DE3043940C2

DE3043940C2 - Farbfernseh-Bildröhre vom Nachfokussierungstyp und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE3043940C2
Application number: DE3043940A
Authority: DE
Inventors: Carmen Anthony Rocky Hill N.J. Catanese; Eric Francis Princeton N.J. Hockings
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1979-11-23
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1984-05-10
Also published as: PL228055A1; FR2470440B1; FI803567L; FI803567A7; GB2064212A; IT1194713B; CA1138515A; IT8025671A0; JPS5693252A; DE3043940A1; FR2470440A1; BR8007500A; JPS5854457B2; US4316126A; NL8006372A; DD154650A5; GB2064212B

Description

Die Erfindung bctrillt eine Farbfernseh-Bildröhre, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist, und ein Verfahren /um Betreiben einer solchen Farbfernseh-Bildröhre.

F.inc handelsübliche Schal tcnmaskcn-Farbblldröhre umfaßt im .illgemelncn einen evakuierten Kolben mit

einem darin befindlichen Schirm, der aus einer Anordnung von Leuchtstoffelementen dreier unterschiedlicher Emissionsfarben in einer sich zyklisch wiederholenden räumlichen Verteilung besteht. Eine solche Röhre enthält ferner Einrichtungen zum Erzeugen dreier auf den Schirm gerichteter und zueinander konvergierender Elektronenstrahlen und eine Farbselektionsvorrichtung in Form einer mit Öffnungen versehenen maskierenden Platte (Schattenmaske), die sich zwischen dem Schirm und den strahlerzeugenden Einrichtungen befindet. Die Maskenplatte schattet den Schirm so gegenüber den Elektronenstrahlen ab, daß die von ihr durchgelassenen Teile jedes Strahls infolge der unterschiedlichen Konvergenzwinkel der Strahlen jeweils nur diejenigen Leuchtstoffelemenie treffen und anregen können, die in der dem betreffenden Strahl zugeordneten Farbe emittieren.

Im Bereich der Mitte der Farbselektionsvorrichtung fängt die Maskenplatte einer handelsüblichen Farbbildröhre etwa 82% der Strahlströme ab, d. h., die Platte hat eine »Durchlässigkeit« von etwa 18V Die Fläche der Ölinungen der Platte macht also insgesamt etwa I8'v> der Gesamtfläche der Maske aus. Da keine fokussierenden Felder vorhanden sind, wird ein entsprechender Teil des Schirms von den durchgelassenen Teilen jedes Elektronenstrahls angeregt.

Es sind verschiedene Methoden angewandt worden, um die Durchlässigkeit der Maskenplatte, d. h. die Fläche der Ölfnungen im Verhältnis zur Fläche der Platte, zu erhöhen, ohne die angeregten Teile der Schirmfläche wesentlich zu vergrößern. So wurde angeregt, die Öffnungen weiter zu machen und die durchgelassenen Teile der Strahlen (im folgenden »Teilstrahlen« genannt) durch magnetische oder elektrische Felder, die in der Nähe jeder der Öffnungen erzeugt werden, zu fokussieren. Eine zweite Methode besteht darin, jede Öffnung in der Maskenplatte zu vergrößern und sie durch einen Leiter in zwei nebeneinanderliegende Fenster aufzuteilen. Die beiden Teilstrahlen. die durch die fenster jeder Öffnung treten, werden um den Leiter herum zueinander hin abgelenkt und fallen dann beide im wesentlichen auf die gleiche Fläche des Schirms. Bei dieser zweiten Methode werden die durchgelassene Teile der Strahlen außerdem in der einen Querrichtung fokussiert und in der dazu senkrechten Querrichtung defokussiert.

Eine Auslührungsform einer solchen Farbselektionsvorrichlung. welche di_ durchtretenden Strahlieile in kombinierte! Form ablenkt und fokussiert, ist aus der deutschen Olfenxgungsschrilt 2X 14 391 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Farbbildröhre mit einem Schirm, der. gesehen in der üblichen Blickrichtung, aui einem Mosaik vertikaler Leuchtstoffstreifen dreier unterschiedlicher Emissionslarbcn besteht, die zyklisch in Dreiergruppen (Gruppen von jeweils drei verschiedenen Streifen) angeordnet sind. Die Röhre enthält ferner eine Einrichtung zum Erzeugen dreier konvergierender, horizontal nebeneinander zum Schirm hin laufender Elektronenstrahlen (sogenannte Inline-Strahlen) und eine nahe dem Schirm befindliche Farbselektionsvorrichtung. Die Farbselektionsvorrichtung besteht aus einer metallenen Maskenplatte mil im wesentlichen quadratischen Öffnungen, die in vertikalen Spalten angeordnet sind, und mit einer Anordnung schmaler vertikaler Leiter, die im Abstand und isoliert von der Maskenplatte gehalten sind, derart, daß jeder Leiter im wesentlichen zentral über der Mitte der einzelnen Ölinungen jeweils einer gesonderten Spalte verlauft. Jede Öllnung ist außerdem gegenüber einer Dreiergruppe von Leuchtstoffstrelfen zentriert. Von der strahlerzcugcnden Hinrichtung her gesehen teilen die

Leiter jede Öffnung in zwei einander im wesentlichen gleiche, horizontal nebeneinanderliegende Fenster. Bei dieser bekannten Farbselektionsvorrichtung haben die Fenster ein Seitenverhältnis (Verhältnis von Breite zu Höhe) von etwa 0,46 und lassen etwa 44ΐ oder weniger -> der Elektronenstrahlen durch.

