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Die Erfindung bezieht sich auf Farbbildröhren mit Inline-
Elektronenkanonen und speziell auf eine Inline-Kanone mit
einer Einzellinse als Haupt-Fokussierlinse und Mittel zum
Formen oder Bilden des Feldes der Haupt-Fokussierlinse.
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Eine Farbbildröhre gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in
der EP-A-0 173 086 gezeigt.
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Eine Einzellinse, auch Sattellinse oder Unipotential-Linse
genannt, ist eine elektrostatische Linse, die von drei
Elektroden gebildet wird, einer Mittenelektrode und
vorhergehender und nachfolgender Elektrode(n). Die
Mittenelektrode ist entweder mit Erdpotential oder einem
relativ geringen (Spannungs-) Potential verbunden. Die zwei
anderen Elektroden sind verbunden mit einem relativ hohen
Potential, welches üblicherweise das Anodenpotential ist. Der
Fokus einer Einzellinse ist geringfügig unschärfer als der
einer Bipotential-Linse, jedoch hat die Einzellinse den
Vorteil, daß sie keine zweite Hochspannung für eine
Fokussierelektrode benötigt. Einzellinsen-Elektronenkanonen
sind kommerziell in Farbbildröhren verwendet worden, wie in
der G.E. Portacolor, der RCA 15NP22 und der Sony Triniton.
Die RCA 15NP22 hat eine Delta-Elektronenkanone und die
G.E. Portacolor und die Sony Triniton verwendeten Inline-
Kanonen. Die RCA- und G.E.-Elektronenkanonen hatten
individuelle rohrförmige Elektroden als die drei Elektroden
in den Pfaden jedes Elektronenstrahles. Die Sony-
Elektronenkanone hatte große rohrförmige Elektroden als drei
Elektroden, durch welche die drei Elektronenstrahlen
hindurchtraten, wobei sie einander in der Mitte der
Einzellinse kreuzten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung in
Farbbildröhren. Solche Röhren beinhalten eine
Elektronenkanone zum Erzeugen und zum Bündeln bzw. Ausrichten
dreier Inline-Elektronenstrahlen - eines Mittenstrahles und
zweier Seitenstrahlen - entlang anfänglich koplanarer Wege
oder Pfade auf dem Schirm der Röhre. Die Kanone beinhaltet
drei beabstandete Elektroden, welche eine Einzellinse in dem
Weg jedes Strahles als Haupt-Fokussierlinse zum Fokussieren
der Elektronenstrahlen bildet, wobei die Einzellinse keine
zweite Hochspannung für eine Fokussierelektrode benötigt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen: eine erste Einzellinsen-
Elektrode, die drei Inline-Zylinder aufweist, durch welche
die Elektronenstrahlen hindurchtreten; eine zweite
Einzellinsen-Elektrode, die einen großen ovalen Zylinder
aufweist, der alle drei Inline-Zylinder der ersten
Einzellinsen-Elektrode überlappt; eine dritte Einzellinsen-
Elektrode mit drei Inline-Zylindern, welche von dem ovalen
Zylinder überlappt sind. Der ovale Zylinder beinhaltet Mittel
zum Bilden oder Formen der Haupt-Fokussierlinse, um die drei
Elektronenstrahlen stigmatisch nahe Erdpotential zu
fokussieren und die äußeren Strahlen auf der Mitte des
Schirmes zu konvergieren.
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In den Zeichnungen zeigt:
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Fig. 1 eine Aufsicht, teilweise im Axialschnitt, einer
Lochmasken-Farbbildröhre als Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Fig. 2 bzw. 3 Axialschnitte der in gestrichelten Linien
in Fig. 1 dargestellten Elektronenkanone in Seitenansicht
bzw. Aufsicht.
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Fig. 4 eine Schnittansicht der Elektronenkanone entlang
Linie 4-4 der Fig. 3.
