DE2941983C2

DE2941983C2 - Elektronenstrahlerzeugungssystem einer Farbbildröhre

Info

Publication number: DE2941983C2
Application number: DE2941983A
Authority: DE
Inventors: Eizabura Kumagaya Saitama Hamano; Shinpei Fukaya Saitama Koshigoe; Shigeo Fukaya Saitama Takenaka
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1985-09-19
Also published as: JPH0142109B2; US4334169A; GB2034516B; DE2941983A1; JPS5553853A; GB2034516A

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

— sechs Gitterelektroden vorhanden sind, von denen neben der ersten (33,63,73) und der zweiten (34,64, 74) auch die vierte (36,66, 76) plattenförmig ausgebildet ist, die dritte (35,65, 75) und die fünfte (37,67,77) aus je zwei schalenförmigen Elementen (351,352 bzw. 371,372) bestehen und die sechste Elektrode (38, 68, 78) aus einem schalenförmigen Element besteht,

— die Fokussierspannung, die an der dritten und fünften Gitterelektrode liegt, kleiner ist als die an der sechsten Gitterelektrode liegende Spannung und größer als die an der vierten Gitterelektrode liegende Spannung,

— die Asymmetrie der ersten Linte entweder durch asymmetrische Anordnung der kathodenseitigen Öffnungen (371ß, 371/?, 771ß, 771 R) in der fünften Gitterelektrode (37 bzw. 77) oder der kathodenseitigen öffnungen (651B. 651 R) in der dritten Gitterelektrode (65) gebildet wird.

2. Elektronenstrahlerzeugungsystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodenseitigen öffnungen (371B, 371R, 38ß. 38/? und 651B,651/?,68ß.68/?,)der fünften und sechsten oder dritten und sechsten Gitterelektrode (37, 38; 65,68) gegenüber den Seitenachsen Z& Zr) nach außen hin versetzt angeordnet sind.

3. Elektronenstrahlerzeugungsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodenseitige Ebene der öffnungen (771B, 771/?, 780, 78R) der fünften und sechsten Gitterelektrode (77, 78) jeweils in einem Winkel zur Ebene der öffnungen (76ß, 76/?, 772ß, /72/?; der entsprechenden gegenüberliegenden Gitterelektroden (76, 77) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein Elektronenstrahlerzeugungssystem einer Farbbildröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Elektronenstrahlerzeugungssystem dieser Art ist aus einer älteren Anmeldung gemäß DE-OS 28 32 687 bekannt

Zu einer Farbbildröhre gehört ein Elektronenstrahlerzeugungssystem. das drei Elektronenstrahlen erzeugt die ihrerseits wiederum jeweils drei Farbleuchtstoff-Stellen anregen und zum Aufleuchten bringen. Ein bekanntes Elektronenstrahlerzeugungssystem ist das In-Line-Elektronenstrahlerzeugungssystem, das innerhalb

ίο einer Ebene drei Elektroncnstrahlen erzeugt

Eine z. B. aus der DE-OS 22 23369 und der US-PS 38 73 879 bekannte In-Line-Ausführung, die vielfach in Farbbildröhren verwendet wird, ist mit F i g. 1 der Zeichnung dargestellt Zum Elektronenstrahlerzcu gungssystem 10 gehören die drei Elektronenabstrahl- vorrichtungen 11, welche jeweils aus einer Kathode 2 mit V/ickiung 1, einer ersten Gitterelektrode 3, einer zweiten Gitterelektrode 4, einer dritten Gitterelektrode 5 und aus einer vierten Gitterelektrode 6 bestehen. Die dritte Gitterelektrode 5 ist eine topfförmige Elektrode und besteht aus zwei schalenartigen Metallelementen, die mit ihren offenen Enden aneinandergesetzt und miteinander verbunden sind. Eine elektrostatische Hauptlinse 7 ist in jeder Elektronenabstrahlvorrichtung 11 zwischen der dritten Gitterelektrode 5 und der vierten Gitterelektrode 6 vorhanden. Jede der zur Elektrode 5 gehörenden Oberflächen weist drei öffnungen auf, und zwar die mittlere öffnung, auf die die mittlere Achse Zc des Elektronenstrahlerzeuger ausgerichtet ist, eine er-