Beim Betrieb dieser letzterwähnten Farbbildröhre werden die schmalen vertikaJen Leiter elektrisch positiv gegenüber der Maskenplatte gemacht, so daß die durch jedes der Fenster ein und derselben Öffnung tretenden n> Teilstrahlen zueinander hin abgelenkt werden. Da in den Fenstern quadrupolartige fokussierende Felder entstehen, werden die Teilstrahlen gleichzeitig in der Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen fokussiert (d. h. in Vertikalrichtung zusammengedrückt) und in Richtung der Breite der π Leuchtstoffstreifen defokussiert <d. h. in Horizontalrichtung gedehnt). Die Abstände und Spannungen werden so gewählt, daß eine elektrostatische Linse gebildet wird, welche die beiden Teilstrahlen außerdem so umlenkt, daß sie auf denselben Leuchtstoffstreifen des Schirms fallen. Der Konvereenzwinkel des den Teilstrahl erzeugenden Elektronenstrahls bestimmt, welcher Streifen der Dreiergruppe ausgewählt wird. Die Spannung in der Mitte jedes Fensters ist höher als an seinem oberen und unteren Rand (was zur vertikalen Fokussierung führt) 2"> und niedriger als am linken und rechten Rand des Fensters (was zur horizontalen Defokussierung führt).

Sorgfältige Analysen und Erfahrungen mit dieser Farbselektionsvorrichtung haben gezeigt, daß die Formen der durch jedes Fenster tretenden umgelenkten Teilstrahlen, J" die in ihrer Breite Id. h. in Horizontalrichtung) gedehnt und in ihrer Länge (d. h. in der Vertikalrichiung) zusammengedrückt sind, zu einem Überlappen der Teilstrahlen auf benachbarten Leuchtstoffstreifen der falschen Farbe führen können oder den Konstrukteur zwingen, die ^ Breite der Fenster ;:u verringern, damit die Farbreinheit des auf dem Schirm wiedergegebenen Bildes sichergestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Farbfernseh Bildröhre der eingangs genannten Art. wie ^4I) sie aus der DE-OS 28 14 391 bekannt ist. eine Verformung der Elektror.enstrahlen. welche zur Wiedergabe falscher Farben führen könnte, zu vermeiden und gleichzeitig eine erhöhte Elektronenstrahldurchlässigkelt der Farbselektionsvorrichtung zu ermöglichen.

Die Erfindung gtht aus von einer Farbbildröhre mit einer strahlumlenkenden und -lokussierenden Farbselektionsvorrichtung und einem Schirm, der aus parallelen Leuchtstolfstreifen besteht. Anders als bei der vorstehend beschriebenen be*annten Farbbildröhre wird im vorliegenden Fall eine Farbselektionsvorrichtung verwendet, welche die Teilstrahlen in Richtung der schmalen Breite der Leuchtstolfstreifen fokussiert und in Richtung der ausgedehnten Lunge der Leuchtstoffstreifen defokussiert. Bei Kompressionen der Teilstrahlen in Richtung der Breite der Leuchtstotfstrelfen können die Verhältniswerte von Breite zu Höhe der Fenster und die Gesamtdurchlässigkeit der Farbselekiionsvorrichtung erhöht werden. Die Farbselektionsvorrichtung wird in anderer Weise als bisher gegenüber den Leuchtstoffstrei- ^b0 fen ausgerichtet, um die Farbbildröhre betriebsfähig zu machen.

Im einzelnen enthält die neue Farbbildröhre einen Schirm bestehend aus einer Anordnung von Im wesentlichen parallelen Lcuchtstottstreilen dreier unterschledli- ^n> eher Eniissionslarben. die zyklisch verteilt in nebeneinanderliegenden Dreierg.uppen angeordnet sind, wobei jede Dreiergruppe jeweils einen Streuen von jedem der drei unterschiedlich emittierenden Leuchtstoffe enthält. Die Röhre enthält ferner eine Einrichtung zum Erzeugen dreier konvergierender, zum Schirm gerichteter In!;ne-Elektronenstrahlen in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen liegt, sowie eine zwischen dem Schirm und der strahlerzeugenden Einrichtungen angeordnete Farbselektion£- vorrichtung. Die Farbselektionsvorrichtung besteht zum einen aus einer metallenen Maskenplatte mit Öffnungen, die in Spalten im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen angeordnet sind, und zum andern aus einer Anordnung schmaler Leiter, die sich im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen erstrecken und isoliert im Abstand von der Maskenplatte verlaufen. Die Maskenplatte und die Leiter definieren eine Anordnung von Fenstern, um Teile der Elektronenstrahien durchzulassen, wobei jeder Leiter im wesentlichen zentriert über den Öffnungen einer zugehörigen Spalte von Öffnungen verläuft. Erfindungsgemäß liegen die Leiter den Grenzen zwischen benachbarten Leuchtstolf-Dreiergruppen gegenüojr.

