DE4233955A1 - Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Farbkathodenstrahl­ röhre und betrifft insbesondere eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit doppelten dynamischen Qua­ drupolfokussierungslinsen.

Die Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre ist im allgemeinen im Halsteil eines Trichters so angeordnet, daß sie dem an der Frontplatte ausgebildeten Bildschirm gegen­ überliegt. Um das Auflösungsvermögen der Kathodenstrahlröhre zu erhöhen, muß der von der Elektronenkanone ausgesandte Elektronenstrahl genau an der Zielposition landen und sollte insbesondere die Größe des Elektronenstrahlfleckes auf dem Bildschirm so klein wie möglich sein. Da der Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre jedoch eine örtlich variierende geometrische Krümmung hat, und gleichzeitig die Elektronen­ strahlen für die rote, die grüne und die blaue Farbe in einer Ebene verlaufen und am Anfang einen bestimmten Abstand voneinander haben, haben die Elektronenstrahlflecken der drei Elektronenstrahlen verschiedene Größen und Formen, je nachdem, ob sie in der Mitte oder am Rand des Bildschirmes gebildet werden.

Da insbesondere der Abstand von der Elektronenkanone zum Randbereich des Bildschirmes größer als von der Elek­ tronenkanone zum mittleren Teil des Bildschirmes ist, ist die Brennweite für die drei Elektronenstrahlen verschieden. Dieser Unterschied in der Brennweite führt zu einer Verzer­ rung des Elektronenstrahlfleckes, wenn der Elektronenstrahl aufgrund des Magnetfeldes eines Ablenkjoches am Randbereich des Bildschirmes landet. Der Elektronenstrahlfleck am Rand­ bereich des Bildschirmes ist dadurch verzerrt, daß er hori­ zontal langgestreckt ist. Darüberhinaus entsteht ein Hof um den Elektronenstrahlfleck, so daß ein scharfes Bild nicht erzeugt werden kann. Bei einer Kathodenstrahlröhre, bei der die Elektronenstrahlen in dieser Form auf dem Bildschirm landen, kann sich daher kein Bild mit hoher Qualität erge­ ben.

Fig. 3 der zugehörigen Zeichnung zeigt eine herkömm­ liche Elektronenkanone, die bereits vorgeschlagen wurde, um das oben erwähnte Problem zu überwinden. Die in Fig. 3 dar­ gestellte Elektronenkanone ist dynamisch fokussierend mit einer Quadrupolfokussierungslinse, deren Stärke dynamisch geändert wird. Eine Kathode 2, eine Steuerelektrode 3 und eine Bildschirmelektrode 4 sind am vorderen Teil der Elek­ tronenkanone 1 angeordnet und bilden eine vorgeschaltete Triode als Quelle zur Erzeugung der Elektronenstrahlen. Eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Fokussie­ rungselektrode 5, 6 und 7 sind in dieser Reihenfolge ange­ ordnet und bilden Vorfokussierungslinsen eines primären Linsensystems, das die Elektronenstrahlen beschleunigt und fokussiert. Eine Endbeschleunigungselektrode 9 ist nahe der vierten Fokussierungselektrode 8 angeordnet und bildet zu­ sammen mit der vierten Fokussierungselektrode 8 eine Haupt­ linse.

Bei einer herkömmlichen Elektronenkanone sind drei horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher 7H in einer Linie am Elektronenstrahlausgang 7b der dritten Fokussierungselektrode 7 angeordnet und sind drei vertikal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher 8H in einer Linie am Elektronenstrahleingang 8a der vierten Fokussie­ rungselektrode 8 angeordnet, die dem Elektronenstrahlausgang 7b gegenüberliegt. Eine bestimmte statische Bildschirmspan­ nung Vs liegt an der Bildschirmelektrode 4 und der zweiten Fokussierungselektrode 6, während eine statische Fokussie­ rungsspannung Vf mit einem höheren Potential als dem der Bildschirmspannung Vs an der ersten Fokussierungselektrode 5 und der dritten Fokussierungselektrode 7 liegt. Eine parabo­ lische dynamische Fokussierungsspannung Vd mit der stati­ schen Fokussierungsspannung Vf als kleinster Spannung liegt an der vierten Fokussierungselektrode 8, wo ein Ablenksignal synchronisiert wird, während eine statische Anodenspannung Ve mit einem höheren Potential als dem der Fokussierungs­ spannung Vf an der Endbeschleunigungselektrode 9 liegt.

Bei den oben beschriebenen anliegenden Spannungen wird eine statische Vorfokussierungslinse 40 vom Äquipotentialtyp durch die erste, die zweite und die dritte Fokussierungs­ elektrode 5, 6 und 7 gebildet. Eine dynamische Quadrupolvor­ fokussierungslinse 50 vom Bipotentialtyp wird zwischen der dritten und der vierten Fokussierungselektrode 7 und 8 ge­ bildet, während eine dynamische Hauptfokussierungslinse 60 zwischen der vierten Fokussierungselektrode 8 und der Endbe­ schleunigungselektrode 9 gebildet wird.

