DE3411964A1 - Kathodenstrahlroehre mit fokussierender maske - Google Patents

Description

ROA 77 939 Ks/Ei

UoSo Serial Noc 4-80,762

Filed; March 31, 1983

RCA Corporation New York, N₀Yo, V₀St₀V.A.

Kathodenstrahlröhre mit fokussierender Maske

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren mit fokus si er en der Farbselektionsvorrichtung_ffl

Eine handelsübliche Schattenmasken-Farbbildröhre für Fernsehzwecke, also eine besondere Art von Kathodenstrahlröhre, hat im allgemeinen einen evakuierten Kolben mit einem darin befindlichen Schirm, der aus einer sich zyklisch wiederholenden Anordnung von Leuchtstoffelementen dreier verschiedener Emissionsfarben bestehto Im Inneren des Kolbens befindet sich ferner eine Einrichtung zur Erzeugung dreier konvergierender Elektronenstrahlen, die auf den Schirm gerichtet werden, und eine zwischen dem Schirm und der strahlerzeugenden Einrichtung angeordnete Färbselektionsvorrichtung, die eine perforierte Maskenplatte enthält» Diese Maskenplatte wirft Schatten auf den Schirm und wird daher auch Schattenmaske genannt» Wegen der unterschiedlichen Konver» genzwinkel, in denen die drei Strahlen an der Maske einfallen, treffen die von der Maske durchgelassenen Teile jedes Strahls, die sogenannten Teilstrahlen, selektiv jeweils nur auf Leuchtstoffelemente der ihnen zugeordneten Farbe und regen diese Elemente an_o Etwa in der Mitte der Farbselektion svorrichtung fängt die Maskenplatte dieser handels-

üblichen Kathodenstrahlröhre alle Strahlströme bis auf ungefähr 18# ab, d.h. die Maskenplatte hat eine Durchlässigkeit von ungefähr 18$. Somit machen die Öffnungen der Platte etwa 18$ der Maskenfläche aus. Da keine fokussierenden Felder vorhanden sind, wird auch nur ein entsprechender Teil des Schirms von den Teilstrahlen jedes Elektronenstrahls erregt.

Es sind verschiedene Methoden vorgeschlagen worden, um die Durchlässigkeit der Maskenplatte zu erhöhen, d.h. um die Fläche der Öffnungen relativ zur Fläche der Platte zu vergrößern, ohne die erregten Teile der Schirmfläche wesentlich zu vergrößern. Bei einer dieser Methoden wird jede der Öffnungen der Farbselektionsvorrichtung durch eine Quadrupol-Elektronenlinse definiert, welche die durch die Linse tretenden Teilstrahlen in einer Richtung auf dem Schirm fokussiert und in einer anderen Richtung defokussiert, abhängig von den relativen Amplituden und Polaritäten der die Linse bildenden elektrostatischen Felder. Eine Quadrupol-Linsenstruktur für diese Methode ist in der US-Patentschrift 4 059 781 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird die mit Quadrupöl-Linsen fokussierende Maske dadurch gebildet, daß Spannungen zwischen zwei Gruppen von im wesentlichen parallelen leitenden Streifen gelegt werden, wobei die Streifen der einen Gruppe orthogonal zu den Streifen der anderen Gruppe verlaufen und isolierende Verbindungen an den Schnittpunkten der Streifen bestehen.

Bei einer anderen Lösung sind die Maskenöffnungen in Spalten angeordnet, die im wesentlichen parallelen Leuchtstoffstreifen des Schirms gegenüberliegen. Jede Öffnung in der Maskenplatte ist vergrößert und durch einen Leiter in zwei benachbarte Fenster aufgeteilt. Die beiden Teilstrahlen, welche durch benachbarte Fenster dringen, werden zueinander hin abgelenkt und fallen auf im wesentlichen dieselbe Fläche des Schirms. Bei dieser Lösung werden die durchgelassenen Teile des Strahls ebenfalls in einer Querrichtung fokussiert

und in der dazu orthogonalen Querrichtung defokussiert» Eine solche in kombinierter Weise ablenkende und fokussierende Linsenstruktur ist in der Deutschen Offenlegungsschrift 28 14 391 beschrieben«, Die Ablenk/Fokussierungs-Struktur, eine Dipol/Quadrupöl-Linsenanordnung, besteht aus einer metallenen Maskenplatte mit einer Gruppe von im wesentlichen rechteckigen Öffnungen, die in vertikalen Spalten angeordnet sind, und einer einzelnen Gruppe schmaler vertikaler Leiter in Form von Drähten, die in isolierendem Abstand von einer Hauptoberfläche der Maskenplatte weggehalten werden_o Jeder dieser Leiterdrähte läuft im wesentlichen mittig über die öffnungen einer der Spalten ο Jeder Draht ist über jeder Öffnung ungestützt und unisoliert ο Von der strahlerzeugenden Einrichtung aus gesehen teilen die Drähte jede Öffnung in zwei Fenster, die im wesentlichen gleich groß sind und horizontal nebeneinanderliegen ο

Beim Betrieb dieser zuletzt beschriebenen Vorrichtung werden die schmalen vertikalen Leiter gegenüber der Maskenplatte elektrisch derart vorgespannt, daß die Teilstrahlen, welche durch die beiden Fenster ein und derselben Maskenöffnung dringen, jeweils in Horizontalrichtung von der positiv vorgespannten Seite des Fensters weggelenkt werden ο Wegen der quadrupol-ähnlichen fokussierenden Felder in den Fenstern werden die Teilstrahlen gleichzeitig in der einen Richtung der Leuchtstoffstreifen fokussiert (zusammengedrückt) und in der anderen Richtung der Leuchtstoff streif en defokussiert (aufgeweitet)ο Die Abstände und Spannungen sind so gewählt, daß eine Anordnung von Elektronenlinsen gebildet wird, die außerdem bewirken, daß benachbarte Paare von Teilstrahlen auf jeweils denselben Leuchtstoffstreifen des Schirms fallen. Der Konvergenzwinkel des den Teilstrahl erzeugenden Elektronenstrahls bestimmt, welcher Streifen der Dreiergruppe ausgewählt wird«

Nachteilig sowohl bei der Quadrupο1-Linsenstruktur als

auch bei der Dipol/Quadrupol-Linsenstruktur ist, daß die Linsen relativ schwach sind und daß eine verhältnismäßig hohe Vorspannung erforderlich ist, um die Elektronenstrahlen zu fokussieren, die durch die öffnungen in der Farb-Selektionsvorrichtung auf den Schirm dringen. Eine hohe Vorspannung führt häufig zu elektrischen Überschlägen.

