DE3032623C2 - Elektronenstrahlerzeugungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt und aus der DE-OS 39 504 bekannt ist Elektronenstrahlsysteme, wie sie bei Lochmasken-Farbbildröhren verwendet werden, werden so entworfen, daß sie vorzugsweise drei Elektronenstrahlen längs konvergierender Strahlwege erzeugen und auf einen kleinen Konvergenzbereich nahe den*· Schirm der Röhre richten. Zwei generelle Typen von Strahlsystemen, die hauptsächlich in Benutzung sind, sind Inline-Strahlsysteme, bei denen drsi Strahlen an drei Punkten auf einer Linie erzeugt werden, und Delta-Strahlsysteme, bei denen drei Strahlen an drei Punkten eines Dreiecks erzeugt werden. Beide Typen verwenden drei getrennte Kathodenanordnungen und eine Reihe von in Abstand von diesen angeordneten Elektroden. Die Kathodenanordnungen und die Elektroden werden durch jeweils getrennte Befestigung an einer Mehrzahl von Glasstäben in gegenseitiger Anordnung zueinander gehalten. Die den Kathodenanordnungen am nächsten liegende Elektrode wird mit Gl bezeichnet und ist üblicherweise ein Steuergitter. Die folgende Elektrode wird mit G2 bezeichnet und ist üblicherweise ein Schirmgitter. Die Abstände zwischen den Kathoden und dem Steuergitter ist kritisch. Beispielsweise kann eine kleine Verschiebung von 0,025 mm im Abstand zwischen einer Kathode und dem Gitter Gl eine Veränderung der Sperrspannung des betreffenden Elektronenstrahlsystems um 60VoIt zur Folge haben. Während des Aufwärmens einer Röhre mit einem solchen Strahlsystem ändern sich aber diese Abstände in einem gewissen Ausmaß und damit treten unstabile und ungleichförmige fperrspannungen für die Strahlen eines Systems auf und als Folge deren ändern sich die auf dem Bildschirm während der Aufwärmphase erscheinenden Farben. Diese Ungleichförmigkeiten zwischen den Strahlen erfordert eine Korrekturschaltung.

Um diese unerwünschte Änderungen möglichst zu eliminieren, ist es aus den DE-OS 28 39 504 und 26 42 582 bekannt, die Kathoden und das Steuergitter auf einem gemeinsamen bzw. mehreren Keramikteilen als separate Einheiten zu befestigen, die dann als Ganzes an den Tragstäben des Strahlsystems befestigt werden, so daß sich die bei der Aufwärmung der Bildröhre auftretenden Längenänderungen der Glasstäbe nicht auf die Abstände zwischen den Kathoden und dem Steuergitter auswirken können. Trotz dieser Maßnahme treten aber noch immer Abweichungen zwischen den einzelnen Strahlen eines Elektronenstrahlerzeugungss\3tems auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, daß bei einem Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs genannten Art aufwärtsbedingte Abweichungen zwischen den einzelnen Strahlen besser zu kompensieren durch die Angabe von Maßnahmen, durch welche Änderungen der Abstände zwischen den Kathodenanordnungen und den Elektroden Gl und G2 während des

Aufwärmens der Röhre gleichmäßig erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst

Der Erfinder hat nämlich erkannt, daß nicht nur die Abstände zwischen den einzelnen Kathoden und dem Steuergitter, sondern auch der Abstand zwischen Steuergitter und Schirmgitter kritisch ist und daß insbesondere die Änderungen der Abstände zwischen Kathoden und Steuergitter einerseits und Steuergitter und Schirmgitter andererseits während des Aufwärmens der Röhre gleichmäßig erfolgen sollen, wenn man konstante Verhältnisse in der Aufwärmphase erhalten will.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unterarisprüchen gekennzeichnet

so Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht eines Strahlsystems ohne Kathoden-Gitter-Untereinheit;

F i g. 2 eine Ansicht der Kathoden-Gitter-Untereinheit:

F i g. 3 und 4 einen seitlichen Schnitt bzw. einen Schnitt in Draufsicht eines vollständigen Elektronenstrahlsystems, bei welchem die Untereinheit gemäß

Μ Fig. 2 in den restlichen Teil des Strahlsystems gemäß Fig. 1 eingefügt ist; Und

F i g. 5 und 6 Änderungen der Sperrspannungen bei einem bekannten Strahlsystem und einem gemäß der Erfindung aufgebauten Strahlsystem.

Einzelheiten des verbesserten Elektronenstrahlerzeugungssystems 10 sind in den F i g. 1 bis 4 gezeigt. Die F i g. 1 und 2 zeigen Teile des Strahlerzeugungssystems, die im zusammengebauten Zustand das fertige Strahlsy-

stem gemäß den F i g. 3 und 4 ergeben. Das Strahlerzeugungssystem 10 umfaßt zwei Glasträgerstangen 12, an denen die verschiedenen Elektroden des Strahlerzeugungssystems montiert sind. Diese Elektroden enthalten drei im gleichen Abstand angeordnete Inline-Kathodenanordnungen 14 (eins für jedes Strahlerzeugungssystem), eine Steuergitterelektrode 16, eine Schirmgitterelektrode 18, eine erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 20, eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektrof'e 22 und einen Abschirmbecher 24, weiche sämtlich in der Reihenfolge der Aufzählung im Abstand von der Kathode angeordnet sind.