Die von der Kathode 2 ausgesandten Thermionen gehen somit durch die Steuerelektrode 3 und die Bildschirmelek­ trode 4 hindurch, wobei sie einen Elektronenstrahl bilden, der durch das Hauptlinsensystem geht, wo er fokussiert und beschleunigt wird, und anschließend auf den Bildschirm trifft. Wenn der Elektronenstrahl auf den mittleren Teil des Bildschirmes an der Innenseite der Frontplatte gelenkt wird, dann hat die dynamische Fokussierungsspannung Vd, die mit dem Ablenksignal synchronisiert ist, das gleiche Potential wie die statische Fokussierungsspannung, so daß keine Linse 50 zwischen der dritten und der vierten Fokussierungselek­ trode 7 und 8 gebildet werden kann. Der Elektronenstrahl geht daher unbeeinflußt durch die Hauptlinse 60, die durch die vierte Fokussierungselektrode 8 und die Endbeschleuni­ gungselektrode oder Endanode 9 gebildet wird, und wird schließ­ lich so beschleunigt und fokussiert, daß er am mittleren Teil des Bildschirmes landet. Da der Elektronenstrahl dabei durch die dynamische Linse 50 nicht beeinflußt wird, ergibt sich ein fehlerfreier Elektronenstrahlfleck mit kreisrundem Querschnitt.

Da weiterhin die dynamische Fokussierungsspannung Vd der vierten Fokussierungselektrode 8, die mit dem Ablenksi­ gnal synchronisiert ist, ein höheres Potential als die sta­ tische Fokussierungsspannung Vf hat, wenn der Elektronen­ strahl zum Randbereich des Bildschirmes abgelenkt wird, wird eine dynamische Quadrupolfokussierungslinse 50 zwischen der dritten und der vierten Fokussierungselektrode 7 und 8 ge­ bildet. Der Elektronenstrahl geht daher durch die Hauptfo­ kussierungslinse 60 mit vertikal langgestreckter Quer­ schnittsform. Zu diesem Zeitpunkt wird die Stärke der Haupt­ fokussierungslinse durch die dynamische Fokussierungsspan­ nung Vd so geändert, daß die Stärke der Hauptfokussierungs­ linse schwacher ist, wenn der Elektronenstrahl zum Randbe­ reich des Schirmes geht, als es dann der Fall ist, wenn der Elektronenstrahl zum mittleren Teil des Bildschirmes geht. Wenn daher der vertikal langgestreckte Elektronenstrahl durch die Hauptfokussierungslinie hindurchgeht, hat er eine relativ schwache Fokussierung und Beschleunigung, so daß die Brennweite länger wird, als es dann der Fall ist, wenn er zum mittleren Teil des Bildschirmes geht. Wenn somit der vertikal langgestreckte Elektronenstrahl am Randbereich des Bildschirmes landet, dann wird ein Elektronenstrahlfleck mit einem relativ kleinen Hof gebildet, wie es der Fall ist, wenn der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet.

Da jedoch bei der oben beschriebenen herkömmlichen Ausbildung die Stärke der Hauptfokussierungslinse durch die dynamische Fokussierungsspannung geändert wird, hat der Elektronenstrahl, der durch die in ihrer Stärke geänderte Hauptlinse hindurchgegangen ist, eine andere Fokussierung und Beschleunigung je nach der Landeposition. Wenn daher der Elektronenstrahl zum Randbereich des Bildschirmes abgelenkt wird, erhält der durch die dynamische Quadrupolfokussie­ rungslinse vertikal langgestreckte Elektronenstrahl eine schwache Fokussierung und Beschleunigung. Nachdem somit dieser Elektronenstrahl durch das magnetische Ablenkfeld des Ablenkjoches hindurchgegangen ist, wird aufgrund des Ein­ flusses des nicht gleichförmigen magnetischen Ablenkfeldes, das horizontal fokussierend und divergierend wirkt, ein horizontal langgestreckter Elektronenstrahlfleck mit einer anderen Größe als der des Elektronenstrahlfleckes in der Mitte des Bildschirmes gebildet. Das hat zur Folge, daß Elektronenstrahlflecken mit relativ kleinen Höfen am gesam­ ten Schirm gebildet werden können, daß jedoch die Größe der Elektronenstrahlflecken in der Regel nicht gleichmäßig ist, so daß Bilder mit guter Qualität nur schwierig zu realisie­ ren sind.

