DE3225631A1

DE3225631A1 - Farbbildroehre mit einem inline-elektronenstrahlsystem mit verbesserter ausgedehnter fokussierlinse

Info

Publication number: DE3225631A1
Application number: DE19823225631
Authority: DE
Inventors: Paul Thomas Lancaster Pa. Greninger
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1982-07-08
Publication date: 1983-02-03
Also published as: CA1185309A; KR900008200B1; NL8202801A; US4388552A; NL190387C; GB2101804A; MX151678A; DE3225631C2; SU1501931A3; FR2509524A1; IT1151990B; PL138266B1; JPS5818842A; NL190387B; SG27287G; PL237388A1; BR8203964A; HK62487A; CS232730B2; FR2509524B1

Description

RCA 76679 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 282,228
vom 10. Juli 1981

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahlsystem mit verbesserter ausgedehnter Fokussierlinse

Die Erfindung betrifft Farbbildröhren mit verbesserten Inline-Elektronenstrahlsystemen und bezieht sich auf solche Elektronenstrahlsysteme, die zur Verringerung sphärischer Aberration eine verbesserte ausgedehnte Fokussierlinse haben. 5

Ein Inline-Elektronenstrahlsystem ist so ausgelegt, daß es vorzugsweise drei in einer gemeinsamen Ebene liegende Elektronenstrahlen erzeugt und diese längs konvergenter Wege in dieser Ebene auf einen Punkt oder kleinen Konvergenzbereich nahe des Bildröhrenschirmes richtet. Bei einem Typ von Inline-Elektronenstrahlsystemen, welches in der US-PS 3 873 879 (Erfinder Hughes, Ausgabedatum 25. März 1975) beschrieben ist, werden die elektrostatischen Hauptfokussierlinsen zur Fokussierung der Elektronenstrahlen zwischen zwei Elektroden gebildet, die als erste und zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektroden bezeichnet werden. Diese Elektroden haben zwei becherförmige Teile, die mit ihren Böden einander gegegenüberliegen. In jeden Becherboden sind drei öffnungen ausgebildet, durch welche drei Elektronen-

strahlen hindurchtreten können, und welche drei separate Hauptfokussierlinsen, für jeden Elektronenstrahl eine, bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gesamtdurchmesser des Elektronenstrahlsystems so gewählt, daß das Strahlsystem in einen Röhrenhals von 29 mm Durchmesser hineinpaßt. Wegen dieses Größenerfordernisses sind die Abstände zwischen den drei Fokussierlinsen sehr klein, und damit ergeben sich starke Einschränkungen für den Entwurf der Fokussierlinse. Es ist im Stande der Technik auch bekannt, daß die die Fokussierqualität einschränkende sphärische Aberration um so kleiner ist, je größer der Fokussierlinsendurchmesser ist.

Außer dem Fokussierlinsendurchmesser ist der Abstand zwischen den Oberflächen der Fokussierlinsenelektroden wichtig, weil ein größerer Abstand, der einen allmählicheren Spannungsgradienten in der Linse ergibt, ebenfalls die sphärische Aberration verringert. Leider ist die Abstandsvergrößerung zwischen den Elektroden immer eine bestimmte Grenze (typischerweise 1,27 mm) im allgemeinen nicht zulässig, weil elektrostatische Ladungen auf dem Glashals, welche in den Raum zwischen den Elektroden eindringen, Strahlverbiegungen bewirken, welche eine Fehlkonvergenz der Elektronenstrahlen verursacht.

In der DE-OS 31 43 022 (entsprechend der US-Patentanmeldung Ser. No. 201,692 vom 29. Oktober 1980, Erfinder Hughes und Marks) ist ein Elektronenstrahlsystem beschrieben, bei dem die Hauptfokussierlinse zwischen zwei in gegenseitigem Abstand befindlichen Elektroden gebildet wird. In jeder Elektrode ist eine Mehrzahl von öffnungen ausgebildet, deren Anzahl mit der Anzahl der Elektronenstrahlen übereinstimmt, und jede Elektrode hat auch einen Umfangsrand, und die Umfangsränder beider Elektroden liegen einander gegenüber. Der mit öffnungen versehene Teil jeder Elektrode liegt innerhalb einer gegen den Rand zurückversetzten Eintiefung. Die Wirkung dieser Hauptfokussierlinse besteht darin, daß sie einen allmählichen Spannungsgradienten ergibt, wie er zur Verringe-