Für den Betrieb der erfindungsgemaüen Farbbildröhre werden die Polaritäten an der Maskenplatte und an den Leitern so gewählt, daß die Leiter negativ geger.nber der Maskenplatte sind. Bei dieser Betriebsart werden die Teils.iahlen, die durch jedes Fenster jeweils derselben Öffnung dringen, voneinander fort abgelenkt. Teilstrahlen aus nebeneinanderliegenden Fenstern benachbarter Öffnungen fallen auf denselben Streifen des Schirms. Dies macht es erforderlich, daß der Rand oder die Grenze und nicht die Mitte jeder Dreiergruppe dem betreffenden Leiter gegenüberliegt. Bei dieser neuartigen Anordnung von Farbselektionsvorrichtung und Schirm und bei der erwähnten Betriebsart der Farbbildröhre werden die durchgelassenen Teilstrahlen in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Leiter und der Leuchtstoffstreifen zusammengedrückt (fokussiert) und in der Richtung parallel zur Längsrichtung der Leiter und Leuchtstoffstreifen gedehnt (defokussiert). Dies vermindert die Breite der Teilstrahlen und erlaubt eine Erhöhung der Durchlässigkeit der Farbselektionsvorrichtung mit verbesserter Deckung der Teilstrahlen auf den Leuchtstolfstreifen.

Um die Durchlässigkeit der Fiirbselektionivorrichtung (im folgenden auch FarbselektionsSiruktur genannt) ohne die Gefahr einer Verschlechterung der Farbreinheit des wiedergegebenen Bildes weiter zu verbessern, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Fenstern ein Breiten/Höhen-Verhältnis von wesentlich mehr als 0,47 zu geben. Vorzugsweise werden die Fenster im wesentlichen quadratisch ausgelegt, d. h.. das Verhältnis von Breite zu Höhe der Fenster liege im Bereich von 0.8 bis 1,1. Mit einem derartigen Seitenverhältnis kann man der erfindungsgemä(3en Farbbildröhre eine Durchlässigkeit von mehr als 44"., feben, ohne andere wünschenswerte Betriebseigenschalten der Farbbildröhre opfern zu müssen.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbcisplelen anhand v^n Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 z:igt schematisch im Schnitt eine Auslührungslorm der Farbbildröhre von oben;

Flg. 2 zeigt In perspektivischer Dars.ellung Teile der Farbselektlonsstruktur und des Bildschirms der in Fig. 1 dargestellten Farbbildröhre mit einer Maskenplatte, die rechteckige Öffnungen aufweist, welche in vertikalen Spalten und horizontalen Zeilen angeordnet sind;

Flg. 3 ist eine perspektivische Darstellung von Teilen einer anderen Farbselektionsstruktur und des Bild-

schlrms einer anderen Auslührungslorm tier Farbbildröhre, die eine Maskenplatle mit rechteckigen Öffnungen enthalt, welche In vertikalen Spalten angeordnet sind, wobei jedoch die Öllnungen benachbarter Spähen in Vertlkalrlchtungen gegeneinander versetzt sind;

F Ig 4 zeigt schcmatlsch in einer Ansicht von oben Teile der FarbselektionsstrukUir und des Bildschirms der Röhre nach Flg. 1 mit einer Darstellung typischer Wege von fokussieren konvergierenden Elcktronenstrahlen während des Betriebs der Röhre:

Flg. 5 zeigt In ähnlicher Darstellung wie Fig. 4. jedoch Tür die bekannte Farbbildröhre und die bekannte Betriebsweise, typische Wege delokussierter konvergierender F.lektronenstrahlen wahrend des Betriebs dieser bekannten Röhre;

Fig. 6 Λ. ft B und (> C veranschaulichen die Feklverieiluny in den Fenstern der in Fig. 5 gezeigten Farbselek- !!ufiss'.rukiur !ür 'Mc bok^;.'^nr"'' Farbbildröhre und ei ic bekannte Betriebsart;

Fig. 7 Λ und 7 B veranschaulichen die l'ornr.'i¹ der F.lektronenstrahltlecke. die heim Betrieh der bekannten Farbbildröhre aul dem Schirm produziert «erden:

Fig. 8 A. 8 B und ,S C veranschaulichen die Feldverteilungen in den Fenstern der Farbselektionsstruktur nach Fig. 4;

