DE3320021A1 - Selbstkonvergierende fernsehwiedergabeeinrichtung - Google Patents

Description

RCA 78,623

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

Selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtungen mit einer Inline-Farbfernsehbildröhre bekannt, in welcher drei in einer horizontalen Ebene verlaufende Elektronenstrahlen durch eine elektromagnetische Ablenkeinheit abgelenkt werden, die die Konvergenz dieser Strahlen während ihrer Ablenkung über einen Bildschirm der Bildröhre aufrechterhält. Um dies zu erreichen, sind die Horizontalablenkspulen der Ablenkeinheit so gewickelt, daß sie ein im Effekt kissenförmiges Ablenkfeld liefern, während die Vertikalablenkspulen so gewickelt sind, daß sie ein im Effekt tonnenförmiges Ablenkfeld erzeugen.

Eine solche Ablenkfeldkombination ermöglicht generell eine Konvergenz der Elektronenstrahlen während der Ablenkung. Eine bevorzugte Form einer solchen Ablenkeinheit ist die sogenannte Sattel-Tor/oid-Ablenkeinheit. Bei einer solchen Ablenkeinheit sind die Horizontalablenkspulen sattelförmig gewickelt und haben daher zwei in Längsrichtung verlaufende Gruppen von aktiven Windungsleitern, welche vorne und hinten durch Gruppen von querverlaufenden Verbindungs- oder Rückleitern verbunden sind. Die Vertikalablenkspulen sind tor^oidförmig auf einen sich generell erweiternden zylindrischen Ferritkern gewickelt. Die Vertikalablenkspulen und der Kern sind mit den Horizontalablenkspulen verschachtelt und umgeben diese.

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Es hat an Bemühungen nicht gefehlt, eine ideale Kombination von Spulen-, Kern- und Bildröhrenparametern zu finden, die die bestmögliche Konvergenz, den niedrigsten Leistungsverbrauch, den geringsten Bedarf an Ferrit und Kupferdraht, eine minimale Defokussierung der Strahlen durch die Ablenkeinheit und eine minimale Verzerrung, insbesondere eine möglichst geringe kissenförmige Verzeichnung des Rasters auf dem Bildschirm ergibt. Bei der Konstruktion einer Farbfernsehwiedergabeeinrichtung kommt es vor allem auf einen optimalen Kompromiß zwischen Betriebsverhalten, Leistungsbedarf und Kosten an. Dieses Problem ist umso schwieriger zu lösen, je größer der Ablenkwinkel ist, für den z.B. ein Wert von 110° gefordert wird, insbesondere wenn der Bildschirm groß ist. Das sogenannte "Konvergenz-Trilemma" ist in der Bildröhrentechnik als ernstes Problem bekannt. Dieses Trilemma-Problem ist in Fig. 1 dargestellt, die den oberen rechten Quadranten eines Rasters auf dem Bildschirm einer Fernsehbildröhre zeigt. Es ist dabei angenommen, daß die Elektronenstrahlen, gesehen vom Bildschirmende der Röhre, von der Strahlerzeugungssystemanordnung in der dargestellten Reihenfolge emittiert werden und zwar der Blaustrahl B links, der Grünstrahl G in der Mitte und der Rotstrahl R rechts. Das Konvergenz-Trilemma-Problem besteht im Unterschied zwisehen der Konvergenz des roten und des blauen Rasters. In Fig. 1 sind die Grenzen des roten Rasters ausgezogen und die des blauen Rasters gestrichelt dargestellt. Der horizontale Konvergenzfehler zwischen einer roten und einer blauen vertikalen Linie oben im mittleren Teil des Rasters ist mit C_v bezeichnet. An der rechten Seite des Rasters längs der X-Achse tritt ein Konvergenzfehler C„ auf, der dem Abstand zwischen einer vertikalen roten Linie und einer vertikalen blauen Linie an dieser Stelle entspricht. In der oberen rechten Ecke des Rasters tritt ein mit T bezeichneter Konvergenzfehler auf, der als "Trapezfehler" bezeichnet wird und sich in erster Linie in einer vertikalen Trennung entsprechender horizontaler roter und

blauer Linien äußert. In Fig. 1 ist der Trapezfehler bei der dargestellten Strahlorientierung negativ, da die Ecke des blauen Rasters tiefer liegt als die des roten Rasters. Das Konvergenζ-Trilemma läßt sich wie folgt definieren:

Trilemma = C„ - C„ + T.