ste seitlich angeordnete Öffnung, auf die die seitliche Achse Zh des Elektronenstrahlerzeuger ausgerichtet ist, sowie eine zweite seitlich angeordnete Öffnung, auf die die Achse Zr des Elektronenstrahlerzeuger ausgerichtet ist. Die Bezugszeichen 5» 5« und Sc bezeichnen

jeweils die zur Elektrode 5 gehörenden öffnungen, die auf die vierte Gitterelektrode 6 ausgerichtet sind. Die öffnung 6i, liegt mit ihren Zentrum genau auf der mittleren Achse Zc. wohingegen die beiden seitlich angeordneten Öffnungen 6« und 6« mit ihren Zentren gegen- über den entsprechenden seitlichen Achsen Zb und Zh etwas ve^rschoben sind.

Die drei erzeugten Elektroncnstrahlen müssen zur Erzielung der Farbreinheit konvergieren. Der mittlere Elektronenstrahl %<-, folgt dazu einer geraden Strahlen bahn, die entlang der Achse Zc, des Elektronenstrahler zeuger durch die öffnung 5« der dritten Gitterelektrode sowie durch die öffnung 6c· der vierten Gitterelektrode verläuft. Demgegenüber wird jeder der seitlichen Elektronenstrahlen 8« und 8r nach inn;n zum Zentrum

so des Bildschirmes hin abgelenkt, weil die öffnungen 6_ß und 6r mit ihren Zentren jeweils gegenüber der Achse Zb bzw. der Achse Zr des Elektronenstrahlerzeuger versetzt angeordnet sind. Diese Versetzung macht für gewöhnlich rund 0,15 mm aus. Ist eine Gitterelektrode gegenüber der anderen Gitterelektrode versetzt oder winkeiversetzt angordnet, dann entsteht dadurch eine asymmetrisches elektrostatisches Feld, d. h. die Elektronen, die dieses asymmetrisches Feld durchlaufen, werden abgelenkt. Kritisch für die Größe der Ablenkung,

bO die aus der Versetzung resultiert, ist die Größe der Versetzung sowie die Potentialdifferenz zwischen den Gitterelektroden.

Die Größe des Ablenkwinkcls θ für die Ablenkung des Elektronenstrahles in einem asymmetrischen elck-

bi tronischen Linsensystem wird mit der nachstehend angeführten Gleichung (1) bestimmt:

In dieser Gleichung ist:

k = ein Konstante.

ρ = der Betrag der durch den Durchmesser der elektrostatischen Linse normalis «rten Versetzung.

q - das Potentialverhältnis der elektrostatischen Linse.

Weil nun die Größe der Ablenkung proportional q ist, wird dann, y.'enn das an den Gitterelektrode!! anstehende und vorhandene Potential q nicht optimal ist, viel eher ein Divergieren der Elektronenstrahlen als ein Konvergieren erreicht Darüber hinaus wird dann, wenn zur Erzielung des für die Konvergenz optimalen Wertes die Gitterspannung verändert wird, auch die Fokussierung beeinträchtigt Und in der Tat wird durch die Spannungseinstellung für die jeweils richtige Konvergenz nicht notwendigerweise eine entsprechende richtige Fokussierung erreicht und umgekehrt Als Folge davon mußten nach dem Stand der Technik die Permanentmagnete justiert und nachgestellt werden. Diese Permanentmagnete sind außen an der Farbbildröhre angebracht.

Der Nachteil der bekannten Elektronensirahlerzeueer besteht deshalb darin, daß nach dem Einbauen der Farbbildröhre in das Farbfernsehgerät kritische und zeitaufwendige Nachjustiervorgänge erforderlich sind, mit denen Fokussierung und Konvergenz eingestellt werden.