rung der sphärischen Aberration erwünscht ist. Wegen der asymmetrischen Form der Umfangsrander der beiden Elektroden sind die horizontalen und vertikalen Fokusspannungskomponenten für das innere und die äußeren Strahlsysteme nicht gleich. In Vertikalrichtung wird der mittlere Elektronenstrahl stärker fokussiert als die seitlichen Strahlen, wo die Fokusgeometrie teilweise durch einen Kreisbogen begrenzt wird. Dies kommt daher, daß das Vertikalfeld stärker in den von den Umfangsrändern gebildeten Schlitz eindringt als an der kreisförmigen Begrenzung. Gleicherweise kann die Wirkung der Horizontalfokussierkomponente auf die Außenstrahlen stärker als auf den Mittelstrahl sein, weil das Horizontalfeld an den Seiten der Umfangsränder schneller abfällt als innerhalb der Mitte des eingetieften Hohlraums. Es besteht daher ein Bedürfnis zur Abwandlung der Geometrie des Umfangsrandes zur Symmetrierung der Wirkung der Fokussierfelder auf die Elektronenstrahlen.

Eine gemäß der Erfindung verbesserte Farbbildröhre hat ein Inline-Elektronenstrahlsystem zur Erzeugung von drei Elektronenstrahlen, nämlich einen Mittelstrahl und zwei Seitens.trahlen, und Richtung dieser drei Strahlen entlang in einer Ebene liegenden Wegen auf einen Bildschirm der Röhre. Das Strahlsystem hat eine Hauptfokussierlinse zur Fokussierung der Elektronenstrahlen, welche zwischen zwei in gegenseitigem Abstand befindlichen Elektroden gebildet wird, in denen je drei getrennte, in einer Linie liegende öffnungen ausgebildet sind. Jede Elektrode hat auch einen Umfangsrand, und die Ümfangsränder der drei Elektroden liegen einander gegenüber. Der Öffnungsteil dieser Elektrode liegt innerhalb einer gegen den Rand zurückversetzten Eintiefung. Die Breite des Randes mindestens einer der Elektroden ist bei den Seitenstrahlwegen geringer als beim Mittelstrahlweg, gemessen rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen von oben gesehenen Teilschnitt durch eine Lochmasken-Farbbildröhre gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Axialteilschnitt einer Ausführungsform des in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Elektronenstrahlsystems;
Fig. 3 einen Axialschnitt durch die Elektroden G3 und G4 des

Strahlsystems nach Fig. 1;
Fig. 4 eine Vorderansicht der Elektrode G4 längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Stigmatoren der Elektrode G4 längs der Schnittlinie 5-5 in Fig. 2; Fig. 6 einen Axialschnitt durch die Elektrode G4 einer

anderen Ausführungsform des in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Elektronenstrahlsystems und Fig. 7 eine Vorderansicht der Elektrode G4 aus Fig. 6. 20

Die Draufsicht auf eine Rechteckfarbbildröhre gemäß Fig. zeigt einen Glaskolben 10 mit einer rechteckigen Frontwanne 12 und einem röhrenförmigen Hals 14, die beide durch einen rechtwinkligen Konus 16 miteinander verbunden sind. Die Frontwanne hat eine Frontscheibe 18 mit einem ümfangsflansch 20, welcher mit dem Konus 16 fest verbunden ist. Auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 18 befindet sich ein Dreifarben-Leuchtschirm 22, der vorzugsweise ein Linienschirm ist, dessen Leuchtstofflinien im wesentlichen rechtwinklig zur höherfrequenten Rasterlinienabtastung der Röhre verlaufen (also rechtwinklig zur Zeichenebene der Fig. 2). In einem vorbestimmten Abstand vom Schirm 22 ist eine Vielloch-Farbwählelektrode oder Lochmaske 24 mit üblichen Mitteln entfernbar montiert. Ein in Fig. 1 schematisch durch gestrichelte Linien angedeutetes verbessertes Inline-Elektronenstrahlsystem 26 ist zentrisch im Hals 14 montiert und erzeugt drei Elektronenstrahlen 28 und richtet diese längs in einer Ebene verlaufenden konvergenten Wegen durch die Maske 24 auf den Schirm 22.

