DE4220719A1 - Fokussierelektrodenstruktur eines elektronenstrahlerzeugers fuer eine farbbildroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlerzeuger (Elektronenquelle) für eine Farbbildröhre und insbesondere die Fokussierelektrodenstruktur eines Elektronenstrahlerzeu­ gers, die die Auflösungsverschlechterung einer Bildröhre, die aufgrund der durch thermische Verformung der Elektroden während des Betriebs des Elektronenstrahlsystems bewirkten Änderungen der Elektronenstrahlbahnen verursacht wird, ver­ hindert.

Im allgemeinen besteht eine Farbbildröhre aus einer Glasform, die gemäß Fig. 3 eine Frontplatte 11 mit einem auf deren Innenseite angebrachten Phosphorbildschirm 12 und einen Trichter 13 mit einem Halsabschnitt von verringertem Querschnitt aufweist. Außerdem weist die Röhre einen inner­ halb des Halsabschnitts des Trichters angeordneten Elektro­ nenstrahlerzeuger 8 zur Emission von Thermionen auf, sowie eine in der Röhre in einem vorgegebenen Abstand zum Phos­ phorbildschirm angeordnete Farbwahl-Lochmaske 14. Ferner ist ein Ablenkjoch 15 zur Ablenkung der Elektronenstrahlen um das rückseitige Ende des Trichters 13 angeordnet.

Der ausführliche Aufbau des in der Farbbildröhre ver­ wendeten Elektronenstrahlerzeugers 8 ist in Fig. 4 darge­ stellt. Das Elektronenstrahlsystem umfaßt drei jeweils mit einer Heizeinrichtung 10 verbundene koplanare Kathoden 9, eine Steuerelektrode 4 und eine Bildschirmelektrode 5, die nacheinander vor den Kathoden 9 angeordnet sind, und eine Fokussierelektrode 3, eine Anode 6 und eine Schutzschale 7, die in dieser Reihenfolge vor der Bildschirmelektrode 5 an­ geordnet sind. Die Fokussierelektrode 3 besteht aus einem Elektrodenkörper 1 und einem Aufsatz 2. Die Elektroden 3, 4, 5 und 6 sind in einer Reihe entlang elektrischen Iso­ lationsstäben (nicht dargestellt), die beispielsweise aus Perlglas bestehen, angeordnet und in vorgegebenem Abstand zueinander auf den Stäben befestigt. Ferner besitzt jede der Elektroden drei Elektronenstrahlengangblenden, die in einer Reihe in einer gemeinsamen Horizontalebene angeordnet sind.

Wenn die Heizeinrichtungen 10 aufgeheizt werden, emit­ tieren die Kathoden 9 der derart aufgebauten Farbbildröhre Thermionen, die die jeweiligen Elektroden des Elektronen­ strahlerzeugers 8 als drei koplanare Elektronenstrahlen durchlaufen. Anschließend laufen die Strahlen durch die Lochmaske 14 zum phosphorbeschichteten Bildschirm 12 und er­ zeugen Lumineszenz des Phosphormaterials, wodurch die Abbil­ dung entsteht.

Weiterhin sind im Elektronenstrahlerzeuger zwei elek­ trostatische Fokussierungslinsenabschnitte ausgebildet: ein Vorfokussierungslinsenabschnitt, der durch die Potentialdif­ ferenz zwischen der an die Bildschirmelektrode 5 angelegten Spannung und der Spannung der Fokussierelektrode 3 gebildet wird, und ein Hauptfokussierungslinsenabschnitt, der durch die Potentialdifferenz der Spannung der Fokussierelektrode 3 und der Spannung der Anode 6 gebildet wird. Der Vorfokussie­ rungslinsenabschnitt dient zur Verringerung der Streuung der von den Kathoden 9 emittierten Elektronenstrahlen, und der Hauptfokussierungslinsenabschnitt dient zur Fokussierung der Strahlen auf den Bildschirm. Wenn daher die Mittelachsen der Elektronenstrahlbahnen nicht genau mit der Mittelachse der Hauptfokussierungslinse übereinstimmen, wird an einem Strah­ lenpunkt eine Trübung erzeugt, die zu einer beträchtlichen Auflösungsverschlechterung der Farbbildröhre führt.

