DE3743985A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit mehre­ ren Elektronenstrahlen und mit einer Korrektureinrichtung zum Korrigieren vertikaler Fehlkonvergenz, d.h. zum Konver­ gieren von Strahlverschiebungen der äußeren Strahlen nach oben oder unten.

Bei Elektronenstrahlröhren mit einem Inline-Elektronen­ strahlerzeugungssystem für Elektronenstrahlen, die zum Ab­ tasten eines Leuchtschirmes mit Farbstreifen abgelenkt wer­ den, tritt auf dem Leuchtschirm horizontale und vertikale Fehlkonvergenz auf. In Fig. 8A ist die Anordnung von Strahl­ flecken bei ordnungsgemäßer Konvergenz dargestellt. Die drei Strahlflecke werden von einem Elektronenstrahl 1 R zum Erzeugen roter Flecke, einem Elektronenstrahl 1 G zum Erzeu­ gen grüner Flecke und einem Elektronenstrahl 1 B zum Erzeu­ gen blauer Flecke, hervorgerufen. Die drei Strahlen werden im folgenden auch als roter Strahl 1 R, grüner Strahl 1 G bzw. blauer Strahl 1 B bezeichnet. Zur horizontalen Fehlkon­ vergenz gehören eine horizontale symmetrische und eine ho­ rizontale unsymmetrische Fehlkonvergenz. Bei der ersteren liegen die äußeren Strahlen, also der rote Strahl 1 R und der blaue Strahl 1 B äquidistant und symmetrisch in horizon­ taler Richtung vom mittleren, grünen Strahl 1 G ab, wie in Fig. 8D dargestellt. Bei der horizontalen unsymmetrischen Fehlkonvergenz liegt z.B. der blaue Strahl 1 B weiter vom grünen Strahl 1 G weg als der rote Strahl 1 R, wie dies in Fig. 8E dargestellt ist.

Auch bei vertikaler Fehlkonvergenz ist ein symmetrischer und ein unsymmetrischer Fall möglich, die in den Fig. 8B und 8C dargestellt sind, d.h. die äußeren Strahlen sind nach oben bzw. unten vom mittleren Strahl versetzt, oder sie sind beide in gleicher Richtung gegenüber dem mittleren Strahl versetzt.

Im Regelfall stellt die beobachtete Fehlkonvergenz eine Kombination aus symmetrischer oder unsymmetrischer horizon­ taler Fehlkonvergenz und symmetrischer oder unsymmetrischer vertikaler Fehlkonvergenz dar. Entsprechend unterschiedli­ che Korrekturen zum Herstellen von Konvergenz, wie in Fig. 8A dargestellt, sind erforderlich.

Vertikale unsymmetrische Fehlkonvergenz wird herkömmlicher­ weise durch einen sechspoligen Magneten 2 korrigiert, des­ sen Magnetfeld in Fig. 7A dargestellt ist. Er wird im Be­ reich der Endelektrone des Elektronenstrahlerzeugungssys­ tems um den Röhrenkörper herum angeordnet. Es wirken dann magnetische Kräfte F 1 und F 2 auf den blauen Strahl 1 B, der entsprechend nach unten bewegt wird, während Kräfte F 3 und F 4 auf den roten Strahl wirken, der ebenfalls nach unten verschoben wird. So wird die unsymmetrische vertikale Fehl­ konvergenz der drei Strahlen 1 R, 1 G und 1 B korrigiert, was in Fig. 7B veranschaulicht ist.