Durch die Erfindung soll daher eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit doppelten dynamischen Qua­ drupolvorfokussierungslinsen geschaffen werden, die einen Elektronenstrahlfleck mit gleichmäßiger Größe über den ge­ samten Bildschirm erzeugen kann, so daß sich ein Bild mit guter Qualität ergibt.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre eine Kathode, eine Steuerelek­ trode und eine Bildschirmelektrode, die gemeinsam eine vor­ geschaltete Triode zum Erzeugen eines Elektronenstrahls bilden, eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Fokussierungselektrode, die zwei Vorfokussierungslinsen bilden, und eine Endbeschleunigungselektrode, die nahe an der vierten Fokussierungselektrode angeordnet ist und eine Hauptfokussierungslinse bildet, wobei eine erste und eine zweite dynamische Quadrupolvorfokussierungslinse gebildet werden, deren Stärken zu einem Ablenksignal synchron sind und sich dynamisch ändern, wenn eine dynamische Fokussie­ rungsspannung, die zum Ablenksignal synchron ist, an der ersten und der vierten Fokussierungselektrode liegt, die erste Vorfokussierungslinse, die an einem vorderen Teil angeordnet ist und deren Stärke sich ändert, wenn sich die Landeposition des Elektronenstrahls von der Mitte zum Rand bewegt, den Elektronenstrahl horizontal auseinanderzieht, während die zweite Vorfokussierungslinse, die an einem hin­ teren Teil angeordnet ist und deren Stärke sich ändert, wenn sich die Landeposition des Elektronenstrahls von der Mitte zum Rand bewegt, den Elektronenstrahl vertikal auseinand­ erzieht, die Hauptfokussierungslinse zur Stärke der zweiten Vorfokussierungslinse entgegengesetzt geändert wird und die Änderung der Stärke der Hauptfokussierungslinse, die auf­ grund der dynamischen Fokussierungsspannung nach Maßgabe der Landeposition des Elektronenstrahls auftritt, durch die erste Vorfokussierungslinse kompensiert wird.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektronenkanone sind horizontal langge­ streckte Elektronenstrahldurchgangslöcher am Ausgang der ersten Fokussierungselektrode und am Eingang der vierten Fokussierungselektrode ausgebildet, während vertikal langge­ streckte Elektronenstrahldurchgangslöcher am Eingang und am Ausgang der dritten Fokussierungselektrode ausgebildet sind, liegt eine bestimmte Bildschirmspannung an der Bildschirm­ elektrode, liegt eine statische Fokussierungsspannung mit einem höheren Potential als dem der Bildschirmspannung an der dritten Fokussierungselektrode, liegt eine dynamische Fokussierungsspannung, die mit dem Ablenksignal synchron ist und das gleiche kleinste Potential wie die Fokussierungs­ spannung an der dritten Fokussierungselektrode hat, an der ersten und der vierten Fokussierungselektrode, die elek­ trisch miteinander verbunden sind, und sind die zweite Fo­ kussierungselektrode und die Endbeschleunigungselektrode elektrisch miteinander verbunden, wobei an diesen Elektroden eine Spannung mit maximalem Potential liegt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Elektronenkanone sind vertikal langgestreckte Elek­ tronenstrahldurchgangslöcher an den Ausgängen der ersten und der dritten Fokussierungselektrode ausgebildet, während horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher an den Eingängen der dritten und der vierten Fokussierungs­ elektrode ausgebildet sind, sind die Bildschirmelektrode und die zweite Fokussierungselektrode elektrisch miteinander verbunden, wobei an diesen Elektroden eine bestimmte Bild­ schirmspannung liegt, liegt eine statische Fokussierungs­ spannung mit einem Potential, das größer als das der Bild­ schirmspannung ist, an der dritten Fokussierungselektrode liegt eine dynamische Fokussierungsspannung, deren kleinstes Potential gleich der statischen Fokussierungsspannung ist, an der ersten und der vierten Fokussierungselektrode, die elektrisch miteinander verbunden sind, und zwar synchron mit dem Ablenksignal und liegt eine Spannung mit maximalem Po­ tential an der Endbeschleunigungselektrode.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Elek­ tronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre, und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Elektronenkanone für eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre.

Die erfindungsgemäße Elektronenkanone arbeitet im Prin­ zip nach dem üblichen dynamischen Fokussierungsverfahren. Eine Elektronenkanone mit dynamischer Fokussierung weist doppelte dynamische Quadrupolvorfokussierungslinsen auf, die mit dem Ablenksignal am Ablenkjoch synchronisiert sind. Die doppelten dynamischen Quadrupolvorfokussierungslinsen werden von einer dynamischen Fokussierungsspannung gebildet, die sich nach Maßgabe der Landeposition des Elektronenstrahls ändert. Ausgehend von einer herkömmlichen Elektronenkanone mit dynamischer Fokussierung verwendet die erfindungsgemäße Elektronenkanone insbesondere eine doppelte dynamische Qua­ drupolfokussierungslinse mit zwei Linsenteilen, die zuein­ ander komplementär sind. Von diesen beiden dynamischen Qua­ drupolfokussierungslinsen kann die erste dynamische Quadru­ polfokussierungslinse, die im folgenden als erste Vorfokus­ sierungslinse bezeichnet wird und neben der vorgeschalteten Triode angeordnet ist, Änderungen der Hauptfokussierungs­ linse kompensieren, die durch die zweite dynamische Quadru­ polfokussierungslinse geändert wird, die im folgenden als zweite Vorfokussierungslinse bezeichnet wird, um dadurch einen Elektronenstrahlfleck am Bildschirm zu erzielen, der über den gesamten Bildschirm einen kleinen Hof und eine gleichmäßige Größe hat.

In den Fig. 1 und 2, die zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, sind diejenigen Teile oberhalb der Mittel­ linien II-II und III-III vertikale Schnittansichten der Elektronenkanone, während die unteren Teile die Elektronen­ kanone horizontal geschnitten darstellen. Die Bahn des Elek­ tronenstrahls oberhalb der Mittellinie ist daher die Elek­ tronenstrahlbahn in vertikaler Richtung und die Elektronen­ strahlbahn unterhalb der Mittellinie ist die Elektronen­ strahlbahn in horizontaler Richtung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektronenkanone 10a für eine Farbkatho­ denstrahlröhre umfaßt eine Kathode 11a, eine Steuerelektrode 12a und eine Bildschirmelektrode 13a, die eine Triode zum Erzeugen der Elektronenstrahlen bilden, eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Elektrode 14a, 15a, 16a und 17a, die zwei Vorfokussierungslinsen bilden, und eine Endbeschleunigungselektrode 18a, die in Zusammenarbeit mit der vierten Elektrode 17a eine Hauptfokussierungslinse bil­ det.

Horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangs­ löcher 14Ha und 17Ha sind am Elektronenstrahlausgang 14a′ der ersten Fokussierungselektrode 14a und am Elektronen­ strahleingang 17a′ der vierten Fokussierungselektrode 17a ausgebildet, während vertikal langgestreckte Elektronen­ strahldurchgangslöcher 16Ha und 16Ha′ am Eingang 16a′ und am Ausgang 16a′′ der dritten Fokussierungselektrode 16a ausge­ bildet sind.

Eine bestimmte statische Bildschirmspannung Vs liegt an der Bildschirmelektrode 13a, eine Fokussierungsspannung Vf liegt an der dritten Fokussierungselektrode 16a und eine dynamische Fokussierungsspannung Vd mit der gleichen klein­ sten Spannung wie die Fokussierungsspannung Vf, die zu dem Ablenksignal synchron ist, liegt an der ersten und der vier­ ten Fokussierungselektrode 14a und 17a. Die zweite Fokussie­ rungselektrode 15a ist elektrisch mit der Endbeschleuni­ gungselektrode 18a verbunden, an ihr liegt eine maximale Spannung Ve, die höher als die dynamische Fokussierungsspan­ nung ist.

Die erste, die zweite und die dritte Fokussierungselek­ trode bilden somit eine erste Vorfokussierungslinse 100a und die dritte und die vierte Fokussierungselektrode bilden eine zweite Vorfokussierungslinse 200a. Eine Hauptfokussierungs­ linse 300a wird durch die vierte Fokussierungselektrode und die Endbeschleunigungselektrode gebildet.

Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektro­ nenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit dem oben beschriebenen Aufbau arbeitet in der folgenden Weise. Wenn die oben erwähnten bestimmten Spannungen an den jeweiligen Elektroden liegen, die die Elektronenkanone 10a bilden, dann bilden die von der Kathode 11a ausgesandten Thermionen, die durch die Triode hindurchgehen, einen Elektronenstrahl, der durch die Vorfokussierungslinsen 100a und 200a und durch die Hauptfokussierungslinse 300a hindurchgeht, wodurch er fokus­ siert und beschleunigt wird. Der Elektronenstrahl geht dann weiter zum Bildschirm.

Die obige Arbeitsweise wird im folgenden anhand von zwei Fällen beschrieben. In einem Fall landet der Elektro­ nenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes, d. h. haben die Fokussierungsspannung und die dynamische Fokussierungsspan­ nung gleiche Potentialpegel. Im anderen Fall landet der Elektronenstrahl am Randbereich des Bildschirmes, d. h. bleibt die dynamische Fokussierungsspannung auf einem höhe­ ren Potential als dem der statischen Fokussierungsspannung.

A. Der Elektronenstrahl landet am mittleren Teil des Bildschirmes

Wenn der Elektronenstrahl zum mittleren Teil des Bild­ schirmes geht, wird der Elektronenstrahl von der Elektronen­ kanone nicht abgelenkt, so daß die dynamische Fokussierungs­ spannung Vd und die statische Fokussierungsspannung Vs zeit­ weise das gleiche Potential haben.

Dementsprechend wird eine erste Vorfokussierungslinse 100a zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Fokus­ sierungselektrode 14a, 15a und 16a gebildet. Eine Hauptfo­ kussierungslinse 300a wird zwischen der vierten Fokussie­ rungselektrode 17a und der Endbeschleunigungselektrode 18a gebildet. Da die dritte Fokussierungselektrode 16a und die vierte Fokussierungselektrode 17a auf gleichen Potentialpe­ geln liegen, wird jedoch keine zweite Vorfokussierungslinse 200a dazwischen gebildet.

Der Elektronenstrahl wird daher nur durch die Hauptfo­ kussierungslinse 300a, die zwischen der vierten Fokussie­ rungselektrode und der Endbeschleunigungselektrode 18a ge­ bildet wird, und die erste Vorfokussierungslinse 100a fokus­ siert und beschleunigt, die eine erste Hilfsvorfokussie­ rungslinse 101a zwischen der ersten Fokussierungselektrode 14a und der zweiten Fokussierungselektrode 15a und eine zweite statische Hilfsvorfokussierungslinse 102a ein­ schließt, die zwischen der zweiten Fokussierungselektrode 15a und der dritten Fokussierungselektrode 16a gebildet ist.

Wenn der Elektronenstrahl durch die erste Vorfokussie­ rungslinse 100a geht, erfährt er eine vertikale Fokussierung und horizontale Divergierung durch die erste Hilfsvorfokus­ sierungslinse 100a, die durch das horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangsloch 14Ha am Ausgang 14a′ der ersten Fokussierungselektrode 14a gebildet wird. Der Elek­ tronenstrahl erfährt weiterhin eine starke horizontale Fo­ kussierung und eine vertikale Divergierung durch die zweite Hilfsvorfokussierungslinse 102a, die durch ein vertikal langgestrecktes Elektronenstrahldurchgangsloch 16Ha am Ein­ gang der dritten Fokussierungselektrode 16a gebildet wird.