Jede Kathodenanordnung 14 enthält eine Kathodenhülse 26, die am vorderen Ende durch eine Kappe 28 abgeschlossen ist, auf welcher ein elektronenemittierender Oberzug 30 vorgesehen ist Die Kathodenhülsen 26 werden an ihren offenen Enden in Tragröhren 32 gehalten. Jede Kathode wird durch eine Heizwicklung 34, die innerhalb der Hülse 26 angeordnet ist, indirekt geheizt Die Heizwicklungen 34 haben Schenkel 36, die an Heizerstreifen 38 angeschweißt sind, welche ihrerseits an in den Glasstäben 12 eingebettete Tragvorsprünge 40 angeschweißt sind. Die Steuer- und Schirmgitterelektroden 16 und 18 sind zwei in engem Abstand beieinander angeordnete Elemente mit je drei ausgerichtete öffnungen, die mit den Kathodenüberzügen 30 zentriert sind. Das Steuergitter 16 ist eine im wesentlichen flache Platte mit einer um die drei Öffnungen herumlaufenden Umfangsrippe 4Z Die Schirmgitterelektrode 18 wird von den beiden Elementen 44 und 46 gebildet Das erste Element 44 ist ein im wesentlichen flache Platte, von der zwei parallele Flansche 48 wegragen. Das zweite Element 46 ist ebenfalls eine im wesentlichen flache Platte mit Ausnahme des vom Element 44 leicht weggewölbten Mittelteiles. Beide Elemente 44 und 46 haben drei mit den Öffnungen der Steuergitterelektrode 16 ausgerichtete öffnungen.

Die Kathodenanordnung 14 und die Steuergitter- und Schirmgitterelektroden 16 und 18 sind als eine getrennte Uri.ereinheit 50 aufgebaut die in Fig.2 gezeigt ist. All diese drei Komponenten sind an metallisierte Bereiche auf der Oberfläche eines einzigen plättchenförmigen Teils 52 aus flachem Keramikmaterial angelötet. Die Kathodenanordnungen 14 werden mit dem Keramikteil 52 über ein ringförmiges Teil 54 verbunden, welches an eine Seite dei Keramikteils 52 angelötet ist. Die Röhre 32 jeder Kathodenanordnung ist mit dem ringförmigen Teil 54 verschweißt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Röhre 32 auch direkt an das Keramikteil 52 angeschwe.ßt sein kann. Die Steuergitterelektrode 16 ist an die gegenüberliegende Seite des Keramikteils 52 längs ihrer Umfangsrippe 42 angelötet. Die Schirmgitterelektrode 18 ist an den Enden der ': beiden parallelen Flansche 48 mit dem Keramikteil \ verlötet Man sieht, daß die Abstände zwischen Steuerj und Schirmgitterelektroden 16 und 18 in direkter ! Beziehung zu der Höhe der I 'mfangsrippe 42 und der < Länge der Flansche 48 stehen, da beide dieselbe flache Oberfläche des Keramikteils 52 berühren. Wenn erst ^; einmal die Kathodenröhrchen 26 in die Tragröhren 32 eingesetzt sind und der Abstand zwischen den Kathodenüberzügen 30 und der Steuergitterelektrode 16 auf den gewünschten Wert justiert ist, dann werden die Röhrchen 26 in die Rohre 32 zur Bildung der fertigen Untereinheit 50 eingeschweißt. Die Untereinheit 50 wird mit dem restlichen Teil des Strahlsystems durch Anschweißen der Schirn.gitterelektrode 18 an einen Tragbügel 55, der sich zwischen den beiden Glasstäben 12 erstreckt, verbunden.

Die erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 20 umfaßt zwei rechteckige becherförmige Teile 56 und 58, die an ihren offenen Enden miteinander verbunden sind. Die Bodenteile jedes der Teile 56 und 58 haben drei Öffnungen, die mit den öffnungen der Steuer- und Schinngitterelektroden 16 und 18 ausgerichtet sind. Die zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 22 ist

ίο ebenfalls rechteckig und becherförmig, und ihr offenes Ende zeigt von der Elektrode 20 weg. In der Elektrode 22 sind ebenfalls drei öffnungen ausgebildet, deren mittlere mit der benachbarten Mittelöffnung in der Elektrode 20 ausgerichtet ist Jedoch sind die beiden

is äußeren Öffnungen gegenüber den äußeren öffnungen der Elektrode 20 leicht nach außen versetzt, um zur Konvergenz der beiden äußeren Strahlen mit dem Mittelstrahl beizutragen. Der Abschirmbecher 24, der an der Austrittsseite des Strahlsystems 10 angeordnet ist hat an seiner Grundfläche um oder nahe den Elektronenstrahlwegen verschiedene Komakorrekturglieder 60

Es sei darauf hingewiesen, daß der übrige Teil des Strahlsystems von der dargestellten Ausführungsform sehr verschieden sein kann. Beispielsweise kann das Fokussiersystem des Strahlsystems gemäß dem US-Patent 39 si 786 ausgebildet sein, welches ein Widerstandslinsen-Strahlsystem zeigt oder gemäß dem US-Patent 39 46 266, welches Fokussierelektroden mit nur einer öffnung beschreibt.