Das Feld des sechspoligen Magneten 2 führt jedoch dazu, daß die von den äußeren Strahlen 1 R und 1 B erzeugten Strahl­ flecke verzerrt werden, wie in Fig. 7B dargestellt, was zur Verschlechterung der Bildauflösung führt. Der Fleck des blauen Strahles 1 B auf der linken Seite von Fig. 7A wird durch die öffnende Wirkung der Kraft F 2 in plus 45 Grad-Richtung gedehnt und durch die Kraft F 1 in minus 45 Grad-Richtung gequetscht, was zu überfokussiertem Zustand in minus 45 Grad-Richtung führt. Der Strahlfleck ist dadurch schräg verzerrt und weist ein Halo 3 auf. Entsprechend ist der vom roten Strahl 1 R auf der rechten Seite erzeugte Fleck umgekehrt verzerrt. Die von den drei Strahlen 1 R, 1 G und 1 B erzeugten Flecke unterscheiden sich somit voneinan­ der in ihrer Form. Diese Formen sind aber durch keine be­ kannte Methode gemeinsam korrigierbar. Die Tatsache, daß das sechspolige Feld des Magneten 2 eine nicht korrigierba­ re Fleckverzerrung erzeugt, stellt seit langem ein Problem für optimale Auflösung einer Kathodenstrahlröhre dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathoden­ strahlröhre mit verringerter Fehlkonvergenz, insbesondere verringerter vertikaler Fehlkonvergenz anzugeben.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gege­ ben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre zeichnet sich durch einen außerhalb der Röhre im Bereich der Endelektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems angeordneten Magneten aus, der ein gleichförmiges Magnetfeld erzeugt. Dieses wirkt auf alle Elektronenstrahlen außer auf den oder die abgeschirmten. Dadurch ist es möglich, die nicht abgeschirm­ ten Strahlen zum Einstellen von Konvergenz zu verschieben, ohne daß dies zu Fleckverzerrungen führt, was durch das gleichförmige, homogene Magnetfeld bedingt ist. Durch beson­ dere Bauteile kann das gleichförmige Feld an den Orten der nicht abgeschirmten Strahlen konzentriert werden.

Durch die gesamte Anordnung ist es somit möglich, unsymme­ trische vertikale Fehlkonvergenz zu korrigieren, ohne daß die Form auch nur eines der Strahlen verzerrt wird.

Bei bisher bekannten Röhren mußte versucht werden, Strahl­ verzerrungen möglichst über das vom Ablenkjoch erzeugte Magnetfeld wieder zu korrigieren. Eine solche Korrektur ist bei einer erfindungsgemäßen Röhre nicht mehr erforderlich, wodurch diese Korrekturbedingung bei der Konstruktion des Ablenkjoches außer Acht gelassen werden kann, was es er­ möglicht, das Joch in bezug auf andere qualitätsverbessern­ de Feldeigenschaften zu optimieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre mit einem äußeren Magneten zum Erzeugen eines homo­ genen Magnetfeldes und mit einer magnetischen Anordnung, die elektrisch leitend mit der End­ elektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems verbunden ist;

Fig. 2 Teil-Längsschnitt durch die Röhre gemäß Fig. l im Bereich des Magneten und der magnetischen An­ ordnung;

Fig. 3 bis 5 Querschnitte durch Röhren am Ort des Magneten und der magnetischen Anordnung, mit Abschirmeinrich­ tungen zum Abschirmen des mittleren Elektronen­ strahls bzw. der beiden äußeren Elektronenstrah­ len bzw. eines äußeren Elektronenstrahles;

Fig. 6 Darstellung zum Erläutern verschiedener Maßnah­ men zum Korrigieren asymmetrischer vertikaler Fehlkonvergenz mit der Anordnung gemäß Fig. 2;

Fig. 7A und 7B Darstellungen zum Erläutern der Konvergenzein­ stellung mit Hilfe eines sechspoligen Magneten; und

Fig. 8A bis 8E Darstellungen zum Erläutern verschiedener Fehl­ konvergenzen.

Die Kathodenstrahlröhre 11 gemäß Fig. 1 weist einen Leucht­ schirm 12 mit streifenförmig angeordneten Leuchtstoffschich­ ten für rote, grüne bzw. blaue Farbe auf. Eine Schattenmas­ ke 13, die z.B. gitterförmig ausgebildet ist, steht in Strahlrichtung vor dem Leuchtschirm. Im Röhreninneren ist ein leitender Film 10 ausgebildet. Im Röhrenhals 9 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 14 mit drei Kathoden Kr, Kg und Kb montiert, die horizontal nebeneinander angeordnet sind und zum Erzeugen der bereits eingangs genannten drei Elektronenstrahlen 1 R, 1 G bzw. 1 B dienen. Für alle Kathoden K gemeinsam sind in Strahlrichtung hintereinander ein erstes Gitter G 1, ein zweites Gitter G 2, ein drittes Gitter G 3, ein viertes Gitter G 4 und ein fünftes Gitter G 5 ange­ bracht. Auf das fünfte Gitter G 5 folgt eine elektrostati­ sche Konvergiereinrichtung 6.

