DE3225631C2

DE3225631C2 - Inline-Elektronenstrahlsystem

Info

Publication number: DE3225631C2
Application number: DE3225631A
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: 1986-05-07
Also published as: HK62487A; BR8203964A; DE3225631A1; KR840000974A; US4388552A; FR2509524B1; JPH021352B2; JPS5818842A; NL190387B; FR2509524A1; SU1501931A3; PL138266B1; GB2101804A; NL190387C; SG27287G; CS232730B2; NL8202801A; CS528982A2; PL237388A1; IT1151990B

Abstract

Eine verbesserte Farbbildröhre hat ein Inline-Elektronenstrahlsystem, welches drei Elektronenstrahlen, nämlich einen Mittelstrahl und zwei Seitenstrahlen, erzeugt, und längs in einer Ebene liegenden Wegen auf den Schirm der Röhre richtet. Das Elektronenstrahlsystem enthält zur Fokussierung der Elektronenstrahlen eine Hauptfokussierlinse, welche durch zwei in gegenseitigem Abstand befindliche Elektroden gebildet wird, in denen je drei separate, in einer Ebene liegende Öffnungen (64, 66, 68) ausgebildet sind. Jede Elektrode enthält auch einen Umfangsrand (72). Die Um fangsränder der beiden Elektroden liegen einander gegenüber. Der mit den Öffnungen versehene Teil jeder Elektrode liegt innerhalb einer gegen den Rand zurückversetzten Eintiefung (56). Die Eintiefung (56) in mindestens einer der Elektroden (42) hat bei den Seitenstrahlwegen eine Breite (D), die größer als die Breite (C) beim Mittelstrahlweg ist, so daß die Breite des Randes (72) der Elektrode (42) bei den Seitenstrahlwegen schmaler als beim Mittelstrahlweg ist, gemessen senkrecht zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene.

Description

Die Erfindung betrifft ein Inline-Elektronenstrahlsystem, wie es im Oberbegriff de; Patentanspruchs vorausgesetzt und in der älteren deutschen Anmeldung gemäß der DE-OS 31 43 022 vorgesct "agen ist.

Ein Inline-Elektronenstrahlsystem ist so ausgelegt, daß es vorzugsweise drei in einer gemeinsamen Ebene liegenden 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-Elektronensirahlsystemen, welches in der US-PS 38 73 879 beschrieben ist, werden die elektrostatischen Hauptfokui.-sierlinien 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 gegenüberliegen. In jedem Becherboden sind drei öffnungen ausgebildet, durch welche drei Elektronenstrahlen hindurchtreten können, und welche drei separate Hauptfokussierlinien, 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 Fokussierlinsenelektrode 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, deren Feld in den Raum zwischen den Elektroden eindringt, Strahlverbiegungen bewirken, welche eine Fehlkonvergenz der Elektrodenstrahlen verursacht

In der bereits erwähnten DE-OS 31 43 022 ist in 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

einarider gegenüber. Der mit Öffnungen versehene Teil jeder Elektrode liegt innerhalb einer gegen den Rand zurückversetzten Vertiefung. Die Wirkung dieser Hauptfokussierlinse besteht darin, daß sie einen allmählichen Spannungsgradienten ergibt, wie er zur Verringerung der sphärischen Aberration erwünscht ist Wegen der asymmetrischen Form der Umfangsränder 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. Dies kommt daher, daß das Vertikalfeld stärker in <ien von den Umfangsrändern gebildeten Schlitz eindringt als an der kreisförmigen Begrenzung. Ebenso 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 vertieften Hohlraums.
Weiterhin ist aus der US-PS 40 86 513 ein Inline-Elektronenstrahlsystem bekannt, bei welchem eine Elektrode der Fokussierlinse mit beiderseits der Strahldurchtriusöffnungen verlaufenden durchgehenden Blechstreifen versehen ist, die parallel zur Ebene der Strahlen angeordnet sind und das elektrostatische Feld derart verzerren, daß Verformungen der .Elektronenstrahlen durch das magnetische Ablenkfeld kompensiert werden. Ausgehend von einem Elektronenstrah!system gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe von Maßnahmen, durch welche die Wirkung der Fokussierfelder auf alle Elektronenstrahlen gleich wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

ro Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen von oben gesehenen Teilschnitt durch eine Lochmasken-Farbbildröhre,