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Fig. 5 eine perspektivische Linienzeichnung der Haupt-
Fokussierlinsen-Elektroden der Elektronenkanone der
Fig. 2 und 3.
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Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf die Einzellinse der
Elektronenkanone gemäß den Fig. 2 und 3, bei der die
Horizontal-Elektrostatik-Feldlinien dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt eine rechtwinklige (rechteckige)
Farbbildröhre 10 mit einer Glashülle 11, die einen
rechtwinkligen Schirmträger 12 und einen rohrförmigen oder
röhrenförmigen Hals 14 aufweist, der mit einem rechtwinkligen
Trichter 16 verbunden ist. Die Platte 12 weist einen Sicht-
Schirmträger 18 und einen peripheren Flansch oder
Seitenwand 20 auf, die an den Trichter 16 mit einer
Glasmassen-Siegelung 21 gesiegelt ist. Ein Mosaik-Dreifarben-
Leuchtstoffschirm 22 ist auf der inneren Oberfläche des
Schirmträgers 18 angeordnet. Der Schirm ist vorzugsweise ein
Zeilenschirm mit Phosphorlinien, die sich im wesentlichen
senkrecht zu der Hochfrequenz-Rasterzeilen-Abtastung der
Röhre (senkrecht zu der Ebene von Fig. 1) erstrecken.
Alternativ könnte der Schirm auch ein Punktschirm sein. Eine
Farb-Auswahlelektrode oder Schattenmaske 24 mit einer
Vielzahl von Öffnungen ist lösbar mit üblichen Mitteln in
vorbestimmter Abstands-Beziehung zu dem Schirm 22 angeordnet.
Eine verbesserte Inline-Elektronenkanone 26, die schematisch
durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist,
ist zentral innerhalb des Halses 14 angeordnet, um drei
Elektronenstrahlen 28 zu erzeugen und längs koplanarer
konvergenter Pfade oder Wege durch die Maske 24 auf den
Schirm 22 zu bündeln oder auszurichten.
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Die Röhre der Fig. 1 ist dazu bestimmt, mit einem externen
Magnet-Ablenkjoch verwendet zu werden, wie dem Joch 30 nahe
der Verbindung zwischen Trichter und Hals. Wenn das Joch 30
aktiviert wird, werden die drei Elektronenstrahlen 28
Magnetfeldern ausgesetzt, die bewirken, daß die Strahlen
horizontal und vertikal in einem rechtwinkligen
(rechteckigen) Raster über den Schirm 22 abtasten. Die
anfängliche Ablenkungsebene (bei Null-Ablenkung) ist von der
Linie P-P in Fig. 1 gezeigt, und zwar etwa in der Mitte des
Joches 30. Aufgrund von Randfeldern (fringe fields) erstreckt
sich die Ablenkzone der Röhre axial aus dem Joch 30 in die
Region der Kanone 26. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist
die tatsächliche Krümmung der Ablenk-Strahlwege in der
Ablenkzone nicht in Fig. 1 dargestellt.
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Die Details
der Kanone 26 sind in den Fig. 2, 3, 4 und 5
dargestellt. Die Kanone 26 umfaßt drei gleich beabstandete
koplanare Kathoden 32 (eine für jeden Strahl), eine
Steuergitter-Elektrode 34 (G1), eine Schirmgitter-
Elektrode 36 (G2), eine erste Einzellinsen-Elektrode 38 (G3),
eine zweite Einzellinsen-Elektrode 40 (G4) und eine dritte
Einzellinsen-Elektrode 42 (G5), die in der genannten
Reihenfolge beabstandet sind und an zwei Stützstäbe 43
angebracht sind. Ein Abschirmbecher 44 ist an die G5-
Elektrode 42 an dem Ende der Kanone angebracht, an dem der
Strahl austritt.
