DE3202950A1

DE3202950A1 - Fokussierungseinrichtung fuer ein bildwiedergabegeraet in flachbauweise

Info

Publication number: DE3202950A1
Application number: DE19823202950
Authority: DE
Inventors: Thomas Lloyd Lawrenceville N.J. Credelle
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1982-09-16
Also published as: US4335332A; IT1194133B; GB2092369A; FR2499275A1; JPS57151156A; GB2092369B; IT8125838A0; CA1164921A

Description

RCA 74- 486 Ks/Ri

U.S. Serial No: 230,362

Filed: January 30, 1981

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

Fokussierungseinrichtung für ein Bildwiedergabegerät

in Flachbauweise

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Bildwiedergabegeräte in Flachbauweise und betrifft im besonderen eine Fokussierungsgitter-Struktur und Maßnahmen zur Vorspannung für derartige Geräte

Das US-Reissue-Patent Re.30,195 vom 15. Januar 1980 offenbart ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise mit einer Rückplatte und einer Frontplatte, die im Abstand in parallelen Ebenen zueinander angeordnet sind» Zwischen Rückplatte und Frontplatte erstreckt sich eine Vielzahl flügelartiger Elemente, um das Gehäuse (Kolben) des Geräts in eir.e Vielzahl von Kanälen zu unterteilen und die beiden Platten gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck abzustützen, nachdem der Kolben evakuiert ist. In jedem der Kanäle befinden sich zwei beabstandete parallele Strahlführungsgitter, die sich in Längsrichtung der Kanäle erstrecken und quer durch die Kanäle reichen. Die Strahlführungsgitter dienen als Führungen, entlang denen Elektronenstrahlen längs durch die Kanäle wandern.

Die innere Oberfläche der irontplatte ist mit einem Leuchtstoff schirm versehen, der aufleuchtet, wenn er von Elektronen getroffen wird. Entlang der Rückplatte ist eine Vielzahl sogenannter Extraktionselektroden angeordnet, die dazu verwendet werden, die Elektronenstrahlen aus dem Zwischenraum zwischen den Führungsgittern hinauszustoßen und sie in Richtung zum Leuchtstoffschirm zu lenken. Auf den Seitenflächen der Stützflügel "befinden sich Ablenkelektroden, die elektrisch erregt werden, um die Elektronen zur Abtastung in Querrichtung der Kanäle abzulenken. So trägt jeder der Kanäle einen Teil zum gesamten, vom Gerät wiedergegebenen Bild bei.

Ia der US-Patentschrift 4- 137 4-78 ist ein Flachbau-Bildwiedergabegerät mit Elemententeilung beschrieben, das für jedes Farbelement in jeder Zeile des Bildes eine gesonderte Führung und einen gesonderten Elektronenstrahl verwendet. Dieses Gerät hat daher keine Ablenkelektroden. Das Lenken der Elektronenstrahlen auf die gewünschte Zeile geschieht dadurch, daß eine von vielen, sich quer durch das Gerät erstreckenden Fokussierungseinrichtungen in geeigneter Weise vorgespannt wird. Die Anzahl der hierzu verwendeten Pokussierungsdrähte ist mindestens gleich der Anzahl der Zeilen im Bild.

Die gemäß den vorstehend erwähnten Patenten ausgebildeten Anordnungen bringen für die beabsichtigten Zwecke zufriedenstellende Ergebnisse. Jedoch muß ein Bildwiedergabegerät, das lernsehsignale der NTSC-Norm wiedergeben soll, ungefähr 525 Zeilen abtasten können. Daher müssen die Gitter bei dem Gerät nach dem US-Reissue-Patent Re. 30?195 eine Anzahl von Lochreihen haben, die mindestens gleich der halben Zeilenzahl des Bildes ist. In ähnlicher Weise muß die Anzahl der Drähte bei dem Gerät nach der US-Patentschrift 4 137 4-78 mindestens gleich der Zeilenzahl des Bildes sein. Die Abmessungen und somit auch die Toleranzen in beiden Geräten sind daher εohr eng, 30 daß die Herstellung der Geräte äußerst schwierig ist. - 6 -

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Schwierigkeiten zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fokussierungsgitter-Struktur gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 beschrieben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Fokus sieruiigsgitt er-^Struktur sowie auch eine besondere Vorspannungstechnik erlauben es, mit sehr viel größeren Abmessungen und wesentlich weniger strengen Toleranzen auszukommen.