Bei den bekannten Elektronenstrahlsystemen ist die Kathode als Untereinheit mit einer becherförmigen Steuergitterelektrode ausgebildet Jedoch wird diese Untereinheit getrennt von der Befestigung des Schirmgittere an den Glasstäben angebracht Im Betrieb der Röhre heizen sich die Glasstäbe auf und dehnen sich aus. Da die Stäbe voneinander getrennt sind, kann die Erhitzung der Stäbe etwas unterschiedlich erfolgen, so daß sie sich verschieden ausdehnen. Dies ist nur eine der möglichen Ursachen, welche Änderungen der Elektrodenabstände zur Folge haben können, aufgrund deren die Sperrspannungen der Strahlen sich verändern. Solche Änderungen der Sperrspannungen, die vom Einschaltzeitpunkt aus zunehmen, sind in der Darstellung gemäß Fig.5 für ein typisches bAanntes Elektronenstrahlsystem veranschaulicht. Die drei Kurven zeigen Veränderungen der Sperrspannungen für den roten (R), grünen (C) und blauen (B) Strahl. Innerhalb eines bestimmten Strahlsystem- und Röhrentyps können sich die Kurven gegenseitig als auch hinsichtlich ihrer einzelnen Werte stark verschieben. Der diese Veränderungen der Sperrspannungen bei bekannten Röhren verursachende Mechanismus ist nicht völlig geklärt. Da die Änderungen bei unterschiedliehen Röhren innerhalb desselben Röhrentyps nicht gleichmäßig sind, nimmt man an, daß es sirh um «.'ine Kombination von Einflußgrößen handelt. Solche Faktoren umfassen eine ungleichmäßige Aufheizung der Glasverbindungen, die ihrerseits ungleichmäßige Ausdehnungen und/ode - in gewissem Maße Wölbungen der Gitterelektroden bewirken, wenn diese aufgeheizt werden. Die Verbesserung, welche erreichbar ist durch Einbau einer Ausführungsform der Erfindung in ein Elektronenstrahlsystem, wird aus F i g. 6 sehr deutlich.

Alle drei Strahlen verlaufen sehr dicht beieinander während der Aufwärmung der Röhre. Es kann angenommen werden, daß diese Verbesserung im Verhalten während des Aufwärmens der Röhre

resultiert aus der Kombination der Befestigung der drei Kathodenstrahlanordnungen und der Steuer-und Schirmgitter an einem einzigen flachen Keramikteil mit der Befestigung der Keramikuntereinheit an den Glasstäben in einer solchen Weise, daß ungleichmäßige Aufheizung und Ausdehnung der Glasstäbe nicht den Abstand zwischen Kathode und Gittern beeinträchtigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprache:

1. Elelctronenstrahlerzeugungssystem einer Kathodenstrahlröhre mit mehreren Kathodenanordnungen (14) und mindestens zwei aufeinanderfolgenden, im Abstand voneinander angeordneten Elektroden (16,18), die miteinander ausgerichtete Öffnungen zum Durchtritt einer Mehrzahl von Elektronenstrahlen aufweisen, bei dem die Kathodenanordnungen (14) und die in Strahlrichtung erste Elektrode (16) einzeln an einem einzigen Keramikteil (52) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch die in Strahlrichtung zweite Elektrode (18) einzeln an diesen Keramikteil (52) befestigt ist, welches die einzige tragende Verbindung innerhalb der Röhre (10) zwischen den Kathodenanordnungen (14) und den beiden Elektroden (16,18) darstellt

2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweit«; Elektrode (16, 18) mit Vorsprüngen ausgebifeot sind, die von ihnen mit jeweils unterschiedlichen Längen wegragen, dieselbe Seite des piättchenförmigen Keramikteils (52) berühren und an seiner Oberfläche befestigt sind und deren vorbestimmte Längen einen gewünschten Abstand zwischen der ersten, das Steuergitter und der zweiten, das Schirmgitter bildenden Elektrode (16 bzw. 18) bestimmen.

3. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung der einen Elektrode (16) eine um die Strahlöffnwigen herumlaufende Umfangsrippe (42) und die Vorsprünge Jer ant-τεη Elektrode (18) von deren Enden wegraget.den Flansche (48) sind.

4. Elektronenstrahlerzeugo gssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikteil (52) flach ist und auf seinen Oberflächen metallisierte Bereiche aufweist an welche die Kathodenanordnungen (14) und die beiden Elektroden (16,18) angeschweißt sind.