Der Elektronenstrahl wird vertikal und horizontal aus­ einandergezogen sowie fokussiert und beschleunigt, wenn er durch die erste Hilfsvorfokussierungslinse 101a und die zweite Hilfsvorfokussierungslinse 102a der ersten Vorfokus­ sierungslinse 100a jeweils geht. Der Elektronenstrahl geht daher durch diese Linsen hindurch, während er nahezu die gleiche Querschnittsform wie vor dem Auftreffen auf die erste Hilfsvorfokussierungslinse 101a beibehält. Der Elek­ tronenstrahl wird während seines Durchgangs durch die erste Vorfokussierungslinse lediglich fokussiert und beschleunigt, geht dann durch die dritte und die vierte Fokussierungselek­ trode, die auf gleichem Potential liegen, und passiert schließlich die Hauptfokussierungslinse 300a, die von der vierten Fokussierungselektrode 17a und der Endbeschleuni­ gungselektrode 18a gebildet wird, wodurch er beschleunigt und fokussiert wird. Der Elektronenstrahl geht dann weiter und landet am mittleren Teil des Bildschirmes. Das hat zur Folge, daß ein Elektronenstrahlfleck am Bildschirm gebildet wird, der eine nahezu kreisrunde Querschnittsform hat.

B. Der Elektronenstrahl landet am Umfans des Bildschir­ mes

Wenn der von der Elektronenkanone ausgehende Elektro­ nenstrahl am Außenumfang des Bildschirmes landen soll, dann wird der Elektronenstrahl durch das Ablenkjoch abgelenkt, so daß die dynamische Fokussierungsspannung Vd ein höheres Potential als das der statischen Fokussierungsspannung Vs hat.

Dementsprechend wird eine erste Vorfokussierungslinse 100a zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Fokus­ sierungselektrode 14a, 15a und 16a gebildet, wird eine zwei­ te Vorfokussierungslinse zwischen der dritten und der vier­ ten Fokussierungselektrode 16a und 17a gebildet und wird eine Hauptfokussierungslinse 300a zwischen der vierten Fo­ kussierungselektrode 16a und der Endbeschleunigungselektrode 18a gebildet.

Die Stärke der ersten Hilfsvorfokussierungslinse der ersten Vorfokussierungslinse 100a ist verglichen mit dem Fall schwächer, in dem der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet, da der Potentialunterschied zwischen der ersten Fokussierungselektrode 14a und der zwei­ ten Fokussierungselektrode 15a, dessen Potential gleich dem der Endbeschleunigungselektrode 18a ist, verglichen mit dem Fall verringert ist, in dem der Elektronenstrahl am mitt­ leren Teil des Bildschirmes landet. Da jedoch der Potential­ unterschied zwischen der zweiten und der dritten Fokussie­ rungselektrode immer gleich ist, ändert sich die Stärke der zweiten Hilfsvorfokussierungslinse nicht. Der Elektronen­ strahl wird daher aufgrund einer starken vertikalen Fokus­ sierung und horizontalen Divergierung durch die erste Hilfs­ vorfokussierungslinse und einer schwachen vertikalen Diver­ gierung und horizontalen Fokussierung durch die zweite Hilfsvorfokussierungslinse etwas horizontal auseinandergezo­ gen. Wenn der Elektronenstrahl jedoch durch die dritte und die vierte Fokussierungselektrode 16a und 17a geht, wird er durch die starke zweite Vorfokussierungslinse auseinanderge­ zogen, die von einem vertikal langgestreckten Elektronen­ strahldurchgangsloch 16Ha′ am Ausgang der dritten Fokussie­ rungselektrode 16a gebildet wird.

Wenn der in der oben beschriebenen Weise auseinanderge­ zogene Elektronenstrahl durch ein nicht gleichförmiges Magnetfeld 400a vom Ablenkjoch mit vertikaler Fokussierung und horizontaler Divergenz geht und am Umfangsbereich des Bildschirmes landet, dann ist seine horizontale Abmessung vergrößert, so daß ein nahezu runder Elektronenstrahlfleck gebildet wird. Da die Stärke der Hauptfokussierungslinse 300a, die zwischen der vierten Fokussierungselektrode 17a und der Endbeschleunigungselektrode 18a durch die dynamische Fokussierungsspannung Vd gebildet wird, verglichen mit dem Fall relativ schwach ist, in dem der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet, ist die Endbrenn­ weite verlängert, so daß der am Außenumfang des Bildschirmes gebildete Elektronenstrahlfleck eine Größe hat, die nahezu gleich der des Elektronenstrahlfleckes ist, der am mittleren Teil des Bildschirmes gebildet wird.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektronenkanone 10b für eine Farb­ kathodenstrahlröhre umfaßt eine Kathode 11b, eine Steuer­ elektrode 12b und eine zweite Elektrode 13b, die eine Triode zum Erzeugen von Elektronenstrahlen bilden, eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Elektrode 14b, 15b, 16b und 17b, die zwei Vorfokussierungslinsen bilden, und eine Endbeschleunigungselektrode 18b, die zusammen mit der vier­ ten Fokussierungselektrode 17b eine Hauptfokussierungslinse 300b bildet.

