DE3046614A1

DE3046614A1 - Farbbildroehre

Info

Publication number: DE3046614A1
Application number: DE19803046614
Authority: DE
Inventors: Marcel Brouha; Waltherus Wilhelmus van den 5621 Eindhoven Hoogenhof; Peter Carolus van Loosdregt
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1981-09-10
Also published as: ES8200793A1; JPS6347107B2; IT8026756A0; CA1161094A; US4379251A; ES497944A0; FR2472263A1; FR2472263B1; GB2068164A; IT1134787B; JPS5697950A; NL7909232A; GB2068164B

Description

■: -: . -j O.Xf: 30A66U

N.V. Philips'... -3 * PHN 9658

Farbbildröhre

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre, enthaltend in einem evakuierten Kolben Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit einer Vielzahl in verschiedenen Farben aufleuchtender Gebiete und Farbauswahlmittel mit einer Vielzahl von Öffnungen, die je einen Elektronenstrahl den aufleuchtenden Gebieten einer bestimmten Farbe zuordnen, wobei in diesen Farbauswahlmitteln ein magnetisches Vierpölfeld zur Bildung einer magnetischen Vierpol-Elektronenlinse in jeder Öffnung erzeugt wird, und wobei diese aufleuchtenden Gebiete die Form nahezu paralleler Streifen aufweisen, deren Längsrichtung zu der defokussierenden Richtung der Vierpollinsen nahezu parallel ist.

Eine derartige Farbbildröhre vom Nachfokussierungstyp ist aus der US-PS 4,135,111 bekannt. Eine Nachfokussierung hat den Zweck, die Helligkeit des wiedergegebenen Bildes durch Vergrößerung der Durchlässigkeit der Farbauswahlmittel zu vergrößern. Bei Röhren ohne Nachfokussierung wird ein sehr großer Teil, z.B. 80 bis 85 %_f der Elektronen von der sogenannten Lochmaske abgefangen. Durch Anwendung einer Nachfokussierung können die Öffnungendn den Farbauswahlmitteln vergrößert werden, weil infolge der Fokussierung in den Öffnungen die Elektronenflecke auf dem Schirm erheblich kleiner als die Öffnungen sind, so daß dennoch genügend Raum zwischen den Elektronenflecken der verschiedenen Elektronenstrahlen vorhanden ist.

Vierpollinsen sind im Vergleich zu axialsymmetrischen Linsen verhältnismäßig sehr stark, weil das Magnetfeld zu der Elektronenbahn senkrecht ist, wodurch eine viel

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geringere Magnetisierung als bei axialsymmetrischen Linsen genügend ist. Die Tatsache, daß eine Vierpollinse in einer Richtung fokussiert und in der zu dieser Richtung senkrechten Richtung defokussiert, ist grundsätzlich unbedenklich, wenn alle Vierpole dieselbe Orientierung aufweisen. Daher weisen die aufleuchtenden Gebiete des Bildschirmes die Form nahezu paralleler Streifen auf, deren Längsrichtung zu der defokussierenden Richtung der Vierpollinsen nahezu parallel ist.

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In der bekannten Farbbildröhre sind die Farbauswahlmittel mit nahezu quadratischen Öffnungen versehen, von denen sich eine Diagonale in Richtung der Streifen erstreckt. Vier Magnetpole, die zyklisch als Nord-, Süd-, Nord-, Südpole magnetisiert sind, befinden sich auf den Seiten der quadratischen Öffnungen. Die Leuchtstoffstreifen, die zusammen den Bildschirm bilden, werden, wie bekannt,durch ein photographisches Verfahren angebracht. Die Farbauswahlmittel werden daher auf einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Frontglasteil der Röhre abgebildet. Wegen der großen Durchlässigkeit der Farbauswahlmittel und der Form der Öffnungen muß das angewandte Belichtungsverfahren dazu geeignet sein, die Öffnungen oder andere Teile der Farbauswahlmittel stark verschmälert auf der lichtempfindlichen Schicht abzu-•^ 25 bilden. Dies hat sich bei den bisher bekannten Kathodenstrahlröhren, wie sie in der US-PS 4,135,111 beschrieben sind, als sehr schwierig erwiesen, was noch näher erläutert wird.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Farbbildröhre zu schaffen, bei der eine Nachfokussierung mit Hilfe magnetischer Vierpollinsen möglich ist, wobei durch ein einfaches Belichtungsverfahren gleichmäßige Leuchtstoffstreifen erhalten werden können. Diese Aufgabe wird bei einer Farbbildröhre der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Öffnungen langgestreckt, im wesentlichen sechseckig und zu ihrer Längsachse symmetrisch ausge-

