DE4232588A1 - In-line-elektronenkanone - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine In-Line-Elektronenkanone
für eine Farbkathodenstrahlröhre wie eine Bildröhre
für ein Farbfernsehgerät.
Fig. 9 enthält eine Zeichnung, die die Konfiguration
des Triodenteils einer Kathodenstrahlröhre mit einer
bekannten, drei Elektronenstrahlen in einer horizon
talen Ebene emittierenden In-Line-Elektronenkanone
wiedergibt, wobei die Elektronenstrahl-Flugbahnen
gezeigt sind. Es ist nur der auf einen der drei Elek
tronenstrahlen bezogene Teil illustriert. Eine Katho
de 1 hat eine kreisförmige Spitze, ein erstes Gitter
102 hat eine kreisförmige Elektronenstrahlöffnung,
und die kreisförmige Elektronenstrahl-Öffnung eines
zweiten Gitters 103 hat die Form eines Kreises 103a
auf der dem ersten Gitter zugewandten Seite und eines
Schlitzes 103b auf der der Hauptlinse zugewandten
Seite. Weiterhin sind eine vertikal äußerste Elektro
nenstrahl-Flugbahn 105v und eine horizontal äußerste
Elektronenstrahl-Flugbahn 105h gezeigt.
Das in einer Kathodenstrahlröhre mit einer bekannten
In-Line-Elektronenkanone allgemein verwendete Elek
tronenstrahl-Ablenksystem konvergiert die drei Elek
tronenstrahlen automatisch auf den Anzeigeschirm und
benötigt daher keine dynamische Konvergenzschaltung.
Es wird daher ein ungleichförmiges Selbstkonvergenz-
System, das das horizontale magnetische Ablenkfeld in
einer Nadelkissen-Art und das vertikale magnetische
Ablenkfeld in einer Trommel-Art verzerrt, angenommen.
Durch viele Vorteile wie niedrige Kosten, leichte
Einstellbarkeit und geringe Änderung der Konvergenz
im Laufe der Zeit wird dieses System gegenwärtig in
weitem Umfang verwendet.
Die von dem durch das Selbstkonvergenz-Ablenkjoch
geschaffene ungleichförmige magnetische Feld herrüh
rende Quadrupol-Komponente bewirkt jedoch einen
Astigmatismus in den abgelenkten Elektronenstrahlen.
Die Elektronenstrahlen sind daher in der vertikalen
Richtung einem Konvergenzeffekt unterworfen, nämlich
einer Ablenkabweichung mit dem Ergebnis, daß der ab
gelenkte Elektronenstrahlfleck in vertikaler Richtung
überfokussiert ist, wodurch ein besonders langer Hof
an den Ecken des Schirms hervorgerufen und die ver
tikale Auflösung beeinträchtigt wird.
Ein Problem besteht jedoch darin, daß der optimale
Brennpunkt in der horizontalen Richtung immer auf
rechterhalten wird, so daß, wenn er in der vertikalen
Richtung optimal korrigiert wird, eine Unterfokussie
rung in der horizontalen Richtung auftreten würde,
wodurch sich eine Beeinträchtigung der horizontalen
Auflösung ergibt.
Ein angewendetes Verfahren zur Lösung dieses Problems
bei bekannten In-Line-Elektronenkanonen besteht im
Abbremsen der Elektronenstrahlen durch Verstärkung
der Vorfokussierungs-Linsenfunktion, so daß der Elek
tronenstrahldurchmesser innerhalb des magnetischen
Ablenkfeldes klein gehalten und die Suszeptibilität
für magnetische Ablenkabweichungen reduziert wird. Um
die Ablenkverzerrung insbesondere in der vertikalen
Richtung herabzusetzen, wird der Elektronenstrahl
durchmesser in der Hauptlinse häufig horizontal ver
längert, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Ein praktisch
angewendetes Verfahren besteht darin, die Elektronen
strahlöffnung im zweiten Gitter 103 in der Gestalt
eines horizontal verlängerten Schlitzes 103b auszu
bilden, wodurch ein Quadrupol-Linseneffekt hierzwi
schen und dem dritten Gitter geschaffen wird.
Das Abbremsen des Elektronenstrahls durch Verstärkung
der Vorfokussierungs-Linsenfunktion erhöht jedoch die
Vergrößerung der Vorfokussierungs-Linse und vergrö
ßert den virtuellen Objektpunkt, was zu einer Zunahme
des Durchmessers des Elektronenstrahlflecks führt, so
daß, selbst wenn die Ablenkverzerrung an den Kanten
des Schirms reduziert wird, der
Elektronenstrahl-Fleckdurchmesser in der Mitte des Schirms vergrößert
wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wodurch sich eine
Herabsetzung der Auflösung über den gesamten Schirm
ergibt. Das heißt, wenn der vertikale Durchmesser
DSMv des Querschnitts des Elektronenstrahls an der
Hauptlinse groß ist, ist der Strahl empfänglich für
eine Ablenkabweichung, und wenn der vertikale Durch
messer DSv des Flecks auf dem Schirm groß ist, ist
die Auflösung in der Mitte des Schirms schlecht.