Fig.^l) Λ und ¹JB zeigen die Formen der Elektronenstrahlllecke. die beim Betrieb der erlindungsgemilßen Farbbildröhre auf dem Schirm produziert werden

Die in Fig. 1 dargestellte Farbbildröhre 21 nat einen evakuierten Kolben 23. der an seinem einen Fnde eine transparente Frontscheibe 25 und an seinem anderen Ende einen Hals 27 aulweist. Die Frontscheibe 25 ist aN ebene Scheibe dargestellt, sie kann jedoch auch nach außen gewölbt sein: auf ihrer Innenseite trügt sie einen Leuchtstoflschirm 29. Ebenfalls an der Innentlilche der Frontscheibe 25 ist mittels dreier Stützen 33 eine Farbselektionsstruktur 31 gehalten. Im Röhrenhals 27 befindet sich eine Einrichtung 35 zur Erzeugung dreier Elektronenstrahlen 37-1. 37Ö und 37C. Die Strahlen werden In praktisch einer Ebene erzeugt, die. in der normalen Position des Bildbetrachters gesehen, vorzugsweise horizontal ist. Die Strahlen werden zum Schirm 29 gerichtet, wobei die äußeren Strahlen 37/1 und 37C am Schirm 29 aul den mittleren Strahl 37# konvergieren. Die drei Strahlen können mit Hüte einer Ablenkspule 39 abgelenkt werden, um ein Raster aul der Farbselektionsstruktur 31 und dem Bildschirm 29 abzutasten.

Der Bildschirm 29 und die Farbselektionsstruktur 31 werden weiter unten ausführlicher anhand der Fig. 2 und 4 beschrieben. Der Bildschirm 29 besteht aus einer großen Anzahl rot-emittierender. grün-emiuierender und blau-emittierender Leuchtstoffstreifen R. G und B. die in zyklischer Verteilung in Dreiergruppen angeordnet sind und sich in einer Richtung erstrecken, die im allgemeinen senkrecht zu derjenigen Ebene lsi. in welcher die Elektronenstrahlen erzeugt werden. In der normalen Position des Bildbetrachters gesehen, erstrecken sich die Leuchtstoffstreifen bei der vorliegenden Ausführungsform in Vertikalrichtung.

Die Farbselektionsstruktur 31 weist eine Maskenplatte 41 mit einer großen Anzahl rechteckiger Öffnungen 43 auf. Die Öffnungen 43 sind in Spalten angeordnet, die parallel zur Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen R. G und B sind Für jede Dreiergruppe von Leuchtstoffstreifen ist jeweils eine Spalte von Öffnungen vorgesehen. Der Grün-Streifen liegt in der Mitte jeder Dreiergruppe und ist, wie in Fig. 4 dargestellt, in Ausrichtung mit dem Zwischenraum zwischen jeweils zwei Spalten

von Öffnungen Der Rot-Streifen R liegt auf der rechten und der Blau-Streifen B auf der linken Seite des (irün-Strelfens G, wenn man den Schirm von der strahlerzeugenden Einrichtung 35 her betrachtet. In dichtem Abstand von der Maskenplatle 41 und von Ihr durch Isolatoren 47 getrennt ist eine Vielzahl schmaler Leiter 45 angeordnet, die etwa 0,025 mm dick sind. Jeweils ein Leiter 45 erstreckt sich entlang jeder Spalte von Öffnungen 43 auf der dem Schirm zugewandten Seite, und zwar an einer Stelle gegenüber jeweils einer Grenze zwischen benachbarten Leuchlstoff-Drelcrgruppen. d h. gegenüber der Grenze zwischen einem Rot-Strellcn R und einen Blau-Streifen ti. Die Leiter 45 können alternativ auch auf der dem Strahler/eugungssystem zugewandten Seite der Platte über die Spalten der Öffnungen laufen. Die Leiter 45 sind parallel zu den Streifen R. G und ti und über jeder Öllnung 43 so positioniert, daß zwei Im wesentlichen «lelch elektronendurchlüssige Teile oder Fenster bleiben, wenn man die Anordnung von der strahlerzeugenden Einrichtung 35 her betrachtet. Bei der vorliegenden Auslührungsform sind die Öffnungen 43 in der Mitte der Platte 41 etwa 0.65 mm breit und 0.31 mm hoch. Die Öltnungen haben von den jeweils darüber und darunter liegenden Öffnungen einen Abstand von etwa 0,14 mm. Seitlich betrügt der Abstand zwischen den Öffnungen etwa 0.11 mm. Die Leiter sind etwa 0,15 mm breit und lasser aul jeder Seite von ihnen offene Teile oder Fenster trci. die etwa 0.31 mm hoch und 0,25 mm breit sind. Die Maskenplatte 41 hat einen Abstand von etwa 13.7 mm von den Leuchtsi.ollstreilen R. G und ti.