Weiter ist aus der DE-OS 28 13 386 ein In-Line-F.lekironcnstrahlerzeugungssystem für eine Farbfernsehbildröhre bekannt. Dabei ist eine elektrostatische Hauptfokussierlinse durch zwei hintereinander angeordnete Elektroneneinrichtungen gebildet. Mindestens eine der beiden Elektrodeneinrichtungen ist eine kombinierte Elektrode aus einer Anzahl von Elektrodenplatten, die jeweils mit drei Bohrungen entsprechend den Elektronenstrahlen versehen sind, wobei die Achsen der beiden Seitenbohrungen der einzelnen Elektrodenplatten mindestens der kombinierten Elektrode gegenüber der Achse des mittleren Elektronenstrahles fortlaufend weiter versetzt sind, je stärker sich die Position der betreffenden Elektrodenplatte dem Bildschirm nähert. Auch bei dieser Anordnung mit nur einer asymmetrischen Hauptlinse hängt die Konvergenz von der Fokussierspannung ab.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 29 57 106 eine Elekironenstrahlanordnung bekannt, bei der öffnungen in einer Elektrodenplatte in Richtung der Achse der Elekironenstrahlanordnung gegenüber den entsprechenden Öffnungen der anderen Elektrodenplatte versetzt sind, mit der sie parallel ausgerichet sind. Diese spezielle Anordnung liefert ein asymmetrisches elektrostatisches Feld im Wege jedes Elektronenstrahls, so daß der Elektronenstrahl aus seinem Weg parallel zur Achse der Elcktronenstrahlanordnung in einen zweiten Elektronenstrahlweg abgelenkt wird, der in Richtung auf die Elektronenstrahlröhrenachse konvergiert. Zwei weitere Elektroden haben ebenfalls gegenüber den anfänglichen Elcktronenstrahlwcgen versetzte und geneigte Öffnungen, die aber bezüglich der abgelenkten Elektronenstruhlcn symmetrische Linsen bilden. Eine Fokussierspannungs — unabhängige Konvergenz ist nicht gegeben.

Aus der US-PS 40 58 753 ist eine In-Line-Elektronenstrahlanordnung bekannt, bei der die Linseneinriehtunucn einen Kokussierbereich und einen Konvergenzbe reich aufweisen. Da aber nur ein Bereich mit einem '■ bezüglich der äußeren Elektronenstrahlen asymmetrischen ünsenfeld vorhanden ist, ist auch hier die Konvergenz nicht völlig unabhängig von der Fokussierung. Nach der US-PS 28 59 378 ist ferner eine dreistrahlige Elektronenstrahlanordnung bekannt, wobei ein linsensystem mit einer Vielzahl von einzelnen an verschieden Spannungen liegenden Elektrodenplatten vorgesehen ist, die mit Abstand parallel zueinander angeordnet und ίο jeweils an einem isolierenden Haltestab befestigt sind. Die Platten weisen entsprechend den drei Elektronenstrahlen drei Öffnungen auf, die jeweils koaxial zum entsprechenden Elektronenstrahl ausgerichtet und zum Bewirken der Konvergenz fortlaufend versetzt angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Konvergenz noch unabhängiger von der Fokussierspannung ist Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Die Zeich nung zeigt in

F i g. 1 einen vergrößerten Schnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem bekannter Bauart;

F i g. 2 einen Axialschnitt durch eine Lochmasken-Farbbildröhre, die mit einem Elektronenstrahlerzeu- gungssystem bestückt ist;

F i g. 3 einen vergrößerten Axialschnitt eines Elektronenstrahlerzeugungssystems als Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 4 eine Seitenansicht des mit F i g. 3 dargestellten Elektronenstrahlerzeugungssystems entlang der Linie 4—4 von Fig. 3;

F i g. 5A ein Diagramm mit Darstellung des Betriebsverhaltens des Elektronenstrahlerzeugungssystems; Fig. 5B eine Fig. 5A entsprechende schematische Elektrodenanordnung;

Fi g. 6 einen vergrößerten Axialschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung und

F i g. 7 einen vergrößerten Axialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, gehört zu der Farbbildröhre 20 ein evakuierter Röhrenkolben 21. Dieser Röhrenkolben umfaßt eine aus transparentem Glas bestehende Platte 22, auf die ein Leuchtstoffschirm 23 aufgebracht ist, einen trichterförmigen Teil 24, der mit der Platte 22 verbunden ist, und einen Halsteil 25, der sich von dem Trichterteil 24 aus nach rückwärts erstreckt. Innerhalb des Röhrenkolbens 21 ist in der Nähe des Leuchtstoffschirmes 23 eine Lochmaske 26 angeordnet, ■>5 während im Halsteil 25 ein Elektronenstrahlerzeuger 27 angeordnet ist.