Es ist unmöglich, die Auflösung über den gesamten
Schirm zu verbessern, indem nur der Elektronenstrahl
horizontal in der Ablenkmitte verlängert wird, weil,
wie in Fig. 11 gezeigt ist, ein optimaler Brennpunkt
in der Mitte des Schirms nicht erhalten wird, und es
ist schwierig, einen kreisförmigen Elektronenstrahl
fleck zu erzielen.
Das angewendete Verfahren bestand daher darin, einen
Kompromiß-Brennpunkt zwischen der Mitte und den Kan
ten des Schirms anzunehmen und die Auflösung inner
halb der möglichen Grenzen über den gesamten Schirm
gleichförmig zu gestalten.
Das speziell angewendete Verfahren der Ausbildung der
Elektronenstrahlöffnung im zweiten Gitter 103 in Form
eines horizontal verlängerten Schlitzes, wie in Fig.
9 gezeigt ist, hat eine begrenzte Möglichkeit zur
horizontalen Verlängerung des Elektronenstrahls, da
der von der Kathode 101 emittierte Elektronenstrahl
eine kreisförmige Gestalt hat und nur durch die nach
folgende Quadrupol-Linsenfunktion beispielsweise der
Vorfokussierungslinse verlängert wird. Auch wird das
Problem nicht gelöst, indem nur die Elektronenstrahl
öffnung des ersten Gitters 102 horizontal verlängert
wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
hohe Auflösung in allen Bereichen des Schirms zu er
zielen und einen scharf fokussierten Fleck sowohl in
der Mitte als auch an den Kanten des Schirms sowie
einen im wesentlichen runden fokussierten Fleck mit
einem reduzierten Durchmesser zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfin
dungsgemäßen Elektronenkanone ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße In-Line-Elektronenkanone weist
einen Triodenabschnitt zur Erzeugung von drei Elek
tronenstrahlen und eine Hauptlinse zum Konvergieren
dieser Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von einem
angelegten Fokussierungspotential auf. Der Trioden
abschnitt ist so ausgebildet, daß der horizontale
Objektpunkt einen größeren Abstand von der Hauptlinse
hat als der vertikale Objektpunkt, und das vertikale
Emissionsvermögen ist geringer als das horizontale
Emissionsvermögen. Die vertikale Brennweite der
Hauptlinse ist kürzer als die horizontale Brennweite
der Hauptlinse.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er
läutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine von oben
gesehene Kathodenstrahlröhre mit einer
In-Line-Elektronenkanone,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine von oben
gesehene In-Line-Elektronenkanone nach
der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Perspektivdarstel
lung der Elektronenkanone nach der
Erfindung, die Elektronen-Flugbahnen
eines Strahls wiedergibt,
Fig. 4 ein Strahlendiagramm, das die elektro
nenoptische Konfiguration der Haupt
linse illustriert,
Fig. 5 eine Perspektivdarstellung eines Elek
tronenstrahls zwischen der Hauptlinse
und dem Schirm,
Fig. 6A bis 6D die Struktur des ersten Gitters,
Fig. 7 eine Perspektivdarstellung eines Elek
tronenstrahls zwischen dem ersten Git
ter und der Hauptlinse,
Fig. 8A und 8B die Struktur eines Gitters in der
Hauptlinse,
Fig. 9 eine Darstellung der allgemeinen
Struktur einer bekannten In-Line-Elek
tronenkanone, in der die Elektronen
strahl-Flugbahnen gezeigt sind,
Fig. 10 die Verwendung von Strahlenquerschnit
ten zur Illustration der Grundstruktur
der bekannten In-Line-Elektronenkano
ne, und
Fig. 11 die Illustration einer Strahlen-Flug
bahn bei der bekannten Elektronenkano
ne.
Gemäß Fig. 1 und 2 ist die Elektronenkanone EG typi
scherweise in dem Hals 3 einer Kathodenstrahlröhre 4
angeordnet, welche auch einen Trichter 5 und einen
Schirmträger 6 umfaßt. Die Elektronenkanone EG weist
einen Triodenabschnitt 1 und eine Hauptlinse 2 auf.
Der Triodenabschnitt 1 erzeugt drei Elektronenstrah
len 7, die von der Hauptlinse 2 fokussiert werden, so
daß sie an einer Lochmaske konvergieren zur Bildung
von drei Flecken 8 auf roten, blauen und grünen
Leuchtstoffstreifen (die als solche nicht dargestellt
sind) auf der Innenseite des Schirmträgers 6. Beim
Abtasten des Schirmträgers 6 in einem Rastermuster
aufgrund eines Ablenksystems DS erzeugen die Strahlen
7 ein Bild durch Emission von Licht von den roten,
blauen und grünen Leuchtstoffstreifen. In der nach
folgenden Beschreibung wird der Schirmträger 6 mit
der Lochmaske 9 als "Schirm" bezeichnet.
Der Triodenabschnitt 1 weist drei Kathoden 10, ein
erstes Gitter 12 mit drei Öffnungen 14 und ein zwei
tes Gitter 16 mit drei Öffnungen 18 auf. Die Kathoden
10 sind horizontal ausgerichtet; Fig. 2 zeigt sie
beispielsweise von oben gesehen. Die Öffnungen 14 und
18 sind mit den Kathoden 10 ausgerichtet.