Eine erfindungsgemaße Kathodenstrahlröhre ähnelt in ihrem Aufbau den eingangs beschriebenen Kathodenstrahlröhren, abgesehen von der Farbselektionsvorrichtung, die wie bei den bekannten Röhren eine Vielzahl von Linsen bildet, um Teile der Elektronenstrahlen durchzulassen und auf Leuchtstoff elemente der jeweils zugeordneten Gruppe auf dem Schirm fokussieren. Bei der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre weist die Farbselektionsvorrichtung mindestens ein Linsenglied mit einer Anordnung von Fenstern auf, deren jedes jeweils nur einer LeuchtstofC-IKelagruppe zugeor&Bt ist und eine Halbbreite r hat und ein leitendes Netz oder Gitter enthält, dessen Maschenweite bzw. Gitterζwischenräume klein sind in Vergleich zu den Leuchtstoffelementen in den Dreiergruppen. Das Linsenglied hat in Längsrichtung der Röhre einen derartigen Abstand s vom leitenden Netz, daß das Verhältnis dieses Abstandes s zur erwähnten Halbbreite r des Fensters viel kleiner als 1 ist (s/r £<1). Dadurch rufen das Linsenglied und das leitende Netz eine starke Linsenwirkung hervor.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert. 30

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemaße Kathodenstrahlröhre;

Figuren 2 und 3 zeigen perspektivisch bzw. in einer Schnittansicht von oben einen Teil der Farbselektionsvorrichtung für die Röhre nach Fig. 1·

Fig» Mb. zeigt in Schnittansicht von oben einen Lisenaufbau mit Wetz, wobei die Äquipotentiallinien für den Fall einer stark konvergierenden Linse mit den angegebenen Potentialen eingezeichnet sindj

Figo 4-b ist eine graphische Darstellung der Potentialverteilung und Fig. 4-c eine graphische Darstellung der zweiten Ableitung der Potentialverteilung für die Netzlinse nach Fig«, 4a mit den angegebenen re~ lativen Potentialen;

Figo 5a zeigt im Schnitt von oben eine herkömmliche Einzel -Linse und die Äquipotentiallinien_? die sich ergeben, wenn an die Linse die gleichen Potentiale wie im Falle der Figo^a gelegt werden 5

Figuren ^b und 5c zeigen die Potentialverteilung bzw« die zweite Ableitung der Potentialverteilung für die Einzel-Linse nach Fig_o 5a;
20

Figo 6 zeigt in perspektivischer Darstellung und Fig„ 7 im Schnitt von oben ein Fragment einer zweiten Farbselektionsvorrichtung für eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre; 25

Figuren 8a und 8b zeigen von vorn bzw«, im Schnitt von oben ein Fragment einer dritten Farbselektionsvorrichtung, die kreisförmige Öffnungen hat, jedoch ansonsten ähnlich, wie die Struktur nach den Figuren 6 und 7 ist?

Fig„ 9 zeigt für eine Netzlinsen-Fokussierungsmaske, z»B„ wie sie in Figo 6 gezeigt ist, die Brennweite f für Randstrahlen, die Brennweite f für paraxiale Strahlen und den Ort F der minimalen Fleckbreite D_?

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Figuren 10a und 10b zeigen von vorn bzw. im Schnitt von oben ein Fragment einer vierten Färbselektionsvorrichtung für eine wiederum andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre;

Figuren 11a und 11b zeigen von vorn bzw. im Schnitt von oben ein Fragment einer fünften Farbselektionsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre; 10

Figuren 12a und 12b zeigen von vorn bzw. im Schnitt von oben ein Fragment einer sechsten Färbselektionsvorrichtung für eine wiederum andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre.

Die in Fig. 1 dargestellte Farbfernseh-Bildröhre 21 hat einen evakuierten Kolben 23, der an seinem einen Ende eine transparente Frontplatte 25 und an seinem anderen Ende einen Hals 27 aufweist. Die Frontplatte 25, die in der Zeichnung eben dargestellt ist, jedoch nach außen gewölbt sein kann, trägt auf ihrer inneren Oberfläche einen luminesζenten Bildschirm 29· An der inneren Oberfläche der Frontplatte 25 wird außerdem mittels dreier Stützen 33 eine Farbselektionsvorrichtung 31 gehalten. Im Röhrenhals 27 befindet sich eine Einrichtung 35 zur Erzeugung dreier Elektronenstrahlen 37A, 37B und 37G. Die Strahlen werden im wesentlichen in einer Ebene erzeugt, die vorzugsweise in Horizontalrichtung (bei normaler Gebrauchsstellung der Röhre) verläuft. Die Strahlen werden in Richtung zum Schirm 29 gelenkt, wobei die äußeren Strahlen 37a und 37c am Schirm 29 auf den mittleren Strahl 37b konvergieren. Im Betrieb der Röhre werden die drei Strahlen mit Hilfe von Ablenkspulen 39 abgelenkt, um einen Raster über die Farbselektionsvorrichtung 31 und den Bildschirm 29 abzutasten.

Der Bildschirm 29 und die Farbselektionsvorrichtung 31 seien ausführlicher anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben.

Der Bildschirm 29 besteht aus einer großen Anzahl rotemittierender, gründ-emittierender und "blau-emittier en der Leuchtstoffstreifen R, G und B, die in sich zyklisch wiederholenden Gruppen von Jeweils drei unterschiedlich emittierenden Streifen angeordnet sind und sich in einer Richtung erstrecken, die allgemein senkrecht zu derjenigen Ebene ist, in welcher die drei Elektronenstrahlen erzeugt werden» In der normalen Gebrauchsposition der Röhre verlaufen die Leuchtstoffstreifen also in der vertikalen Richtung, die auch als y-Richtung bezeichnet wird«, Die Leuchtstoffstreifen können auch voneinander in der horizontalen oder x-Richtung durch lichtabsorbierendes Material getrennt sein, wie es an sich bekannt isto Bei einer 635~^nmi-I^rernsehbildröbre (25-Zoll-Röhre) haben die einzelnen Leuchtstoffstreifen jeweils eine Breite von etwa 0,25 mnu

Die Farbselektionsvorrichtung 31 weist eine Vielzahl leitender Bänder oder Leisten 41 auf, die im Abstand und parallel zueinander angeordnet sind und sich in der vertikalen Richtung erstrecken, also parallel zur Hauptachse der Leuchtstoffstreifen R₉ G und Bo Die Leisten 4-1 folgen im Abstand in horizontaler Richtung periodisch aufeinander und bilden eine Anordnung im wesentlichen reckteckiger Fenster 43, von denen jedes nur einer Dreiergruppe der Leuchtstoffstreifen des Schirms 29 zugeordnet istα Jedes der Fenster 43 hat eine Halbbreite r, gemessen von der Mitte des Fensters bis zu seinem Rando Die grün-emittierenden Streifen sind die jeweils mittleren Streifen in jeder Dreiergruppe und liegen jeweils der Mitte eines Fensters 43 gegenüber. Die Farbselektionsvorrichtung 31 enthält ferner eine leitende Netzelektrode 47, die durch eine Vielzahl erster Isolatoren 45 derart gehalten wird, daß sie in Längsrichtung der Röhre (z-Richtung) einen geringen Abstand von den leitenden Leisten 41 hat« Die Isolatoren 45 können z«B„ aus dem unter dem Warenzeichen "Pyralin" bekannten Werkstoff bestehen, und ihre Dicke liege in der Größenordnung von 0,025 "bis 0,075 mnu Die Netzelektrode 27 kann aus gewobenem Material bestehen, eine durch Ätzung