Gemäß Fig. 5, die die Draufsicht des Elektrodenkörpers einer in einem herkömmlichen Elektronenstrahlerzeuger verwendeten Fokussierelektrode darstellt, besitzt der Elek­ trodenkörper 1 drei in einer Reihe unter gleichen Abständen t₁ angeordnete kreisförmige Blenden a, b und c, die drei Elektronenstrahlen durchlassen. Jede Blende hat einen Durch­ messer von ca. 1.5 mm.

Die herkömmliche Fokussierelektrode mit den vorstehend beschriebenen Strahlblenden von gleicher kreisförmiger Form weist folgende Nachteile auf: Während des Betriebs der Bild­ röhre verursacht die von den Heizeinrichtungen 10 erzeugte Wärme (ca. 780-820° C) eine thermische Verformung der Steuer- und der Bildschirmelektrode 4 bzw. 5. Dadurch dehnen sich die Steuer- und die Bildschirmelektrode thermisch in die durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigten Richtungen aus, wobei die Mittelachsen der Seitenblenden b und c der Elektroden an die durch gestrichelte Linien dargestellten Positionen verschoben werden; dadurch weichen die Mittelachsen der Elektronenstrahlen von den Mittelachsen der Hauptlinsen M ab, wodurch auf dem Bildschirm eine Trübung am Strahlenpunkt erzeugt wird, die die Auflösung der Bildröhre verschlech­ tert. D.h., während die Mittelblenden a der Steuer- und der Bildschirmelektrode unter dem Einfluß der Erwärmung nur eine Durchmesser-Vergrößerung, ohne Änderung ihrer Mittelpunkte erfahren, verschieben sich die Mittelpunkte der Seitenblen­ den b und c. Dies führt dazu, daß die Bahnen der von den Ka­ thoden 9 emittierten Elektronen durch die Seitenblenden ab­ seits der normalen Bahnen verlaufen und daher von den Mit­ telachsen der Hauptlinsen abweichen, wodurch sie von den normalen, durch die Mitte des Elektrodenkörpers verlaufenden Bahnen abweichen.

Aufgrund des vorstehend erwähnten Problems ist es Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, eine Fokussierelektroden­ struktur eines Elektronenstrahlerzeugers für eine Farbbild­ röhre bereitzustellen, die die aufgrund der durch Heizein­ richtungen erzeugten Wärme hervorgerufenen Positionsänderun­ gen der Steuer- und der Bildschirmelektrode ausgleicht, wo­ durch die Elektronenstrahlen Bahnen entlanglaufen, die mit den Mittelachsen der Hauptlinsen übereinstimmen. Diese Auf­ gabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die beigefügten Abbildungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Elek­ trodenkörpers einer Fokussierelektrode;

Fig. 2 eine erläuternde Ansicht der Bahnen der auf die Hauptlinsen einfallenden Elektronenstrahlen;

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer herkömmlichen Farbbildröhre;

Fig. 4 eine Querschnittansicht eines herkömmlichen Elektronenstrahlerzeugers; und

Fig. 5 die Vorderansicht eines herkömmlichen Elektro­ denkörpers einer Fokussierelektrode.

Gemäß Fig. 1, die die Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers 1 einer Fokussierelektrode darstellt, gleicht der Elektroden­ körper mit Ausnahme der Anordnung der drei darin ausgebilde­ ten Elektronenstrahlengangblenden im allgemeinen Aufbau ei­ nem herkömmlichen Elektrodenkörper. Abweichend vom herkömm­ lichen Elektrodenkörper, der drei gleiche kreisförmige Elektronenstrahlengangblenden aufweist, weist der erfin­ dungsgemäße Elektrodenkörper drei Strahlengangblenden mit einer kreisförmigen Mittelblende a und zwei gleichförmig länglichen Seitenblenden b′ und c′ auf. Obwohl die Seiten­ blenden b′ und c′ zu jeder von der länglichen Form verschie­ denen Form modifiziert werden können, hat jede Seitenblende bei der bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 darge­ stellt, eine längliche Form mit einer quer verlaufenden Hauptachse, wobei die horizontale Abmessung x einen Wert hat, der sich aus der Gleichung y + 0.04 x y + 0.14 (mm) ergibt, wenn y die vertikale Abmessung ist.