Vertikal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslö­ cher 14Hb und 17Hb sind am Elektronenstrahlausgang 14b′ der ersten Fokussierungselektrode 14b und am Elektronenstrahl­ ausgang 16b′ der vierten Fokussierungselektrode 16b gebil­ det. Horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangs­ löcher 16Hb und 17Hb′ sind am Eingang 16b′ der dritten Fo­ kussierungselektrode 16b und am Eingang 17b′ der vierten Fokussierungselektrode 17b gebildet.

Dabei liegt eine bestimmte statische Bildschirmspannung Vs an der Bildschirmelektrode 13b und der zweiten Fokussie­ rungselektrode 15b, liegt eine Fokussierungsspannung Vf an der dritten Fokussierungselektrode 16b und liegt eine dyna­ mische Fokussierungsspannung Vd mit der gleichen kleinsten Spannung wie die Fokussierungsspannung Vf und synchron mit dem Ablenksignal an der ersten und der vierten Fokussie­ rungselektrode 14b und 17b.

Die erste, die zweite und die dritte Fokussierungselek­ trode bilden somit eine erste Vorfokussierungslinse 100b und die dritte und die vierte Fokussierungselektrode bilden eine zweite Vorfokussierungslinse 200b. Eine Hauptfokussierungs­ linse 300b ist durch die vierte Fokussierungselektrode und die Endbeschleunigungselektrode gebildet.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahl­ röhre arbeitet in der folgenden Weise. Wenn die oben genann­ ten bestimmten Spannungen an den Elektroden jeweils liegen, die die Elektronenkanone 10b bilden, dann gehen die von der Kathode 11b ausgesandten Thermionen durch die Triode, so daß sie einen Elektronenstrahl bilden, der durch die Vorfokus­ sierungslinsen und die Hauptfokussierungslinse geht und da­ durch fokussiert und beschleunigt wird. Der Elektronenstrahl geht dann weiter zum Bildschirm.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird auch dieses zweite Ausführungsbeispiel für die folgenden beiden Fälle beschrieben. In einem Fall landet der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes, d. h. bleibt die Fokussie­ rungsspannung auf dem gleichen Potential wie die dynamische Fokussierungsspannung. Im anderen Fall landet der Elektro­ nenstrahl am Umfangsbereich des Bildschirmes, d. h. bleibt die dynamische Fokussierungsspannung auf einem höheren Po­ tential als dem der statischen Fokussierungsspannung.

A. Der Elektronenstrahl landet am mittleren Bereich des Bildschirmes

Wenn zunächst der Elektronenstrahl zum mittleren Teil des Bildschirmes geht, dann wird der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone nicht abgelenkt, so daß die dynamische Fokussierungsspannung Vd und die statische Fokussierungs­ spannung Vs zeitweise das gleiche Potential haben.

Dementsprechend wird eine erste Vorfokussierungslinse 100b zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Fokus­ sierungselektrode 14b, 15b und 16b gebildet. Eine Hauptfo­ kussierungslinse 300b wird zwischen der vierten Fokussie­ rungselektrode 17b und der Endbeschleunigungselektrode 18b gebildet. Da die dritte Fokussierungselektrode 16b und die vierte Fokussierungselektrode 17b das gleiche Potential haben, wird jedoch keine zweite Vorfokussierungslinse 200b dazwischen gebildet.

Der Elektronenstrahl wird daher nur durch die Hauptfo­ kussierungslinse 300b, die zwischen der vierten Fokussie­ rungselektrode 17b und der Endbeschleunigungselektrode 18b gebildet wird, und durch die erste Vorfokussierungslinse 100b fokussiert und beschleunigt, die eine erste Hilfsvor­ fokussierungslinse 101b zwischen der ersten Fokussierungs­ elektrode 14b und der zweiten Fokussierungselektrode 15b und eine zweite Hilfsvorfokussierungslinse 102b einschließt, die zwischen der zweiten Fokussierungselektrode 15b und der dritten Fokussierungselektrode 16b gebildet wird.

Wenn der Elektronenstrahl durch die erste Vorfokussie­ rungslinse 100b geht, dann erfährt er eine horizontale Di­ vergierung und eine starke vertikale Fokussierung durch die erste Hilfsvorfokussierungslinse 101b, die durch ein ver­ tikal langgestrecktes Elektronenstrahldurchgangsloch 14Hb am Ausgang 14b′ der ersten Fokussierungselektrode 14b gebildet wird. Der Elektronenstrahl erfährt weiterhin eine starke horizontale Fokussierung und eine vertikale Divergierung durch die zweite Hilfsvorfokussierungslinse 102b, die von einem horizontal langgestreckten Elektronenstrahldurchgangs­ loch 16Hb am Eingang der dritten Fokussierungselektrode 16b gebildet wird.