Die Kathoden sind bekannt und weisen innere, nicht
gezeigte Heizspulen auf, die eine thermionische Emis
sion von Elektronen bewirken. Die von jeder Kathode
10 emittierten Elektronen passieren die entsprechen
den Öffnungen 14 und 18 im ersten Gitter 12 und im
zweiten Gitter 16. Obwohl die Elektronen von den Ka
thoden in allen Richtungen emittiert werden, begrenzt
ein an das erste Gitter 12 angelegtes Potential, das
niedriger ist als das elektrische Potential der Ka
thoden 10, die Elektronen jeder Kathode in ein weit
gehend enges Bündel, das zu einem Bündelpunkt konver
giert, der sich beispielsweise zwischen dem ersten
Gitter 12 und dem zweiten Gitter 16 befindet. Ein an
das zweite Gitter 16 angelegtes Potential, das höher
ist als das Potential der Kathoden, beschleunigt dann
die Elektronen zur Hauptlinse 2 hin.
Das erste Gitter 12 ist so ausgebildet, daß der Bün
delknoten an unterschiedlichen Punkten liegt abhängig
davon, ob der Elektronenstrahl 7 in vertikaler oder
horizontaler Richtung betrachtet wird. Dies wird
nachfolgend im einzelnen dargelegt.
Die Hauptlinse 2 ist eine Bipotential-Elektronenlin
se, die jeden Elektronenstrahl 7 fokussiert zur Er
zeugung eines Bildes des Bündelpunktes etwa am Ort
des Flecks 8. Die Hauptlinse 2 weist ein drittes Git
ter 20 mit einer Mittelöffnung 21 und zwei Seitenöff
nungen 22 sowie ein viertes Gitter 24 mit einer Mit
telöffnung 25 und zwei Seitenöffnungen 26 auf. Ein
positives Fokussierpotential wird an das dritte Git
ter 20 angelegt. Ein stärker positives Anodenpotenti
al wird an das vierte Gitter 24 angelegt.
Zusätzlich werden Vorfokussierungslinsen zwischen dem
zweiten Gitter 16 und dem dritten Gitter 20 aufgrund
der Potentialdifferenz zwischen diesen gebildet, ins
besondere durch die Öffnungen 18 des zweiten Gitters
16 und Öffnungen 71 und 72 des dritten Gitters 20.
Wie eine optische Linse hat die Hauptlinse 2 eine
Brennweite, die durch Veränderung des Fokussierpoten
tials eingestellt werden kann. Die Hauptlinse 2 ist
darüber hinaus so ausgebildet, daß sie astigmatisch
ist; das heißt, sie hat unterschiedliche vertikale
und horizontale Brennweiten, wobei die vertikale
Brennweite in diesem Fall kürzer als die horizontale
Brennweite ist. Der Grad des Astigmatismus kann durch
eine Größe ausgedrückt werden, die als "Astigma" be
zeichnet und wie folgt definiert wird. Das für einen
optimalen Brennpunkt in vertikaler Richtung erforder
liche Fokussierungspotential soll mit EFV und das für
einen optimalen Brennpunkt in horizontaler Richtung
erforderliche Fokussierungspotential soll als EFH
bezeichnet werden. Das Astigma ist die Differenz zwi
schen diesen Potentialen:
Astigma = EFH-EFV.
Astigma = EFH-EFV.
Bei der erfindungsgemäßen Elektronenkanone liegt das
Astigma der Hauptlinse 2 vorzugsweise zwischen
-150 Volt und -300 Volt.
Fig. 3 ist eine Perspektivdarstellung, die die drei
Kathoden 10, einen Teil des ersten Gitters 12 mit
seinen drei Öffnungen 14, einen Teil des zweiten Git
ters 16 mit seinen drei Öffnungen 18, das dritte Git
ter 20 mit seiner Mittelöffnung 21 und den beiden
Seitenöffnungen 22 und das vierte Gitter 24 mit sei
ner Mittelöffnung 25 und den beiden Seitenöffnungen
26 zeigt. Elektronen-Flugbahnen für einen der drei
Elektronenstrahlen sind ebenfalls dargestellt. Eine
Flugbahn 28 gilt für ein Elektron an der vertikalen
Peripherie des Strahls und eine Flugbahn 29 gilt für
ein Elektron an der horizontalen Peripherie. In Fig. 3
haben die Bezugszeichen "H" bzw. "V" die Bedeutung
von "horizontale Richtung" und "vertikale Richtung".
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Öff
nungen 14 im ersten Gitter 12 so ausgebildet, daß
eine horizontale Bündelung vor der vertikalen Bünde
lung stattfindet, das heißt an einer Stelle, die wei
ter entfernt von der Hauptlinse ist als der vertikale
Bündelungspunkt. Zusätzlich ist das Emissionsvermögen
(ein Maß für die Tendenz des Strahls, zu divergieren)
in der horizontalen Richtung größer als in der ver
tikalen Richtung, so daß der Strahl einen ellipti
schen Querschnitt hat, der in der horizontalen Rich
tung gedehnt ist.