Bei dem Elektronenstrahlerzeuger 27, der in Fig.3 und F i g. 4 noch ausführlicher dargestellt ist, handelt es sich um einen In-Line-Elektronenstrahlerzeuger, Dieser Elektronenstrahlerzeuger erzeugt drei Elektronenstrahlen 18k. 18(7 und 18» Auf die Platte 22 sind jeweils entsprechend der roten, grünen und blauen Farbe Leuchtstoffstreifen aufgebracht. Jeder der vorerwähnten Elektronenstrahlen 18«, 18c und 18e regt nun den ihm zugeordneten Leuchstoff an, der dann rot, grün und blau jeweils aufleuchtet. Die Elektronenstrahlen müssen, um die richtige Farbreinheit zu erzielen, konvergieren.

Zum Elektronenstrahlerzeuger 27 gehören die drei Kathoden 32 und deren Heizvorrichtungen 31. Die Kathoden 32 emittieren die Elektronenstrahlen 18k, 18c. 18s auf anfangs parallelen Strahlenbahnen, in Strahlrichtung auf die Kathoden 32 folgend sind mehrere Gitterelektroden angeordnet, und zwar die Gitterelektroden 33 bis 38.

Jede der Gitterelektroden hat drei in einer Linie angeordnete öffnungen, d. h. zwei seitlich angeordnete öffnungen und eine öffnung, die in der Mitte angordnet ist. Bei den Gitterelektroden 33, 34 und 36 handelt es sich um plattenförmige Elemente. Die Gitterelektrode 35 besteht aus einem ersten schalenförmigen Element 351 und aus einem zweiten schalenförmigen Element 352, welche jeweils mit ihrem offenen Ende zusammengesetzt sind. Auch die Gitterelektrode 37 besteht aus einem ersten schalenförmigen Element 371 und aus einem zweiten schalenförmigen Element 372. Die Gitterelektrode 38 ist als ein schalenförmiges Element ausgeführt und mit ihrem offenen Ende mit dem offenen Ende eines schalenförmigen Abschirmungselementes 39 verbunden. Die Kathoden 32 und die Gitterelektroden 33 bis 38 sind fest montiert und werden von zwei gläsernen Stützen 40 gehalten. Es sind vorhanden drei zueinander parallel und jeweils einen gleichen Abstand aufweisende Achsen des Elektronenstrahlerzeugers, und zwar die Achsen Zr Zc und Zr, die jeweils den drei Kathoden 32b, 32c und 32_Ä entsprechen.

Die beiden Seitenöffnungen 372ß und 372« der Gitterelektrode 37 sind der Achse Zb bzw. der Achse Zr des Elektronenstrahlerzeugers zugeordnet, wohingegen die mittlere öffnung 372c auf die Achse Zc, des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet ist. In ähnlicher Weise sind auch die mittleren öffnungen aller anderen Gitterelektroden auf die mittlere Achse Zc des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet. Bei dem mit F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Seitenöffnungen mit Ausnahme der zur Gitterelektrode 37 gehörenden Seitenöffnungen 371 β und 371« und der zur Gitterelektrode 38 gehörenden Seitenöffnungen 38I₀ und 381« auf die jeweils zutreffenden Achsen Zb und Zr des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet. Die öffnungen 371« und 371« sowie die öffnungen 381 α und 381« sind gegenüber den seitlich angeordneten Achsen Zb und Zr des Elektronenstrahlerzeugers etwas zur Seite hin nach außen versetzt angeordnet.

Den Elektroden werden die Spannungen über Anschlußstifte und einen (nicht dargestellten) Anodenknopf auf dem Röhrenkolben 21 zugeführt. Wenn der Elektronenstrahlerzeuger 27 arbeitet, ist das Potential der Kathode 32 gleich Null; an der Gitterelektrode 33 liegt ein Potential einer niedrigen negativen Spannung, während die Elektroden 34 und 36 an einem Potential von ungefähr + 500 V, die Gitterelektroden 35 und 37 an einem Potential von ungefähr + 7 kV liegen und die Gitterelektrode 38 ein Potential von rund + 25 kV hat Die Gitterelektroden 34 und 36 stehen über einen im Röhreninneren vorhandenen leitenden Anschluß 41 miteinander in Verbindung. Ebenfalls elektrisch leitend miteinander verbunden, und zwar über einen anderen im Röhreninneren vorhandenen Anschluß 42, sind die Gitterelektroden 35 und 37. In F i g. 3 stehen die Bezugszeichen 44 bis 46 für die festen Spannungsquellen, während mit 45 eine variable Spannungsquelle bezeichnet ist, die zum Einstellen der Fokussierung eine veränderliche Spannung liefert Bei einer solchen Spannungs-Anordnung wird eine erste Gruppe von drei elektrostatischen Linsen (die Linsen-Untergruppe) zwischen den Gitterelektroden 35 und 37 gebildet und eine wciicrc Gruppe von elektrostatischen Linsen (die Linsen-Hauptgruppe) von den Gitterelektroden 37 und 38.