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oder Galvanoplastik bearbeitete Folie oder eine für Elektronen durchlässige Membran sein. Vorzugsweise hat die Netzelektrode 27 eine Vielzahl von Öffnungen, um die Elektronen der Strahlen hindurchtreten zu lassen. Netze mit etwa 16 Öffnungen pro Millimeter sind allgemein erhältlich, jedoch braucht man ein derart feines Netz nicht, es sei denn, die Halbbreite r der Fenster 4-3 ist sehr klein. Im allgemeinen reicht ein gröberes Netz aus, solange es verhältnismäßig glatte Äquipotentiallinien über dem Fenster 4-3 erzeugt und seine Maschenweite klein im Vergleich zur Breite der Leuchtsto ff streif en ist* Zwischen der Netzelektrode 4-7 und dem Schirm 29 befindet sich eine weitere Vielzahl beabstandeter und paralleler leitender Leisten 4-9, die mit den Leisten 4-1 ausgerichtet sind. Eine Vielzahl zweiter Isolatoren 51» die ebenfalls aus Pyralin bestehen können und etwa 0,025 bis 0,075 mm dick seien, trennen die Leisten 4-9 von der Netzelektrode 4-7. Die Leisten 4-1 und 4-9 bilden in Kombination mit der leitenden Netzelektrode 4-7 eine fokussierende Maske 31 aus einer Vielzahl von doppelseitigen Schlitz-Netzlinsen, um die Elektronenstrahlen 37A, 37B und 37C auf die zugeordneten Leuchtstoffstreifen-Dreiergruppen des Schirms 29 durchzulassen und zu fokussieren. Der Ausdruck "doppelseitig" bedeutet hier, daß die leitenden Leisten 4-1 und 4-9 auf beiden Seiten der Netzelektrode 4-7 angeordnet sind. Eine derartige doppelseitige Struktur ist aus weiter unten noch zu erläuternden Gründen vorzuziehen, jedoch kann die fokussierende Maske 31 auch aus einer einseitigen Struktur bestehen, bei welcher nur auf einer Seite der Netzelektrode 4-7 leitende Leisten angeordnet sind.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird eine erste positive Spannung V_Q von etwa 25 000 Volt an den Schirm 29 und an die leitenden Leisten 4-1 und 4-9 der fokussierenden Netzlinsen-Maske 31 gelegt. Eine zweite positive Spannung V₀ + ^V von etwa 25 000 Volt plus etwa 250 bis 350 Volt wird an die Netz elektrode 4-7 gelegt. Die Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 35 wird durch geeignete Spannungen

angeregt, drei konvergierende Elektronenstrahlen 37A, 37B und 370 zu erzeugen, die mit Hilfe der Ablenkspulen 39 dazu gebracht werden, einen Raster auf dem Bildschirm 29 abzutasten ο Die Strahlen nähern sich der Maske 31 in verschiedenen, aber definierten Winkeln» Jeder Strahl ist viel breiter als die Fenster 43 und beleuchtet daher viele Fenster gleichzeitigo Jeder Strahl liefert also viele Teilstrahlen, bei denen es sich jeweils um die durch die Fenster tretenden Anteile des Strahls handelt»

Infolge der an die Leisten 41 und 49 und an die Netzelektrode 47 gelegten Spannungen werden elektrostatische Felder in jedem Fenster 43 erzeugt«, Die Wirkungsweise der Netzlinsen-Maske 31 läßt sich aus der nachstehenden allgemeinen Beschreibung der in Fig., 4a gezeigten Netzlinse verstehen ο Die in dieser Figur dargestellte zweiseitige Netzlinse 31' besteht aus mehreren miteinander ausgerichteten leitenden Leisten 41" und 49", die im Abstand auf entgegengesetzten Seiten einer leitenden Netzelektrode 47' angeordnet sindo An die Leisten 41" und 49" und an die Netzelektrode 47' werden elektrische Potentiale gelegt. Die an die Leisten 41' und 49" gelegten Potentiale sind einander gleich und als positives Potential V_Q bezeichnet. An die Elektrode 47" wird ein Potential gelegt, das um ein Maß AV positiver als das Potential V_Q ist. Die Potentialverteilung 0 (z) entlang der z-Achse (Längsachse der Röhre) ist in Figo 4b dargestellt., In der resultierenden doppelseitigen Netzlinse 31' bewirkt die Netzelektrode 47', daß die Äquipotentiallinien 53" einen glatten Verlauf quer zur z-Achse der Linse nehmen_o Wie in Figo 4c gezeigt, ist die zweite Ableitung 0" (z) der Potentialverteilung 0 (z) überall positiv, wenn AV positiv ist, so daß die fokussierende Kraft, die durch das elektrische Querfeld bestimmt wird, welches proportional der zweiten Ableitung des Potentials ist, zu einer Netzlinse 31' führt, die für alle Werte von ζ konvergent ist* Die Wirkungsweise der Netzlinse 31" ist anders als die Wirkungsweise einer herkömmlichen Einzel-

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Linse 131, wie sie in Fig. 5a gezeigt ist. Die Iquipotentiallinien 153 an einer Einzel-Linse 131» die aus leitenden Leisten 141 und 14-9 beidseitig von mittleren leitenden Leisten 14-7 besteht, haben nicht alle glatten Verlauf quer zur z-Achse dieser Linse. Die Potentialverteilung 0 (z) und deren zweite Ableitung 0" (z) bei einer Einzel-Linse sind graphisch in Fig. 5b bzw. 5c dargestellt. Da die fokussierende Kraft proportional zur zweiten Ableitung 0" (z) des Potentials 0 (z) ist, werden bei der Einzel-Linse 131 die Elektronenstrahlen am Ort positiven Vorzeichens von 0" (z), wo sie langsam wandern, zur Konvergenz abgelenkt und am Ort negativen Vorzeichens von 0" (z), wo sie schnell wandern, in divergierender Richtung abgelenkt, so daß die Gesamtwirkung leicht konvergierend ist. Die doppelseitige Netzlinse 31' ist also stärker, d.h. sie wirkt mehr konvergierend, als eine Einzel-Linse 131.

In der Tabelle sind computerberechnete Maße und Parameter für vier verschiedene Ausführungsformen einer fokussierenden Maske 31 angegeben, die mit zweiseitigen Netzlinsen vom Schlitztyp arbeitet. Die Parameter a, r, s, t und q, die nachstehend definiert werden, sind auch in Fig. 3 angezeigt. Für jede der in der Tabelle angegebenen Masken ist die Periodenlänge a gleich 0,762mm, die Elektrodendicke "t = O»O75 n™, und der Abstand q zwischen Maske und Schirm beträgt 13,72 mm. In der Tabelle sind alle Längenmaße in Millimetern und die Spannungen in Kilovolt angegeben. Bei den Berechnungen wurde davon ausgegangen, daß das Potential V₀ der Leisten 4-1 und 49 gleich 10 kV ist und daß das Potential des Netzes den Wert V_Q + AV = 11 kV hat. Die in der Tabelle aufgelisteten Größen f_e, f_Q, D_m und F sind in der Fig. 9 gezeigt. Die letzte Zeile der Tabelle gibt die Vorspannung (Av) an, die erforderlich ist, um die Fleckbreite am Schirm gleich einem Drittel der Periodenlänge des Leuchtstoffmusters zu machen. Dies ist die Farbreinheitsbedingung, um zu bewirken, daß die Elektronen-Teilstrahlen auf «•jeweils nur ein Leuchtstoff element ,jeder Dreiergruppe treffen,