Die Röhre gemäß Fig. 1 ist so ausgelegt, daß sie zusammen mit einem äußeren Magnetablenkjoch, etwa dem schematisch um den Hals 14 und den Konus 12 in der Nähe von deren Verbindungsstelle herum gezeichneten Joch 30, benutzt wird. Wird das Joch 30 erregt, so setzt es die drei Elektronenstrahlen 28 magnetischen Feldern aus, durch welche die Strahlen horizontal und vertikal in einem Rechteckraster über den Schirm 22 geführt werden. Die anfängliche Ablenkebene (bei der Ablenkung Null) ist durch die Linie P-P in Fig. 1 etwa bei der Jochmitte eingezeichnet. Wegen Störfeldern reicht die Ablenkzone vom Joch 30 axial in den Bereich des Elektronenstrahlsystems 26. Der Einfachheit halber ist die tatsächliche Krümmung der Ablenkstrahlwege in der Ablenkzone in Fig. 1 nicht gezeigt.

Fig. 2 bis 5 zeigen Details einer Ausführungsform des Strahlsystems 26. Es hat zwei gläserne Tragstangen 32, an denen die verschiedenen Elektroden montiert sind. Zu diesen Elektroden gehören drei in gleichen Abständen in einer Ebene liegende Kathoden 34 (für jeden Strahl eine), eine Steuergitterelektrode 36 (G1), eine Schirmgitterelektrode 38 (G2), eine erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 40 (G3) und eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektrode (G4), welche in der genannten Reihenfolge längs der Stangen 32 mit gegenseitigen Abständen sitzen. In jeder der Elektroden G1 bis G4 sind drei in einer Linie liegende öffnungen ausgebildet, so daß die drei in einer Ebene liegenden Elektronenstrahlen hindurchtreten können. Die elektrostatische Hauptfokussierlinse des Strahlsystems 26 wird zwischen der G3-Elektrode 40 und der G4-Elektrode 42 gebildet. Die G3-Elektrode 40 wird durch vier becherförmige Elemente 44, 46, 48 und 50 gebildet. Die offenen Enden von zwei dieser Elemente, und 46 sind aneinander befestigt, und die offenen Enden der beiden anderen Elemente 48 und 50 sind ebenfalls aneinander befestigt. Das geschlossene Ende des dritten Elementes 48 ist an dem geschlossenen Ende des zweiten Elementes 46 befestigt. Wenn auch die G3-Elektrode 40 als aus vier Teilen zusammengesetzt dargestellt ist, so kann sie doch auch aus

irgendeiner Anzahl von Elementen, einschließlich nur eines einzigen Elementes, mit der gleichen Länge hergestellt werden. Die G4-Elektrode 42 ist ebenfalls becherförmig, jedoch ist ihr offenes Ende mit einer mit öffnungen versehenen Platte 52' verschlossen.

In den einander gegenüberliegenden geschlossenen Enden der G3-Elektrode 40 und der G4-Elektrode 42 befinden sich große Eintiefungen 54 bzw. 56. Diese Eintiefungen 54 und 56 setzen denjenigen Teil des geschlossenen Endes der G3-Elektrode 40, welcher drei öffnungen 58, 60 und 62 enthält, gegen den Teil des geschlossenen Endes der G4-Elektrode 42 zurück, welcher die öffnungen 64, 66 und 68 enthält. Die übrigen Teile der geschlossenen Enden der G3-Elektrode 40 und der G4-Elektrode 42 bilden Ränder 70 bzw. 72, welche peripher um die Eintiefungen 54 und 56 herumlaufen. Die Ränder 70 und 72 sind die am nächsten beieinanderliegenden Teile der beiden Elektroden 40 und 42. Es hat sich gezeigt, daß die Vertikalfokussierwirkung beim Mittelstrahl dadurch verringert werden-kann, daß man die Breite des Randes 72 der G4-Elektrode „42 verringert, da die Divergenzseite der elektrostatischen Linse in und zwischen den Eintiefungen 54 und 56 gebildet wird._-, Wie Fig. 4 zeigt, ist die Eintiefung 56 in der G4-Elektrode 42 an den Seitenstrahlwegen breiter als beim Mittelstrahlweg, wobei die Breite rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen ist. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Horizontalfokussierwirkung an den beiden Außenstrahlen sich durch Verkleinern der Länge der Eintief ung 54 in der Elektrode G4 herabsetzen läßt.