Gemäß der Erfindung enthält ein Bildwiedergabegerät in Flachbauweise eine Einrichtung zum Fokussieren von Elektronenstrahlen, die von einer Strahlführungsanordnung zu einem Bildschirm wandern. Die Fokussierungseinrichtung enthält eine Vielzahl von Fokussierungsgittern, die parallel zueinander und zur Strahl führungsanordnung sind.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert. 20

Fig. 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung und teilweise aufgebrochen die Hauptbestandteile eines Bildwiedergabegeräts in Flachbauweise, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist?

Fig. 2 zeigt ebenfalls in perspektivischer Darstellung und· teilweise abgebrochen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 2.

Das in Fig. 1. dargestellte Flachbau-Bildwiedergabegerät 10 hat einen evakuierten Kolben 11 mit einem Bilderzeugungsteil 13 und einem Strahlerzeugungsteil 14. Der Kolben 11

weist eine Frontplatte 16 und eine Rückplatte 17 auf, die durch Seitenwände 18 im Abstand und parallel zueinander gehalten werden. Auf der Frontplatte 16 ist ein Bildschirm 12 aufgebracht, der sichtbar aufleuchtet, wenn er von Elektronenstrahlen getroffen wird.

Zwischen Frontplatte 16 und Rückplatte 17 erstreckt sich eine Vielzahl beabstandeter paralleler Stutzflügel 19, die dem Kolben den gewünschten inneren Halt gegenüber dem äußeren Atmosphärendruck geben und ihn in eine Vielzahl von Kanälen 21 unterteilen. Jeder der Kanäle 21 enthält zwei beabstandete parallele Strahlführungsgitter 22 und 23, die sich quer durch die Kanäle erstrecken und in Längsrichtung der Kanäle vom Strahlerzeugungsteil 14 zur gegenüberliegenden Seitenwand 18 verlaufen. Eine Kathode 26 ist so angeordnet, daß sie Elektronen in die Zwischenräume 24 zwisehen den Führungsgitterpaaren emittiert. Die Führungsgitter 22 und 23 haben Öffnungen oder Löcher 27, die Spalten in "Längsrichtung der Kanäle 21 und Reihen in Querrichtung der Kanäle bilden. Im Abstand über dem oberen Führungsg:itter 22 und parallel dazu liegen zwei Fokussierungsgitter 28 und 29. Entlang der Rückplatte 17 ist eine Vielzahl sogenannter Extraktionselektroden 30 aufgebracht, die sich quer zu den Kanälen 21 über die volle Breite des Bildwiedergabegeräts 10 erstrecken. Die Extraktionselektroden 30 verlaufen direkt unterhalb der Reihen der Öffnungen 27 in den Führungsgittern 22 und 23. Durch Anlegen geeigneter Vorspannungen an die Fokussierungsgitter 28 und 29 und an die Extraktionselektroden 30 werden die von der Kathode 26 emittierten Elektronen veranlaßt, in den Räumen 24 zwischen den Führungsgittern 22 und 23 über die volle Länge der Kanäle entlangzuwandern.

Im Abstand und parallel zum Fokussierungsgitter 28 ist ein Beschleunigungsgitter 31 vorgesehen, das eine Vielzahl von Öffnungen 33 aufweist, die ebenfalls in Spalten in Längs-

richtung der Kanäle und in Reihen in Querrichtung der Kanäle angeordnet sind. Beidseitig auf den Stützflügeln 19 sind Äblenkelektroden (Abstastelektroden) 32 aufgebracht, so daß jeder Stützflügel für zwei benachbarte Kanäle jeweils eine Abtastelektrode trägt.