Π V

Das Trilemma ist also die Summe der Konvergenzfehler auf den Achsen und des Trapezfehlers. Wenn auf den Achsen

1.0 Konvergenz herrscht, ist das Trilemma gleich dem verbleibenden Trapezfehler« Dieser restliche Trapesfehler ändert sich von einem positiven Wert für Röhren mit kurzer Strahl wegstrecke (Definition siehe unten) zu einem negativen Wert für Röhren mit langer Strahlwegstrecke. Als Strahl-Wegstrecke wird hier der Abstand vom Ablenkzentrum der Ablenkeinheit bis zum Bildschirm definierte Diese Strecke nimmt mit zunehmender Bildschirmgröße zu und mit zunehmendem Ablenkwinkel ab. Bisher hat man versucht, den durch das Trilemma-Problern verursachten Beschränkungen der Betriebseigenschaften dadurch Herr zu werden? daß man die in der Ablenkeinheit gespeicherte Energie und/oder den konstruktiven Aufwand und damit die Kosten der Ablenkeinrichtung erhöhte. Solche Kompromisse sind aber offensichtlich nicht wünschenswert.

Eine mathematische Untersuchung des Konvergenz-Trilemmas findet sich in der Veröffentlichung "Application of Aberation Theory to the Deflection Yoke Design of a Color Picture Tube" von Y. Nakamura et aL, SID 82 Digest» Ferner wird eine Lösung des Konvergenz-Trilemma-Problems in einem Artikel mit dem Titel "New Self-Convergence Yoke and Picture Tube System With 110° In-Line Feature" diskutiert, der auf der Frühlingskonferenz IEEEG-CE Chicago, 1977 verteilt wurde« Aus der US-PS 40 41 428 (Kikuchi et al.) ist es bekannt, daß die Konvergenz verbessert werden kann, wenn man eine tor/oidförmige Vertikalablenkspule verwendet, die kürzer ist als eine zugehörige sattelförmig ge-

wickelte Horizontalablenkspule und die bei der vorderen Biegung der Horizontalablenkspule angeordnet ist. Bis heute ist jedoch noch keine voll befriedigende Lösung des geschilderten Problems gefunden worden.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine selbstkonvergierende Ablenkeinrichtung der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine bessere Lösung des Trilemma-Problems weiterzubilden. 10

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Trilemma-Problem bekämpft durch eine Kombination einer Horizontal-Inline-Farbfernsehbildröhre mit einer selbstkonvergierenden Sattel-Tor/oid-Ablenkeinheit (Ablenkjoch), indem die Längsabmessung der aktiven Leiterwindungen der Sattelspulen, die am sich erweiternden Teil des Röhrenkolbens angeordnet sind, nicht größer als das 1,2-Fache des nominellen Außendurchmesser des Halsteiles der Bildröhre ist. Ferner ist die Längsabmessung des Tor/oidkerns nicht größer als der nominelle Außendurchmesser des HaI-ses der Bildröhre, mit der die Ablenkeinheit betrieben wird. Weiterhin ist diese relativ kurze Kern- und Vertikalspulenanordnung im longitudinalen Sinne zwischen den Endwindungen der Horizontalsattelspulen angeordnet, ohne diese Endwindungen zu berühren. Durch diese Kombination werden der Trilemma-Effekt minimal gehalten, die gespeicherte Energie verringert und außerdem eine kompakte Ablenkeinheit mit geringen Ferrit- und Kupferkosten erhalten.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, das Trilemma-Konvergenz-Problem, wie es sich im oberen rechten Quadrant einer Fernseh-Wiedergabeeinrichtung äußert;