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bildet sind und mit ihren Längsachsen in einer Anzahl paralleler Reihen liegen, die nahezu parallel zu den Streifen verlaufen, während die Öffnungen zweier nebeneinander liegender Reihen gegeneinander verschoben angeordnet g sind.

Die Farbauswahlmittel werden durch eine ferromagnetische Platte gebildet, die die genannten Öffnungen aufweist und die derart magnetisiert; ist, daß entlang des Randes jeder Öffnung zyklisch ein Nordpol, ein Südpol, ein Nordpol und

ein Südpol vorhanden sind. Die Farbauswahlmittel können "^ auch durch eine nichtferromagnetische Platte gebildet werden, die mit den genannten Öffnungen und mit einer Schicht aus einem magnetisierbaren Material versehen ist, wobei diese Schicht derart magnetisiert ist, daß entlang des Randes jeder Öffnung zyklisch ein Nordpol, ein Südpol, ein Nordpol und ein Südpol vorhanden sind. Die Ecken der sechseckigen Öffnungen sind vorzugsweise abgerundet, was elektronenoptisch günstig ist.

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Nachstehend wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert, weshalb mit einer Farbbildröhre nach der Erfindung gleichmäßige Leuchtstoffstreifen erhalten werden ^ können. In der Zeichnung zeigen

^. 25

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch eine Farbbildröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Erläuterung der Fokussierung mit Hilfe einer

magnetischen Vierpollinse,

Fig. 3 eine Verdeutlichung des Prinzips der magnetischen Vierpolfokussierung,

Fig. 4 schaubildlich und schematisch Farbauswahlmittel nach dem Stand der Technik, die vor einem Bildschirm angeordnet sind,
Fig. 5a eine Ansicht der Farbauswahlmittel nach Fig. 4,

Fig. 5b die Lichtintensitätsverteilung hinter den Farbauswahlmitteln während der Belichtung beim Anbringen

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der Leuchtstoffstreifen,

Fig. 6a eine Ansicht der Farbauswahlmittel nach der Erfindung ,

Fig. 6b die Lichtintensitätsverteilung der Farbauswahlmittel nach der Erfindung während der Belichtung beim Anbringen der Leuchtstoffstreifen und

Fig. 7 eine Ansicht der Farbauswahlmittel nach der Erfindung, deren Öffnungen abgerundete Ecken aufweisen.

Die in Fig. 1 dargestellte Röhre enthält einen Glaskolben 1, Mittel 2 zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen 3, 4 und 5» einen Bildschirm 6, Farbauswahlmittel 7 und Ablenkspulen 8. Die Elektronenstrahlen 3, 4 und 5 werden in einer Ebene, der Zeichnungsebene der Fig. 1, erzeugt und werden mit Hilfe der Ablenkspule 8 über den Bildschirm 6 abgelenkt. Der Bildschirm 6 besteht aus einer Vielzahl Rot, Grün und Blau aufleuchtender Leuchtstoffstreifen, deren Längsrichtung zu der Zeichnungsebene der Fig. 1 senkrecht ist. In der bekannten Betriebslage der Röhre sind die Leuchtstoffstreifen senkrecht ausgerichtet und daher zeigt Fig. 1 also einen waagerechten Schnitt durch die Röhre.

