten einer leichten Vergrößerung des Flecks in der Mitte sorgt.

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L e e r s e i t e

Claims (9)

1. PATENTANW .{.Τ/Γ Κ I)R. DIETER · HF'iOLU

   DIPL. INO. PETER SCHÜTZ 2 9 3 8 7 Q 9

   DIPL. ING. WOLFtJANG IIEÜSLER

   M A HIA-TII K H ESl A STH ASS K 22
   H(ISTIAtII 8U(IU 118

   I)-NOOO MUENCIIEN 8«

   TELEFON 089/»7Η0Οβ

   RCA 73,250 Ks/li

   U.S. Serial No: 94-5*600 _m««A«

   Filed: September 25, 1978

   RCA Corporation
   New York, N.Y., V.St. v. A.

   Elektronenstrahl-Erz eupnjngs syst em

   Pat entansprüche

   /1.) Elektronenstrahl-Erzeugungssystem mit einer Kathode, einer Steuergitterelektrode, einer Schirmgitterelektrode und mindestens einer Fokussierungselektrode, die in der vorgenannten Reihenfolge angeordnet sind, um von der Kathode aus Elektronen zu erzeugen und sie in einem gebündelten Strahl längs eines Strahlweges zu senden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmgitterelektrode (38) eine quer zum Strahlweg (28) liegende Platte (52) enthält, die mit einer Durchgangsöffnung (74-) versehen ist und auf ihrer der Steuergitterelektrode (36) zugewandten Seite einen Schlitz (76) aufweist, um ein astigmatisches Feld zu erzeugen, welches dafür sorgt, daß die Konvergenz des Elektronenstrahls in einer bestimmten Ebene weniger stark ist (Unterkonvergenz) als die Konvergenz des Elektronenstrahls in einer dazu senkrechten Ebene.
2. 2. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (7^0 in den Boden des Schlitzes (76) mündet.

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   POSTSCBECK MÜNCHEN NR. · Bl 48 (WO · BANKKONTO HVPOBANK MÜNCHEN «BLZ 7OO2004O) KTO. βΟβ0 2Λ73 78
3. 3. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schlitz (76) rechteckig ist und das Verhältnis seiner Breite zu seiner Tiefe im Bereich von 2 bis 5 liegt und daß die Durchgangs öffnung (74·) kreisförmigen Querschnitt hat.
4. 4. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (52) einen ersten, die Durchgangsöffnung (74) enthaltenden Plattenteil (70) und einen zweiten Plattenteil (72) aufweist, der den Schlitz (76) enthält und am ersten Plattenteil befestigt oder mit diesem einstückig ist.
5. 5. ELektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Plattenteil (72) eine Dicke hat, die nicht größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung (74) ist.
6. 6. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des zweiten Plattenteils (72) 0,24- bis 0,8-mal so groß wie der Durchmesser der Durchgangsöffnung (74) ist.
7. 7. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des ersten Plattenteils (70) 0,4-bie 1,0-BaI so groß wie der Durchmesser der Durchgangsöffnung ist.
8. 8. Elektronenstrahl-Erzeugungssystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß es eines von drei in einer gemeinsamen Ebene liegenden Strahlerzeugungssysteme ist und daß der Schlitz in dieser gemeinsamen Ebene langgestreckt ist.
9. 9. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm und einem KLektronenstrahl-Erzeugungssystem zum Senden eines Elektronenstrahls auf den Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß das ELektronen-

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   strahl-Erzeugungssystem (26) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.

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