F i g. 2 einen Axialschnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlsystems,

Fig.3 einen Axialschnitt durch die Elektroden G3 und G4 des Strahlsystems nach F i g. 1,
F i g. 4 eine Vorderansicht der Elektrode G4 längs der Linie4-4 in Fig.3,

F i g. 5 eine Draufsicht auf die Stigmatoren der Elektrode G4 längs der Schnittlinie 5-5 in F i g. 2,

F i g. 6 einen Axialschnitt durch die Elektrode G4 einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlsystems und

F i g. 7 eins Vorderansicht der Elektrode G4 aus Fig. 6.
Die Draufsicht auf eine Rechteckfarbbildröhre ge-

maß F i g. 1 zeigt einen Glaskolben 10 mit einer rechtekkigen 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 Umfangsflansch 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 rechtwinklig zur höherfrequenten Rasterlinienabtastung der Röhre verlaufen (also rechtwinklig zur Zeichenebene der F i g. 1). In eineai bestimmten Abstand vom Schirm 22 ist eine Vielloch-Farbwählelektrode oder Lochmaske 24 mit üblichen Mitteln entfernbar montiert Ein in F i g. 1 schematisch durch gestrichelte Linien angedeutetes 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 F i g. 1 ist so ausgelegt, daß sie zusammen mit einem äußeren Magnetablenkjoch, etwa dem schematisch um den Hals 14 und den K<yius 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 F i g. 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 F i g. 1 nicht gezeigt

F i g. 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 gleichem Abständen in einer Ebene liegende Kathoden 34 (für jeden Strahl eine), eine Steuergitterelektrode 36 (GI), eine Schirmgitterelektrode 38 (G2), eine erste Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 40 (G3) und eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierelektrode 42 (G4), welche in der genannten Reihenfolge längs der Stangen 32 mit gegenseitigen Abständen sitzen. In jeder der Elektroden Gl bis G4 sind drei in ekier 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 zweien dieser Elemente, 44 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-Elektrodi,· 40 und der G4-Elektrode 42 befinden sich große Vertiefungen 54 bzw. 56. Diese Vertiefungen 54 und 56 setzen denjenigen Teil des geschlossenen Endes der G3-EIektrode 40, welcher drei öffnungen 58,60 und 62 enthält gegen den Teil des geschlossenen Endes der G4-EIektrode 42 zurück, welcher die öffnungen 64, 66 und 68 enthält Die übrigen Teile der geschlossenen Enden der G3-EIektrode 40 und der G4-Elektrode42 bilden Ränder 70 bzw. 72, weiche peripher um die Vertiefungen 54 und 56 herumlaufen. Die Ränder 70 und 72 sind die am nächsten beieinander ίο liegenden Teile der Elektroden 40 und 4Z

Wie F i g. 4 zeigt ist die Vertiefung 56 in der G4-E!ektrode 42 an den Seitenstrahlwegen breiter als beim Mittelstrahlweg, wobei die Breite rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen ist