Die Farbauswahlmittel 7» die anhand der Fig. 3, 4, 5, 6 ^ 25 un^d 7 näher beschrieben werden, enthalten eine Vielzahl von öffnungen 9» die in Fig. 1 nur schematisch dargestellt sind. Die drei Elektronenstrahlen 3, 4 und 5 passieren die Öffnungen 9 unter einem kleinen Winkel zueinander und treffen demzuiiige ,je nur Leuchtstoffstreifen einer bestimmten Farbe. Die Öffnungen 9 in den Farbauswahlmitteln 7 sind also sehr genau in bezug auf die Leuchtstoffstreifen des Bildschirmes 6 positioniert. In der bereits genannten US-PS 4,135|111 werden in den öffnungen 9 magnetische Vierpollinsen zum Fokussieren der Elektronenstrahlen gebildet. Das an sich bekannte Prinzip der magnetischen Vierpollinse wird nochmals anhand der Fig. 2 erläutert. Vier

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Magnetpole, die zyklisch Nord-, Süd-, Nord-, Süd- (N-S-N-S-) magnetisiert sind, erzeugen ein Magnetfeld, dessen Feldlinien mit 10, 11, 12 und 13 bezeichnet sind. Ein Elektronenstrahl , dessen Achse mit der Achse 14 der Vierpollinse zusammenfällt und dessen Elektronen sich senkrecht zu der Zeichnungsebene aus dieser heraus bewegen, ist den mit den Pfeilen 15, 16, 17 und 18 angegebenen fokussierenden und defokussierenden Kräften ausgesetzt. Der Querschnitt des Elektronenstrahls wird also in senkrechter Richtung ausgedehnt und in der waagerechten Richtung verschmälert.

^ In Fig. 3 ist eine derartige magnetische Vierpollinse schematisch in einer Öffnung 9 der Farbauswahlmittel 7 dargestellt. Der Verlauf der Magnetisierung entlang des Randes der Öffnung 9 ist mit N, S, N, S bezeichnet und ist derart, daß ein Vierpolfeld erzeugt wird. Der Elektronenstrahl, der die Öffnung 9 passiert, wird in der waagerecht gezeichneten Ebene fokussiert und in der senkrecht gezeichneten Ebene defokussiert, wodurch, wenn sich der Bildschirm genau im waagerechten Fokussierpunkt befindet, der Elektronenfleck 19 erhalten wird. Es empfiehlt sich, nicht genau auf den Bildschirm 6 zu fokussieren, wodurch ein etwas breiterer Elektronenfleck auf dem Bildschirm ^ erhalten wird. Die Fokussierung wird nur in unwesentlichem v^ 25 Maße beeinflußt, wenn der Elektronenstrahl die Öffnung 9 unter einem kleinen Winkel passiert. Dadurch erfolgt die Farbauswahl der drei Elektronenstrahlen 3» 4 und 5 auf völlig analoge Weise wie in der bekannten Lochmaskenröhre. Durch die starke Fokussierung kann die Öffnung 9 aber viel größer als in der bekannten Lochmaskenröhre sein, wodurch eine viel größere Anzahl Elektronen den Bildschirm 6 treffen und ein helleres Bild erhalten wird. Die Defokussierung in senkrechter Richtung ist dabei nicht störend, wenn Leuchtstoffstreifen verwendet werden, die zu der Längsrichtung des Flecks 19 parallel angeordnet sind.

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In Fig. 4 sind die Farbauswahlmittel nach dem Stand der Technik dargestellt. Diese Farbauswahimittel 7 bestehen aus einem Gitter zweier sich kreuzender Sätze 20 und 21 paralleler Streifen aus weichmagnetischem Werkstoff. Die Streifen sind an den Kreuzungspunkten mit Scheiben 26, 27» 28 und 29 aus dauermagnetischem Werkstoff miteinander verbunden. Die Magnetisierungsrichtung aller Scheiben steht senkrecht auf der Ebene des Gitters (axiale Magnetisierung der Scheiben) und ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart, daß die Scheibenseite mit dem Nordpol dem Elektronenstrahlerzeugungssystem und die mit dem Südpol dem Bildschirm zugekehrt ist. Jeder Satz paralleler Streifen 20 und 21 enthält eine Vielzahl Streifen, von denen in Fig. 4 nur die Streifen 22 und 23 bzw. 24 und 25, die eine der vielen öffnungen 9 der Farbauswahlmittel 7 definieren, dargestellt sind. Die "Streifen 22 und 23 bilden die Nordpole und die Streifen_24 und 25 die Südpole der Vierpollinse. Diese Vierpollinse fokussiert den Elektronenstrahl in waagerechter Richtung und defokussiert den Elektronenstrahl in senkrechter Richtung, wodurch der langgestreckte Fleck 19 auf dem Leuchtstoffstreifen G aus einem Grün aufleuchtenden Leuchtstoff gebildet wird. Die anderen Elektronenstrahlen können auf analoge Weise einen langgestreckten Fleck auf den Leuchtstoffstreifen R und B aus r 25 einem Rot bzw. einem Blau aufleuchtenden Leuchtstoff abbilden. >