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- 16 TABELLE

1 Maske Nr.

Elektrodendicke t (mm)	0,075	0,109	0,075	Il LfN Il CN Il O Il ·> Il O	0,075
Fensterbreite 2r (mm)	0,55	0,55	0,45	0,45
Elektrodenabstand 2s (mm)	0,05	0,10	0,05	0,10
Verhältnis s/r	0,091	0,182	0,111	0,222
Brennweite f für paraxiale Strah len (mm)	3?975	3,750	2,900	2,875
Brennweite f für Eandstrahlen (mm)	1,400	1,925	1,300	1,625
Ort minimaler Fleckbreite "F (mm)	1,775	2,250	1,575	1,875
Minimale Fleckbreite Dm - fe ^ O	(mm) 0,1475	0,0925	0,0950	0,0700
Vorspannung für Farbreinheit (Kilovolt)	0,127	0,089	0,102
~T ep 540 - 1-Va

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Für die Maske Nr. 1 aus der Tabelle beispielsweise gilt, daß im Falle einer Endanodenspannung von 10 kV die zur Erzielung der Farbreinheit erforderliche Vorspannung nur 0,109 kV beträgt. Im Falle der gebräuchlicheren Endanodenspannung von 25 kV ist die erforderliche Vorspannung proportional höher, d.h. gleich 0,273 kV. Diese Spannung ist beträchtlich niedriger als die Vorspannung von 0,625 kV, die man im Falle einer Endanodenspannung von 25 kV für eine herkömmliche Quadrupol-Fokussierungsmaske benötigt, welche die gleiche Periodenlänge a und die gleiche Fensterbreite 2r wie die Netzlinsen-Maske Nr. 1 hat. Aus der Tabelle läßt sich entnehmen, daß eine Verminderung der Fensterbreite von 0,55 mm auf 0,45 mm (Maske Nr. 3 anstatt Maske Nr. 1) die Linse stärker macht, so daß die für Farbreinheit erforderliehe Vorspannung von 0,109 kV (Maske Nr. 1) auf 0,089 kV (Maske Nr. 3) absinkt. Ferner läßt sich erkennen, daß eine Verminderung des Elektrodenabstandes von 0,10 mm auf 0,05 (vgl. Maske Nr. 2 gegenüber Maske Nr. 1,oder Maske Nr. 4 gegenüber Maske Nr. 3) ebenfalls zur Verstärkung der Linsenwirkung führt.

Die vorstehend beschriebene Netzlinsen-Maske 31 wirkt fokussierend nur in der Horizontalrichtung, da sich die Leisten 41 und 4-9 in Vertikalrichtung erstrecken. In den Figuren 6 und 7 ist eine Netzlinsen-Fokussierungsmaske 231 gezeigt, die eine Fokussierung sowohl in der Horizontalrichtung als auch in der Vertikalrichtung bewirkt. Diese Maske enthält eine erste Maskenplatte 241, die zwischen der Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 35 und dem Schirm 29 angeordnet wird. Die Maskenplatte 24-1 hat eine große Anzahl von Öffnungen oder "Fenster" 243. Diese Fenster 243 sind vorzugsweise rechteckig und in Spalten angeordnet, welche parallel zur Längsrichtung (Vertikalrichtung) der Leuchtstoffstreifen R, G und B verlaufen, wobei jeder Dreiergruppe von Leuchtstoffstreifen jeweils eine Spalte von Fenstern zugeordnet ist. Eine leitende Netzelektrode 247 wird mittels eines ersten Isolatorgliedes 245 in dichtem Abstand in

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Längsrichtung der Föhre von der Maskenplatte 241 weggehalten» Das Isolatorglied besteht beispielsweise aus dem weiter oben erwähnten Werkstoff Pyralin und hat eine Dicke in der Größenordnung von 0,025 bis 0,075 mm« Die Netzelektrode 24-7 ist der oben beschriebenen Netzelektrode 47 gleiche Zwischen der Netzelektrode 247 und dem Schirm 29 befindet sich eine zweite Maskenplatte 249» Die zweite Maskenplatte 249 enthält ebenfalls eine große Anzahl von Öffnungen oder "Penstern" 253« die mit den Fenstern 243 in der ersten Maskenplatte 241 fluchten_β Ein zweites Isolatorglied 2519 das ebenfalls aus Pyralin bestehen und etwa 0,025 bis 0,075 mm dick sein kann, trennt die zweite Maskenplatte 249 von der Netzelektrode 247«, Die Maskenplatten und 249 bilden in Kombination mit der leitenden Netzelektrode 247 eine zweiseitig wirkende Netzlinsen-Fokussierungsmaske 231, bestehend aus einer Vielzahl von Netzlinsen zum Durchlassen und Fokussieren der Elektronenstrahlen 37A, 37B und 37C auf zugeordnete Leuchtstoffstreifen-Dreiergruppen auf dem Schirm 29° Bei dieser Ausführungsform wird an den Schirm 29 und an die Maskenplatten 241 und 249 eine erste positive Spannung V_Q von etwa 25 000 Volt gelegt«. Eine zweite positive Spannung V_Q 4-Δν, die etwa gleich 25 000 Volt plus etwa 250 bis 350 Volt ist, wird an die Netzelektrode 247 gelegte Die Elektronenstrahl-Erzeugungseinrichtung 35 wird durch geeignete Spannungen angeregt, um die drei konvergierenden Strahlen 37A, 37B und 370 zu erzeugen. Durch die an die Maskenplatten 241 und 249 und an die Netzelektrode 247 gelegten Spannungen werden elektrostatische Felder in den Fenstern 243 und 253 erzeugt«.

Wie in Fig„ 6 gezeigt, sind die Fenster 243 und 253 vorzugsweise rechteckig mit einer horizontalen Ausdehnung 2r und einer vertikalen Ausdehnung 2r", wobei r < r'. Da die Horizontalausdehnung 2r kleiner ist als die Vertikalausdehnung 2r', haben die Teilstrahlen in der horizontalen Ebene kürzere Brennweiten und werden daher stärker fokussiert als die Teilstrahlen in der vertikalen Ebene. Dieses Verhalten

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ist notwendig für einen Streifen- oder Linienschirm, dessen Leuchtstoffstreifen sich in der vertikalen Richtung erstrecken.

Vorstehend wurden zweiseitige Netzlinsen-Fokussierungsmasken 31 und 231 beschrieben, die schlitzförmige bzw. im wesentlichen rechteckige Fenster haben. Man kann den Öffnungen oder Fenstern der zweiseitigen Netzlinsen-Fokussierungsmaske jedoch auch eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt geben, wenn statt eines Streifenschirms ein Punkteschirm verwendet wird. Eine solche Netzlinsen-Fokussierungsmaske 231' ist in den Figuren 8a und 8b gezeigt, worin für Teile, die Teilen in den Figuren 6 und 7 entsprechen, die gleichen Bezugszahlen wie dort verwendet werden, allerdings mit einem nachgesetzten Apostroph.