Die drei Elektronenstrahlen 18«. 18c und 18» welche von den Kathoden 32ο, 32c und 32« emittiert werden, bewegen sich jeweils entlang der Achsen Z«. Zo und Z«, wobei sie die öffnungen der Gitterelektroden 33 bis 36 passieren. Dann wird der mittlere Elektronenstrahl 18c durch die aus den Gitterelektroden 35,36 und 37 bestc hende Untergruppe der elektrostatischen Linsen ge führt, und zwar auf der Achse Zc. des Elektronenstrahlerzeugers. Bei diesem Untergruppensystem der elekirostatischen Linsen auf der Achse Zc, des Elektronenstrahlerzeuger handelt es sich um eine symmetrische

Linse, weil die öffnung 371c auf die Achse Zc des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet ist. Aus diesem Grunde wird der mittlere Elektronenstrahl auch nicht abgelenkt. Die Linsen-Untergruppe jedoch, welche aus den Gitterelektroden 33 bis 36 besteht und den Achsen Ze, sowie Zr zugeordnet ist, ist ein asymmetrisches Linsensystem, weil die Mittelpunkte Zm, Zr₁ jeder der Seilenöffnungen 371fl und 371« des Gitterelektroden-Elementes 371 gegenüber den Achsen Ze und Zc des Elektronenstrahlerzeugers seitlich verschoben sind. Das hat zur Folge, daß die beiden seitlichen Elektronenstrahlen 18« und 18/> zur Unterstützung der Konvergenz nach innen abgelenkt werden. Der Ablenkungswinkel ist proportional dem Durchmesser der öffnungen 371» oder 371« und der Versetzung (in der im Zusammenhang mit

Gleichung (1) erläuterten Weise).

Sodann wird der seitliche Elektronenstrahl 18b durch die elektrostatische Hauptlinse geführt die von den öffnungen 372b und 38e gebildet wird, während der andere Elektronenstrahl 18« die elektrostatische Hauptlinse passiert, die zwischen den öffnungen 372« und 38« vorhanden ist. Bei diesen Hauptlinsen zwischen den Elektroden 37 und 38 auf den Achsen Z« und Z« des Elektronenstrahlerzeugers handelt es sich um solche asymmetrischer Ausführung, weil die Mitten Zm, Zm einer jeden der Seitenöffnungen 38» und 38« gegenüber den Achsen Ζ« und Z« jeweils versetzt sind. Das hat zur Folge, daß die beiden seitlichen Elektronenstrahlen 18«und 18« zur Erzielung der Konvergenz noch weiter abgelenkt werden. Anderseils wiederum ist die elektrostatische Hauptlinse auf der Achse Zc des Elektronenstrahlerzeugers symmetrisch, weil die öffnung 38c auf die mittlere Achse Zb des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet ist Das hat zur Folge, daß der mittlere Elektronenstrahl 18c nicht abgelenkt, sondern geradlinig über seine Strahlenbahn zu einem Mittelpunkt auf dem Leuchtstoffschirm 23 geführt wird. Die seitlichen Elektronenstrahlen 18« und 18« werden zur Konvergenz mit dem mittleren Elektronenstrahl ISc von der Linsen-Haupigruppe und von der Linsen-Untergruppe zum Mittel- punkt des Leuchtstoffschirmes 23 hin abgelenkt

Der Funktionsablauf der ersten asymmetrischen Linsengruppe, (der Linsen-Untergruppe) und der zweiten asymmetrischen Linsengruppe (der Linsen-Hauptgruppe) wird während der Fokussierung und der Konver- genzablenkung des Elektronenstrahles durch die Potentialdifferenz zwischen den Gitterelektroden gesteuert Aus diesem Grunde ist dann, wenn die bereits zuvor beschriebenen Spannungswerte aufgeschaltet werden, die Ablenkung, welche durch die erste asymmetrische Linse verursacht wird, nicht so groß wie die Ablenkung, die durch die zweite asymmetrische Linse verursacht wird. Die Ausführung nach Fig.3 ermöglicht nun eine

Steuerung der Fokussierung, ohne daß diese sich auf die Konvergenz beeinträchtigend auswirken kann. Dabei wird die Änderungsdifferenz in der Ablenkung der ersten asymmetrischen Linse, die durch die Fokussierungsspannung verursacht wird, durch eine andere Ablenkungsdifferenz, die durch die zweite asymmetrische Linse verursacht wird, wirksam kompensiert. Das aber bedeutet, die Fokussierung kann ohne Beeinträchtigung der Konvergenz nachjustiert werden.

