DE3829794A1

DE3829794A1 - In-line-farbbildroehre

Info

Publication number: DE3829794A1
Application number: DE3829794A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Rer Nat Neumann; Hans Dr Rer Nat Reule; Werner Wolffram
Original assignee: Nokia Unterhaltungselektronik Deutschland GmbH
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1990-03-15
Also published as: JPH04500742A; EP0432217B1; DE58907137D1; EP0432217A1; WO1990003042A1; JP3068145B2; US5148081A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine In-line-Farbbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Farbbildröhren mit selbstkonvergierendem Ablenksystem treten infolge der durch dieses erzeugten inhomogenen Multipolfelder Verzerrungen des auf dem Bildschirm erzeugten Elektronenflecks (spot) in der Weise auf, daß ein in Bildschirmmitte kreisrunder Spot nach der Ablenkung am seitlichen Bildschirmrand so verzerrt ist, daß er in horizontaler Richtung unterfokussiert ist, so daß eine liegende Ellipse mit einem oben und unten auftretenden Hof entsteht. Bei Ablenkung in vertikaler Richtung bleibt die runde Spotform relativ gut erhalten, jedoch tritt zum oberen und unteren Bildschirmrand hin ein Hof auf, der jeweils zur Bildschirmmitte gerichtet ist, was einer Überfokussierung entspricht.

Solche Spots werden mit Elektronenstrahlsystemen erzeugt, deren Strahlöffnungen durchweg rund sind. Aus oben genannten Gründen sind solche Systeme daher nicht in Anwendung.

Um die Hofbildung zu vermeiden, sind Elektronenstrahlerzeugungssysteme bekannt (vgl. Aufsatz: "A High Performance Color CRT Gun With an Asymmetrical Beam Forming Region" von H. Y. Chen und R. H. Hughes, RCA-Veröffentlichung ST-5105, präsentiert auf der IEEE Chicago Spring Conference on Consumer Electronics, 1980, Chicago, IL,) bei denen die dem ersten Gitter zugewandten Öffnungen des zweiten Gitters rechteckig mit einem Längen-zu-Breiten-Verhältnis von etwa 3 : 1 ausgebildet sind. Mit solchen Öffnungen im zweiten Gitter erhält man in vertikaler Richtung eine kleinere Fokussierspannung als in horizontaler Richtung und damit im oberen und unteren Randbereich einen flacheren Strahlverlauf besonders der Randstrahlen des Elektronenstrahls. Dabei erhält man bei vertikaler Ablenkung einen kreisrunden Spot und bei horizontaler Ablenkung einen Spot in Form einer liegenden Ellipse mit relativ großem Achsenverhältnis. Allerdings wird dabei die Spotform in Schirmmitte zu einer stehenden Ellipse mit einem Achsenverhältnis von z.B. 1 : 1,4 verzerrt. Unter Inkaufnahme einer Verschlechterung der Auflösung in Bildschirmmitte kann man jedoch auf diese Weise eine Verbesserung im Randbereich erhalten.

Es ist auch ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem bekannt (EP-A 1 11 872), bei dem die Öffnungen im ersten Gitter länglich oder rechteckig ausgebildet sind. Jedoch sind bei diesem bekannten Elektronenstrahl-Erzeugungssystem zusätzlich die Öffnungen im zweiten Gitter auf der dem ersten Gitter zugewandten Seite kreisrund oder länglich ausgebildet, und auf der dem ersten Gitter abgewandten Seite ist eine allen drei Elektronenstrahlen gemeinsame rechteckige Öffnung vorgesehen. Durch diese Maßnahme soll bei einer Farbbildröhre der eingangs genannten Art die Auflösung verbessert werden, indem vor allem im Randbereich des Bildschirms der Spot zu einer horizontal liegenden Ellipse geformt und die Ausbildung von Höfen verhindert wird. Dies wird bei der bekannten Lösung durch zwei hintereinanderliegende asymmetrische Linsensysteme bestehend aus den Gittern 1/2 und 2/3 und ein symmetrisches Linsensystem bestehend aus den Gittern 3/4 erreicht.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem technischen Problem, die Spot-Verzerrungen weiter zu verringern und die Auflösung des Fernsehbildes zu verbessern.