Alle genannten Maße sind a>s Beispiel anzusehen und können verändert werden, wie es weiter unten beschrieben wird. Die Öffnungen 43 haben alle die gleiche Größe, sie können jedoch auch gcwunschtcnfalls in ihrer Größe von der Mitte zum Rand der Maskenplatte 41 hin abgestuft sein. Ebenso ist der Abstand zwischen der Maskenplatte 41 und den Streifen R. G und B gleichmäßig, er kann aber auch von der Mitte zum Rand der Maskenplatte hin 41 abgestuft sein. Als andere Alternative können die Öffnungen in benachbarten Spalten vertikal gegeneinander versetzt sein, wie es die Fig. 3 zeigt, anstatt wie im Falle der Flg. 2 in einer horizontalen Linie zu liegen. Um die Lichtausbeute des Schirms zu verbessern, können die zur strahlerzeugenden Einrichtung gewandten Oberflächen der Streifen R. G und B mit einem lichtreflektierenden Material wie z. B. Aluminiummetall beschichtet sein.

Zum Betreiben der Röhre 21 wird die strahlerzeugende Einrichtung erregt, wobei ihre Kathode auf im wesentlichen Massepotential gehalten wird. Eine erste positive Spannung (V) von etwa 10 000 Volt aus einer Spannungsquelle 51 wird an den Schirm und an die Maskenplatte 41 gelegt, und eine zweite positive Spannung (V-JV) von etwa 10 000 Voit minus etwa 200 Volt wird aus einer Quelle Sl an jeden der Leiter 45 gelegt. Die drei konvergierenden, von der Einrichtung 35 kommenden Elektronenstrahlen 37.-1. 37S und 37C werden mit Hilfe der Ablenkspulen 39 dazu gebracht, ein Raster auf dem Bildschirm 29 abzutasten. Wie in Fig. 4 gezeigt, erreichen die Strahlen die Maskenplatte unter verschiedenen, aber genau festgelegten Winkeln. Die Fig. 4 zeigt nur diejenigen Teile der Strahlen 37,-1. 37ß und 37C die für die vorliegende Analyse interessant sind; in Wirklichkeit sind die Strahlen breiter, überdecken viele Öffnungen und erzeugen viele Teilstrahlen.

Die elektrostatischen Felder, die durch die Unterschiede der Potentiale an der Maskenplatte 41 und an den Leitern 45 gebildet werden, führen dazu, daß diejenigen

Tellslrahleri. die durch die lousier dor Öffnungen 43 dringen, von den Leitern 45 weggelenkt werden. Außerdem erlolgi eine gewisse Fokussierung der Teilstrahlen senkrecht zur Richtung der Leiter 45, so daß ein TcIlstrahl in dieser Richtung zusammengedrückt wird. Wegen des Abstandes /wischen der Maskenplatte 41 und den Streifen R, G und H und der unterschiedlichen Konver;/ ,«winkel lallen benachbarte Teilstrahlen aus benachbarten Öffnungen 43 in einer sich überlappenden Weise aul jeweils denselben Lcuchtstolfslreifen. Wie In Flg. 4 zu erkennen, er/eugt /. B. der mit.lere Strahl 37 ö typischerweise zwei benachbarte Tcilstrahlen 51.1 und 51/J, die durch nebeneinanderliegende Fenster zweier benachbarter Öffnungen 43 dringen und aul einen grünemittieremlen Streiten (7 lallen. Die gleiche Ablenkung und Fokussierung erlolgi bei jedem Paar ncbenclnandcrllegender Fenster benachbarter Öltnungen 43, wenn der mittlere Strahl 37# über den Bildschirm 29 tastet. In ahn-

IlillCI "LISC. JCUU1.I1 UlKCI CIIICIII dllUCICII VTIIINCI, tlKv"

bcn sich aus dem äußeren Strahl 37Λ an den benachbarten Fenstern zweier benachbarten Öffnungen zwei benachbarte Teilsirahlen 53.1 und 53B. die aul denselben rot-emittierenden Streifen R fallen. Der andere äußere Strahl XIC erzeugt ebenfalls an benachbarten Fenstern jeweils zweier benachbarter Öffnungen jeweils zwei benachbarte Teilsirahlen 55.-1 und 55/f. die auf denselben blau-emittierenden Streifen B fallen.

Der vorstehend beschriebene Betrieb sei nun anhand der Fig. 5 mit der Farbbildröhre und der Betriebsart verglichen, die in der weiter obengenannten deutschen Olftiilegungsschrilt beschrieben sind. Einige der räumlichen Abmessungen der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Strukturen sind in der am Ende stehenden Tabelle 1 angegeben. Bei der bekannten Struktur (Fig. 5) sind die Leiter 45.4 auf die Mitten der Leuchtstolf-Drelergruppen zentriert, sie weisen ein positives Potential von eiw.i 25 000 Volt plus etwa 900 Volt !V+.-JV! auf, und die Maskenplatte hat ein positives Potential von etwa 25 000 Volt (V). Wie in Fig. 5 gezeigt, werden die durch jeweils ein und dieselbe Öffnung 43.4 dringenden Teilstrahlen zueinander hin abgelenkt, so daß sie beide aul denselben Leuchtstoffstreilen fallen. Gleichzeitig erfolgt eine Defokussierung der Teilstrahlen in der Richtung senkrecht zur Länge der Leiter 45.4. Wegen der in dieser Richtung auftretenden Defokussierung oder Dehnung der Teilstrahlen müssen die Teilstrahlen in ihrer Größe streng begrenzt werden, damit sie nicht überlappend auf benachbarte Streifen übergreifen und diese Streifen anregen.