Fig. 2 eine generelle Ansicht einer Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine mehr ins Einzelne gehende Darstellung der Bestandteile einer Ablenkeinheit in Relation zu einer Bildröhre bei einer Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine selbstkonvergierende Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche eine Bildröhre mit einem Glaskolben 10 enthält. Der Glaskolben weist vorne eine Frontplatte 11 auf, auf deren Innenseite ein sich wiederholendes Muster aus Rot-, Grün- und Blau-Leuchtstoffelementen 13 angeordnet ist, welches den Bildschirm der Bildröhre bildet. Der Kolben 12 weist ferner einen sich erweiternden Teil (Trichter) 12b auf, der in einen zylindrischen Halsteil 12a übergeht. Im Kolben 12 ist eine Elektronenstrahlerzeugungs-Systemanordnung 15 montiert, die drei in Horizontalrichtung nebeneinander verlaufende Elektronenstrahlen liefert, die mit R, B und G bezeichnet sind und durch eine Lochmaske 14 auf zugehörige Farbleuchtstoffelemente fallen.

Beim Hals- und Trichterteil 12a bzw» 12b des Glaskolbens 12 ist eine Ablenkjochanordnung oder Ablenkeinheit 16 angeordnet. Die Ablenkeinheit 16 enthält einen sich nach außen erweiternden zylindrischen oder ringförmigen Ferritkern 17, auf dem Leiterwindungen torjfoidförmig gewickelt sind, die zwei tor^oidförmige Vertikalablenkspulen bilden. Der sich erweiternde Kern und die Vertikalablenkspulen umgeben zwei Sattelspulen 18, die zur Horizontalablenkung

-δι der Elektronenstrahlen dienen. Der Kern und die Spulen sind in Bezug auf einander durch eine Jochhalterung oder einen Rahmen 19 gehaltert. Hinten an der Ablenkeinheit 16 ist eine Vorrichtung 20 zur statischen Konvergenzeinstellung und Farbreinheitseinstellung angeordnet, die in üblicher Weise ausgebildet sein kann. Die Ablenkeinheit kann so an der Bildröhre angebracht sein, daß ihr vorderes Ende bezüglich der Bildröhre gekippt werden kann, um die Konvergenzverteilung als Ganzes zu optimieren, dies ist jedoch nicht im Einzelnen dargestellt. Die Ablenkeinheit kann dann in der optimalen Position durch nicht dargestellte Gummikeile fixiert werden, die zwischen die Ablenkeinheit und den Glaskolben 12 eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt einen mehr ins Einzelne gehenden Längsschnitt der erfindungsgemäßen Ablenkeinheit-Bildröhren-Anordnung gemäß Fig. 2. Die Ablenkeinheit ist im betriebsfähig auf der Bildröhre montierten Zustand dargestellt, in dem sie sich neben dem Halsteil 12a und dem anschließenden, sich erweiternden Teil 12b des Glaskolbens befindet. In der dargestellten Position ist die Ablenkeinheit 16 etwas vom sich erweiternden Kolbenteil 16 in eine Lage zurückgezogen, die sowohl die Farbenreinheit gewährleistet als auch die Elektronenstrahlen bei der Ablenkung noch von der Wand des sich erweiternden Kolbenteils 12 freihält, so daß kein Halsschatten entsteht. Das Fenster der sattelförmigen Horizontalablenkspulen 18 hat eine Längsabmessung b, die durch die vordere und hintere Gruppe von Verbindungsoder Rückleitern bestimmt wird, die in Fig. 3 durch die punktiert dargestellten Leiter versinnbildlicht sind. Der Ferritkern 17 mit den toriToidf örmig auf ihn gewickelten Vertikalablenkspulen 21 befindet sich außerhalb der Horizontalablenkspulen 18, welche in dem isolierenden Rahmen 19 montiert sind. Es ist ersichtlich, daß die Längsabmessung e des Kernes als Ganzes nicht größer ist als der Nenn-Außendurchmesser d des Halsteiles 12a des Glaskolbens. Es ist ferner ersichtlich, daß der Kern 17 innerhalb