Gelöst wird dieses Problem durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Merkmalskombination. Wenn eine Farbbildröhre in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist, hat sich folgende Wirkung gezeigt:
Die Spots in Bildschirmmitte weisen zwar noch eine elliptische Verzerrung auf, der vertikale Spotdurchmesser in Bildschirmmitte ist jedoch im Vergleich zu den mit den bekannten Strahlsystemen erzeugten Spots um 15 bis 25% kleiner. Weiterhin ändern sich die Spotabmessungen am Bildschirmrand nicht wesentlich und es tritt bei richtiger Bemessung der Fokussierspannung an keiner Stelle des Bildschirms eine Hofbildung auf. Infolgedessen wird unter Beibehaltung einer guten Auflösung des Fernsehbildes am Bildschirmrand eine wesentlich verbesserte Auflösung in der Bildschirmmitte erzielt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei einfachheitshalber auf 4-gittrige Systeme Bezug genommen ist.

Die Erfindung kann selbstverständlich auch auf mehrgittrige Systeme angewendet werden. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Elektronenstrahl-Erzeugungssystem,

Fig. 2a bis 2c die Spotformen bei verschiedenen Ablenkwinkeln des Elektronenstrahls auf dem Bildschirm einer Farbbildröhre mit einem Elektronenstrahl-Erzeugungssystem mit jeweils runden Öffnungen in den Gittern und bei verschiedenen Fokusspannungen,

Fig. 3 die Ansicht gemäß dem Schnitt A-A der Fig. 1

Fig. 4 die Ansicht gemäß dem Schnitt B-B der Fig. 1,

Fig. 5 die schematische Darstellung der erfindungsgemäß geformten Öffnungen in den auf die Kathode folgenden drei Gittern des Elektronenstrahl-Erzeugungssystems gemäß Fig. 1,

Fig. 6a bis 6c die Verminderung der Verzerrungen der Spots in Bildschirmmitte bei Anwendung der Erfindung und

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Öffnung im ersten Gitter.

In Fig. 1 ist ein Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 1 dargestellt, das aus drei in der Bildebene hintereinander angeordneten Kathoden 2, dem ersten Gitter G 1, dem zweiten Gitter G 2, dem dritten Gitter G 3 und dem als Anode geschalteten vierten Gitter G 4 besteht. Die einzelnen Gitter sind in bekannter Weise durch Einschmelzen der seitlichen Ränder 3 in einem Glasstab 4 lagefixiert.

Ein derartiges Elektronenstrahl-Erzeugungssystem 1 mit kreisrunder Ausbildung der Öffnungen 5, 6, 7, 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 und 9 in den Gittern G 1 bis G 4 erzeugt bei optimaler Fokussierung beim Auftreffen der Elektronenstrahlen auf die Leuchtschicht in Bildschirmmitte 10 einen kreisförmigen Elektronenfleck oder Spot 11, wie er in Fig. 2a durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Nach einer vertikalen Ablenkung des Elektronenstrahls zum oberen Bildschirmrand 12 hin, ist der Spot 11 leicht zu einer senkrecht stehenden Ellipse verformt worden und weist einen zur Bildschirmmitte 10 zeigenden Hof 13 auf (Fig. 2b). Die in Fig. 2b gestrichelte, kreisförmige Linie 14 dient zur Veranschaulichung der gegenüber der Kreisform auftretenden Verzerrungen.