Die bekannte Farbbildröhre und die bekannte Betriebsart der Farbselektionsstruktur nach Fig. 5 läßt sich analysieren, indem man jedes Fenster als Einrichtung betrachtet, die zwei primäre Komponenten einer elektrostatischen Linse aufweist. Diese Komponenten sind eine Quadrupol-Komponente, wie es in Fig. 6A veranschaulicht ist. und eine Dipol-Komponente, wie sie in Fig. 6B veranschaulicht ist. Die Quadrupol-Komponente wird geschaffen durch das Feld zwischen der positiven Ladung, die sich an der rechten und der linken Seite des von Maskenplatte 41Λ und Leiter 45/1 gebildeten Fensters befindet, und der negativen Ladung oben und unten an diesem Fenster. Dieser Quadrupol-Komponente überlagert ist eine Dipol-Komponente, die geschaffen wird durch das Feld zwischen der positiven Ladung am Leiter 45A und der negativen Ladung an den vertikalen Stegen der Maskenplatte 41.4. Diese Dipol-Komponente führt zu einem starken horizontal gerichteten Feld zwischen den Leitern und den vertikalen Stegen, das einem hindurch-

gehenden Teilstrahl eine Ablenkung mitteilt. Die Kombination der beiden Komponenten führt zu dem kombinierten Feld, wie es In Fig. 6C dargestellt Ist.

Der Nachteil dieser bekannten Betriebsart besteht darin, daß die Quadrupol-Komponente eine delokusslerende Linse für diejenige Richtung Ist. in welcher die Dipol-Komponente eine Ablenkung bewirkt. Diese Defokussierung resultiert daraus, daß an den Seilen des Fensters höhere Quadrupol-Potentiale herrschen, wahrend oben und unten am Fenster niedrigere Quadrupol-Potentlalc herrschen. Dies führt zu einer resultierenden Kraft, die In Horlzonialrlchtung fort von der Linsenmitte wirkt und /ur Defokussierung führt, wie es in der US-PS 40 59 781 beschrieben ist. Wenn die Teilstrahlen durch eine Öffnung dringen, werden sie gezwungen, in der horizontalen Richtung aufeinander zuzulaufen und sich am Schirm /u vereinigen, wahrend sie gleichzeitig in dieser Richtung delokiissiert und in der vertikalen Richtung fokussiert werden. Wenn keine Potentiaidiiiercnz zwischen der .Viaskenplatte 41.1 und dem Leiter 45/1 hergestellt ist. sehen die Strahlllecke aul dem Schirm wie die Flachen 61 und 63 in Fig. 7A aus, die Im wesentlichen die gleiche Gestalt und Größe wie die sie bildenden Fenster haben. Nach erfolgter Ablenkung, d. h. beim Anlegen einer Potentlaldlffercnz, sehen die Strahlllecke auf dem Schirm 29,! so aus wie die Flächen 61.4 und 63.-1 in Flg. 7B, d. h. sie sind in der Richtung der Ablenkung breiter und senkrecht zu dieser Richtung kürzer. Wenn man also diese bekannte Betriebsart wählt, muß man entweder schmalere Öffnungen verwenden, was die Durchlässigkeit der Struktur vermindert, oder man muß einen Verlust der Farbreinheit in Kauf nehmen, in der weiter oben genannten deutschen Oltenlegungsschnlt Ist zwar ausgeführt, daß sich die Qualität der Farbbildröhre durch besondere Formgebung der Öffnungen verbessern läßt, jedoch macht es die grundsätzliche Defokussierung durch d!e verwendete ^"udru^^l-L'risc i*u"!'ch ob man durch Formgebung eine wirklich geeignete Korrektur erreichen kann.