Das Elektronenstrahlsystem 26 gemäß Fig 2 bildet eine,Hauptfokussierlinse mit wesentlich verringerter sphärischer Aberration im Vergleich zu den oben diskutierten bekannten Strahlsystemen. Die sphärische Aberration wird wegen des Anwachsens der Größe der Hauptfokussierlinse verringert. Dieses Anwachsen der Linsengröße beruht auf der Zurückversetzung der Elektrodenöffnungen. Bei den meisten bekannten Inline-Strahlsystemen sind die stärksten Äquipotentiallinien des elektrostatischen Feldes bei jedem der einander gegenüberliegenden

Öffnungspaare konzentriert. Bei dem Strahlsystem 26 nach Fig. 2 verlaufen jedoch die stärksten Äquipotentiallinien kontinuierlich vom Bereich zwischen den Rändern 70 und 72, so daß der vorherrschende Teil der Hauptfokussierlinse als eine einzige große Linse erscheint, welche sich über die drei Elektronenstrahlwege erstreckt. Der übrige Teil der Hauptfokussierlinse wird durch die schwächeren Äquipotentiallinien gebildet, welche sich bei den öffnungen in den Elektroden befinden. Die Betriebseigenschaften und Vorteile eines Strahlsystems ähnlich dem Elektronenstrahlsystem 26 sind in der bereits erwähnten DE-OS 31 43 022 beschrieben.

Durch die Hauptfokussierlinse entsteht wegen des Eindringens des Vertikalfokussierfeldes durch die offenen Bereiche der Eintiefungen ein Schlitzeffektastigmatismus, welcher von der stärkeren Kompression der Vertikaläquipotentiallinien als der Horizontaläquipotentiallinien herrührt. Das Eindringen des Feldes führt dazu, daß die Fokussierlinse eine stärkere vertikale als horizontale Brechkraft hat. Dieser Astigmatismus im Strahlsystem 26 gemäß Fig. 2 wird korrigiert durch das Einfügen einer horizontalen Schlitzöffnung am Austrittsende der G4-Elektrode 42. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt die Schlitzbreite einen halben Linsendurchmesser, und der Abstand zur gegenüberliegenden Oberfläche der G4-Elektrode liegt bei 86% des Linsendurchmessers. Dieser Schlitz wird durch zwei in den Fig. 2 und 5 gezeigte Streifen 96 und 98 gebildet, welche an die Öffnungsplatte 52 der G4-Elektrode 42 angeschweißt sind, so daß sie sich über die drei öffnungen in der Platte 52 erstrecken.

Damit die beiden Außenstrahlen mit dem Mittelstrahl statisch konvergieren, ist die Länge E der Eintiefung 56 in der G4-Elektrode 42 etwas größer als die Länge F der Eintiefung in der G3-Elektrode 40 (Fig. 3). Die größere Eintiefungslänge in der G4-Elektrode 42 wirkt in gleicher Weise wie es hinsichtlich der versetzten öffnungen in der US-PS 3 772 (Erfinder Hughes, Ausgabedatum 13. November 1973) beschrieben ist.

In der nachfolgenden Tabelle sind einige typische Abmessungen für ein Elektronenstrahlsystem wie dem Strahlsystem 26 gemäß Fig. 2, jedoch ohne den durch die Streifen 96 und 98 gebildeten Schlitz, angegeben.

