DE3853936T2 - Elektronenstrahlröhre mit Ablenksystem. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Ablenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf eine Kathodenstrahlröhre mit einem Ablenksystem.
• Kathodenstrahlröhren eingangs erwähnter Art können in Schwarz/Weiß-, Farb- und Projektionsfernsehröhren, in Datenwiedergabegeräten und in anderen Geräten verwendet werden, in denen eine Kathodenstrahlröhre benutzt wird.
• Ein Ablenksystem und eine Kathodenstrahlröhre nach dem ersten bzw. dem zweiten Absatz sind aus der amerikanischen Patentschrift 4 642 528 bekannt. In dieser amerikanischen Patentschrift wird mit dem zweiten Koppelelement und der zugeordneten Spule eine Fehlkonvergenzkorrektur in einer "In-line"-Kathodenstrahlröhre durchgeführt, ohne daß dabei komplizierte Schaltungsanordnungen erforderlich sind.
• Eine wichtige Eigenschaft für die Qualität der Bildwiedergabe ist das Ausmaß, in dem das üblicherweise mit Selbstschwingen bezeichnete Phänomen auftritt. Dieses Phänomen tritt direkt nach dem Zeilenrücklauf auf und kann ein Streifenmuster an jenem Rand des Bildschirms zeigen, an dem die Zeilenabtastung des Bildschirms anfängt. Eine mögliche Lösung dieses Problems kann durch die Möglichkeit der Überabtastung des Bildschirms erhalten werden. Diese Lösung reduziert zwar nicht das Phänomen, sondern die Folgen dieses Phänomens sind nicht am Schirm sichtbar. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die Geschwindigkeit, bei der die Information am Bildschirm wiedergegeben wird, reduziert werden muß, da das Elektronenbündel in einem Teil der Zeit nicht auf den sichtbaren Anteil des Bildschirms landet. Ebenfalls ist es erforderlich, daß das Elektronenbündel über einen spitzeren Winkel abgelenkt wird, und dazu muß mehr Energie dem Ablenkspulensystem zugeleitet werden. Eine andere Lösung dieses Problems ist das bestmögliche Reduzieren kapazitiver Kopplungen zwischen den Horizontalablenkspulen und der Umgebung. Selbstschwingung kann ebenfalls durch kapazitives Koppeln zwischen den Horizontalablenkspulen des Horizontalablenkspulensystems und der Umgebung verursacht werden. Das Horizontalablenksystem und die Umgebung bilden eine LC-Schaltung, die zum Resonieren im Beantwortung potentieller Unterschiede gebracht wird, die während des Horizontalrücklaufs sprunghaft auftreten. Eine derartige Lösung wohnt jedoch inne, daß die Horizontalablenkspulen und/oder die Umgebung dazu geändert werdenb müssen. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Selbstschwingen einer Kathodenstrahlröhre vom Typ der eingangs erwähnten Art ohne Änderung des Entwurfs des Horizontalablenkspulensystems und/oder der Umgebung zu reduzieren.
• Ein erfindungsgemäßes Horizontalablenksystem ist entsprechend dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
• Da die ersten und zweiten Spulen beide auf demselben Kern mit derselben Wickelrichtung aufgewickelt sind, ist die Induktivität Lcoil der kombinierten Spulen gering und übt also wenig Einfluß auf die Gesamtinduktivität L des Horizontalablenksystems aus, und übt daher keinen oder nur einen geringen Einfluß auf die Ablenkung auf, und besitzt einen frequenzabhängigen Energieverlustfaktor. Für höheren Frequenzen als die Horizontalfrequenz steigt dieser Energieverlustfaktor an. Hierdurch werden Schwingungen im Horizontalablenksystem mit einer höheren Frequenz als die Horizontalfrequenz mehr als niedrigere Frequenzen gedämpft. Dies ergibt eine Reduktion der Selbstschwingung. Dies ist in jeder bestehenden Kathodenstrahlröhre anwendbar, ohne daß der Entwurf der Kathodenstrahlröhre mit Ausnahme des Zusatzes der Spule geändert werden muß.
• Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre, für die die kapazitive Kopplung zwischen einer der Horizontalablenkspulen und der Umgebung größer ist als zwischen der anderen Horizontalablenkspule und der Umgebung, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseklemmen mit der anderen Horizontalablenkspule und der Spule gekoppelt sind.