Kreisrunde Fenster bewirken eine zylindersymmetrische Potentialverteilung um die Achse der Linse. Die Brennweite f_Q für paraxiale Strahlen bei einer zylindersymmetri-

sehen zweiseitigen Linse, die ein Fenster mit einem Radius (Halbbreite) r und einen Abstand s zwischen Maskenplatte und Netzelektrode hat, ist durch folgende allgemeine Formel gegeben:

f₀ = (2sV₀/AV)/tanh (1,32 s/r). (3)

Die entsprechende allgemeine Formel für eine einseitige zylindersymmetrische Linse lautet:

f₀ = 2(2sVo/ AV)/tanb (1,32 s/r). (3a)

Die Formel (3a) spiegelt den Umstand wieder, daß eine einseitige Linse nur halb so stark wie eine zweiseitige Linse ist und damit eine doppelt so große Brennweite für paraxiale Strahlen hat. Für die hier beschriebene spezielle Netzlinse ist das Verhältnis s/r (Längsabstand s zu Radius r des Fensters) viel kleiner als 1 (s/r«/|). Für diese Bedingung reduziert sich der Term tanh (1,32 s/r) auf den

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Ausdruck 1,32 s/r, und die Formel (3) für die Brennweite paraxialer Strahlen, vereinfacht sich folgendermaßen ;

f₀ = 2rV₀/i,32ÄV. (4)

Unter der Bedingung s/r «1 ist also die Brennweite f,.der Netzlinse für paraxiale Strahlen im wesentlichen unabhängig vom Abstand s» Dies gilt auch für den Fall einer schlitzförmigen Netzlinse wie etwa der Linse 31, wie sich aus der obenstehenden Tabelle entnehmen läßt«,

Nicht alle Linsenstrukturen, die zwischen Ein- und Austrittsseite eine elektronendurchlässige Elektrode wie z.B. die Netzelektrode 47 oder 247 aufweisen, verhalten sich wie typische Netzlinsen oder gehorchen der obigen Formel "¹^ (Zf.)_o Die US-Patentschrift 3 586 900 beispielsweise offenbart in der dortigen Figo 8 eine einseitige Struktur, bei welcher eine perforierte Maskenplatte mit Fenstern eines Radiusses r von 0,25 mm in einem Längsabstand s gleich 0,25 mm von einer Netzelektrode angeordnet ist» Der Abstand q zwischen der Netzelektrode und dem Schirm ist mit 20 mm angegebene Bei dieser Struktur ist das Verhältnis s/r = 1, der Ausdruck tanh (1,32 s/r) ist annähernd gleich 1, womit die obige Formel (3a) lautet?

f₀ = 4sV_Q/AV_o (4a)

Löst man die Gleichung (4a) nach der Vorspannung AV auf, die erforderlich ist, um die Elektronenstrahlen auf dem Schirm zu fokussieren, dann erhält man; 30

AV 2? 4sV_o/f_o„ (5)

Diese Gleichung (5) liefert eine Vorspannung von 1 kV für ein Endanodenpotential von 20 kV, einen Abstand q = f_Q = 20 mm und einen Längsabstand s = 0,25 mm» Dieser errechnete Wert ist in guter Übereinstimmung mit dem in der US-Patentschrift 3 586 900 angegebenen Fokussierungs-Vorspannungswert von 1,1 kV« - 21 -

Die relativ hohe Fokussierungs-Vorspannung, die bei der Struktur nach der erwähnten US-Patentschrift erforderlich ist, sei in Vergleich gesetzt mit der erforderlichen Vorspannung für die hier beschriebenen zweiseitigen Netzlinsenstrukturen 31, 231 oder 231', und zwar unter Verminderung des Längsabstandes s auf nur 0,050 mm und ansonsten gleichen Parametern wie im Falle der erwähnten Patentschrift. Da in diesem Fall bei den zweiseitigen Netzlinsenstrukturen das Verhältnis s/r (d.h. der Verhältniswert 0,050/0,25) viel kleiner ist als 1, läßt sich die zur richtigen Fokussierung erforderliche Vorspannung aus der Formel (4-) errechnen:

AV= 2rV_o/i,32f_o

AV = 2(0,25 mm)(2OkV)

1,32 (20 mm)

Av = 0,378 kV. (6)

Die resultierende Vorspannung von 378 Volt für die hier behandelten Netzlinsenstrukturen mit einem weit unter 1 liegenden s/r-Verhältniswert ist beträchtlich niedriger als die Fokussierungs-Vorspannung von 1 kV, die bei der Struktur nach der US-Patentschrift 3 586 900 erforderlich ist, wo das Verhältnis s/r gleich 1 oder größer ist.

Die vorliegenden Netzlinsenstrukturen, bei denen der Längsabstand (d.h. der in Längsrichtung der Röhre gemessene Abstand) zwischen Elektroden viel kleiner ist als die halbe Breite der Öffnungen oder Fenster (d.h. s/r«i), bringt eine viel stärkere Linsenwirkung als sie bisher mit einer Färbselektionsvorrichtung für Kathodenstrahlröhren erzielt werden konnte.

Außerdem haben die nach der vorliegenden Erfindung aufgebauten Netzlinsen-Fokussierungsmasken, bei denen das Verhältnis s/r«i ist, nicht die tunnelähnlichen Fenster, die man bei den bekannten Farbselektionsvorrichtungen findet und die zur Folge haben, daß die Durchlässigkeit für schrä-

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ge Teil strahl en nahe den Rändern der Vorrichtung drastisch, vermindert ist» Außerdem sind die relativ dünnen erfindungsgemäßen Netzlinsen-Fokussierungsmasken leichter in nichtebene Formen zu bringen als die bekannten Strukturen wie ZoBo die in der oben erwähnten US-Patentschrift beschriebene Vorrichtungο

Vorstehend wurden als Ausführungsbeispiele der Erfindung Netzlinsen-Fokussierungsmasken beschrieben, deren Linsen rechteckigen Querschnitt haben, wie er durch die Leisten 41 und 49 bzwc durch die Maskenplatten 241 und 249 definiert wirdo Natürlich ist die Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt, d-tu die Linsen können auch andere Querschnittsformen haben, zJ. kreisrund, oval oder trapezförmig*

Die starke Fokussierungswirkung der Netzlinse kann mit anderen Strukturen zur Farbselektion kombiniert werden, um Mischformen zu erhalten, wie sie z*B„ in den Figuren 10 bis 12 gezeigt sind= Die Figuren 10a und 10b zeigen eine fokussierende Maske 331 mit doppelseitigen Quadrupol-Netzlinsen« Die Maske 331 enthält eine Vielzahl vertikal angeordneter leitender Leisten 341 und eine Vielzahl horizontal verlaufender leitender Leisten 342» Ein isolierendes Material 344 wie Z₀B₀ das weiter oben erwähnte Pyralin sorgt für elektrische Isolation zwischen den Leisten 341 und 342 der Quadrupol-Struktur«, Eine leitende Netzelektrode 347 wird durch ein Isoliermaterial 345 (z„B. ebenfalls Pyralin) in dichtem Längsabstand s zu den leitenden Leisten 342 gehalten_o Die vertikalen und horizontalen Leisten 341 und 342 bilden eine erste Quadrupol-Linse mit einer Vielzahl von Fenstern 343? die jeweils nur einer Dreiergruppe von Leuchtstoffstreifen auf dem Schirm 29 zugeordnet sind. Jedes der Fenster 343 hat eine Halbbreite r, gemessen in Querrichtung von der Mitte des Fensters bis zu seinem Rand. Wie in Figo 10b gezeigt, ist eine Vielzahl zweiter horizontal verlaufender leitender Leisten 350 vorgesehen (von denen

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nur eine dargestellt ist), die durch einen Isolator 34-8 in geringem Längsabstand s zur leitenden Netzelektrode 34-7 gehalten werden. Die Leisten 350 sind mit den Leisten 342 der ersten Quadrupol-Struktur ausgerichtet. Ferner ist eine Vielzahl zweiter vertikal verlaufender leitender Leisten 34-9 vorgesehen, die mit den leitenden Leisten 34-1 ausgerichtet sind und durch ein Isoliermaterial 352 im Abstand von den Leisten 350 gehalten werden. Die leitenden Leisten 34-9 und 350 bilden eine zweite Quadrupol-Linse, die in Verbindung mit der ersten Quadrupol-Linse und der Netzelektrode 34-7 die doppelseitige Quadrupol-Netzlinsenstruktur der fokussierenden Maske 331 bilden.