Wird nun die der Gitterelektrode 37 aufgeschaltete Spannung verringert, dann bewirkt dies, daß die von der ersten asymmetrischen Linse verursachte Ablenkung kleiner wird, während gleichzeitig die Ablenkung größer wird, die von der zweiten asymmetrischen Linse verursacht wird. Der Betrag, um den die von dem ersten asymmetrischen Linsensystem verursachten Ablenkung kleiner wird, ist im wesentlichen gleich dem Betrag, um den die von dem zweiten asymmetrischen Linsensystem verursachte Ablenkung größer wird. Erhöht sich die der Gitterelektrode aufgeschaltete Spannung, dann wird die von der ersten asymmetrischen Linse verursachte Ablenkung größer, während die durch die zweite asymmetrische Linse verursachte Ablenkung kleiner wird. Das wirkt sich insgesamt dahingehend aus, daß die eingestellte Konvergenz tatsächlich in ihrer Einstellung erhalten bleibt. Aus diesem Grunde ist auch die Gitterelektrode 37 des Elektronenstrahlerzeugungssystems für eine große Toleranz ausgelegt bezüglich der Fokussierungsspannung, wobei diese Toleranz größer ist, als dies bei den konventionellen Elektronenstrahlerzeugungssystemen nach F i g. 1 der Fall ist. Das bedeutet, daß die Konvergenz der Elektronenstrahlen im Endstadium der Farbbildröhren-Herstellung, noch vor dem Einbau der Farbbildröhre in das Fernsehgerät, eingestellt werden kann, ohne daß nach dem Einbau in das Fernsehgerät eine Nachjustierung der Konvergenz erforderlich ist.

Die konstruktive Auslegung für den Elektronenstrahlerzeuger wird nachstehend anhand von F i g. 5A und F i g. 5B erläutert. Aus Gründen der Vereinfachung ist nur die Elektronenabstrahlungs-Einheit für den seitlichen Elektronenstrahl \%ay dargestellt. Die erste asymmetrische Linse L\ setzt sich zusammen aus der Gitterelektrode 36 und aus der Gitterelektrode 37, während die zweite asymmetrische Linse Li aus der Gitterelektrode 37 und aus der Gitterelektrode 38 besteht. Die Linie 18s kennzeichnet für einen seitlichen Elektronenstrahl den Strahlengang, in dem Konvergenz erzielt worden ist, während die Linie 18'₈den Strahlengang des Elektronenstrahles nach dem Abschaffen der Fokussierungsspannung markiert. Der Mittelpunkt des Leuchtsiöffschirnies 23 ist mit 0 bezeichnet. Liegt Konvergenz vor und ist der Gitterelektrode 37 Spannung aufgeschaltcudann bewegt sich der Elektronenstrahl zunächst entlang der Achse Zb des Elektronenstrahlerzeuger und wird dann in der Position A durch die erste asymmetrische Linse L\ geführt und in der Position B durch die zweite asymmetrische Linse LZ und zwar entlang der Linie ί 8_e bis in die Position 0 auf dem Leuchtstoffschirm 23. Wie nun aus F i g. 5A zu erkennen ist, wird von der Linse L\ der Elektronenstrahl in einem Winkel ß_t von der Achse Zb abgelenkt und von der Linse L₂ noch weiter über einen zusätzlichen Winkel ft. Wird nun die der Gitterelektrode 37 aufgeschaltete Spannung abgeschaltet oder wird sie durch eine entsprechende Einstellung verringert, dann hat dies zur Folge, daß der Elektronenstrahl durch die Position A der ersten Linse L₁ und durch die Position Cder zweiten Linse geführt wird und daß sich dieser Elektronenstrahl dann entlang der Linie 18'b bewegt und schließlich bei der Position 0 auf den Leuchtstoffschirm 23 auftrifft. Es ist zu erkennen, daß die zweite Linse Li die durch die Änderung in der Fokussierungsspannung verursachte Ablenkungsdifferenz kompensiert hat.