• Für eine derartige Kathodenstrahlröhre, in der die kapazitive Kopplung zwischen einer der Horizontalablenkspulen und der Umgebung größer ist als zwischen der anderen Horizontalablenkspulen und der Umgebung tritt Selbstschwingen hauptsächlich in jener Horizontalablenkspule auf, die mit der Umgebung zum möglichst hohen Kapazitivgrad gekoppelt ist. Durch Koppeln der Speiseklemmen mit der anderen Horizontalablenkspule und der Spule, wird die Spule am kräftigsten mit jener Ablenkspule gekoppelt, in der das Selbstschwingen auftritt.
• Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf ein Ablenksystem für eine Kathodenstrahlröhre mit den oben beschriebenen Antiselbstschwingungsmitteln.
• Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung in einer teilweise ausgeschnittenen perspektivischen Darstellung,
• Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines geeigneten Horizontalablenksystems für eine erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre,
• Fig. 3a ein Wickeldiagramm für das erfindungsgemäße Horizontalablenksystem und Fig. 3b das zugeordnete Verbindungsdiagramm,
• Fig. 4 schematisch die Auswirkung des Selbstschwingens auf die Bildröhre und das mit der Erfindung erreichte Ergebnis.
• Die Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabgerecht, wobei entsprechende Bauteile in den verschiedenen Figuren in der Regel mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
• In Fig. 1 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre dargestellt, in diesem Fall einem 110º Schwarz/Weiß-Monitor. Die Erfindung ist ebenfalls für Farbmonitorröhren, Kameraröhren und Kamerabildröhren anwendbar. Die dargestellte Röhre enthält einen Glaskolben 1, der aus einer Vorderplatte 2, einem Konus 3 und einem Hals 4 besteht, wobei ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 5 zum Erzeugen eines Elektronenbündels 6 in diesem Hals 4 angeordnet ist. Dieses Elektronenbündel 6 ist auf einen Bildschirm 7 zur Bildung eines Targets 8 fokussiert. Der Bildschirm 7 ist an der Innenseite der Vorderplatte 2 angebracht. Das Elektronenbündel 6 wird über den Bildschirm 7 in zwei gegenseitig senkrecht verlaufenden Richtungen x, y mittels eines Ablenkspulensystems 9 mit der Spule 10 abgelenkt. Die Röhre hat einen Sockel 11 mit den Stiften 12.
• In Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines geeigneten Ablenksystems für eine erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel enthält das Ablenksystem einen Deckel 13, der an seiner Innenseite mit den Horizontalablenkspulen 14 und 15 versehen ist, wobei die Außenseite mit einem nichtdargestellten Ringkern aus magnetisierbarem Material angeordnet, in dem oder um den zwei Bildablenkspulen, ebenfalls nicht dargestellt, angeordnet sind. Die an der Innenseite des Deckels angeordneten Horizontalablenkspulen koppelt kapazitiv mit der Umgebung, insbesondere ist dabei die kapazitive Kopplung mit dem Kolben der Kathodenstrahlröhre wichtig. Außerdem ist eine Spule 16 mit zwei Unterspulen 18 und 19, die in derselben Wickelrichtung um einen Kern 17 gewickelt sind und die Verbindungsdrähte 20 und 21 bzw. 22 und 23 enthalten, an der Außenseite des Deckels angebracht.
• In Fig. 3a ist der Wickelplan für das Horizontalablenksystem dargestellt. In diesen Figuren führen die Punkte e1 und b2 eine hohe Spannung und die Punkte b1 und e2 eine niedrige Spannung (für b1 an Masse in diesem Fall). Die Buchstaben e und b zeigen den Anfang bzw. das Ende der Ablenkspulen an. Daher führen die am weitest innenliegenden Anteile der Spule und daher die nächst zum Kolben liegenden Anteile der Horizontalablenkspule 14 allgemein ein niedrigeres Potential als entsprechende Teile der Horizontalablenkspule 15. Die kapazitive Kopplung beider Spulen mit dem Kolben sind daher nicht gleich, sondern größer für die Horizontalablenkspule 15 als für die Horizontalablenkspule 14. Die Speiseklemmen 24 und 25 werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen den Klemmen 26 und 27 der Horizontalablenkspule 14 und den Klemmen 20 und 22 der Spule 16 angeschlossen. In Fig. 3b ist das Verbindungsdiagramm des Horizontalablenksystems dargestellt. Die Horizontalablenkung 15 ist kapazitiver mit dem Kolben 1 als die Horizontalablenkspule 14 gekoppelt. Die Spule befindet sich zwischen dieser Horizontalablenkspule 15 und den Speiseklemmen 24 und 25. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die Spule zwei Unterspulen, die in derselben Wickelrichtung gewickelt sind und aus einer geringen Anzahl von Windungen verdrillten Drahts bestehen, und sie sind auf einen Ferritkern mit einem hohen magnetischen Permeabilitätskoeffizienten u und mit bedeutenden Energieverlusten bei Frequenzen über den Horizontalfrequenzen gewickelt. In diesem Beispiel enthält die Spule 17 einen Torroidalringkern aus 3-Hz-Ferrit mit einem Außendurchmesser von 23 mm, einem Innendurchmesser von 13 mm und einer Höhe von 7 mm und einem magnetischen Permeabilitätskoeffizienten zwischen etwa 2300 und 3100. Das Ablenksystem ist in diesem Beispiel ein AT1039-Ablenksystem. Die Induktivität L der Horizontalablenkspule 15 und die Streukapazität C zwischen dieser Ablenkspule und der Umgebung wobei der größte Beitrag vom Kolben herrührt, bilden eine LC-Schaltung. Resonanzen mit Frequenzen über denen der Horizontalfrequenz werden in diese Schaltung durch die spunghaft auftretenden Potentialänderungen in dieser LC-Schaltung beim Horizontalrücklauf eingeführt. Bei diesen hohen Frequenzen ist der Widerstand der Spule bedeutend, so daß diese Resonanzen gedämpft werden. Bei niedrigeren Frequenzen kann der Einfluß der Spule jedoch außer acht gelassen werden, der Widerstand ist in bezug auf den Widerstand der Horizontalablenkspule 15 klein und die Gesamtinduktivität der Spule 16 L' ist ebenfalls klein in bezug auf die Induktivität L der Horizontalablenkspule 15, so daß für Frequenzen kleiner als oder etwa gleich der Horizontalfrequenz die Spule keinen oder nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf den Betrieb des Ablenksystems hat. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellte Form für den Spulenkern, den dargestellten Kern, den Ferrittyp des Ablenksystems. Der Kern der Spule kann beispielsweise eine andere Form, nämlich eines Stabes oder eines Topfes, haben, und es sind viele verschiedene Formen für einen Magnetkern bekannt. Der Energieverlustfaktor von Magnetkernen steigt an bei größer werdenden Frequenzen. Die Horizontalfrequenz für eine Kathodenstrahlröhre ist einigermaßen vom Typ der Kathodenstrahlröhre abhängig, und beträgt in der Größenordnung von 10 bis 100 kHz. Selbstschwingungsphänomene haben typische Frequenzen in der Größenordnung von 1 bis 10 MHz, wobei es allgemein so ist, daß bei höheren Horizontalfrequenzen auch die typischen Selbstschwingungsfrequenzen höher werden, nämlich um eine bis zwei Größenordnungen höher. Die Spule ist vorzugsweise derart entwickelt, daß ein hoher Unterschied in Energieverlustfaktor zwischen der Horizontalfrequenz und den typischen Selbstschwingungsfrequenzen auftritt. Der Kern kann beispielsweise aus einem Werkstoff hergestellt sein, der einen großen Unterschied in Energieverlust durch Eddy-Ströme und/oder durch Hystereseverluste für diese zwei Frequenzen aufweist. Unter Energieverlustfaktor sei hier der bruchteilige Energieverlust je Zyklus verstanden.
• In Fig. 4 ist ein bildschirm 2 dargestellt, an dem der Selbstschwingungseffekt schematisch durch Streifen 28 dargestellt ist. Diese Streifen werden an jener Seite des Bildschirms erzeugt, an der die Horizontalabtastung des Bildschirms startet. Dieser störende Effekt kann durch Wiedergabe nur des Teiles 2a des Bildschirms zwischen den gestrichelten Linien unsichtbar gemacht werden, d.h. durch Ausführung einer Überabtastung. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Geschwindigkeit, bei der die Information am Bildschirm wiedergegeben wird, reduziert wird, da der Elektronenstrahl in einem Teil der Zeit auf den unsichtbaren Teil des Bildschirms landet. Außerdem muß das Elektronenbündel über einen stumpferen Winkel abgelenkt werden und daher muß dem Ablenkspulensystem mehr Energie zugeführt werden.
• In Fig. 4b ist ein Bildschirm einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre dargestellt. Jetzt ist nur ein Streifen sichtbar. Dies macht es möglich, einen größeren Anteil des Bildschirms für Nutzinformation zu verwenden.
• Dem Fachmann wird klar sein, daß viele Abwandlungen im Rahmen der Ansprüche möglich sind.