In Fig. 2c ist ein bei horizontaler Ablenkung des Elektronenstrahls aus der Bildschirmmitte seitlich verschobener, z. B. am rechten Bildschirmrand 15 erzeugter Spot 11 dargestellt. Der eigentliche Leuchtfleck ist durch die gestrichelte Linie 16 veranschaulicht.Er weist die Form einer liegenden Ellipse auf. An den Spot 11 schließen nach oben und unten ragende Höfe 13 an, so daß sich eine tatsächliche Spotform entsprechend der ausgezogenen Linie 17 ergibt.

Diese Spotformen beruhen, wie eingangs dargelegt, auf der Verwendung des selbstkonvergierenden Ablenksystems.

Wie ebenfalls bereits eingangs erwähnt, kann durch Erhöhung der Fokussierspannung die Hofbildung beseitigt werden. Dadurch wird jedoch die Spotform in der Bildschirmmitte 10 und am oberen (und unteren) Bildschirmrand 12 vergrößert, wie durch die strichpunktierte Linie 18 in Fig. 2a und die strichpunktierte Linie 19 in Fig. 2b angedeutet, und in Richtung zum seitlichen Bildschirmrand 15 wird der Spot 11 zu einer flachen liegenden Ellipse mit großem Achsenverhältnis deformiert, wie die strichpunktierte Linie 20 in Fig. 2c zeigt.

Eine Verbesserung der Auflösung wird bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Farbbildröhre bereits schon dadurch erreicht, daß die dem ersten Gitter G 1 zugewandte Öffnung 6 des als Doppelgitter ausgebildeten zweiten Gitters G 2 rechteckig mit in in-line-Richtung sich erstreckender Längsrichtung und die zum dritten Gitter G 3 gerichtete Öffnung 7 des zweiten Gitters G 2 kreisrund geformt ist.

Mit einer solchen Ausbildung der Gitteröffnungen wird bei Verwendung einer Fokussierspannung, bei der in Bildschirmmitte keine Höfe 13 mehr auftreten, der Spot 11 in der Bildschirmmitte 10 zwar zu einer stehenden Ellipse verformt, d. h. der Spot 11 ist in der vertikalen Achse unterfokussiert. Diese Spotform ist in Fig. 6a durch die gestrichelte Linie 21 dargestellt. Zugleich wird aber der bei horizontaler Ablenkung am seitlichen Bildschirm 15 auftretende Spot 11 in Form einer liegenden Ellipse mit vorher großem Achsenverhältnis (Linie 20) zu einer Ellipse mit kleinem Achsenverhältnis geformt. Dieser, eine bessere Auflösung bedingende, der Kreisform angenäherte Spot 11 ist in Fig. 6c als ausgezogene Linie 21 eingezeichnet. Durch diese Spotformung wird über den ganzen Bildschirm gemittelt eine bessere Auflösung erzielt, obwohl die Auflösung in Bildschirmmitte geringfügig verschlechtert wird.