des Fensterbereiches b der Horizontalablenkspulen liegt. Die Horizontalablenkspulen haben einen hinteren Teil,, der sich beim Halsteil 12a des Glaskolbens befindet, und einen sich nach außen erweiternden Teil, der sich beim sich erweiternden Teil 12b des Glaskolbens befindet. Die Länge der aktiven Leiter der Spule, welche sich neben dem sich erweiternden Teil des Glaskolbens befinden, haben eine Längsabmessung a„ Die Längsabmessung a ist nicht großer als das 1,2-Fache des Außendurchmessers d des Röhrenhalses 12a.

Die Vertikalablenkspulen sind longitudinal oder axial bezüglich der Horizontalablenkspulen so angeordnet, daß das vertikale Ablenkzentrum PV sich in Strahlrichtung hinter dem horizontalen Ablenkzentrum PH befindet. Diese Relativlage bewirkt eine Verringerung des in Fig. 1 dargestellten Trilemma-Konvergenzfehlers„

Die Begrenzung der Längsabmessung des Kerns und der Vertikalablenkspulen reduziert gleichzeitig den Bedarf an Ferrit und Leitungskupfer.

Ferner wird dadurch, daß der Kern 17 und die Vertikalablenkspulen 21 vom vorderen Ende des Fensters der Horizontalablenkspulen nach hinten versetzt sind, die Nord-Süd-Kissenverzeichnung verringert. Ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt eine Nord-Süd-Kissenverzeichnung, deren Größe mit zunehmender Horizontalablenkung zunimmt, wie etwa am Austrittsende der Ablenkeinheit= Dadurch, daß man das tonnenförmige Vertikalablenkfeld gemäß der in Fig. 3 dargestellten Anordnung rückwärts vom Austrittsende der Ablenkeinheit anordnet, ist es möglich,, auf eine eigene Kissenverzeichnungskorrektureinrichtung, wie am Austrittsende der Ablenkeinheit angeordnete Permanentmagnete, zu verzichten.

-ΙΟΙ Da die Menge der Horizontal-Leiter, die neben dem sich erweiternden Teil des Glaskolbens angeordnet sind, in der Längsrichtung begrenzt ist, ist auch der maximale Durchmesser der Horizontalablenkspulen am Austrittsende der Ablenkeinheit begrenzt. Hierdurch verringert sich die Menge an Kupferdraht/ die für die Horizontalablenkspulen benötigt wird. Da die Spulen auch entlang dem Halsteil 12a des Glaskolbens verlaufen, ergibt sich wegen des geringeren Abstandes zwischen den felderzeugenden Leitern und den Elektronenstrahlen auch eine höhere Ablenkempfindlichkeit. Für die Ablenkung sind daher entsprechend niedrigere Ablenkströme erforderlich. Hierdurch wird die Horizontalablenkschaltung vereinfacht, da weniger Leistung für die Ablenkung benötigt wird. Die in den Horizontalablenkspulen gespeicherte Energie ist andererseits LI²/2, wobei L die Induktivität der Ablenkspulen und I der Ablenkstrom sind, d.h. also daß bei geringerem Ablenkstrom I auch die gespeicherte Energie geringer ist. Im Ergebnis wird auch die Verlustleistung und damit Wärmeentwicklung geringer, was die Zuverlässigkeit erhöht.

Die Abmessung b in Fig. 3 ist gleichzeitig auch die gesamte axiale oder longitudinale Länge der aktiven Leiterteile der Horizontalablenkspulen. Die Differenz b - a ist die Längsabmessung der geraden Leiterteile, die längs des zylindrischen Halsteiles 12a des Glaskolbens verlaufen. Die Längenabmessung b ist gemäß der Erfindung höchstens das 1,6-Fache von d. Die Längenabmessung b wird im allgemeinen mit zunehmender Strahlwegstrecke abnehmen, wobei ein gewisser Anstieg angespeicherte Energie in Kauf zu nehmen sein wird.