Die elektrostatische Konvergiereinrichtung 6 weist innere Ablenkelektroden 7 a und 7 b auf, die sich einander gegenüber stehen. Äußere Ablenkelektroden 7 c und 7 d stehen sich eben­ falls einander gegenüber, jedoch in einer äußeren Lage. Das dritte Gitter G 3, das vierte Gitter G 4 und das fünfte Git­ ter G 5 bilden eine elektrische Hauptlinse gemeinsam für alle drei Elektronenstrahlen 1 R, 1 G und 1 B. Diese über­ kreuzen einander im wesentlichen in der Mitte der Haupt­ linse, woraufhin sie so divergieren, daß der mittlere Strahl 1 G zwischen den inneren Ablenkelektroden 7 a und 7 b der elektrostatischen Konvergiereinrichtung 6 durchläuft, während der rote Seitenstrahl 1 R zwischen der inneren Ab­ lenkelektrode 7 a und der äußeren Ablenkelektrode 7 c und der blaue Seitenstrahl 1 B zwischen der inneren Ablenkelektrode 7 b und der äußeren Ablenkelektrode 7 d durchläuft. Diese Elektroden konvergieren die Strahlen auf den Leuchtschirm 13.

An den inneren Ablenkelektroden 7 a und 7 b liegt die Span­ nung des fünften Gitters G 5 an, die der Anodenspannung ent­ spricht. An den äußeren Ablenkelektroden 7 c und 7 d liegt eine Konvergenz-Hochspannung an, die niedriger ist als die Anodenspannung.

Die dargestellte Farbbildröhre 13 zeichnet sich insbesonde­ re durch eine Korrektureinrichtung 18 aus, die zwischen der Endelektrode, also dem fünften Gitter G 5 und der elektro­ statischen Konvergiereinrichtung 6 angeordnet ist. Sie weist eine magnetische Anordnung 15 auf, die elektrisch leitend mit dem fünften Gitter G 5 verbunden ist. Ein Magnet 17 ist außerhalb der Wand des Röhrenhalses 9 in Nachbar­ schaft zur magnetischen Anordnung 15 angebracht. Der Magnet 17 weist einen magnetischen Kern und eine Windung 16 auf, was es ermöglicht, der magnetischen Anordnung ein homogenes Magnetfeld zuzuführen. Die magnetische Anordnung 15 verfügt über einen Mittenzylinder 19, durch den der mittlere Strahl 1 G läuft, wodurch er vom homogenen Magnetfeld abgeschirmt wird. Weiterhin verfügt die Anordnung über zwei äußere Zy­ linder 20 und 21, die zu den beiden Seiten des Mittenzylin­ ders 19 mit vorgegebenem Abstand angebracht sind. Die äuße­ ren Zylinder 20 und 21 dienen dazu, das homogene Magnetfeld auf die Seitenstrahlen 1 R bzw. 1 B zu konzentrieren, die Räume 22 bzw. 23 durchlaufen, die jeweils zwischen einer Seite des Mittenzylinders 19 und einer Seite eines der Außenzylinder 20 bzw. 21 liegen. Diese einander gegenüber­ stehenden Seiten sind jeweils eben ausgebildet und sie ver­ laufen parallel zueinander.

Im folgenden wird die Funktion der gesamten Anordnung er­ läutert.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, erzeugt der außerhalb des Halses liegende Magnet 17 ein homogenes Magnetfeld 24, das auf die magnetische Anordnung 15 einwirkt, wodurch es in den Räumen 22 und 23 durch den Mittenzylinder 19 und die äußeren Zylinder 20 bzw. 21 konzentriert wird.