Nachdem der Elektronenstrahl durch das dritte Gitter
20 und das vierte Gitter 24 in der Hauptlinse 2 fo
kussiert ist, wird er durch das Ablenksystem DS abge
lenkt. Obgleich die Ablenkung tatsächlich hinter der
Hauptlinse 2 erfolgt, das heißt an einer Stelle, die
näher am Schirmträger 6 liegt, kann zum Zwecke der
mathematischen Analyse angenommen werden, daß die
Ablenkung abrupt an einer als Ablenkzentrum bezeich
neten Ebene stattfindet, die innerhalb der Hauptlinse
2 angeordnet ist.
Es werden zwei Fälle von abgelenkten Flugbahnen ge
zeigt: Ein Fall, bei dem die Ablenkung Null ist und
bei dem der Strahl in der Mitte des Schirms auf
trifft, und ein Fall von maximaler Ablenkung, in wel
chem der Strahl an der Kante des Schirms auftrifft.
Die vorerwähnten unterschiedlichen Brennweiten sind
aus den Flugbahnen für den Fall der maximalen Ablen
kung ersichtlich. In diesem Fall befindet sich der
Brennpunkt in der horizontalen Richtung in der Ebene
des Schirms. In der vertikalen Richtung ist der
Strahl überfokussiert und der Brennpunkt tritt vor
dem Schirm auf, das heißt bevor der Elektronenstrahl
den Schirm erreicht, aber da der Strahl zunächst ei
nen abgeflachten elliptischen Querschnitt hatte, ist
das Ergebnis ein im wesentlichen runder Fleck auf dem
Schirm.
Die Elektronenoptik der Hauptlinse 2 ist in Form ei
nes Strahlendiagramms in Fig. 4 illustriert. Der
Fleck 8 auf dem Schirm kann an der rechten Seite die
ses Diagramms gesehen werden. Der Querschnitt 30 des
Elektronenstrahls in der Hauptlinse kann oberhalb des
Diagramms gesehen werden. Die Symbole fv und fh be
deuten die vertikale und horizontale Brennweite der
Hauptlinse. Dies sind die Abstände, in denen ein auf
treffendes Bündel von parallelen Strahlen (Elektro
nen) in einen Brennpunkt in der vertikalen und in der
horizontalen Richtung gebracht würden. Wie festge
stellt wurde, ist fv kürzer als fh.
Das hier vorliegende auftreffende Strahlenbündel ist
nicht parallel, sondern umfaßt Elektronen, die von
den tatsächlichen Bündelungspunkten divergieren. In
Wirklichkeit folgen die Elektronen nicht geraden
Flugbahnen von den tatsächlichen Bündelungspunkten zu
der Hauptlinse. Jedoch ist es möglich, die Elektronen
so zu betrachten, daß sie sich entlang gerader Flug
bahnen von den die virtuellen Objektpunkte (d. h. Ob
jektpunkte, wie sie von der Hauptlinse gesehen wer
den) bildenden Bündelungspunkten bewegen. Wegen der
Konfiguration des ersten Gitters befindet sich der
tatsächliche vertikale Objektpunkt näher an der
Hauptlinse als der tatsächliche horizontale Objekt
punkt, und daher ist der virtuelle vertikale Objekt
punkt 32 in Fig. 4 näher an der Hauptlinse angeordnet
als der virtuelle horizontale Objektpunkt 34. Die
virtuellen vertikalen und horizontalen Objektpunkte
32 und 34 befinden sich weiter entfernt von der
Hauptlinse als die tatsächlichen vertikalen und hori
zontalen Bündelungspunkte, und sie können hinter den
Oberflächen der Kathoden angeordnet sein, wie in Fig.
3 gezeigt ist.
Die Objekte oder Bilder an den virtuellen Bündelungs
punkten haben in ihren jeweiligen Richtungen eine
gewisse Ausdehnung, wie in den Zeichnungen durch kur
ze Liniensegmente dargestellt ist. Das Objekt an dem
virtuellen vertikalen Bündelungspunkt 32 ist kürzer
als das Objekt an dem virtuellen horizontalen Bünde
lungspunkt 34; dies ist eine Folge des kleineren ver
tikalen Emissionsvermögens.
Fig. 4 zeigt Strahlen 36, die die Flugbahnen von drei
von einem äußersten Ende des Objekts an dem virtuel
len vertikalen Bündelungspunkt 32 divergierenden
Elektronen wiedergeben, und Strahlen 38, die die
Flugbahnen von drei von einem äußersten Ende des Ob
jekts an dem virtuellen horizontalen Bündelungspunkt
34 divergierenden Elektronen wiedergeben. Da der vir
tuelle vertikale Objektpunkt 32 näher an der Haupt
linse liegt, sollten die drei Strahlen 36 die Neigung
haben, sich in einem größeren Abstand als die drei
Strahlen 38 zu bündeln. Da jedoch fv kürzer ist als
fh, wird dieser Tendenz entgegengewirkt und die
Strahlen 36 und die Strahlen 38 bilden beide einen
Brennpunkt in der Ebene des Schirms. Darüber hinaus
werden die Strahlen 36 und 38, obgleich sie an Stel
len mit unterschiedlichen Abständen von der elektro
nenoptischen Achse 39 entstehen, jeweils in Brennpunk
ten mit im wesentlichen gleichen Abständen von der
Achse fokussiert, so daß der Fleck 8 auf dem Schirm
im wesentlichen kreisförmig ist.