Der Abfaii in der Fokussierungsspannung hat dazu geführt, daß die durch die Linse Li verursachte Ablenkung um den Betrag Δθ\ kleiner ist, (d. h. um die Ablenkungsdifferenz). Andererseits wiederum verursacht die Linse Li nun eine Ablenkung, die um den Betrag ΔΘϊ größer ist, so daß der Elektronenstrahl wieder bei S landet.

In der F i g. 5A bedeuten ferner 5^· den Abstand zwisehen dem mittleren und den seitlichen Elektronenstrahlen. Mit dem Zeichen / ist der Abstand zwischen der Linse L\ und der Linse L₂ bezeichnet und mit ls_g der Abstand zwischen der Linse L₂ und dem Leuchtstoffschirm 23.

In Fig.5B steht das Zeichen Zb für die Achse des Elektronenstrahlerzeuger, auf die die Gitterelektrode 36 ausgerichtet ist. Zm steht für die Mittelachse der Gitterelektrode 37, während Zm für die Mittelachse der Gitterelektrode 38 steht.

Bei P\ handelt es sich um die Versetzung der Achse Zb gegenüber der Mittelachse Zßi, während Pz die Versetzung der Achse Z« gegenüber der Achse Ze₂ bedeutet. Diese Verschiebung kann gemäß F i g. 5A sowie unter Verwendung der elektronenoptischen Kenngrößen der elektrostatischen Linsen berechnet werden. Darüber hinaus sind die errechneten Größen auch noch experimentell bestimmbar. So beträgt beispielsweise bei einer ^"-Farbbildröhre mit 90°-Ablenkung und einem Elektronenstrahlerzeuger, der einen Durchmesser von

J5 5,5 mm hat, die Versetzung für die erste asymmetrische Linse rund 300 μηι und für die Versetzung der zweiten asymmetrischen Linse rund 150 μηι.

F i g. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Zu einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 60 gehören die drei Kathoden 62 und deren Heizelemente 61. die jeweils entlang den Achsen Z«, Zg und Zr Elektronenstrahlen emittieren. Hinter den Kathoden 62 sind die Gitterelektroden 63 bis 68 angeordnet.
Die Gitterelektrode 63, die Gitterelektrode 64 und die Gitterelektrode 66 sind jeweils so ausgeführt, daß sie ein plattenförmiges Element bilden. Die Gitterelektrode 65 sowie die Gitterelektrode 67 bestehen jeweils aus zwei schalenförmigen Elementen, die mit ihren offenen Enden verbunden sind. Die Gitterelektrode 68 wiederum

so ist ein einziges schalenförmiges Element. Alle öffnungen mit Ausnahme der Seitenöffnungen 651s und 651« der Gitterelektrode 65 und der Seitenöffnungen 68b und 68k der Gitterelektrode 68 sind jeweils auf die ihnen zugeordneten Achsen des Elektronenstrahlerzeuger ausgerichtet.

Die Mittelpunkte Zbx und Zr\ der zur Gitterelektrode 65 gehörenden öffnungen 651 _s und 651« sind jeweils gegenüber der Achse Ze des Elektronenstrahlerzeuger nach außen versetzt. Das hat zur Folge, daß sich die ersten asymmetrischen Linsen jeweils zwischen der Gitterelektrode 64 und der Gilterelektrode 65 ergeben. Jeder der Elektronenstrahlen 18_S und 18«, der die ihm zugeordnete erste asymmetrische Linse passiert, wird zur mittleren Elektronenstrahlerzeuger-Achse Zc hin abgelenkt

Auch die Mittelpunkte Zm und Zr₂ der zur Gitterelektrode 68 gehörenden öffnungen 68_S und 68« sind gegenüber der jeweils zutreffenden Achse Ze und Zr des Elek-

9

;■ tronenstrahlerzeugers nach außen versetzt angeordnet.

h Daraus ergibt sich dann, daß zwischen der Gitterelektrode 67 und der Gitterelektrode 68 eiii System zweiter