Claims (3)

1. Ablenksystem (9) für eine Kathodenstrahlröhre mit einem Vertikalablenksystem und einem Horizontalablenksystem,

wobei das Horizontalablenksystem eine erste Horizontalablenkspule (14) und eine zweite Horizontalablenkspule (15) in Parallelschaltung zwischen einer ersten Speiseklemme (24) und einer zweiten Speiseklemme (25) für die Speisung einer Horizontalablenkspannung enthält,

eine erste Klemme (e&sub1;) der ersten Horizontalablenkspule (14) mit der ersten Speiseklemme (24) gekoppelt wird,

eine zweite Klemme (b&sub1;) der ersten Horizontalablenkspule (14) mit der zweiten Speiseklemme (25) gekoppelt wird,

eine erste Klemme (b&sub2;) der zweiten Horizontalablenkspule (15) mit der ersten Speiseklemme (24) gekoppelt wird,

eine zweite Klemme (e&sub2;) der zweiten Horizontalablenkspule (15) mit der zweiten Speiseklemme (25) gekoppelt wird,

ein erstes Koppelelement zwischen der ersten Klemme (e&sub1;, b&sub2;) der ersten und zweiten Horizontalablenkspulen (14, 15) angeordnet und mit der ersten Speiseklemme (24) gekoppelt ist,

das erste Koppelelement eine erste Spule (18) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

ein zweites Koppelelement zwischen den zweiten Klemmen (b&sub1;, e&sub2;) der ersten und zweiten Horizontalablenkspulen (14, 15) angeordnet und mit der zweiten Speiseklemme (25) gekoppelt ist, worin

das zweite Koppelelement eine zweite Spule (19) enthält, und

die ersten und zweiten Spulen (18, 19) beide um einen selben Kern (17) mit derselben Wickelrichtung gewickelt werden.

2. Kathodenstrahlröhre mit einem Ablenksystem nach Anspruch 1.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule (18) zwischen der ersten Speiseklemme (24) und der ersten Klemme (b&sub2;) der Horizontalablenkspule (15) angeordnet ist, für die die kapazitive Kopplung mit ihrer Umgebung die höhere der zwei Horizontalablenkspule (14, 15) ist, und daß die zweite Spule (19) zwischen der zweiten Speiseklemme (25) und der zweiten Klemme (e&sub2;) der Horizontalablenkspule (15) angeordnet ist, für die die kapazitive Kopplung mit ihrer Umgebung die höhere der zwei Horizontalablenkspulen (14, 15) ist.