Der Elektronenstrahl erfährt eine vertikale und hori­ zontale Fokussierung und Divergierung, während er beim Durchgang durch die erste Hilfsvorfokussierungslinse 101b und die zweite Hilfsvorfokussierungslinse 102b der ersten Vorfokussierungslinse 100b jeweils fokussiert und beschleu­ nigt wird. Der Elektronenstrahl geht daher hindurch, während er nahezu die gleiche Querschnittsform wie vor dem Eintritt in die erste Hilfsvorfokussierungslinse 101b beibehält. Der Elektronenstrahl wird beim Durchgang durch die erste Vor­ fokussierungslinse lediglich fokussiert und beschleunigt und geht durch die dritte und die vierte Fokussierungselektrode hindurch, die auf dem gleichen Potential liegen, wobei er schließlich die Hauptfokussierungslinse passiert, die von der vierten Fokussierungselektrode 17b und der Endbeschleu­ nigungselektrode gebildet wird, wodurch er beschleunigt und fokussiert wird. Der Elektronenstrahl geht anschließend weiter und landet am mittleren Teil des Bildschirmes. Das hat zur Folge, daß am Bildschirm ein Elektronenstrahlfleck gebildet wird, der nahezu kreisrund ist.

B. Der Elektronenstrahl landet am Randbereich des Bild­ schirmes

Wenn der Elektronenstrahl zum Randbereich des Bild­ schirmes projiziert wird, dann wird der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone durch das Ablenkjoch abgelenkt, so daß die dynamische Fokussierungsspannung Vd auf einem höheren Potential als dem der statischen Fokussierungsspannung Vs bleibt.

Dementsprechend wird eine erste Vorfokussierungslinse 100b zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Fokus­ sierungselektrode 14b, 15b und 16b gebildet, wird eine zwei­ te Vorfokussierungslinse zwischen der dritten und der vier­ ten Fokussierungselektrode 16b und 17b gebildet und wird eine Hauptfokussierungslinse 300b zwischen der vierten Fo­ kussierungselektrode 17d und der Endbeschleunigungselektrode 18b gebildet.

Die Stärke der ersten Hilfsvorfokussierungslinse der ersten Vorfokussierungslinse 100b ist verglichen mit dem Fall stärker, in dem der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet, da der Potentialunterschied zwi­ schen der ersten Fokussierungselektrode 14b und der zweiten Fokussierungselektrode 15b, die das gleiche Potential wie die Endbeschleunigungselektrode 18b hat, verglichen mit dem Fall größer ist, in dem der Elektronenstrahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet. Da jedoch der Potentialunter­ schied zwischen der zweiten und der dritten Fokussierungs­ elektrode immer gleich ist, ändert sich die Stärke der zwei­ ten Hilfsvorfokussierungslinse nicht. Da ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Fokussierung durch die zweite Hilfsvorfokussierungslinse stärker als die der ersten Hilfs­ vorfokussierungslinse ist, wird der Elektronenstrahl hori­ zontal auseinandergezogen. Wenn der Elektronenstrahl jedoch durch die dritte und die vierte Fokussierungselektrode 16b und 17b hindurchgeht, wird er durch die starke zweite Vor­ fokussierungslinse vertikal stark auseinandergezogen, die von einem vertikal langgestreckten Elektronenstrahldurch­ gangsloch 16Hb′ am Ausgang der dritten Fokussierungselek­ trode 16b gebildet wird. Wenn der vertikal auseinandergezo­ gene Elektronenstrahl, der beim Durchgang durch die Hauptfo­ kussierungslinse 300b beschleunigt und fokussiert wird, ein nicht gleichförmiges Magnetfeld eines Ablenkjoches passiert und anschließend am Randbereich des Bildschirmes landet, dann ist seine horizontale Abmessung vergrößert, so daß er einen nahezu kreisrunden Fleck bildet. Da die Stärke der Hauptfokussierungslinse 300b zwischen der vierten Fokussie­ rungselektrode 17b und der Endbeschleunigungselektrode 18b aufgrund der dynamischen Fokussierungsspannung Vd verglichen mit dem Fall relativ schwach ist, in dem der Elektronen­ strahl am mittleren Teil des Bildschirmes landet, ist die Endbrennweite verlängert, so daß der am Randbereich des Bildschirmes gebildete Elektronenstrahlfleck eine Größe hat, die nahezu gleich der des Elektronenstrahlfleckes ist, der am mittleren Teil des Bildschirmes gebildet wird.

Die erfindungsgemäße Elektronenkanone für eine Farb­ kathodenstrahlröhre weist doppelte dynamische Quadrupolvor­ fokussierungslinsen auf. Die Stärke der ersten Vorfokussie­ rungslinse neben der Triode ändert sich nach Maßgabe der Änderung in der Stärke der zweiten Vorfokussierungslinse, so daß eine Änderung der Stärke der Hauptfokussierungslinse in­ folge der Änderung der Stärke der zweiten Vorfokussierungs­ linse durch die erste Vorfokussierungslinse kompensiert wird. Das heißt, daß die erfindungsgemäße Elektronenkanone einen Elektronenstrahlfleck mit minimalem Hof über den ge­ samten Bildschirm erzeugt, da ein dynamisches Fokussierungs­ verfahren verwandt wird. Die Änderung in der Stärke der Hauptfokussierungslinse wird durch die erste Vorfokussie­ rungslinse kompensiert, die zur Hauptfokussierungslinse kom­ plementär ist, so daß die Fokussierungsverhältnisse des Elektronenstrahls über den gesamten Bildschirm nahezu gleichförmig sind. Das hat zur Folge, daß gemäß der Erfin­ dung Elektronenstrahlflecken mit minimalem Hof und gleicher Größe über den gesamten Bildschirm erzeugt werden, so daß sich ein Bild mit hoher Qualität ergibt.