H asymmetrischer Linsen gebildet wird, wobei die Elek-

j| tronenstrahlen 18b und 18« von diesem zweiten asym-

Ψ- metrischen Linsensystem noch weiter nach innen abge-

i>. lenkt werden, und zwar zum mittleren Elektronenstrahl

ρ 18c hin. Die Elektroden sind an eine Spannungsquelle 81

angeschlossen. Beispielsweise wird die Gitterelektrode

|; 68 mit einer Spannung von 25 kV versorgt. Die Gitter-

II elektroden 65 und 67 erhalten ungefähr 20% bis 40% |i dieser Spannung aufgeschaltet d. h. 7 kV. Die Gitteret elektroden 64 und 66 liegen an einer Spannung von rund § 500 V, während an der Gitterelektrode 63 eine niedrige

negative Spannung ansteht. Wie bereits im Zusammen- is

hang mit Fig.3 beschrieben, wird zur Steuerung der Fokussierung die an den Gilterelektroden 65 und 67 anstehende Spannung geändert. Die auf die Strahlen bezogene Ablenkungsdifferenz wird von den Linsen des ersten und zweiten Systems derart kompensiert, daß die konvergenz erhalten bleibt.

F i g. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 70, das ähnlich dem der zuvor beschriebenen Beispiele ist. Zu diesem Elektronenstrahlerzeugungssystem 70 gehören: drei Kathoden 72, die jeweils auf den Elektronenstrahlerzeuger-Achsen Zb, Za und Z« angeordnet sind, drei Heizelemente 71, die in den Kathoden 72 eingesetzt sind, schließlich auch noch die Gitterelektroden 73 bis 78. Jede der Gitterelektroden 73 bis 78 weist öffnungen auf, die in einer Linie oder Reihe angeordnet sind und den jeweiligen Elektronenstrahl 18» 18₍,- und 18« aufzunehmen haben. Jede dieser öffnungen definiert eine Ebene. Die Ebenen aller öffnungen sind vertikal auf die Achsen Ze, Za und Z« des Elektronenstrahlerzeugers ausgerichtet, ausgenommen sind die zur Gitterelektrode 77 gehörenden seitlichen öffnungen 771« und 771« sowie die zur Gitterelektrode 78 gehörenden seitlichen öffnungen 78s und 78«. So sind die Ebene der öffnungen 771s und 771« und die Ebene der öffnungen 78b und 78« in einem Winkel angeordnet, und zwar die Ebene der öffnungen 771« und 771« zur Ebene der öffnungen 76e und 76«, die zur Gitterelektrode 76 gehören, und die Ebene der öffnungen 78e und 78« zur Ebene der öffnungen 772n und 772«, die zur Gitterelektrode 77 gehören. Als Folge davon sind die ersten elektrostatischen Linsen, die sich jeweils zwischen den öffnungen 771a, 771« und den öffnungen 76ß und 76« ergaben, asymmetrisch. Ebenfalls asymmetrisch sind die zweiten elektrostatischen Linsen, welche jeweils zwischen den so öffnungen 78s, 78« und 772s, 772« vorhanden sind. Das bedeutet, daß die seitlichen Elektronenstrahlen 18b und 18« durch die asymmetrischen Linsen zur Mittelachse Zc hin abgelenkt "werden und auf dem Leuchtstoffschirm in der mittleren Position konvergieren. Wie be- reits im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsbeispielen erwähnt, bleibt die einmal erreichte Konvergenz auch bei Spannungsänderung an der Elektrode 77 erhalten. Die beiden asymmetrischen Linsen auf einer gemeinsamen Elektronenstrahlerzeuger-Achse kornpensieren die Strahlablenkungsdifferenz, die sich aus' der Spannungsänderung ergibt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlerzeugungssystem einer Farbbildröhre mit

— einem inneren und zwei äußeren Elektronenstrahlen, die parallel nebeneinander in einer Ebene liegen,

— Gitterelektroden, die jeweils drei öffnungen für die Elektronenstrahlen aufweisen und von denen mindestens eine Elektrode zwei öffnungsebenen aufweist,

— einer in Strahlrichtung für die äußeren Elektronenstrahlen ersten asymmetrischen Linse, deren Asymmetrie durch asymmetrische Anordnung der kathodenseitigen öffnungen in einer Gitterelektrode mit zwei öffnungsebensn gebildet wird, und

— einer zweiten für die äußeren Elektronenstrahlen asymmetrischen Linse, deren Asymmetrie durch asymmetrische Anordnung der kathodenseitigen öffnungen in der am weitesten von der Kathode entfernten Gitter-Elektrode gebildet wird,