Tabelle

Außendurchmesser des Röhrenhalses 29,00mm

Innendurchmesser, des Röhrenhalses 24,00mm

Abstand zwischen den G3- und G4-Elektroden 40 u. 42 1,27mm Mittenabstand zwischen benachbarteten öffnungen

in der G3-Elektrode 40 (A in Fig. 3) 6,6 mm

Innendurchmesser der öffnungen 58, 60 und 62 in

der G3-Elektrode 40 (B in Fig. 3) 5,4 mm

Breite der Eintiefung 56 für den Mittelstrahlweg in der G4-Elektrode 42 (C in Fig. 4) 6,30mm

Breite der Eintiefung 56 nahe den Außenstrahlwegen

in der G4-Elektrode 42 (D in Fig. 4) 7,02 mm

Länge der Eintiefung 56 in der G4-Elektrode 42

(E in Fig. 3) 20,7 mm

Länge der Eintiefung 54 in der G3-Elektrode 40 (F in Fig. 3) 20,2 mm

Tiefe der Eintiefung in den Elektroden 40 und 42

(G in Fig. 3) 1,65 mm

Breite der G3-Elektrode 6,99 mm

Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen von Inline-Elektronenstrahlsystemen kann die Tiefe G der Eintiefungen in den Elektroden 40 und 42 von 1,30 bis 2,80 mm variieren, und die Tiefen dieser Eintiefungen in den beiden Elektroden 40 und 42 können sich voneinander unterscheiden.

Die G4-Elektrode 42 bei der Ausführungsform des Elektrodenstrahlsystems 26 gemäß den Fig. 2 bis 5 ist zwar als ein einziges becherförmiges Element dargestellt, sie könnte jedoch auch aus beispielsweise zwei Elementen hergestellt werden. In diesem Sinne zeigen die Fig. 6 und 7 eine G4-Elektrode 100 gemäß einer anderen Ausführungsform des Elektronenstrahlsystems 26 nach Fig. 1. Die G4-Elektrode 100 hat

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ein erstes plattenförmiges Element 102, in dem drei öffnungen 104, 106 und 108 ausgebildet sind, und ein zweites, rohrfÖrmiges Element 110, das an dem ersten Element 102 befestigt ist. Das zweite Element 110 hat eine Öffnung 112, welche der nicht dargestellten G3-Elektrode des Strahlsystems gegenüberliegt und durch einen Rand 114 begrenzt ist. Ähnlich wie der Rand 72 der G4-Elektrode 42 nach Fig. 4 ist der Rand 114 der G4-Elektrode 100 nach Fig. 7 an den Seitenstrahlwegen schmaler als beim Mittelstrahlweg. Das zweite Element 110 hat ebenfalls eine Wand 116, die zusammen mit dem Rand 114 eine große Eintiefung 118 in der G4-Elektrode 100 bildet. Die Eintiefung 118 wirkt als eine Zurückversetzung des die drei öffnungen 104, 106 und 108 enthaltenden Teiles der G4-Elektrode 100 gegenüber dem die öffnung enthaltenden Teil der G3-Elektrode.

Leefseite

Claims

RCA 76679 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 282,228
vom 10. Juli 1981

TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX 893 638 TELEGRAMM SOMBEZ

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahlsystem, welches drei Elektronenstrahlen, nämlich einen Mittelstrahl und zwei Seitenstrahlen, erzeugt und längs in einer Ebene liegenden Wegen auf einen Schirm der Röhre richtet und eine Hauptfokussierlinse zur Fokussierung der Elektronenstrahlen enthält, welche durch zwei in gegenseitigem Abstand befindliche Elektroden gebildet wird, in denen je drei separate, in einer Linie liegende öffnungen ausgebildet sind und von denen jede ferner einen ümfangsrand aufweist, wobei die Umfangsränder der beiden Elektroden einander gegenüberliegen und der mit öffnungen versehene Teil jeder Elektrode innerhalb einer gegen den Rand zurückversetzten Eintiefung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (72,114) mindestens einer der Elektroden (42;100) bei den Seitenstrahlwegen eine rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen geringere Breite als bei dem Mittelstrahlweg hat.

1 2) Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintiefung (56) in der einen Elektrode (42) bei den Seitenstrahlwegen eine Breite (D) hat, die - rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen -

5 geringer als die Breite (C) beim Mittelstrahlweg ist.