Bei der neuen Farbbildröhre erzeugt die Maskenstruk tür 31 eine Quadrupol-Komponente, welche die Strahlbreite in Richtung der Ablenkung (d. h. In Horizontalrichtung bei normaler Betrachtung) reduziert. Die Quadrupol- und Dipol-Komponenten, die sich bei der neuen Betriebsart ergeben, sind in der F i g. 8A bzw. der F i g. 8B dargestellt. Ihre kombinierte Wirkung ist in der Fig 8C gezeigt. Eine geeignete Quadrupol-Komponente wird erzeugt, wenn die Maskenplaite 41 und somit der Umfangsrand der Öffnung positiv und der Leiter 45 negativ gemacht wird. Diese Polarität hat auch zur Folge, diß die Quadrupol- und Dipol-Komponenten in der Öffnung im Vergleich zu den Komponenten bei der bekannten Farbbildröhre (in Fig. 6C dargestellt) umgekehrt sind. Infolgedessen werden bei der neuen Betriebsart die Teilstrahlen, die durch die Fenster derselben Öffnung dringen, voneinander fort abgelenkt. Jeder durch ein Fenster dringender Teilstrahl wird auf denselben Leuchtstoffstreifen abgelenkt, auf den auch derjenige benachbarte Teilstrahl abgelenkt wird, der aus dem benachbarten Fenster kommt, welches zu der in Ablenkrichtung des erstgenannten Strahls danebenliegenden Öffnung gehört, wie es die Fig. 4 zeigt. Wenn die Teilstrahlen durch benachbarte Fenster benachbarter Öffnungen dringen und in der Ablenkrichtung (Horizontalrichtung) aufeinander zu gelenki werden, werden sie gleichzeitig in dieser Richtung fokussiert und in der dazu senkrechten (vertikalen) Richtung, in welcher keine Ablenkung erfolgt, defokussiert. Wenn man keine Potentialdifferenz

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/wischen tile Maskennlaite 41 und die Leiter 45 legt, sehen die Flekironenstrahllleeke am Schirm so aus wie die in Fig. 4Λ gezeigten Flüchen 65 und 67, die im wesentlichen gleiche Gestalt und Gröl.ic wie die sie bildenden Fenster in der Farbsclcktionsstrukiur haben Nach erfolgter Ablenkung und Fokussierung, d. h. bei angelegter l'oteniiaklilferen/. sehen die F'lektroncnstrahlllecke aul den? Schirm so aus wie die Flüchen 65.-I und 67 1 in Fig. 9B. d. h.. sie sind in der Richtung der Ablenkung schmaler und in der dazu senkrechten Richtung to langer. Hiermit hat man eine größere Toleranz tür Fehldeckungen und eine bessere Farbreinheit als bei der bekannten Betriebsart. Einen Teil oder das gesamte Mall der Fehldeckungs-Toleran/ kann man zugunsten einer höheren Durchlässigkeit der Farbselektionsstruktur aulgeben.

Eine die Teilstrahlen umlenkende und lokussierende Farbselektlonsstruktur gemäß der Erfindung kann man in ihrer Wirkung ais Kumuiiiiiiiun üci EigcrriCrtäiicrt eines Ablenkgitters und einer fokussierenden Maske ansehen. Eine besonders gute Farbselektionsstruktur dieses Typs ist eine solche, bei welcher die (lokussierende) Quadrupol-Komponente gegenüber der (ablenkenden) Dipol-Komponente verstärkt ist. Dies führt zu schmaleren riektronenstrahlllecken auf dem Schirm und erlaubt -⁵ eine größere Toleranz hinsichtlich Ihrer Position gegenüber den jeweils von ihnen anzuregenden Leuchtstoff-Streiten. Auch die Farbreinheit ist In diesem Fall leichter aufrechtzuerhalten. Die Quadrupol-Komponente wird dadurch verstärkt, daß man die Höhe der Fenster (d. h. ^Jo ihre Abmessung In Richtung parallel zur Länge der Leiter) in bezug auf ihre Breite (In der Richtung senkrecht zur Länge der Leiter) vermindert, während die Gesamt-Durchlässlgkelt der Farbselektionsstruktur viel höher als 18% gehalten wird. ^

Um die Bezeichnung zwischen der Fensterbreite und der Ferislerhöhe auszuwerten, wird das Verh'-Ü'nis '^*r Breite zur Höhe (Verhältniszahl b/h) verwendet. Die beabsichtigte Verstärkung der Fokusslerungswirkung erhält man. indem man die Verhältniszahl b/h größer macht. Die Auswirkungen einer solchen Änderung sind der untenstehenden Taoelle II zu entnehmen. Innerhalb jeder Horizontalteilung (Wiederholungsperlode) der Struktur befinden sich zwei Fenster mit den angegebenen Abmessungen. Wie der Tabelle II zu entnehmen ist. nimmt bei Erhöhung der Verhältniszahl b/h von 0.45 auf

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0,80 die erforderliche Spannungsdifferenz JV, die man zur Erzielung oer Farbreinheit auf einem 13,72 mm von der Maske entfernten Leuchtstoffstrelfen benötigt, von 1000 auf 500 Volt ab. Diese Verminderung der Spannungsdifferenz ist vorteilhaft, weil die Isolatoren 47 (Flg. 2) zwischen der Maskenplatte und den schmalen Leitern dann weniger stark elektrisch beansprucht werden. Allgemein kann der Wert JV Im Bereich von 100 bis 1000 Volt liegen.