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Die Kathoden 32, die G1-Elektrode 34, die G2-Elektrode 36 und
das - der G2-Elektrode 36 zugewandte - Ende der G3-
Elektrode 38 umfassen den strahlformenden Bereich der
Elektronenkanone 26. Die G3-Elektrode 38, die G4-Elektrode 40
und die G5-Elektrode 42 umfassen den Haupt-Fokussierlinsen-
Bereich der Kanone 26. Die Haupt-Fokussierlinse ist eine des
Unipotential-Typs, üblicherweise als Einzellinse bezeichnet.
In dieser Kanone ist die G3-Elektrode 38 elektrisch mit der
G5-Elektrode 42 verbunden, welche ihrerseits mit dem
Anodenpotential verbunden ist. Die G4-Elektrode 40 ist
entweder mit Erde oder einem geringen Potential - bezüglich
des Anodenpotentials - verbunden.
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Jede Kathode 32 umfaßt eine Kathodenhülse 46, die an ihrem
vorderen Ende mit einer Kappe 48 verschlossen ist, die eine
Endbeschichtung 50 eines elektronenemittierenden Materials
aufweist, sowie eine Kathoden-Stützröhre 52. Die Röhren 52
sind von den Stäben 43 über vier Verbinder 54 und 56
gestützt. Jede Kathode 32 ist indirekt über eine
Heizwicklung 58 beheizt, die innerhalb der Hülse 46
positioniert ist und die Verbinder 60 haben, die an
Heizbügel 62 und 64 geschweißt sind, welche über Ansätze 66
an die Stäbe 43 angebracht sind. Die Steuer- und Schirm-
Gitterelektroden 34 und 36 sind zwei eng voneinander
beabstandete flache Platten, die drei Paare von kleinen
ausgerichteten Öffnungen 68 haben, die bezüglich der
Kathoden-Beschichtungen 50 zentriert sind, um die drei gleich
beabstandeten koplanaren Elektronenstrahlen 28 zu
veranlassen, sich in Richtung des Schirmes 22 zu erstrecken.
Die anfänglichen Elektronenstrahl-Pfade sind vorzugsweise im
wesentlichen parallel, wobei der mittlere Pfad mit der
Zentralachse A-A übereinstimmt.
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Die G3-Elektrode 38 umfaßt zwei becher- oder tassenförmige
Elemente 70 und 72, die an ihren offenen Enden
aneinanderliegen. Das erste Element 70 hat drei Öffnungen 74
mittlerer Größe, ausgerichtet zu der G2-Elektrode 36, welche
Öffnungen zu den anfänglichen Elektronenstrahl-Pfaden
ausgerichtet sind. Der zweite Teil 72 hat drei große
Öffnungen 76, die auch zu den Elektronenstrahl-Pfaden
ausgerichtet sind. Drei Zylinder 78 sind innerhalb der drei
Öffnungen 76 so befestigt, daß Abschnitte jedes Zylinders 78
sich außerhalb des Elementes 72 in die G4-Elektrode 40
erstrecken. Die G4-Elektrode 40 ist ein großer Zylinder mit
etwa ovalem Querschnitt. Die G5-Elektrode ist tassen- oder
becherförmig mit drei großen Öffnungen 80 in Richtung der G3-
Elektrode 38. Die Öffnungen 80 sind geringfügig größer in
ihrem Durchmesser, als die Öffnungen 76 in der G3-
Elektrode 38. Drei Zylinder 82 sind innerhalb der
Öffnungen 80 befestigt und erstrecken sich in die G4-
Elektrode 40. Der Abschirmbecher 44 ist an dem offenen Ende
der G5-Elektrode 45 angebracht und beinhaltet drei
Öffnungen 84, die auch zu den Elektronenstrahl-Pfaden
ausgerichtet sind.