Erfindungsgemäß ist die Öffnung 5 des ersten Gitters G 1 ebenfalls rechteckig ausgebildet. Die Längsseite verläuft in in-line-Richtung und das Verhältnis Länge der Längsseite l zur Länge der Breitseite b beträgt vorzugsweise etwa 1 : 0,8 bis 0,96. Anstelle eines Rechtecks kann auch eine ähnliche längliche Öffnung mit einem entsprechenden Achsenverhältnis verwendet werden. Beispielsweise kann eine ovale Öffnung oder gemäß Fig. 7 eine Öffnung 5 mit geraden, zueinander parallelen Längsseiten 23 und einem beidseitigen Rand 24 als Abschluß in Form eines Halbkreises vorteilhaft angewendet werden. Außerdem wird das Seitenverhältnis Längsseite L zu Breitseite B der rechteckigen Öffnung 6 des zweiten Gitters G 2 größer oder gleich 2 gewählt. Das Verhältnis der Breite B der Öffnung 6 des zweiten Gitters G 2 zur Breite b der Öffnung 5 des ersten Gitters G 1 sollte etwa 0,95 : 1 bis 1,4 : 1 betragen. Diese Ausbildung der Öffnungen 5, 6, 7 und 8.1 der Gitter G 1, G 2 und G 3 ist in Fig. 5 schematisch dargestellt und in Fig. 3 ist diese Ausführungsform in einer Draufsicht gemäß dem Schnitt A-A der Fig. 1 gezeigt. Die Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf das Gitter G 1 gemäß dem Schnitt B-B der Fig. 1 mit den rechteckigen Öffnungen 5. Zweckmäßig ist der Öffnungsquerschnitt der runden Öffnung 7 des zweiten Gitters G 2 etwa 0,85 bis 1,15 mal so groß wie der Öffnungsquerschnitt der länglichen oder rechteckigen Öffnung 5 des ersten Gitters G 1.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Öffnung 5 wird eine weitere Verbesserung der Auflösung dadurch erreicht, daß die elliptische Spotform in der Bildschirmmitte 10 mehr der Kreisform angenähert wird, ohne daß schädliche Verzerrungen der Spots 11 am seitlichen Bildschirmrand 15 auftreten. Diese Verbesserung ist in den Fig. 6a und 6b durch die ausgezogenen Linien 22 veranschaulicht. Die aus Fig. 6b ersichtliche Verkürzung der Ellipsenhauptachse bei der ausgezogen gezeichneten Ellipse 22 gegenüber der strichliert gezeichneten Ellipse 21 beträgt bis zu 25% der Ellipsenhauptachse der strichliert gezeichneten Ellipse.

Die Höhe der Öffnung 5, also die Dicke des ersten Gitters G 1 im Bereich der Öffnung 5, beträgt etwa 0,07 bis 0,15 mm, insbesondere 0,08 bis 0,12 mm.

Die an die Öffnung 6 unmittelbar anschließende Öffnung 7 des zweiten Gitters G 2 auf der dem ersten Gitter G 1 abgewandten Seite ist kreisförmig ausgebildet und kann zweckmäßigerweise zum dritten Gitter G 3 hin konisch erweitert sein. Der Durchmesser dieser Öffnung 7 entspricht etwa dem 0,8 bis 1,0-fachen Wert der Breite B der Öffnung 6. Die Höhe der rechteckigen Öffnung 6 des zweiten Gitters G 2 beträgt etwa 0,2 bis 0,4 mm, insbesondere 0,25 bis 0,3 mm, und die Höhe der angrenzenden Öffnung 7 beträgt etwa 0,4 bis 0,8 mm, insbesondere etwa 0,5 bis 0,6 mm. Zweckmäßigerweise ist das Verhältnis der Höhe der rechteckigen Öffnung 6 zur Höhe der runden Öffnung 7 etwa 0,5 : 1.

Im darauf folgenden dritten Gitter G 3 sind die den Öffnungen 7 unmittelbar benachbarten Öffnungen 8.1 kreisrund, wie auch weitere Öffnungen 8.2, 8.3 und 8.4 des dritten Gitters G 3 und die Öffnung 9 des vierten Gitters G 4.

Die längliche oder rechteckige Öffnung 5 im ersten Gitter G 1 bildet zusammen mit der rechteckigen benachbarten Öffnung 6 des zweiten Gitters G 2 eine asymmetrische strahlformende Linse und die kreisrunden Öffnungen 7 und 8.1 des zweiten und dritten Gitters G 2 und G 3 bilden eine symmetrische strahlformende Linse. Die entscheidende Strahlformung erfolgt also im Bereich der Gitter G 1/ G 2.