Für den Betrieb der fokussierenden Maske 331 sind drei Spannungen erforderlich. Bei einer möglichen Betriebsart wird ein erstes Potential V_Q, das gleich dem Endanodenpotential ist, an die Netzelektrode 34-7 gelegt. Ein zweites Potential, das etwas weniger positiv (um das Maß -AV.) als das Endanodenpotential ist, wird an die vertikal verlaufenden Leisten 34-1 und 34-9 gelegt. Ein drittes Potential, das gegenüber dem Endanodenpotential leicht positiv ist (um das EaB ZsX^) 1 wird an die horizontal laufenden Leisten 34-2 und 350 gelegt. Die Netzlinsen struktur 331 fokussiert die Elektron en strahl en in der horizontalen Ebene und defokussiert sie in der vertikalen Ebene, jedoch mit niedrigeren Spannungen, als es bisher mit einer herkömmlichen Quadrupol-Pokussierungsmaske möglich war. Alternativ sind auch andere Betriebsarten möglich; wenn die vertikalen Leisten 34-1 und 34-9 auf dem niedrigsten Potential sind, dann liegen die horizontalen Leisten 34-2 und 350 auf dem höchsten Potential und die Netzelektrode 34-7 auf einem dazwischenliegenden Potential, wobei irgendeines dieser drei Potentiale gleich dem Endanodenpotential V_Q sein kann.

In den Figuren 11a und 11b ist eine Ausführungsform einer, fokussierenden Maske 4-31 gezeigt, die mit doppelseitigen Dipol/Quadrupol-Netzlinsen arbeitet. Die Maske 4-31 enthält

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eine erste Maskenplatte 4-4-1 mit einer großen Anzahl rechteckiger Öffnungen oder Fenster 443„ Jedes Fenster 443 hat eine Halbbreite r, gemessen von der Mitte bis zum Rand des Fensters., Die Fenster 4-4-3 sind in Spalten angeordnet, die parallel zur Längsrichtung der Leuchtstoffstreifen R, G und B liegen ο Die grünen Leuchtstoffstreifen sind jeweils in der Mitte jeder Dreiergruppe und fluchten jeweils mit den Zwischenräumen zwischen den F en st er spalt en» Das heißt, die sich vertikal erstreckenden Stege der Maskenplatte 4-4-1 sind über den grünen Streifen zentriert« Auf der dem Schirm zugewandten Seite der Maskenplatte 4-4-1 erstreckt sich über jede Spalte von Fenstern 4-4-3 von oben nach unten ein Leiter 445o Die Leiter 4-4-5 befinden sich jeweils gegenüber den Grenzen der L eucht stoff-Dr ei er gruppen, d„h„ gegenüber den Grenzen zwischen jeweils einem roten Leuchtstoffstreifen R und einem blauen Leuchtstoffstreifen B. In alternativer Ausführungsform können sich die Leiter 4-4-5 auch, auf der dem Strablerzeugungssystem zugewandten Seite der Platte 4-4-1 von oben nach unten über die Fen st er spalt en erstrecken«, Die Leiter 4-4-5 sind parallel zu den Leuchtstoff streif en R, G und Bo Die Leiter 4-4-5 befinden sich in derartiger Position über jedem Fenster 4-4-3, daß, vom Strahlerzeugungssystem 35 aus gesehen, zwei im wesentlichen gleich große elektronendurchlässige Fensterteile gebildet werden«, in einem geringen Abstand s (gemessen in Längsrichtung der Röhre) von den Leitern 4-4-5 befindet sich eine leitende Netzelektrode 447o Geeignete Isolatoren z.B_o aus dem oben erwähnten Werkstoff Pyralin sind zwischen den Leitern und der Maskenplatte 4-4-1 und der Netzelektrode 4-4-7 angeordnet, um die erwähnten Teile elektrisch voneinander zu isolieren,, Dieses Isoliermaterial hat eine Dicke von etwa 0,025 bis O₉O75 mm» Auf der anderen Seite der Netzelektrode 4-4-7 befindet sich eine zweite Maskenplatte 4-4-9, die mit der ersten Maskenplatte 4-4-1 ausgerichtet ist, und eine Vielzahl zweiter Leiter 4-55, die mit den Leitern 4-4-5 ausgerichtet sind, um eine doppelseitige Struktur zu bilden»

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Zum Betreiben der mit Dipol/Quadrupol-Netzlinsen arbeitenden Fokussierungsmaske 431 sind drei Spannungen erforderlich. Bei einer möglichen Betriebsart wird ein erstes Potential V₀, das gleich dem Endanodenpotential ist, an die Netzelektrode 447 gelegt; ein zweites Potential, das etwas weniger positiv (um ein Maß - AV ) als das Endanodenpotential ist, wird an die Leiter 445 und 455 gelegt. Ein drittes Potential, das gegenüber dem Endanodenpotential leicht positiv ist (um ein MaßiWp) wird an die Maskenplatten 441 und 449 gelegt. Solange die drei Potentiale relativ zueinander die gleiche Bemessung behalten, kann ein beliebiges von ihnen gleich dem Endanodenpotential gemacht werden. Die Maske 431 bewirkt eine Defokussierung in Vertikalrichtung und eine Fokussierung und Ablenkung in Horizontalrichtung bei einer niedrigeren Vorspannung, als es mit herkömmlichen Dipol/Quadrupol-Farbselektionsvorrichtungen wie etwa nach der US-Patentschrift 4 316 126 möglich war.

In den Figuren 12a und 12b ist eine mit doppelseitigen Dipol-Netzlinsen arbeitende Fokussierungsmaske 531 dargestellt, die ein erstes und ein zweites leitendes Glied 541 und 542 aufweist. Die leitenden Glieder 541 und 542 liegen in einer gemeinsamen Ebene parallel zu einer Netzelektrode 547. Sie werden durch einen geeigneten Isolator, der beispielsweise aus dem oben erwähnten Pyralin besteht und eine Dicke von etwa 0,025 bis 0,075 mm hat, in dichtem Abstand s (in Längsrichtung der Röhre gesehen) von der Netzelektrode 547 gehalten. Jedes der leitenden Glieder 541 und 542 besteht aus beabstandeten leitenden Leisten 541a bzw. 542a, die an einem Ende durch eine Verbindungsleiste 541a bzw. 542b miteinander verbunden sind. Die Leisten 541a des einen leitenden Gliedes 541 sind verkämmt mit den Leisten 542a des Gliedes 542 angeordnet. Die Bereiche zwischen den verkämmten Leisten bilden die Öffnungen oder Fenster 543. Bei dieser doppelseitigen Dipol-Netzlinsenstruktur 531 wird die Halbbreite r der Fenster jeweils gemessen in Querrichtung von einer der Leisten 541a bis zur Mitte des Weges

