DE3743985C2 - Kathodenstrahlröhre - 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 Leutschirmes 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 1R zum Erzeugen roter Flecke, einem Elektronenstrahl 1G zum Erzeu­ gen grüner Flecke und einem Elektronenstrahl 1B zum Erzeu­ gen blauer Flecke, hervorgerufen. Die drei Strahlen werden im folgenden auch als roter Strahl 1R, grüner Strahl 1G bzw. blauer Strahl 1B 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 1R und der blaue Strahl 1B äquidistant und symmetrisch in horizon­ taler Richtung vom mittleren, grünen Strahl 1G ab, wie in Fig. 8D dargestellt. Bei der horizontalen unsymmetrischen Fehlkonvergenz liegt z. B. der blaue Strahl 1B weiter vom grünen Strahl 1G weg als der rote Strahl 1R, 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 Endelektrode des Elektronenstrahlerzeugungssys­ tems um den Röhrenkörper herum angeordnet. Es wirken dann magnetische Kräfte F1 und F2 auf den blauen Strahl 1B, der entsprechend nach unten bewegt wird, während Kräfte F3 und F4 auf den roten Strahl wirken, der ebenfalls nach unten verschoben wird. So wird die unsymmetrische vertikale Fehl­ konvergenz der drei Strahlen 1R, 1G und 1B korrigiert, was in Fig. 7B veranschaulicht ist.

Das Feld des sechspoligen Magneten 2 führt jedoch dazu, daß die von den äußeren Strahlen 1R und 1B erzeugten Strahl­ flecke verzerrt werden, wie in Fig. 7B dargestellt, was zur Verschlechterung der Bildauflösung führt. Der Fleck des blauen Strahles 1B auf der linken Seite von Fig. 7A wird durch die öffnende Wirkung der Kraft F2 in plus 45 Grad-Richtung gedehnt und durch die Kraft F1 in minus 45 Grad-Richtung gequetscht, was zu überfokusiertem 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 1R auf der rechten Seite erzeugte Fleck umgekehrt verzerrt. Die von den drei Strahlen 1R, 1G und 1B 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.

In der Druckschrift DE 29 17 268 A1 ist beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und einer magnetischen Anord­ nung, die elektrisch leitend mit einer Endelektrode des Elektronenstrahlerz­ eugungssystems verbunden ist, offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit verringer­ ter Fehlkonvergenz, insbesondere verringerter vertikaler Fehlkonvergenz anzuge­ ben.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Wei­ terbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre weist ein Elektronenstrahlerzeugungs­ system und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren vertikaler Fehlkonvergenz auf, bei der die Korrektureinrichtung folgende Merkmale aufweist:

• - eine magnetische Anordnung, die elektrisch leitend mit der Endelektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems verbunden ist, und eine Abschirmeinrichtung zum Abschirmen mindestens eines von mehreren Elektronenstrahlen im Bereich der magnetischen Anordnung aufweist,
• - einen Magneten, der im Bereich der magnetischen Anordnung außen am Röhrenhals angeordnet ist und auf die nicht abgeschirmten Elektronenstrahlen mit einem homogenen Magentfeld einstellbarer Stärke einwirkt.

Die Kathodenstrahlröhre zeichnet sich durch einen außerhalb der Röhre im Be­ reich der Endelektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems angeordneten Ma­ gneten aus, der ein gleichförmiges Magnetfeld erzeugt. Dieses wirkt auf alle Elek­ tronenstrahlen außer auf den oder die abgeschirmten. Dadurch ist es möglich, die nicht abgeschirmten Strahlen zum Einstellen von Konvergenz zu verschieben, ohne daß dies zu Fleckverzerrungen führt, was durch das gleichförmige, homogene Ma­ gnetfeld bedingt ist. Durch besondere Bauteile kann das gleichförmige Feld an den Orten der nicht abgeschirmten Strahlen konzentriert werden.