Das Elektronenstrahlsystem 26 gemäß Fig.2 bildet eine Hauptfokussierlinse mit wesentliche verringerter sphärischer Aberration im Vergleich zu den oben diskutierten bekannten Strahlsystemen. Die sphärische Aberration wird wegen des Anwachsens der Größe der Hauptfokussierlinse verringert Diesci Anwachsen der Linsengröße beruht auf der Zurückversetzung der Elektrodenöffnungen. Bei den meisten bekannten Inline-Strahlsystemen sind die stärksten Äquipotentiaüinien des elektrostatischen Feldes bei jedem der einander gegenübeihegenden Öffnungspaare konzentriert Bei dem Strahlsystem 26 nach F i g. 2 verlaufen jedoch die stärksten Äquipotentiallinien kontinuierlich vom Bereich zwischen den Rändern 70 und 72, so daß der vorherrsehende 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 Vertiefungen ein Schlitz-Astigmatismus, 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 da- Einfügen einer horizontalen Schlitzöffnung am Austrittsende der G4-Elektrode 42. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt die Schlitzbreite einen halben Linsendurchmesser, und der AbstancT zur gegenüberliegenden Oberfläche der G4-Elektrode liegt bei 86% des Linsendurchmessers. Dieser Schlitz wird durch zwei in den F i g. 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 konvergier-n, ist die Länge £der Vertiefung 56 in der G4-Elektrode 42 etwas größer als die Länge fder Vertiefung 54 in der G3-Elektrode 40 (Fi g. 3). Die größere Vertiefungslänge in der G4-Elektrod'a 42 wirkt in gleicher Weise wie es hinsichtlich der versetzten öffnungen in der US-PS 37 72 554 beschrieben ist.

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

ς	32	25 631
•J Tabelle
Außendurchmesser des Röhrenhalses	29,00 mm
Innendurchmesser des Röhrenhalses	24,00 mm
Abstand zwischen den G3- und		5
G4-Elektroden 40 und 42	1,27 mm
Mittenabstand zwischen benachbarten
Öffnungen in der G3-Elektrode 40
(Λ in Fig.3)	6,6 mm
Innendurchmesser der Öffnungen 58,60		10
und 62 in der G3- Elektrode 40
(BmF ig. 3)	5,4 mm
Breite der Vertiefung 56 für den
Mittelstrahlweg in der G4-Elektrode 42
(CinFigA)	6,30 mm	15
Breite der Vertiefung 56 nahe den
Außenstrahlwegen in der G4-Elektrode 42
fDinFig.4)	7,02 mm
Länge der Vertiefung 56 in der
G4- Elektrode 42 (E in F i g. 3)	20,7 mm	20
Länge der Vertiefung 54 in der
G3- Elektrode 40 (Fm F i g. 3)	20,2 mm
Tiefe der Vertiefung in den Elektroden
40und42 (Gin Fig.3)	1,65 mm
Breite der G3-Elekirode	6.99 mm	25

Bei verschiedenen anderen Ausführungsformen von Inline-Elektronenstrahisystemen kann die Tiefe G der Vertiefungen in den Elektroden 40 und 42 von 130 bis 2,80 mm variieren, und die Tiefen dieser Vertiefungen in den beiden Elektroden 40 und 42 können sich voneinander unterscheiden.

Die G4-Elektrode 42 bei der Ausführungsform des Elektronenstrahlsystems 26 gemäß den F i g. 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 ein erstes plattenförmiges Element 102, in dem drei Öffnungen 1C4,106 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-EIektrode 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 F i g. 7 an den Seitenstrahlwegen schmaler als beim Mittelstrahiweg. Das zweite Element 110 hat ebenfalls eine Wand 116, die zusammen mit dem Rand 114 eine große Vertiefung 118 in der G4-Elektrode 100 bildet Die Vertiefung 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

60

Claims

Patentanspruch:

Inline-Elektronenstrahlsystem einer Farbbildröhre, welches drei Elektronenstrahlen, 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 im Abstand voneinander befindliche Elektroden gebildet wird, in denen je drei getrennte inline-öffnungen ausgebildet sind und von denen jede ferner einen Umfangsrand aufweist, wobei die Umfangsränder der beiden Elektroden einander gegenüberliegen und der mit Öffnungen versehene Teil jeder Elektrode innerhalb einer gegen den Umfangsrand zurückversetzten Vertiefung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (72, 114) mindestens einer der Elektroden (42; 100) bei den Seitenstrahlwegen eine rechtwinklig zu der die Elektroneqstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen geringere Breite als bei dem Mittelstrahlweg hat, derart, daß die wirksame Vertiefung (56) in dieser Elektrode (42) bei den Seitenstrahlwegen eine Breite (D) hat, die — rechtwinklig zu der die Elektronenstrahlwege enthaltenden Ebene gemessen — größer als die Breite (C) beim Mittelstrahlweg ist.