Im Betrieb wandern die Elektronenstrahlen in den Zwischenräumen 24 zwischen den Führungsgitterη 22. und 23 entlang, bis es die Wiedergabe einer Zeile des Bildes verlangt, die Strahlen in Richtung zum Schirm zu lenken. Das Hinausstoßen der Elektronenstrahlen aus den Zwischenräumen zwischen den Führungsgittern geschieht durch Anlegen einer negativen Spannung an eine der Extraktionselektroden 30. Die negative Spannung bewirkt, daß die Elektronenstrahlen durch die öffnungen 27 im Führungsgitter 22, durch die Öffnungen 34 und 35 .in den Fokussierungsgittern. 28 und 29 und durch die öffnungen 33 im Beschleunigungsgitter 31 dringen. Die so extrahierten Elektronenstrahlen werden zu Abtastbewegungen in Querrichtung der Kanäle 21 gezwungen, indem sich zeitlieh ändernde Spannungen z.B. in Dreieckwellenform an die Abtastelektroden 32 an den Seiten der Stützflügel 19 gelegt werden. Daher wird jeder Kanal in Querrichtung zwischen den beiden betreffenden Stützflügeln 19 abgetastet, so daß jeder Kanal einen Teil zu jeder Zeile des Bildes auf der Frontplatte 16 beiträgt»

Die Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung ur.d teilweise abgebrochen eine bevorzugte Ausführungsform, mit welcher jeweils vier Bildzeilen für jede Querreihe der öffnungen 27 in den Führungsgittern 22 und 23 erzeugt werden können. Die beiden Fokussierungsgitter 28 und 29 sind im Abstand und parallel sowohl zueinander als auch zu. den Führungsgittern 22 und 23 angeordnet. Das Fokussierungsgitter 28 enthält eine Vielzahl von Öffnungen 34, die Spalten in Längsrichtung des Gitters und Reihen quer über das Gitter bilden, genauso wie die öffnungen 27 in den Führungsgittern 22 und 23. In ähnlicher Weise enthält das

Fokussierungsgitter 29 eine Vielzahl von Öffnungen 35, die ebenfalls Längsspalten und Querreihen bilden. Der Abstand zwischen den Fokussierungsgittern 28 und 29 ist sehr klein, z.B. etwa 0,5 mm, "und ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen den Gittern 29 und 22 oder zwischen den Gittern 28 und 31.

Die Fig. 3 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2 und zeigt drei öffnungen jeweils einer Querreihe in jedem Gitter. Der Schnitt durch das Gitter 29 läuft durch einen zwischen den Öffnungen liegenden Teil dieses Gitters. Jedes der dargestellten Gitter hat also drei Spalten von öffnungen, und jede Spaltebildet eine Elektronenstrahlführung. Eine solche Struktur wird verwendet, wenn ein farbiges Bild mit Hilfe dreier getrennter Elektronenstrahlen erzeugt werden soll. Man kann jedoch auch einen· einzigen Elektronenstrahl zur Erzeugung aller drei Farben des Bildes oder zur Erzeugung eines Schwarzweißbildes verwenden. In diesen Fällen hat jedes der Gitter 22, 23, 28, 29 und 31 nur eine einzige Spalte von Öffnungen. Für die Fig. 3 heißt das, daß in diesem Fall nur die mittlere Spalte der öffnungen in den fünf Gittern verwendet würde.

Die Fig. 4· zeigt einen Längsschnitt gemäß der Linie 4—4- nach Fig. 2, und mit ihr soll veranschaulicht werden, wie die aus den beiden Fokussierungsgittern 28 und 29 bestehende Fokussierungseinrichtung verwendet werden kann, um für jede Querreihe der öffnungen in den Strahlführungs- und Fokussierungsgittern insgesamt vier Bildzeilen zu erzeugen. Somit wären für ein 525-zeiliges Bild nur 131 Querreihen von Öffnungen erforderlich. Die Fokussierungsgitter 28 und 29 sind eng beabstandet und liegen parallel zueinander und zu den Führungsgittern 22 und 23. Die öffnungen 34- im Gitter 28 sind · gegenüber den öffnungen 35 im Gitter 29 in Längsrichtung versetzt. Vorzugsweise ist das Maß dieser Versetzung gleich der halben Längsabmessung der Öffnungen 3^ uncl 35· Die öffnungen 34- und 35 haben,in beiden Eichtungen, einander gleiche Abmes-