Claims (3)

1. Elektronenkanone (10a, 10b) für eine Farbkathoden­ strahlröhre mit
einer Kathode (11a, 11b), einer Steuerelektrode (12a, 12b) und einer Bildschirmelektrode (13a, 13b), die gemeinsam eine vorgeschaltete Triode zum Erzeugen eines Elektronen­ strahls bilden,
einer ersten, einer zweiten, einer dritten und einer vierten Fokussierungselektrode (14a, 14b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b), die Vorfokussierungslinsen bilden, und
einer Endbeschleunigungselektrode (18a, 18b), die neben der vierten Fokussierungselektrode (17a, 17b) angeordnet ist und eine Hauptfokussierungslinse (300a, 300b) bildet, da­ durch gekennzeichnet, daß
eine erste und eine zweite dynamische Quadrupolvorfo­ kussierungslinse (100a, 100b, 200a, 200b) gebildet sind, deren Stärken mit einem Ablenksignal synchron sind und sich dynamisch ändern, wenn eine mit dem Ablenksignal synchrone dynamische Fokussierungsspannung an der ersten und der vier­ ten Fokussierungselektrode (14a, 14b, 17a, 17b) liegt, die erste dynamische Quadrupolvorfokussierungslinse (100a, 100b), die an einem vorderen Teil angeordnet ist und deren Stärke sich ändert, wenn sich die Landeposition des Elek­ tronenstrahls von der Mitte zum Randbereich bewegt, den Elektronenstrahl horizontal auseinanderzieht, während die zweite dynamische Quadrupolvorfokussierungslinse (200a, 200b), die an einem hinteren Teil angeordnet ist und deren Stärke sich ändert, wenn sich die Landeposition des Elek­ tronenstrahls von der Mitte zum Rand bewegt, den Elektronen­ strahl vertikal auseinanderzieht,
die Hauptfokussierungslinse (300a, 300b) sich entgegen­ gesetzt zur Stärke der zweiten dynamischen Quadrupolvorfo­ kussierungslinse (200a, 200b) ändert und
die Änderung in der Stärke der Hauptfokussierungslinse (300a, 300b), die aufgrund der dynamischen Fokussierungs­ spannung nach Maßgabe der Landeposition des Elektronen­ strahls auftritt, durch die erste dynamische Quadrupolvor­ fokussierungslinse (100a, 100b) kompensiert wird.

2. Elektronenkanone (10a) für eine Farbkathodenstrahl­ röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß horizon­ tal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher (14Ha, 17Ha) am Ausgang (14a′) der ersten Fokussierungselektrode (14a) und am Eingang (17a′) der vierten Fokussierungselek­ trode (17a) gebildet sind, während vertikal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher (16Ha, 16Ha′) am Eingang (16a′) und am Ausgang (16a′′) der dritten Fokussierungselek­ trode (16a) gebildet sind, eine bestimmte Bildschirmspannung (Vs) an der Bildschirmelektrode (13a) liegt, eine statische Fokussierungsspannung (Vf) mit einem höheren Potential als dem der Bildschirmspannung (Vs) an der dritten Fokussie­ rungselektrode (16a) liegt, eine dynamische Fokussierungs­ spannung (Vd), die mit dem Ablenksignal synchron ist und das gleiche kleinste Potential wie die Fokussierungsspannung (Vf) an der dritten Fokussierungselektrode (16a) hat, an der ersten und der vierten Fokussierungselektrode (14a, 17a) liegt, die elektrisch miteinander verbunden sind, und die zweite Fokussierungselektrode (15a) und die Endbeschleuni­ gungselektrode (18a) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei daran eine Spannung mit maximalem Potential liegt.

3. Elektronenkanone (10b) für eine Farbkathodenstrahl­ röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vertikal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher (14Hb, 17Hb) an den Ausgängen (14b′, 16b′) der ersten und der dritten Fokussierungselektrode (14b, 16b) ausgebildet sind, während horizontal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher (16Hb, 17Hb′) an den Eingängen (16b′, 17b) der dritten und der vierten Fokussierungselektrode (16b, 17b) gebildet sind, die Bildschirmelektrode (13b) und die zweite Fokussierungs­ elektrode (15b) elektrisch miteinander verbunden sind und mit einer bestimmten Bildschirmspannung (Vs) versorgt wer­ den, eine statische Fokussierungsspannung (Vf) mit einem höheren Potential als dem der Bildschirmspannung (Vs) an der dritten Fokussierungselektrode (16b) liegt, eine dynamische Fokussierungsspannung, deren kleinstes Potential gleich der statischen Fokussierungsspannung (Vf) ist, an der ersten und der vierten Fokussierungselektrode (14b, 17b) liegt, die elektrisch miteinander verbunden sind und mit dem Ablenksig­ nal synchron sind, und eine Spannung mit größtem Potential an der Endbeschleunigungselektrode (18b) liegt.