Bei der neuen Farbbildröhre kann die Dicke der Maskenplatte im Bereich von etwa 0,10 mm bis etwa 0,20 mm liegen, vorzugsweise ist sie etwa 0.15 mm dick. Die untere Grenze ist zumindest durch die für die Herstellung und Verwendung der Farbbildröhre erforderliche mechanische Steifigkeit und Festigkeit der Maskenplatte bestimmt. Die oberer Grenze Ist zumindest durch die Kosten der Materialien festgelegt sowie durch die Fähigkeit, eine gute Aullösung der Öffnungen bei der Herstellung zu erzielen. Eine Erhöhung der Dicke der Maskenplatte Im Bereich von 0,10 bis 0,20 mm kann eine Verminderung von JV um etwa 12'\. erforderlich machen. Eine dickere Maskenplatte führt jedoch zu geringerer Durchlässigkeit an denjenigen Stellen der Platte, wo die Elektronenstrahlen in schragen Winkeln autoreifen

Tabelle I

Einige Abmessungen (in Millimetern) der Strukturen nach F i g. 4 und F i g. 5

	Fig. 4	Fig. 5
	(neue	(bekannte
	Röhre)	Röhre)
Horizontale Teilung	0.76	0,80
Vertikale Teilung	0,45	0,80
Breite der Öffnungen	0.65	0.56
Höhe der Öffnungen	0.31	0.56
Horiz. Abstand der Öffnungen	0.11	0.24
V'ertik. Abstand der Öffnungen	0,14	0.24
Breite der Leiter	0.15	0,04
Breite der Fenster	0.25	0.26
Höhe der Fenster	0.31	0.56

Tabelle I)

Auswirkungen einer Änderung der Fensterabmessungen

Beispiel	Maße (mm) Breite	der Fenster Höhe	Teilungsmaß (mm) horizontal	vertikal	Durchlässigkeit %	Verhältnis b/h	bei 25 kV
1 2 (Fig. 4)	0,23 0.25	0,51 0,31	0,76 0,76	0,76 0,45	40 46	0,45 0.80	1000 500
			Hierzu 4	Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Farbfernseh-Bildröhre vom Nachfokussierungstyp mit folgenden Teilen:

a) einem Leuchtstoffschirm, bestehend aus im wesentlichen parallelen, in drei unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtstoffstreif'en, die in zyklischer Verteilung als nebeneinanderliegende Dreiergruppe angeordnet sind, obei jede Dreiergruppe einen Streifen jeder der drei verschiedenen Emissionsfarben enthält;

b) einer Einrichtung zum Erzeugen dreier konvergenter, auf den Schirm gerichteter Inline-Elektronenstrahlen in einer Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu den Leuchtstoffstreifen liegt;

c) einer Farbselektionsvorrichtung, die zwischen dem Leuchtstoffschirm und der strahlerreugenden Linrichtung angeordnet ist und aus einer rnetsliencri Maskcr.plattc und einer Anordnung schmaler Leiter besteht, wobei die Maskenplatte mit Öffnungen versehen ist, die in Spalten im wesentlichen parallel zu den Leuchistoffstreifen angeordnet sind, und wobei die schmalen Leiter isoliert im Abstand von der Maskenplatte im wesentlichen über den Mitten der Öffnungen der Spalten verlaufen, so daß aus jeder Öffnung zwei im wesentlichen gleich elektronendurchlässigen Fenster gebildet werden, durch welche Teilstrahlen der "lektronenstrahlen dringen können,

dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Leiter (45, 45') gegenüber Jen Grenzen zwischen benachbarten Dreiergruppen (B-G-R) er Leuchtstoffstreifen angeordnet sind.

2. Farbfernseh-Bildröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster im Bereich der Mitte der Farbselektionsvorrichtung (31, 3Γ) ein Verhältnis von Breite zu Höhe haben, das größer als 0,47 ist.

3. Farbfernseh-Bildröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster im Bereich der Mitte der Farbselektionsvorrichtung ein Breiien/Möhen-Verhältnis von etwa 0.8 bis I.! haben.

4. Verfahren zum Betreiben einer Farbfernseh-Bildröhre nach Anspruch 1. wobei die Maskenplatte auf einer im wesentlichen konstanten positiven Spannung gegenüber der elektronenstrahlerzeugenden Einrichtung gehalten wird und die schmalen Leiter auf einer im wesentlichen konstanten Spannung gegenüber dei Maskenplaite gehallen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Leiter (45, 45') auf einer derart negativen Spannung (-zlV) gegenüber der Maskenplatte (41, 4Γ) gehalten werden, daß benachbarte TeII-strahien (53/1. 53«; 51/f, 51S; 55/1. 5SB), die durch benachbarte Fenster benachbarter Öffnungen (43) dringen, zueinander hin abgelenkt werden und beide auf Bereiche jeweils desselben Leuchtstoflstreilens (B, Ci. R) t reifen.