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-ιοί sungen und sind in Längsrichtung so lang, daß sie jeweils zwei öffnungen 27 im Führungsgitter 22 überspannen. Die Extraktionselektroden 30 sind mit den Reihen der öffnungen

27 in den Gittern 22 und 23 ausgerichtet, und somit ist ihre Anzahl gleich der Anzahl der Reihen von öffnungen.

Die Fig. 4 zeigt eine Struktur, die auf mehrere Arten vorgespannt werden kann, um mit jeder einzelnen Extraktionselektrode 30 jeweils vier Bildzeilen zu erzeugen. Gewünsch- tenfalls können durch Verwendung anderer Spannungen, Fokussierung sgitt er oder Extraktionselektroden andere Anzahlen von Zeilen erzeugt werden. Als Beispiel sei zunächst eine spezielle Vorspannungstechnik beschrieben. Ein Elektronenstrahl 36 wandert im Zwischenraum 24 zwischen den Führungsgittern 22 und 23. Der Elektronenstrahl 36 wird aus dem Zwischenraum 24 durch Anlegen einer negativen Spannung V^, an eine der Extraktionselektrοden 30 aus dem Zwischenraum 24 hinausgestoßen. Die Elektronen wandern zu den Fokussierungsgittern PS und 29 u#i^^rönnen dann zur Verfolgung einer der. vier Bahnen 36a, 36op56c oder 36d abgelenkt werden, je nachdem, welche Spannungen an die Fokussierungsgitter

28 und 29 gelegt werden. Die Fokussierungsgitter 28 und 29' sind mit einer Nominalspannung Vg vorgespannt. Die Nominalspannung Vp wird bei einem der Gitter ιυηΔ?^ oderAV.p erhöht und bei dem anderen Gitter um ein entsprechendes Maß vermindert, d.h. die Spannungsänderung beträgt dort -AV_f/, oder -Δν«₂» wobeiAV_f/) /Δ?_ί2 ist. Es sind somit vier verschiedene Spannungskombinationen möglich, die zu den vier verschiedenen Bahnen 36a, 36b, 36c und 36d der Elektronen führen. Wenn z.B. die Spannung des Gitters 28 gleich V₂ ist, dann ist die Spannung am Gitter 29 gleich V₂ -AV_f^, und die Elektronen folgen der Bahn 36a. Durch einfache Ver tauschung dieser beiden Spannungen werden die Elektronen veranlaßt, der Bahn 36d zu folgen. Durch dieselbe Art der Auswahl hinter Verwendung der SpannungsänderungA.V.>₂ erhält man die Elektronenbahnen 36b und 36c. In allen vier Fällen

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"bleibt jedoch der Mittelwert der Spannungen an den beiden Gittern 28 und 29 gleich V₂, und daher wird die Fokussierung der Elektronenstrahlen im Zwischenraum 24 zwischen den Gittern 22 und 23 durch das Vorspannen der Fokussierungsgitter auf verschiedene Spannungen nicht beeinflußt.

Bei einer anderen Vorspannungsart für die Gitterstruktur nach Fig. 4- wird die Extrakt ions elektrode auf eine Spannung V₇ oder V^, vorgespannt. Bei Vorspannung der Extraktionseiektrode auf Y₇, folgt der Elektronenstrahl 37 der Bahn 37a, und "bei Verwendung der Extrakt ions spannung Y₁. folgt der Elektronenstrahl 37 ä.ev Bahn 37b. Die längs den Bahnen 37a und 37b wandernden Elektronenstrahlen werden jeweils auf zwei mögliche anschließende Bahnen 37c? 37<i bzw. 37e, 37f abgezweigt, indem die Fokussierungsgitter 28 und 29 auf Spannungen V₂ ± &V_f -z vorgespannt werden. Wenn also die Spannung an der Extraktionselektrode 30 gleich V^ ist, dann wird entweder die Bahn 37c oder 37c verfolgt, und bei Verwendung der Extraktionsspannung V^, wird entweder die Bahn 37© oder 37f verfolgt.