Fig. 5 ist eine Perspektivansicht zur Illustration
des Querschnitts 30 eines Elektronenstrahls 7 in der
Hauptlinse, der Flugbahnen 28 und 29 von Elektronen
an der vertikalen und horizontalen Kante des Strahls
und des auf dem Schirm gebildeten Flecks 8. Der rela
tiv kleine vertikale Durchmesser DSMv des Quer
schnitts 30 in der Hauptlinse hemmt defokussierende
Ablenkungen und unterdrückt dadurch unerwünschte
Schleierschwänze. Der kleine vertikale Durchmesser
DSv des Flecks 8 auf dem Schirm hat eine verbesserte
vertikale Auflösung zur Folge.
Genauer gesagt, der Durchmesser DSM des Elektronen
strahls in der Hauptlinse am Ablenkungszentrum ist in
der vertikalen Richtung (DSMv) reduziert, so daß er
weniger empfänglich für Ablenkungsabweichungen ist,
und der Durchmesser DS des Elektronenstrahlflecks auf
dem Schirm ist in der vertikalen Richtung (DSv) redu
ziert, wodurch die Auflösung in der Mitte des Schirms
erhöht und eine gute Auflösung in allen Bereichen des
Schirms erhalten wird.
Die Fig. 6A bis 6D zeigen die Ausbildung eines be
vorzugten Ausführungsbeispiels des ersten Gitters 12.
Fig. 6A zeigt einen von der Seite gesehenen Quer
schnitt. Das erste Gitter 12 weist eine vordere Elek
trodenplatte 40, die dem zweiten Gitter 16 zugewandt
ist, und eine hintere Elektrodenplatte 42, die den
Kathoden 10 zugewandt ist, auf. Die vordere Elektro
denplatte 40 ist mit drei vertikal gestreckten Öff
nungen 44 versehen. Die hintere Elektrodenplatte 42
ist mit drei horizontal gestreckten Öffnungen 46 ver
sehen. Eine Öffnung 44 in der vorderen Elektroden
platte 40 und eine Öffnung 46 in der hinteren Elek
trodenplatte 42 werden kombiniert zur Bildung einer
der Öffnung 14, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt
sind.
Fig. 6B zeigt das erste Gitter 12 von vorn gesehen,
d. h. von der Seite der Hauptlinse aus gesehen. Die
Öffnung 44 in der vorderen Elektrodenplatte 40 hat
die Gestalt eines vertikalen Schlitzes mit abgerunde
ten Enden und eine vertikale Ausdehnung, die ausrei
chend größer ist als die der Öffnung 46 in der hinte
ren Elektrodenplatte 42. Im Ergebnis wird eine Qua
drupol-Linse gebildet, die primär eine horizontale
Brechung zwischen dem ersten Gitter 12 und dem zwei
ten Gitter bewirkt. Es ist diese Konfiguration der
Öffnung 44 in der vorderen Elektrodenplatte 40, die,
gesehen von der Hauptlinse, den horizontalen Objekt
punkt weiter zurückversetzt als den vertikalen Ob
jektpunkt.
Fig. 6C zeigt das erste Gitter 12 von hinten gesehen,
d. h. von der Seite der Kathoden. Die Öffnung 46 in
der hinteren Elektrodenplatte 42 hat die Form eines
rechteckigen Schlitzes mit einer horizontalen Ausdeh
nung, die gleich der der Öffnung 44 in der vorderen
Elektrodenplatte 40 ist. Als ein Ergebnis der
Schlitzform wird eine Quadrupol-Linse gebildet, die
primär eine vertikale Brechung zwischen dem ersten
Gitter 12 und der Kathode bewirkt. Es ist eine Folge
der Form dieser Öffnung 46, daß das vertikale Emis
sionsvermögen des Elektronenstrahls geringer ist als
das horizontale Emissionsvermögen.
Fig. 6D zeigt das erste Gitter 12 und eine ihrer drei
Öffnungen in Beziehung zu einer der Kathoden 10.
Das vertikale und horizontale Emissionsvermögen und
die Orte des virtuellen vertikalen und des virtuellen
horizontalen Bündelungspunktes können durch geeignete
Wahl der Höhe, Breite und Tiefe der Öffnungen 44 und
46 in den Fig. 6A bis 6D eingestellt werden. Die
Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die spe
zielle Struktur in den Fig. 6A bis 6D beschränkt, es
können statt dessen andere Strukturen verwendet wer
den, die das gleiche Resultat ergeben.
Fig. 7 gibt eine perspektivische Darstellung des er
sten Gitters 12 wieder, die eine Strahlenöffnung und
die Flugbahnen 28 und 29 von Elektronen, die die ver
tikale und horizontale Begrenzung des Strahl definie
ren, zeigen. Es ist ersichtlich, daß die Position des
horizontalen Bündelungspunktes näher am ersten Gitter
12 ist als die Position des vertikalen Bündelungs
punktes. Der elliptische Querschnitt des Strahls kann
intuitiv dem Umstand zugeordnet werden, daß die Brei
te des Strahls am vertikalen Bündelungspunkt größer
ist als die Höhe des Strahls am horizontalen Bünde
lungspunkt. Dies wiederum kann der Kombination der
Ausdehnungen der Öffnungen 44 und 46 zugeordnet wer
den.