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ζυΓ nächstbenachbarten Leiste 542a«. Die leitenden Leisten 542a des Gliedes 542 sind über den grünen Leuchtstoffstreifen 29 auf dem Schirm zentriert und erstrecken sich parallel dazu« Die leitenden Leisten 541 a liegen den Grenzen zwischen jeweils einem roten Leuchstoffstreifen R und einem blauen Leuchstoffstreifen B gegenüber. Auf der anderen Seite der Netzelektrode 547 befindet sich ein drittes und ein viertes leitendes Glied 549 ¹^d 550, die in einer gemeinsamen Ebene liegen und durch einen geeigneten Isolator, der etwa 0,025 bis 0,075 ^mm dick ist, in dichtem Abstand s (gesehen in Längsrichtung der Röhre) zur Netzelektrode 5^7 gehalten werden,, Die leitenden Glieder 549 und 55Ο bestehen ebenfalls aus miteinander verkämmten beabstandeten Leisten 549a und 55Oa, die an jeweils einem Ende durch eine Verbindungsleiste 549t> bzw. 55Ob miteinander verbunden sind» Die Leisten 549a sind mit den Leisten 541a ausgerichtet, und die Leisten 55Oa sind mit den Leisten 542a ausgerichtet, um die doppelseitige Struktur zu bilden.

Zum Betreiben der aus doppelseitigen Dipol-Netzlinsen bestehenden fokus si er en den Maske 531 sind drei Spannungen erforderlich» In einer möglichen Betriebsart wird ein erstes Potential Vq +AV₂, das gegenüber dem Endanodenpotential Vq positiv ist, an das erste und an das dritte leitende Glied 541 und 549 gelegt«. Ein zweites Potential V_Q -AV^, das gegenüber dem Endanodenpotential negativ ist, wird {an das zweite und das vierte leitende Glied 542 und 550 gelegt. An die Netzelektrode 547 wird ein drittes Potential Vq gelegt, das gleich dem Endanodenpotential ist. Auch hier sind andere Betriebsarten möglich; solange man die Potentiale relativ zueinander wie vorstehend bemißt„ kann irgendeines dieser drei Potentiale gleich dem Endanodenpotential Vq gemacht werden ο Die fokussierende Maske 531 bewirkt eine horizontale Fokussierung und eine horizontale Ablenkung bei einer niedrigeren Vorspannung, als es mit einer herkömmlichen Dipol-Farbselektionsvorrichtung ohne Netzelektrode möglich war_o

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Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsforraen von Netzlinsen-Fokussierungsmasken bewirken eine starke Fokussierung der Elektronenstrahlen, weil der in Längsrichtung der Röhre gemessene Abstand ("Längsabstand") s zwischen der Netzelektrode und den leitenden Gliedern der Maske klein ist im Vergleich zur Halbbreite r der Fenster in den leitenden Gliedern. Dieser kleine Verhältniswert (d.h. die Bedingung s/r<<i)ist es, wodurch die Netzlinse ihre einzigartigen Eigenschaften bekommt. Nicht nur

die Brennweite f_Q für paraxiale Strahlen ist klein,

sondern die Brennweite f ist es ebenfalls, sogar noch kleiner (wie aus der obigen Tabelle und aus Fig. 9 ersichtlich). Dieser kleine Wert von f hat zur Folge, daß die Entfernung zum Ort F minimaler Fleckbreite viel kürzer ist

als die Brennweite f_Q für paraxiale Strahlen, wodurch die Linse ungewöhnlich stark wird. Im Gegensatz hierzu ist bei den bekannten Linsenstrukturen, wo das Verhältnis s/r ungefähr gleich 1 oder größer ist, die Brennweite für die Randstrahlen nahezu gleich der Brennweite für die

paraxialen Strahlen, und beide Brennweiten sind relativ groß. Die bekannte Linsenstruktur bildet einen anderen Linsentyp als die erfindungsgemäße Netzlinse und wird manchmal als Davisson-Calbick Linse (vgl. Phys. Rev. Vol. 38, Seite 585 (1931)) bezeichnet, bei der es sich um eine sehr schwache Linse handelt und die eine hohe Fokussierungsvorspannung erfordert.

Um zu gewährleisten, daß die sich infolge der Netzelektrode ergebende Potentialverteilung quer zur Längsachse relatiν gleichmäßig oder glatt ist, muß die Anzahl der Netzöffnungen möglichst groß sein und sollte die Durchlässigkeit des Netztes so hoch wie möglich sein, um den Vorteil der fokussierenden Maske maximal zu machen. Das heißt, die Maschenweite der Netzelektrode sollte klein im Vergleich zur Breite der Leuchtstoffstreifen sein.

Als Beispiel sei eine Netzelektrode betrachtet, die durch

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Ätzen einer 0,0125 mm dicken Folie hergestellt ist, derart, daß sich 16 quadratische Öffnungen pro Millimeter ergeben und die Stegbreite zwischen den Öffnungen jeweils 0,0125 mm beträgt«. Eine solche Netzelektrode hat eine Durchlässigkeit von 64-$«, Verwendet man außerdem ein Elektrodensystem aus horizontalen und vertikalen Leisten mit einer Breite von jeweils 0,2 mm und einer Periode von 0,75 mm, wie es in Pig«, 6 gezeigt ist, jedoch mit 2r = 2r' = O₉55 mm, dann ergibt sich für das Elektrodensystem eine Durchlässigkeit von 5^« Eine Netzlinsen-Fokussierungsmaske, die durch Kombination der horizontalen und vertikalen Leisten mit der erwähnten geätzten Netzelektrode hergestellt ist, hat dann eine Gesamtdurchlässigkeit, die gleich dem Produkt der einzelnen Durchlässigkeiten ist, also gleich 35$. Dieser Wert ist ungefähr doppelt so groß wie die Durchlässigkeit einer herkömmlichen Schattenmaske. Die Durchlässigkeit der Netzlinsen-Fokussierungsmaske ist noch größer, wenn man z»B„ ein Elektrodensystem mit nur vertikalen Leisten einer Breite von jeweils 0,2 mm verwendet, wie es in Figo 2 dargestellt ist-, Die Durchlässigkeit dieses Elektrodensystems beträgt 73$, und wenn man dieses System mit der Netzelektrode kombiniert, ergibt sich eine resultierende Durchlässigkeit von

So wurde eine mit doppelseitigen Netzlinsen vom Schlitztyp arbeitende fokussierende Maske 31 ähnlich der Maske nach Figo 2 unter Verwendung eines "250-Gauge"-Netzes (oder 10 Öffnungen je Millimeter) mit einer Elektronendurchlässigkeit von 68$ hergestellt. Das Netz wurde elektrisch isoliert zwischen Elektroden angeordnet, die einen kreisförmigen Querschnitt von 0,21 mm hatten und mit einer Periodizität a = 0,76 mm aufeinanderfolgten. Die Durchlässigkeit dieses Elektrodensystems betrug 21,8/30 = 73$. Die Gesamtdurchlassigkeit der aus Elektrodensystem und Netz bestehenden Linsenmaske war daher gleich 0,73 · 0,68 = 4-9$, was etwa 2,5-mal so groß wie die Durchlässigkeit einer herkömmlichen nicht-fokussierenden Schattenmaske ist. Der Ab-

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stand s zwischen den Elektroden und dem Netz betrug

0,025 rom, und die Breite 2r der Öffnungen betrug 0,55 mm-Dies ergab ein Verhältnis s/r von 0,092, also einen kleinen Wert wie vorgeschrieben. Eine Oomputerberechnung dieser Netzlinsen-Fokussierungsmaske 31 ergab eine Farbreinheits-Vorspannung (AV) ^ 0,080 kV für eine Endanoden-

cp

spannung von 10 kV. Der experimentell ermittelte Wert für die zur Farbreinheit führende Vorspannung (Av) war un-

cp

gefähr 0,090 kV. Würde man die En dan ο den spannung auf den
üblicheren Wert von 25 kV erhöhen, dann ergäbe sich für

die Vorspannung ein Wert 0,225 kV. Dieser Wert ist wesentlich niedriger als der erforderliche Vorspannungswert für irgendeinen anderen der heutzutage gebauten Typen fokussierender Masken mit der gleichen Durchlässigkeit und der gleichen Periodenlänge.

Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE

   DR. DIETER V. BEZÖLÜ

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

   D-8OOO MUENCHEN 86

   RCA 77 939 Ks/Ei

   U.S. Serial No. 4-80,762 Piled: March 31, 1983

   ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

   TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

   RGA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

   Kathodenstrahlröhre mit fokussierender Maske

   Patentansprüche

   Kathodenstrahlröhre mit folgenden Teilen:

   a) einem Bildschirm, der aus einer Vielzahl von Leuchtstoff elementen unterschiedlicher Emissionsfärben

   10 steht, die in zyklischer Reihenfolge in benachbarten Gruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe ein Leuchtstoffelement jeder der verschiedenen Emissionsfarben enthält;

   b) einer Einrichtung zur Erzeugung mehrerer zum BiId-15 schirm gerichteter Elektronenstrahlen;

   c) einer zwischen dem Bildschirm und der strahlerzeugenden Einrichtung angeordneten Farbselektionsvorrichtung, die eine Vielzahl von Linsen bildet, um Teile der Elektron enstrahlen auf zugeordnete Leuchstoff-

   20 gruppen des Bildschirms durchzulassen und zu fokus-

   - 2

   sieren, und die eine erste Elektrode mit mindestens einem Linsenglied und eine zweite Elektrode mit zwei entgegengesetzten Hauptoberflächen enthält, wobei die eine Hauptoberfläche elektrisch isoliert in einem Längsabstand s von der ersten Elektrode angeordnet

   ist,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die zweite Elektrode ein leitendes Netz oder Gitter (47, 47\ 247, 247', 347, 447, 547) ist, dessen Öffnungen kleine Dimensionen im Vergleich zu den Leuchtstoffel ementen (R, G, B) haben; daß das Linsenglied der ersten Elektrode (41, 41', 241, 241 \ 341, 342, 441, 445, 541, 542) eine Anordnung von Penstern (43, 243, 243', 343, 443, 543) enthält, deren jedes nur einer Leuchtstoffgruppe zugeordnet ist und eine Halbbreite r hat; daß das Linsenglied derart nahe am leitenden Netz oder Gitter angeordnet ist, daß das Verhältnis des Längsabstandes s zur Halbbreite r der Fenster viel kleiner als 1 ist (s/r « 1) , wodurch die Elektroden eine starke Linsenwirkung bringen»

   Kathodenstrahlröhre nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbbreite r der Fenster (43, 243, 243', 343, 443, 543) die in Querrichtung gemessene Entfernung von der Mitte des Fensters bis zu dessen Rand

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine dritte Elektrode enthält, die mindestens ein Linsenglied (49, 49', 249, 249', 349, 35O₉ 449, 4559 549) aufweist und in einem Längsabstand s von der anderen Hauptoberfläche des leitenden Netzes oder Gitters (47, 47', 247, 247', 3^7, 447, 547) angeordnet istο

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß das Linsenglied (249, 249') der dritten Elektrode eine Anordnung von Fenstern (253, 253') enthält, deren jedes nur einer Leuchtstoffgruppe zugeordnet ist und, gemessen in Querrichtung von seiner Mitte bis zu seinem Rand, eine Halbbreite r hat, und daß das Linsenglied derart nahe am leitenden Netz oder Gitter (247, 247') angeordnet ist, daß das Verhältnis des Längsabstandes s zur Halbbreite r der Fenster viel kleiner ist als 1 (s/r « 1).

   5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Anlegen einer ersten Spannung (Vq) an das Linsenglied der ersten Elektrode und eine Einrichtung zum Anlegen einer zweiten Spannung (V_Q + AV, V_Q) an das leitende Netz oder Gitter (47, 47', 247, 247', 347, 447, 5^7) enthält.

   6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Anlegen einer dritten Spannung (V_Q, V_Q -AV^, V_Q +AV₂) an das Linsenglied (49, 49', 249, 249¹, 349, 350, 449, 455, 549) der dritten Elektrode enthält.

   7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsenglied der ersten Elektrode aus einer ersten metallenen Maskenplatte (241, 241', 441) besteht.

   8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Fenster (243, 443) in der ersten Maskenplatte (241, 441) im wesentlichen rechteckig sind.

   9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (243¹) in der ersten Maskenplatte (241') im wesentlichen kreisrund sind.

   10. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekenn-

   341196A

   zeichnet, daß das Linsenglied der dritten Elektrode aus einer zweiten metallenen Maskenplatte (24-9, 24-9') bestehtο

   11° Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1O_$ dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (253) in der zweiten Maskenplatte (251) im wesentlichen rechteckig sind»

   12o Kathodenstrahlröhre nach Anspruch. 1O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (253^!) in der zweiten Maskenplatte (251') im wesentlichen kreisrund sinde

   13° Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die erste Elektrode ein erstes Linsenglied (34-1, 4-4-5, 54-1) und ein zweites Linsenglied (34-2, 4-4-1, 54-2) enthält und daß das erste Linsenglied vom zweiten Linsenglied elektrisch isoliert ist»

   14-O Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Linsenglied aus einer Vielzahl erster (34-1, 54-1) und zweiter (34-2, 54-2) leitender Glieder bestehen«,

   15° Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (54-1) und die zweiten (54-2) leitenden Glieder verkämmt zueinander angeordnet sind und in einer gemeinsamen Ebene parallel zum leitenden Netz oder Gitter (54-7) liegen und daß jedes der zweiten leitenden Glieder einen Teil (54-2a) hat, der über einem cLsr Leuchtstoff elemente (G) einer Leuchtstoff gruppe zentriert ist=

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (34-1) und die zweiten (34-2) leitenden Glieder in zwei verschiedenen parallelen Ebenen liegen und daß die ersten leitenden Glieder orthogonal zu den zweiten leitenden Gliedern verlaufen.

   17· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Linsenglied aus einer Vielzahl schmaler Leiter (445)besteht und daß das zweite Linsenglied aus einer perforierten Platte (441) besteht, die eine Vielzahl von im wesentlichen rechteckigen Öffnungen hat, welche in Spalten angeordnet sind, und daß jeder der schmalen Leiter elektrisch isoliert im Abstand gegenüber der perforierten Platte angeordnet und über
   jeweils einer anderen der Spalten von Öffnungen zentriert ist und daß die perforierte Platte und die Leiter eine Anordnung von Fenstern (44-3) bilden, um Teile von Elektronenstrahlen durchzulassen, und daß zwischen benachbarten Leitern zwei Spalten von Fenstern liegen.