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

Bei bisher bekannten Röhren mußte versucht werden, Strahlverzerrungen mög­ lichst 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 Ablenkjochs außer Acht gelassen werden kann, was es ermöglicht, das Joch in Bezug auf andere qua­ litätsverbessernde 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. 1 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. gitterförmige 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 1R, 1G bzw. 1B dienen. Für alle Kathoden K gemeinsam sind in Strahlrichtung hintereinander ein erstes Gitter G1, ein zweites Gitter G2, ein drittes Gitter G3, ein viertes Gitter G4 und ein fünftes Gitter G5 ange­ bracht. Auf das fünfte Gitter G5 folgt eine elektrostati­ sche Konvergiereinrichtung 6.

Die elektrostatische Konvergiereinrichtung 6 weist innere Ablenkelektroden 7a und 7b auf, die sich einander gegenüber stehen. Äußere Ablenkelektroden 7c und 7d stehen sich eben­ falls einander gegenüber, jedoch in einer äußeren Lage. Das dritte Gitter G3, das vierte Gitter G4 und das fünfte Git- TER G5 bilden eine elektrische Hauptlinse gemeinsam für alle drei Elektronenstrahlen 1R, 1G und 1B. Diese über­ kreuzen einander im wesentlichen in der Mitte der Haupt­ linse, woraufhin sie so divergieren, daß der mittlere Strahl 1G zwischen den inneren Ablenkelektroden 7a und 7b der elektrostatischen Konvergiereinrichtung 6 durchläuft, während der rote Seitenstrahl 1R zwischen der inneren Ab­ lenkelektrode 7a und der äußeren Ablenkelektrode 7c und der blaue Seitenstrahl 1B zwischen der inneren Ablenkelektrode 7b und der äußeren Ablenkelektrode 7d durchläuft. Diese Elektroden konvergieren die Strahlen auf den Leuchtschirm 13.

An den inneren Ablenkelektroden 7a und 7b liegt die Span­ nung des fünften Gitters G5 an, die der Anodenspannung ent­ spricht. An den äußeren Ablenkelektroden 7c und 7d 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 G5 und der elektro­ statischen Konvergiereinrichtung 6 angeordnet ist. Sie weist eine magnetische Anordnung 15 auf, die elektrisch leitend mit dem fünften Gitter G5 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 1G 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 1R bzw. 1B 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 1R, 1G und 1B mit unsymmetrischer vertikaler Fehl­ konvergenz durch das fünfte Gitter G5 hindurch zur magneti­ schen Anordnung 5 gelangen, wie in Fig. 3 dargestellt. Da­ bei läuft der mittlere Strahl 1G durch den mittleren Ab­ schirmzylinder 19, während die Seitenstrahlen 1R und 1B 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 unsymmetrische vertikale Fehlkonvergenz korrigiert, wie in Fig. 3A dargestellt. Da die Korrektur nur durch das homo­ gene Magnetfeld 24 bewirkt wird, bleiben die Seitenstrahlen 1R und 1B 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 1G nicht beein­ flußt. Dieser wird daher gemeinsam mit den Seitenstrahlen 1R und 1B 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 1G zusammen mit den Seitenstrahlen 1R und 1B aufgehoben wird und demgemäß alle drei Strahlen 1R, 1G 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. beträgt 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 1G durchläuft. Die beiden äußeren Strahlen 1B und 1R 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 1G 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 1B läuft, wodurch er vom homogenen Magnetfeld 24 abge­ schirmt ist. Bei dieser Anordnung werden der mittlere Strahl 1G und der andere äußere Strahl 1R 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 (4)

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und ei­ ner Korrektureinrichtung zum Korrigieren vertikaler Fehlkonvergenz, bei der die Korrektureinrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine magnetische Anordnung (15), die elektrisch leitend mit der Endelektrode (G5) des Elektronenstrahlerzeugungssystems (14) verbunden ist, und eine Abschirmein­ richtung (19) zum Abschirmen mindestens eines von mehreren Elektronenstrahlen im Bereich der magnetischen Anordnung (15) aufweist,
einen Magneten (17), der im Bereich der magnetischen Anordnung (15) 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 magneti­ schen Feld abgeschirmt wird.

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

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