Die Fig. 8A und 8B sind vereinfachte Darstellungen,
die die Struktur eines Teils eines Ausführungsbei
spiels des dritten Gitters 20 zeigen, das von der
Seite des vierten Gitters 24 gesehen wird.
Gemäß Fig. 8A weist das dritte Gitter 20 einen rohr
förmigen Bereich 50 mit einem horizontal gedehnten
Querschnitt, eine flache Platte 52 und einen ringför
migen Vorsatz 54 auf, ebenfalls mit einem horizontal
gedehnten Querschnitt. Die flache Platte 52 ist mit
dem Vorderende des rohrförmigen Bereichs 50 verbun
den, d. h. dem Ende, das von den Kathoden weiter ent
fernt ist, und ist mit der Mittelöffnung 21 und den
Seitenöffnungen 22 versehen. Der ringförmige Vorsatz
54 erstreckt sich vom Vorderende des rohrförmigen
Bereichs 50 zum vierten Gitter 24 hin. Er kann als
Erweiterung des rohrförmigen Bereichs 50 ausgebildet
sein oder er kann vergrößert sein, so daß seine Brei
te und Höhe größer sind als die des rohrförmigen Be
reichs 50. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der
Vorsatz 54 ein nach innen gebogenes Ende 54a. Derar
tige Einzelheiten sind in Fig. 8A nicht gezeigt. Die
Ausdehnungen des ringförmigen Vorsatzes 54 können
eingestellt werden zur Steuerung des Astigma der
Hauptlinse.
Gemäß Fig. 8B hat die Mittelöffnung 21 die Gestalt
einer vertikal gestreckten Ellipse mit einem vertika
len Durchmesser Cv, der größer ist als der horizonta
le Durchmesser Ch. Der Umfang der Seitenöffnungen 22
ist halbkreisförmig mit einem Radius Sr auf der der
Mitte abgewandten Seite. Auf der der Mitte zugewand
ten Seite hat der Umfang der Seitenöffnungen 22 die
Gestalt einer vertikal gestreckten Ellipse wie der
zugewandte Umfang der Mittelöffnung 21. Das heißt,
der Umfang hat eine halbe Hauptachse Sr in vertikaler
Richtung und eine halbe Nebenachse Sh in horizontaler
Richtung.
Die Öffnungen 21 und 22 in der flachen Platte 52 des
dritten Gitters 20 sind vorzugsweise so groß wie sie
gemacht werden können, ohne eine Interferenz zwischen
den durch diese Öffnungen gebildeten elektronischen
Linsen zu bewirken. Dies ist der Grund für die ellip
tische Gestalt der Mittelöffnung 21 und der auf der
Innenseite liegenden Hälften der Seitenöffnungen 22.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat das dritte Gitter
20 auch eine zweite flache Platte 53, die mit dem
hinteren Ende des rohrförmigen Bereichs 50 verbunden
ist, d. h. dem Ende, das näher an den Kathoden liegt,
und die mit den mit den Öffnungen 21 und 22 ausge
richteten Öffnungen 71 und 72 versehen ist. Die Öff
nungen 71 und 72 sind kreisförmig, so daß sie in Kom
bination mit den kreisförmigen Öffnungen 18 des zwei
ten Gitters 16 vorfokussierende Linsen bilden, die
keine Quadrupol-Eigenschaften haben und eine identi
sche Berechnung in der horizontalen und in der verti
kalen Richtung bewirken.
Das vierte Gitter 24 weist in gleicher Weise einen
rohrförmigen Bereich 80 mit einem horizontal ge
streckten Querschnitt ähnlich dem des rohrförmigen
Bereichs 50, eine flache Platte 82 ähnlich der fla
chen Platte 52 und einen ringförmigen Vorsatz 84
ebenfalls mit einem horizontal gestreckten Quer
schnitt ähnlich dem des ringförmigen Vorsatzes 54
auf. Die flache Platte 82 ist mit dem hinteren Ende
des rohrförmigen Bereichs 80 verbunden und mit einer
Mittelöffnung 25 und Seitenöffnungen 26 versehen, die
eine Gestalt ähnlich der der entsprechenden Öffnungen
21 und 22 in der flachen Platte 52 im dritten Gitter
20 besitzen. Der ringförmige Vorsatz 84 erstreckt vom
hinteren Ende des rohrförmigen Bereichs 80 zum drit
ten Gitter 20 hin, so daß die Vorsätze 84 und 24 ein
ander zugewandt sind. Der Vorsatz 84 kann als Erwei
terung des rohrförmigen Bereichs 80 ausgebildet sein
oder er kann vergrößert sein, so daß seine Breite und
Höhe größer sind als die des rohrförmigen Bereichs
80. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der Vorsatz
84 ein nach innen gebogenes Ende 84a. Die Ausdehnun
gen des ringförmigen Vorsatzes 84 können eingestellt
werden zur Steuerung des Astigma der Hauptlinse.
Die flache Platte 82, der Vorsatz 84 und der hieran
angrenzende Teil des rohrförmigen Bereichs haben eine
Konfiguration, die im wesentlich ein Spiegelbild der
flachen Platte 52, des Vorsatzes 54 und des daran
angrenzenden Teils des rohrförmigen Bereichs 50 dar
stellt.