Der langgestreckte Fleck 19 muß genau auf den Leuchtstoffstreifen fallen, um ein farbreines Bild zu erhalten. Dazu ist es notwendig, daß die Leuchtstoffstreifen genau hinter den öffnungen in den Farbauswahlmitteln liegen. Daher wird in den bekannten Lochmaskenfarbbildröhren stets die Lochmaske selber als Schablone verwendet, wenn auf photographischem Wege die Leuchtstoffstreifen auf der Innenseite des Frontglases angebracht werden. Bei diesen bekannten Lochmaskenröhren waren die Öffnungen aber derart schmal,

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etwa 185 /um, daß die Leuchtstoffstreifen durch Abbildung von Reihen langgestreckter durch Stege voneinander getrennter öffnungen auf einer photoempfindlichen Schicht auf dem Frontglas mit Hilfe einer langgestreckten Lichtquelle im Ablenkpunkt der Bildröhre erhalten werden konnten. Die Länge der Lichtquelle wurde derart gewählt, daß die Lichtverteilung hinter den Öffnungen und den Stegen einen nahezu homogenen Verlauf aufweist. Eine derartige Belichtungstechnik ist ausführlich in der NL-OS 73 00 484 beschrieben. Eine Belichtung mit einer derartigen langgestreckten Lampe durch die Parbauswahlmittel nach Fig. 4 hat jedoch einen gleichmäßig belichteten Schirm mit helleren senkrechten Strichen zur Folge. Dies ist auf die große Maskendurchlässigkeit zurückzuführen.

In Fig. 5b ist der Lichtintensitätsverlauf I hinter den Farbauswahlmitteln nach Fig. 5a als Funktion des Abstandes d entlang einer waagerechten Achse über das Frontglas dargestellt. Der Kontrast zwischen den helleren senkrechten Strichen und dem verbleibenden Teil des Schirmes ist derart gering, daß sich damit sehr schwer gute gleichmäßige Leuchtstoffstreifen erhalten lassen. Die Erfindung schafft eine Lösung für diese Belichtungsprobleme durch passende Wahl der Form der öffnungen in den Farbauswahlmitteln*

In Fig."^f 6a ist die Form der öffnungen in den Farbauswahlmitteln in einer Farbbildröhre nach der Erfindung dargestellt. Bei derartigen öffnungen ist es möglich, neben einer hohen Durchlässigkeit (+ 45 %) doch gleichmäßige Leuchtstoffstreifen mit Hilfe der bekannten photographischen Techniken zu erhalten. In Fig. 6b ist der Intensitätsverlauf I analog der Fig. 5b dargestellt. Auf der Innenseite des Frontglases werden Schattenlinien 30 erhalten, die mit einem positiv wirkenden photographischen Abdrucksystem in Leuchtstoffstreifen umgewandelt werden können. Für das positiv wirkende Abdrucksystem kann z.B. die Elektrophotographie gewählt

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werden. Hier werden also nicht die öffnungen in den Farbaus wahlmitte In, sondern es wird das Material 31 zwischen den Reihen von Öffnungen während der Belichtung beim Anbringen der Leuchtstoffstreifen abgebildet.