Für das Folgende sei angenommen, daß die drei Elektronen­ strahlen 1 R, 1 G und 1 B mit unsymmetrischer vertikaler Fehl­ konvergenz durch das fünfte Gitter G 5 hindurch zur magneti­ schen Anordnung 5 gelangen, wie in Fig. 3 dargestellt. Da­ bei läuft der mittlere Strahl 1 G durch den mittleren Ab­ schirmzylinder 19, während die Seitenstrahlen 1 R und 1 B durch die Räume 22 bzw. 23 laufen und dort durch das konzen­ trierte homogene Magnetfeld 24 beeinflußt werden, was zu einer Verschiebung nach unten führt. Dadurch ist die un­ symmetrische vertikale Fehlkonvergenz korrigiert, wie in Fig. 3A dargestellt. Da die Korrektur nur durch das homo­ gene Magnetfeld 24 bewirkt wird, bleiben die Seitenstrahlen 1 R und 1 B und damit die von ihnen erzeugten Strahlflecke unverzerrt.

In der Praxis ist es nicht möglich, das homogene Magnetfeld so zu sammeln, daß es den mittleren Strahl 1 G nicht beein­ flußt. Dieser wird daher gemeinsam mit den Seitenstrahlen 1 R und 1 B etwas nach unten verschoben, wodurch die Lage ge­ mäß Fig. 6B erreicht wird. Um alle drei Strahlen wieder nach oben zu schieben, wird ein Magnet 25 verwendet, der in Fig. 2 dargestellt ist. Er weist einen Aufbau ähnlich dem des Magneten 17 auf und er ist in Strahlenrichtung so mon­ tiert, daß er hinter der magnetischen Anordnung auf die Elektronenstrahlen wirkt. Er erzeugt ein homogenes Magnet­ feld 26, dessen Richtung derjenigen des Feldes in der magne­ tischen Anordnung 15 entgegengesetzt ist. Dieses Magnetfeld durchsetzt die elektrostatische Konvergiereinrichtung 6. Es führt dazu, daß die Verschiebung des mittleren Strahles 1 G zusammen mit den Seitenstrahlen 1 R und 1 B aufgehoben wird und demgemäß alle drei Strahlen 1 R, 1 G und 1B die gewünsch­ te konvergierte Lage einnehmen, wie in Fig. 6C dargestellt. Auch durch diese Maßnahme werden die Strahlflecke nicht ver­ zerrt, da die Korrektur ausschließlich durch ein homogenes Magnetfeld erzeugt wird. Das homogene Magnetfeld 26 kann dann weggelassen werden, wenn nur geringfügige Korrekturen zum Beheben von Fehlkonvergenz erforderlich sind.

Dem in der Windung 16 des Magneten 17 fließenden Strom kann ein Signal mit parabolförmigem Verlauf überlagert werden, wodurch es möglich ist, dynamische unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz für die entsprechenden Bereiche des Leucht­ schirmes zu korrigieren.