Das vierte Gitter 24 weist ebenfalls eine zweite fla
che Platte 83 auf, die mit dem rohrförmigen Bereich
80 in einer Position zwischen dem hinteren Ende und
einem vorderen Ende des rohrförmigen Bereichs 80 ver
bunden ist. Die zweite flache Platte 83 ist mit Öff
nungen 85 und 86 entsprechend den Öffnungen 25 und 26
versehen.
Für sich allein können weder das in den Fig. 6A bis
6D illustrierte erste Gitter 12 noch die in den Fig.
3 und 7 illustrierte Hauptlinse 2 eine zufriedenstel
lende Konvergenz erzeugen; wenn diese jedoch mitein
ander kombiniert werden, ist das Ergebnis ein klei
ner, im wesentlichen runder Fleck, der in allen Be
reichen des Schirms scharffokussiert ist und eine
höhere Gesamtauflösung, insbesondere Vertikalauflö
sung ergibt als die bekannten Elektronenkanonen.
Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren darge
stellte Ausführungsbeispiel der Elektronenkanone be
schränkt. Beispielsweise können weitere Gitter zu der
Hauptlinse hinzugefügt werden, um eine
Dreipotential-Linsenkonfiguration, Vierpotential-Linsenkonfigura
tion oder Linsenkonfiguration höherer Ordnung zu er
halten, vorausgesetzt, daß die vertikale Brennweite
kürzer bleibt als die horizontale Brennweite.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ablenkver
zerrung des Selbstkonvergenz-Systems einer
In-Line-Elektronenkanone so angepaßt, daß die Gestalt der
Elektronenstrahlen am Ablenkungszentrum horizontal
gedehnt ist und die Brennweite in vertikaler Richtung
kürzer als die Brennweite in horizontaler Richtung
ist. Ein Ziel ist, eine In-Line-Elektronenkanone zu
erhalten, bei der die vertikale Konvergenzfunktion
des magnetischen Nadelkissen-Feldes reduziert ist,
die Suszeptibilität für die Ablenkungsabweichung re
duziert ist, ein optimaler Brennpunkt in allen Berei
chen des Schirms realisiert werden kann und eine hohe
Auflösung erhalten wird.
Claims (7)
1. In-Line-Elektronenkanone für eine Farbkathoden
strahlröhre, enthaltend einen Triodenabschnitt
zur Erzeugung von drei Elektronenstrahlen, von
denen jeder einen vertikalen Objektpunkt (Bild
punkt), einen horizontalen Objektpunkt, ein ver
tikales Emissionsvermögen und ein horizontales
Emissionsvermögen aufweist, und eine Hauptlinse
mit einer vertikalen Brennweite und einer hori
zontalen Brennweite zum Konvergieren der drei
Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von einem
angelegten Fokussierungspotential,
dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden der drei Elektronenstrahlen der
horizontale Objektpunkt weiter von der Hauptlin
se (2) entfernt ist als der vertikale Objekt
punkt, daß für jeden der drei Elektronenstrahlen
das vertikale Emissionsvermögen geringer ist als
das horizontale Emissionsvermögen, und daß die
vertikale Brennweite kürzer als die horizontale
Brennweite ist.
2. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Triodenabschnitt (1) auf
weist:
drei Kathoden (10) zur Emission von Elektronen,
ein erstes Gitter (12) mit drei Öffnungen (14) für den Durchlaß von Elektronen von den jeweili gen Kathoden (10) und
ein zweites Gitter (16) mit drei Öffnungen (18) für den Durchlaß von Elektronen von den jeweili gen Kathoden (10),
wobei das erste Gitter (12) zwischen dem zweiten Gitter (16) und den drei Kathoden (10) angeord net ist.
drei Kathoden (10) zur Emission von Elektronen,
ein erstes Gitter (12) mit drei Öffnungen (14) für den Durchlaß von Elektronen von den jeweili gen Kathoden (10) und
ein zweites Gitter (16) mit drei Öffnungen (18) für den Durchlaß von Elektronen von den jeweili gen Kathoden (10),
wobei das erste Gitter (12) zwischen dem zweiten Gitter (16) und den drei Kathoden (10) angeord net ist.
3. Elektronenkanone nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Öffnungen (14 bzw. 44, 46)
im ersten Gitter (12) so ausgebildet sind, daß
sie erste Quadrupol-Linsen, die primär eine ver
tikale Brechung zwischen dem ersten Gitter (12)
und den Kathoden (10) bewirken, und zweite Qua
drupol-Linsen, die primär eine horizontale Bre
chung zwischen dem ersten Gitter (12) und dem
zweiten Gitter (16) bewirken, bilden.
4. Elektronenkanone nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß jede der Öffnungen im ersten
Gitter (12) einen horizontal gedehnten Bereich
(46), der einer der Kathoden (10) zugewandt ist,
und einen vertikal gedehnten Bereich (44), der
dem zweiten Gitter (16) zugewandt ist, aufweist,
wobei der vertikal gedehnte Bereich (44) den
horizontal gedehnten Bereich (46) in der Höhe
überragt.
5. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hauptlinse (2) ein Astigma
von -150 Volt bis -300 Volt hat.
6. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hauptlinse (2) aufweist:
ein drittes Gitter (20), an welches das Fokus sierungspotential angelegt wird, und
ein viertes Gitter (24), an welches ein das Fo kussierungspotential übersteigendes Potential angelegt wird, derart, daß das dritte Gitter (20) zwischen dem zweiten Gitter (16) und dem vierten Gitter (24) angeordnet ist,
wobei das dritte Gitter (20) einen rohrförmigen Bereich (50) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, eine flache, mit dem vorderen, dem vierten Gitter (24) zugewandten Ende des rohr förmigen Bereichs (50) verbundene Platte (52), die mit einer Mittelöffnung (21) und zwei Sei tenöffnungen (22) für den Durchgang von Elektro nen von den jeweiligen Kathoden (10) versehen ist, und einen ringförmigen Vorsatz (54) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, der sich von dem vorderen Ende des rohrförmigen Be reichs (50) in Richtung zum vierten Gitter (24) erstreckt, besitzt, und
das vierte Gitter (24) einen rohrförmigen Be reich (80) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, eine flache, mit dem hinteren, dem dritten Gitter (20) zugewandten Ende des rohr förmigen Bereichs (80) verbundene Platte (82), die mit einer Mittelöffnung (25) und zwei Sei tenöffnungen (26) für den Durchgang von Elektro nen von den jeweiligen Kathoden (10) versehen ist, und einen ringförmigen Vorsatz (84) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt der sich von dem hinteren Ende des rohrförmigen Be reichs (80) in Richtung zum dritten Gitter (20) hin erstreckt, besitzt,
und wobei der ringförmige Vorsatz (54) des drit ten Gitters (20) und der ringförmige Vorsatz (84) des vierten Gitters (24) einander zugewandt sind.
ein drittes Gitter (20), an welches das Fokus sierungspotential angelegt wird, und
ein viertes Gitter (24), an welches ein das Fo kussierungspotential übersteigendes Potential angelegt wird, derart, daß das dritte Gitter (20) zwischen dem zweiten Gitter (16) und dem vierten Gitter (24) angeordnet ist,
wobei das dritte Gitter (20) einen rohrförmigen Bereich (50) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, eine flache, mit dem vorderen, dem vierten Gitter (24) zugewandten Ende des rohr förmigen Bereichs (50) verbundene Platte (52), die mit einer Mittelöffnung (21) und zwei Sei tenöffnungen (22) für den Durchgang von Elektro nen von den jeweiligen Kathoden (10) versehen ist, und einen ringförmigen Vorsatz (54) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, der sich von dem vorderen Ende des rohrförmigen Be reichs (50) in Richtung zum vierten Gitter (24) erstreckt, besitzt, und
das vierte Gitter (24) einen rohrförmigen Be reich (80) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt, eine flache, mit dem hinteren, dem dritten Gitter (20) zugewandten Ende des rohr förmigen Bereichs (80) verbundene Platte (82), die mit einer Mittelöffnung (25) und zwei Sei tenöffnungen (26) für den Durchgang von Elektro nen von den jeweiligen Kathoden (10) versehen ist, und einen ringförmigen Vorsatz (84) mit einem horizontal gestreckten Querschnitt der sich von dem hinteren Ende des rohrförmigen Be reichs (80) in Richtung zum dritten Gitter (20) hin erstreckt, besitzt,
und wobei der ringförmige Vorsatz (54) des drit ten Gitters (20) und der ringförmige Vorsatz (84) des vierten Gitters (24) einander zugewandt sind.
7. Elektronenkanone nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß sowohl im dritten Gitter (20)
als auch im vierten Gitter (24) die Mittelöff
nung (21, 25) eine vertikal gestreckte Ellipse
ist und die Seitenöffnungen (22, 26) einen Umfang
aufweisen, der aus elliptischen Bogen, die der
Mittelöffnung zugewandt sind, und Halbkreisbo
gen, die der Mittelöffnung abgewandt sind, be
steht.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3243310A JP2962893B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | インライン形電子銃 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4232588A1 true DE4232588A1 (de) | 1993-04-01 |
Family
ID=17101934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4232588A Ceased DE4232588A1 (de) | 1991-09-24 | 1992-09-23 | In-line-elektronenkanone |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2962893B2 (de) |
KR (1) | KR960000917B1 (de) |
DE (1) | DE4232588A1 (de) |
NL (1) | NL194286C (de) |
TW (1) | TW198763B (de) |
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- 1991-09-24 JP JP3243310A patent/JP2962893B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1992-03-27 TW TW081102348A patent/TW198763B/zh active
- 1992-09-11 NL NL9201581A patent/NL194286C/nl not_active IP Right Cessation
- 1992-09-18 KR KR1019920016993A patent/KR960000917B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-09-23 DE DE4232588A patent/DE4232588A1/de not_active Ceased
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JP 3-152834 (A) * |
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---|---|
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NL194286C (nl) | 2001-11-05 |
NL194286B (nl) | 2001-07-02 |
NL9201581A (nl) | 1993-04-16 |
JPH0582048A (ja) | 1993-04-02 |
KR930006802A (ko) | 1993-04-21 |
KR960000917B1 (ko) | 1996-01-15 |
TW198763B (de) | 1993-01-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8131 | Rejection |