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An den Innenseiten der G4-Elektrode 40 sind vier Feldformer-
Platten 86, 88, 90 und 92 angebracht. Zwei Platten 86 und 88
sind parallel zueinander und zwischen den Seitenstrahl-Wegen
und dem Mittenstrahl-Weg angeordnet. Diese Platten erstrecken
sich senkrecht zu der Inline-Richtung der Inline-
Elektronenstrahlen. Die anderen zwei Platten 90 und 92 sind
zwischen den beiden Platten 86 und 88 in Parallelbeziehung
zueinander auf entgegengesetzten Seiten des Mitten-
Strahlpfades verbunden. Diese Platten 90 und 92 erstrecken
sich parallel zu der Inline-Richtung der Inline-
Elektronenstrahlen.
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Die Feldformer-Platten 86 und 88, die zwischen den
Elektronenstrahl-Wegen angeordnet sind, dienen zweierlei
Funktionen. Zu einem formen die Vertikal-Platten 86 und 88
die Kontur der elektrostatischen Feldlinien, so daß der
Mitten-Elektronenstrahl in Horizontalrichtung fokussiert wird
(die Inline-Richtung der Inline-Strahlen). Ohne die
Platten 86 und 88 würden die Horizontal-Äquipotential-
Elektrostatik-Feldlinien im wesentlichen flach am Mitten-
Strahlweg sein. Zum zweiten bewirken die Platten 86 und 88
eine Krümmung (curvature) der Horizontal-Elektrostatik-
Feldlinien an den Seiten-Strahlwegen, so daß die
Seitenstrahlen nach innen in Richtung des Mittenstrahles
konvergiert werden.
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Die Horizontal-Feldformer-Platten 90 und 92 sind so
positioniert, daß sie die Fokussierung des Mittenstrahles in
Vertikalrichtung steuern. Eine solche Steuerung ist
erforderlich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, um
einen Ausgleich für das Vertikal-Fokusfeld zu schaffen
(compensate), das an/in dem Mittelsstrahlen-Weg geringsfügig
schwächer als an/in den Seitenstrahlen-Wegen ist, und das
Vertikalfeld mit dem Horizontalfeld am/im Mittenstrahl-Weg
auszugleichen (balance).
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Ausgewählte elektrostatische Äquipotentiallinien in der
Horizontalebene längs ausgewählter Elektronentrajektorien der
Strahlen 28 in dieser Ebene sind in Fig. 6 dargestellt. Die
Strahlen 28 treten in die Einzellinsen durch die G3-
Zylinder 78 ein und verlassen sie durch die G5-Zylinder 82.
Drei Strahlen 28R, 28G und 28B regen die roten, grünen und
blauen Leuchtstoffe auf dem Schirm 22 an. Die Einzellinse ist
gebildet von einem ovalen Zylinder 40 und den Feldformer-
Platten 86 und 88 der G4-Elektrode. Diese Elektrode hat eine
geringe Spannung, die hier auf 0 Volt gelegt ist. Die G3- und
G5-Elektroden 78 und 82 sind auf hohes Potential gelegt. Da
die Äquipotentialflächen und die Elektronentrajektorien sich
mit der Größe dieser Hochspannung skalieren, ist dieses
Potential beliebig und hier auf 1 Volt gewählt. Die
Äquipotentiallinien (Flächen) bei 20, 30, 40, 50, 55, 65
und 75% des Hochspannungs-Potentials sind in Fig. 6
dargestellt. Diese Äquipotentiale charakterisieren die
Elektronenlinsen, die den Strahl 28 auf dem Schirm 22
fokussieren. Bei abwesendem magnetischen Ablenkfeld sind so
die Trajektorien des Mittenstrahl 28G symmetrisch um die
Mittentrajektorie fokussiert, welche auf die Röhrenachse A-A
fällt, die in Fig. 6 mit Z benannt ist. Die Asymmetrie
zwischen dem Ovalzylinder 40 und Feldformer 88 bewirkt, daß
die Mittentrajektorie des Seitenstrahls 28R nach innen in
Richtung des Mittenstrahles 28G konvergiert. Die anderen
Trajektorien der Seitenstrahlen sind auf dem Schirm
fokussiert.