Bei einem Ausführungsbeispiel betrugen die Abmessungen der Öffnung 5 im ersten Gitter G 1 0,55×0,65 mm bei einer Höhe von 0,08 mm, die Abmessungen der rechteckigen Öffnung 6 auf der dem ersten Gitter G 1 zugewandten Seite des zweiten Gitters G 2 betrugen 0,7×2,2 mm und der Durchmesser der runden Öffnung 7 auf der dem ersten Gitter G 1 abgewandten Seite des zweiten Gitters G 2 betrug 0,65 mm. Bei einem Elektronenstrahl-Erzeugungssystem mit diesen Abmessungen erzeugte der Elektronenstrahl einen Spot in Bildschirmmitte, der in vertikaler Richtung im Vergleich mit einem konventionell erzeugten Spot um mehr als 25% verkleinert war.

Claims

1. In-line-Farbbildröhre mit selbstkonvergierendem Ablenksystem und einem drei nebeneinander angeordnete Strahlsysteme aufweisenden Elektronenstrahl-Erzeugungssystem, das je Strahlsystem eine Kathode, ein erstes, zweites und drittes Gitter sowie mindestens ein weiteres Gitter, wobei eines als Anode ausgebildet ist, aufweist, wobei jedes Gitter je Strahlsystem eine Öffnung besitzt, gekennzeichnet durch folgende Merkmalskombination:

- die Öffnung (5) je Elektronenstrahl im ersten Gitter (G 1) ist länglich, insbesondere rechteckig ausgebildet, wobei die längere Seite (l) in in-line-Richtung verläuft;
- das Verhältnis Länge zur Breite der Öffnungen (5) des ersten Gitters (G 1) beträgt 1 zu 0,8 bis 0,96;
- die Öffnung (6) je Elektronenstrahl des zweiten Gitters (G 2) auf der dem ersten Gitter (G 1) zugewandten Seite ist rechteckig ausgebildet, wobei die längere Seite (L) in in-line-Richtung verläuft;
- das Seitenverhältnis der rechteckigen Öffnung (6) des zweiten Gitters (G 2) ist größer oder gleich 2;
- die Breite (B) der Öffnung (6) des zweiten Gitters (G 2) entspricht etwa 1,0 bis 1,4 mal der Breite (b) der Öffnung (5) des ersten Gitters (G 1);
- die Öffnung (7) je Elektronenstrahl des zweiten Gitters (G 2) auf der dem ersten Gitter (G 1) abgewandten Seite ist kreisrund ausgebildet;
- die Öffnungen (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) je Elektronenstrahl) im dritten Gitter (G 3) und die Öffnung (9) je Elektronenstrahl im vierten Gitter (G 4) und eventuell folgender weiterer Gitter sind kreisrund ausgebildet.

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der runden Öffnung (7) des zweiten Gitters (G 2) etwa 0,8 bis 1 mal der Breite (B) der rechteckigen Öffnung (6) des zweiten Gitters (G 2) entspricht.

3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Öffnung (7) des zweiten Gitters (G 2) in Richtung zum dritten Gitter (G 3) hin konisch erweitert ist.

4. Farbbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Öffnung (5) des ersten Gitters (G 1) etwa 0,07 bis 0,15 mm beträgt.

5. Farbbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der rechteckigen Öffnung (6) des zweiten Gitters (G 2) etwa 0,2 bis 0,4 mm beträgt.

6. Farbbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der runden Öffnung (7) des zweiten Gitters (G 2) etwa 0,4 bis 0,8 mm beträgt.

7. Farbbildröhre nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der rechteckigen Öffnung (6) des zweiten Gitters (G 2) zur Höhe der runden Öffnung (7) des zweiten Gitters (G 2) etwa 0,5 : 1 beträgt.

8. Farbbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt der runden Öffnung (7) des zweiten Gitters (G 2) etwa 0,85 bis 1,15 mal dem Öffnungsquerschnitt der rechteckigen Öffnung (5) des ersten Gitters (G 1) entspricht.

9. Farbbildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (5) des ersten Gitters (G 1) dadurch etwa rechteckig ausgebildet ist, daß die beiden Längsseiten (23) als zueinander parallel liegende Gerade ausgebildet sind, die endseitig durch je einen halbkreisförmigen Rand (24) abgeschlossen sind.