Außerdem ist der Abstand t zwischen der Mittelachse der Mittelblende a und der Mittelachse jeder der Seitenblenden b′ und c′ ca. 0.02-0.03 mm kleiner als der in Fig. 5 darge­ stellte Abstand t₁ bei einem herkömmlichen Elektrodenkörper, oder als der Abstand von Mittelachse zu Mittelachse zwischen zwei benachbarten Blenden der in der Steuer- und der Bild­ schirmelektrode ausgebildeten Elektronenstrahlengangblenden.

Weil die Mittelachsen der Seitenblenden b′ und c′ des Elektrodenkörpers 1, der die Vorfokussierungslinse bildet, um annähernd 0.02-0.03 mm von den jeweiligen Mittelachsen der Seitenblenden der Steuer- und der Bildschirmelektrode 4 und 5 abweichen, werden mit dem vorstehend beschriebenen erfin­ dungsgemäßen Aufbau die Laufbahnen der Elektronenstrahlen durch die Exzentrizität ausgeglichen, um sie auch dann mit den Mittelachsen der Hauptlinsen in Übereinstimmung zu brin­ gen, wenn die Steuer- und die Bildschirmelektrode aufgrund der während des Betriebs des Elektronenstrahlerzeugers durch die von den Heizeinrichtungen erzeugte Wärme thermisch ver­ formt werden. D. h. die Abweichungen der Elektronenstrahl­ bahnen aufgrund der thermischen Ausdehnungen der Steuer- und der Bildschirmelektrode 4 und 5 durch die Wärme der Heizeinrichtungen oder aufgrund des Rückgangs der Elektroden vom ausgedehnten Zustand zum Ausgangszustand werden durch die länglichen Anordnungen der Elektronenstrahlengang-Sei­ tenblenden b′ und c′ des Fokussierelektrodenkörpers 1 abge­ glichen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher durch die Beseitigung der Nachteile einer herkömmlichen Anordnung, wie der Auflösungsverschlechterung der Bildröhre aufgrund der Änderungen der Elektronenstrahlbahnen durch die thermische Ausdehnung der Elektroden, eine sehr gute Bildqualität.

Claims (4)

1. Elektronenstrahlerzeuger für eine Farbbildröhre, der mehrere Elektroden mit Kathoden (9), eine Steuer­ elektrode (4), eine Bildschirmelektrode (5), eine Fokussierelektrode (3) und eine Anode (6) zum Erzeugen und Lenken von Elektronenstrahlen entlang koplanarer Bahnen auf den Bildschirm (12) der Bildröhre aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierelektrode drei Elektronenstrahlengangblenden (a, b′, c′) mit einer kreisförmigen Mittelblende (a) und zwei jeweils längli­ chen Seitenblenden (b′, c′) aufweist, deren Hauptachsen sich in Querrichtung erstrecken.

2. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, wobei die ho­ rizontale Abmessung x in Längsrichtung der länglichen Seitenblenden sich aus der Gleichung y + 0.04 x y + 0.14 [mm] ergibt, wobei y die vertikale Abmessung der länglichen Form ist.

3. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand (t) von Mittelachse zu Mittelachse zwischen benachbarten Blenden der Blenden (a, b′, c′) kleiner ist als der Abstand (t₁) von Mittelachse zu Mittelachse zwischen benachbarten Blenden der in der Steuer- und der Bildschirmelektrode ausgebildeten Elektronenstrah­ lengangblenden.

4. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 3, wobei der Un­ terschied zwischen den beiden Abständen (t bzw. t₁) im Bereich von 0.02-0.03 mm liegt.