In einer derartigen sechseckigen Öffnung ist es außerdem noch immer möglich, darin eine gute magnetische Vierpollinse anzubringen. In Fig. 7 ist der Feldlinienverlauf schematisch in einer derartigen sechseckigen Öffnung dargestellt. Diese Öffnung weist abgerundete Ecken auf, was elektronenoptisch günstig ist. Die sechseckigen Öffnungen werden auf bekannte Weise mit Hilfe eines Ätzvorgangs erhalten. Die in Fig. 7 dargestellten Farbauswahlmittel bestehen aus einer 150 /um dicken Platte aus einem magnetisierbaren Werkstoff, z.B. den bekannten Legierungen Cu-Ni-Co oder Cu-Ni-Fe. Die Länge der Öffnungen beträgt etwa 1340 /um und ihre Breite etwa 510 /um. Die gewünschte Breite b des Werkstoffes zwischen zwei Reihen von Öffnungen beträgt etwa 300 /um. Die Durchlässigkeit beträgt in diesem Falle 42 %.

Die Öffnungen zweier nebeneinander liegender Reihen von Öffnungen sind in diesem Falle über eine halbe Ganghöhe gegeneinander verschoben, um das Auftreten von Miore zu vermeiden. Die Ganghöhe ist der Abstand zwischen den Mitten zweier aufeinander folgender Öffnungen in einer Reihe. Nach dem Anbringen der Öffnungen wird die Platte derart magnetisiert, daß die in Fig. 7 mit N und S bezeichneben Magnetpole erhalten werden. Es ist auch möglich, derartige Farbauswahlmittel aus einen Werkstoff herzustellen, der für eine magnetische Aufzeichnung verwendet wird, wie "Ferroxdure", das aus BaFe₁₂O₁Q* einem hartmagnetischen Ferrit, oder 90 % Kobalt und 10 % Phosphor oder 90 % Nickel und 10 ?6 Phosphor besteht und auf einem nichtferromagnetisehen Träger aus z.B. Aluminium, in dem sechseckige Öffnungen angebracht sind, aufgebracht ist. Die

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Magnetisierung derartiger Farbauswahlmittel erfolgt z.B. auf die in der genannten US-PS 4,135,111 beschriebene Weise mit einer Art von Schreibkopf mit vier Polschuhen, die mit Spulen versehen sind, die in der richtigen Rich-5 tung vom elektrischen Strom durchlaufen werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

Farbbildröhre, enthaltend in einem evakuierten Kolben Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit einer Vielzahl in verschiedenen Farben aufleuchtender Gebiete und Farbauswahlmittel mit einer Vielzahl von Öffnungen, die jeden Elektronenstrahl aufleuchtenden Gebieten einer bestimmten Farbe zuordnen, wobei in diesen Farbauswahlmitteln ein magnetisches Vierpolfeld zur Bildung einer magnetischen Vierpol-Elektronenlinse in jeder öffnung erzeugt wird und wobei die aufleuchtenden Gebiete die Form nahezu paralleler Streifen aufweisen, deren Längsrichtung zu der defokussierenden Richtung der Vierpollinsen nahezu parallel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen langgestreckt, im wesentlichen sechseckig und zu ihrer Längsachse symmetrisch ausgebildet sind und mit ihren Längsachsen in einer Anzahl paralleler Reihen liegen, die nahezu parallel zu den Streifen verlaufen, während die Öffnungen zweier nebeneinander liegender Reihen gegeneinander verschoben angeordnet sind.
2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der sechseckigen Öffnungen abgerundet ausgebildet sind.
3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbauswahlmittel durch eine ferromagnetische Platte gebildet sind, die die genannten öffnungen aufweist und derart magnetisiert ist, daß entlang des Randes jeder öffnung zyklisch ein Nordpol, ein Südpol, ein Nordpol und ein Südpol vorhanden sind.

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4. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbauswahlmittel durch eine nichtferromagnetische Platte gebildet sind, die die genannten Öffnungen und eine Schicht aus einem magnetisierbaren Werkstoff aufweist, wobei diese Schicht derart magnetisiert ist, daß entlang des Randes jeder Öffnung zyklisch ein Nordpol, ein Südpol, ein Nordpol und ein Südpol vorhanden sind.

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