Claims

Fokussierung^einrichtung für ein Bildwiederg.abeg.erat in Flachbauweise Patentansprüche

1. Fokussierungsgxtter-Struktur für ein Bildwiedergabegerät 5 in Flachbauweise, welches folgendes aufweist: eine Abbildungsfläche, auf welcher durch sequentielles Auftreffen von Elektronen entlang aufeinanderfolgender Zeilen ein sichtbares Bild dargestellt wird; eine Strahlführungsanordnung zum Führen mindestens eines Elektronenstrahls .

10 entlang eines im wesentlichen parallel zur Abbildungsfläche verlaufenden Weges, und eine Extraktionseinrichtung, die im wesentlichen senkrecht zur Strahlführung verläuft und im wesentlichen parallel zu den aufeinanderfolgenden Zeilen ausgerichtet ist, um zur Abtastung der Zeilen in

15 Längsrichtung mindestens einen Elektronenstrahl aus der

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Strahl führung hinaus in Richtung auf die ATdTd il dungs fläche zu stoßen, gekennz eichnet durch eine Mehrzahl "von mit Öffnungen versehenen Pokussierungsgittern (28, 29), die im Abstand und parallel zueinander und zur Strahlführung (22, 23) angeordnet sind,um die in Richtung auf die Abbildungsfläche (13) wandernden Elektronenstrahlen zu fokussieren.

2. Pokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 1, dadurch ge~ kennzeichnet, daß die Öffnungen (34-, 35) in federn der Pokussierungsgitter in mindestens einer Spalte in Längsrichtung der Gitter und in Richtung der Elektronenstrahlführung angeordnet sind und daß die Extraktionseinrichtung eine Vielzahl von Extraktionseiektröden (30) enthält, die sich entlang einer Dimension der Abbildungsfläche und senkrecht zur Spalte der Öffnungen erstreckt.

3. Pokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (34-? 35) in den Pokussierungs gittern von Gitter zu Gitter (28, 29) in. Richtung der Elektronenstrahlführung versetzt sind»

4-, Pokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung im wesentlichen halb so groß ist wie die Abmessung der Öffnungen in Richtung der Elektronenstrahlführung.

5· Pokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Pokussierungsgitter (28, 29) eine Spalte von Öffnungen (34-, 35) aufweist.

6. Pokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Pokussierungsgitter (28, 29) drei Spalten von Öffnungen aufweist und daß die Öffnungen in jedem dieser Gitter Reihen in Querrichtung der Gitter bilden»

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7· iOkussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fokussierungsgitter (28, 29) vorgesehen sind.

8. lOkussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Eokussierungsgitter auf eine der vier Spannungen Vp ±AV_f^, und V_? ±/SV^₂ und &^&B andere Fokusaierungsgitter auf eine andere dieser vier Spannungen vorgespannt wird, und zwar in jeweils solcher Auswahl, daß der Mittelwert der Spannungen an den beiden Gittern gleich Vp ist, und daß eine der Extraktionselektroden auf eine Spannung V,- vorgespannt wird, um die Elektronenstrahlen aus der Strahlführung hinauszustoßen, so daß sie auf der Abbildungsfläche an einer von vier Bildzeilen auftreffen.

9. Fokussierungsgitter-Struktur nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das eine lOkussierungsgitter auf . eine der Spannungen Vp + AV-.* und das andere lOkussierungsgitter auf die andere dieser Spannungen vorgespannt wird und daß zum Hinausstoßen der Elektronenstrahlen aus der Strahlführung die Extraktionselektroden manchmal auf eine Spannung V^ und manchmal auf eine Spannung V^ vorgespannt werden, so daß die hinausgestoßenen Elektronenstrahlen auf der Abbildungsfläche an einer von vier Bildzeilen auftreffen.