Oben wurde also eine selbstkonvergierende Farbfernseh-Wiedergabeeinrichtung beschrieben, die eine Ablenkeinheit mit Sattelspulen und Tor^oidspulen enthält. Die Länge (a) der Horizontalablenkspulenleiter neben dem sich erweiternden Teil der Bildröhre ist begrenzt, um die gespeicherte Ener-

gie zu verringern. Ferner ist auch die Länge des Kerns

(17) begrenzt und er ist in Längsrichtung zwischen den Wicklungsköpfen der sattelförmigen Horizontalablenkspulen

(18) in einer Position angeordnet, die sowohl das Konvergenz-Trilemma als auch die Nord-Süd-Kissenverzeichnung weitgehend reduzieren.

-IZ- Leerseite

Claims (3)

1. PATENTANWÄLTE

   DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERE5IA-STRA8SI: 22 POSTFACH BftOaoO

   D-8OOQ MUENCHEN 86

   ZUOfLASf₁EN BtIM IrUROPAISCHlN 1'ATUJl AMT

   IUHOPKAN PATfNT ATtORMIiY¹I

   TI.Lr r ON 0Π9/4 70 fiO TELEX Ö23 630 TELEGRAMM SOMIII /.

   USSN 385,130
   AT; 4. Juni 1982

   RCA 78,623

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

   Selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung

   Patentansprüche

   (y

   Selbstkonvergierende Fernsehwiedergabeeinrichtung mit

   einer Farbfernsehbildröhre, welche einen Glaskolben (12) mit einem zylindrischen Halsteil (12a) eines vorgegebenen Nenn-Außendurchmessers am einen Ende der Röhre, ferner ein vom Halsteil umschlossenes Elektronenstrahlerzeugungssystem (15) zum Erzeugen von drei in einer horizontalen Ebene verlaufenden Elektronenstrahlen, und einen sich an den Halsteil (12a) anschließenden erweiternden Kolbenteil (12b) mit einer abschließenden Frontplatte, auf deren Innenseite sich Farbleuchtstoffelemente befinden, aufweist, und mit

   einer selbstkonvergierenden Ablenkeinheit (16), welche ein kissenförmiges Horizontalablenkfeld sowie ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt und im Betrieb beim Halsteil und dem sich erweiternden Kolbenteil der Farbfernsehbildröhre angeordnet ist, welche ferner zwei toroidförmig um einen Ferritkern (17) gewickelte Vertikalablenkspulen sowie zwei bei der Innenfläche der Vertikalablenkspulen angeordnete, diametral gegenüberliegende sattelförmige Horizontalablenkspulen enthält, die jeweils zwei Gruppen von aktiven Windungsleitern enthalten, die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufen, an ihren vorderen und hinteren Enden durch Gruppen von vorderen bzw. hinteren Rückleitern verbunden sind und mit diesen einen Spulenfensterbereich mit einer bestimmten Längsabmessung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung (a) der aktiven Windungsleiter neben dem sich erweiternden Kolbenteil höchstens das 1,2-Fache des Nenn-Außendurchmessers (d) des Halses ist und daß der Kern (17) eine Längsabmessung (e) hat, die höchstens gleich dem Nenn-Außendurchmesser (d) des Halses ist und sich innerhalb der Längsabmessung (b) des Fensterbereiches befindet, so daß er bezüglich der vorderen Rückleitergruppe nach hinten und bezüglich der hinteren Rückleitergruppe nach vorne versetzt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge (b) der aktiven Leiterwindungen in der Längsrichtung höchstens gleich dem 1,6-Fachen des Nenn-Außendurchmessers (d) ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ebene (PV) des Maximums des Vertikalablenkfeldes hinter der Ebene (PH) des Maximums des Horizontalablenkfeldes liegt.