Leuchtfleckverzerrungen treten bei Konvergenzkorrekturen mit der angegebenen Anordnung erst bei starken Korrekturen auf. Z.B. verträgt die Verzerrung 5 Prozent bei einer Korrektur von 3 mm. Bei einer Korrektur von 1 mm tritt keine Verzerrung auf. Demgegenüber führt eine Konvergenzkorrektur von 1 mm bei einer herkömmlichen Röhre mit einem sechspoli­ gen Magneten zu einer Verzerrung von 70 Prozent bis 80 Pro­ zent.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist die magnetische Anordnung 15 zwei Hohlzylinder 28 und 29 auf, die zu beiden Seiten eines Raumes 27 liegen, den der mittlere Strahl 1 G durchläuft. Die beiden äußeren Strahlen 1 B und 1 R laufen durch die Hohlzylinder 28 und 29, wodurch sie gegen das homogene Magnetfeld 24 abgeschirmt sind. Die Hohlzylinder 28 und 29 konzentrieren gleichzeitig das homogene Magnet­ feld in den Raum 27 zwischen ihnen. Durch die Konvergenz­ korrektur wird der mittlere Strahl 1 G nach oben verschoben (Fig. 4), während die äußeren Strahlen im wesentlichen un­ beeinflußt bleiben, so daß die unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz korrigiert wird wie in Fig. 4B dargestellt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weist die magnetische Anordnung 15 lediglich einen einzigen Hohlzylinder 28 auf, durch den ein äußerer Strahl, im Beispiel der blaue Strahl 1 B läuft, wodurch er vom homogenen Magnetfeld 24 abge­ schirmt ist. Bei dieser Anordnung werden der mittlere Strahl 1 G und der andere äußere Strahl 1 R durch das homo­ gene Magnetfeld 24 nach oben verschoben (Fig. 5), wodurch die unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz korrigiert wird und nur symmetrische vertikale Fehlkonvergenz übrigbleibt, die durch eine (nicht dargestellte) Korrektureinrichtung korrigiert werden kann, die vor oder hinter der Korrektur­ einrichtung 18 für unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz angeordnet ist.

In den obigen Ausführungsbeispielen wurde von einer Katho­ denstrahlröhre mit einem einzigen Elektronenstrahlerzeu­ gungssystem für mehrere Elektronenstrahlen ausgegangen, wo­ bei eine elektrostatische Konvergenzeinrichtung vorhanden ist. Die angegebene Korrektureinrichtung kann jedoch auch bei Röhren mit anderen Elektronenstrahlerzeugungssystemen angewandt werden, z.B. bei solchen mit drei einzelnen Elek­ tronenstrahlerzeugern. In diesem Fall ist eine magnetische Anordnung wahlweise an der Endelektrode jedes Erzeugers vor­ handen. Es wird darauf hingewiesen, daß auch die Zahl der Elektronenstrahlen keine Rolle spielt, daß also auch mehr als drei Strahlen vorhanden sein können.

Wichtig ist, daß die magnetisch Anordnung mit der Endelek­ trode elektrisch leitend verbunden ist, so daß sie dasselbe Potential aufweist wie diese, und daß ein einstellbares homogenes Magnetfeld von außen auf solche Elektronenstrah­ len wirkt, die nicht von einer Abschirmeinrichtung umgeben sind. Vorzugsweise ist der Magnet zum Erzeugen des homoge­ nen Magnetfeldes ein Elektromagnet, wodurch es möglich ist, die unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz für alle Stel­ len des Bildschirmes zu korrigieren. Dabei wird in keinem Fall der Strahl verzerrt, da die Korrektur ausschließlich durch ein homogenes Feld erfolgt.

Claims (7)

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahler­ zeugungssystem, gekennzeichnet durch

• - eine magnetische Anordnung (15), die elektrisch leitend mit der Endelektrode (G 5) des Elektronen­ strahlerzeugungssystems (14) verbunden ist und die eine Abschirmeinrichtung (19) zum Abschirmen mindes­ tens eines von mehreren Elektronenstrahlen aufweist, und
• - einen Magneten (17), der im Bereich der magnetischen Anordnung außen am Röhrenhals angeordnet ist und auf die nicht abgeschirmten Elektronenstrahlen mit einem homogenen Magnetfeld einstellbarer Stärke einwirkt.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrichtung mindestens zwei Seitenwände aufweist, zwischen denen mindestens einer der Strahlen durchläuft, wodurch er vom gleichförmigen magnetischen Feld abgeschirmt wird.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrichtung ein hohler Zylinder (19) mit rechteckförmigem Querschnitt ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei Elektronenstrahlen zum Erzeugen roter, grüner bzw. blauer Farbflecke vorhanden sind.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein sechspoliger Magnet vorhanden ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Magneten (17) die Abschirmeinrichtung (19) unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz korrigiert wird.

7. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet und die Abschirmeinrichtung eine Strahl­ korrektur ohne Verzerrung eines Strahlflecks vorneh­ men.