DE4235306A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren mit darin angeordneten Elektronenkanonen, und insbesondere auf eine Röhre mit einer Elektronenkanone, bei der zwei verschiedenen Elektroden ein einziges moduliertes Signal zugeführt wird.

In der US-PS 47 31 563 ist eine Elektronenkanone offen­ bart, die zwischen dem strahlbildenden Bereich und der Hauptfo­ kussierungs-Linse Elektroden enthält, um eine Multipol-Linse im Weg jedes Elektronenstrahls zu bilden. Im Betrieb der Röhre wird einer der die Multipol-Linse bildenden Elektroden eine dynamische Spannung zugeführt, die sowohl das Multipol-Feld als auch das Fo­ kussierungsfeld der Kanone beeinflußt und dadurch eine dynamische Fokussierungs-Korrektur und eine dynamische Astigmatismus-Korrek­ tur erzeugt. Ein Problem bei dieser Röhre besteht darin, daß die Größe des Elektronenstrahlpunkts auf dem Bildschirm mit zunehmen­ dem Ablenkwinkel größer wird. Beispielsweise hat eine Röhre mit dieser Elektronenkanone bei 1,5 mA eine Punktgröße von 1,48 mm×1,58 mm (H×V) in der Mitte des Schirms, aber eine Größe von 4,25×2,91 mm an den Ecken des Schirms.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Röhre dieser Art, die eine Elektronenkanone mit kombinier­ ter dynamischer Fokussierungs-Korrektur und dynamischer Astigma­ tismus-Korrektur aufweist, die Vergrößerung der Elektronenstrahl­ punkte an den Ecken des Bildschirms zu vermindern.

Ausgehend von einer Kathodenstrahlröhre mit einem Bild­ schirm und einer Elektronenkanone, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und auf den Bildschirm zu richten, wobei die Elektronen­ kanone eine Vielzahl von Elektroden enthält, die einen Abstand zu drei Kathoden aufweisen, und wobei die Elektroden in dem Weg je­ des Elektronenstrahls einen strahlbildenden Bereich, eine Vor­ fokussierungs-Linse, eine Quadrupol-Linse und eine Hauptfokussie­ rungs-Linse bilden, wird die gestellte Aufgabe gelöst durch Mit­ tel zur Zuführung eines dynamischen modulierten Signals zu einer der Elektroden, die sowohl die Quadrupol-Linse als auch die Hauptfokussierungs-Linse bildet, und zu einer der Elektroden, die sich sowohl nahe dem strahlbildenden Bereich befindet als auch die Vorfokussierungs-Linse bildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellt dar

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer die Erfindung verkörpernden Kathodenstrahlröhre;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer bekannten Elektronenkanone;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Elektronenkanone der Röhre in Fig. 1 und

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Elektro­ nenkanone.

Fig. 1 zeigt eine Rechteck-Kathodenstrahlröhre 10 mit einer Glashülle 11, die eine rechteckige Stirnplatte 12 aufweist, die durch einen rechteckigen Trichter 15 mit einem rohrförmigen Hals 14 verbunden ist. Der Trichter 15 besitzt eine innere lei­ tende Schicht (nicht dargestellt), die sich von einem Anodenknopf 16 zum Hals 14 erstreckt. Die Stirnplatte 12 besteht aus einer Betrachtungs-Schirmplatte 18 und einem Flansch oder einer Seiten­ wand 20 am Umfang, die mit dem Trichter 15 mittels einer Glasur­ masse 17 abdichtend verbunden ist. Auf der Innenfläche der Be­ trachtungs-Schirmplatte 18 ist ein Drei-Farben-Leuchtschirm 22 angebracht. Der Schirm 22 ist vorzugsweise ein Zeilenschirm, bei dem die Leuchtzeilen in Triaden angeordnet sind, wobei jede Tri­ ade je eine Leuchtzeile der drei Farben enthält. Statt dessen kann der Schirm ein Punktschirm sein. In vorgegebener Abstandsbe­ ziehung zum Schirm 22 ist eine Mehrloch-Farbauswahl-Elektrode oder Lochmaske 24 lösbar angeordnet. Innerhalb des Halses 14 ist in der Mitte eine Elektronenkanone 26 angeordnet, die schematisch in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, um drei In- Line-Elektronenstrahlen 28 zu erzeugen, nämlich einen mittleren Strahl und zwei Seiten- oder Außenstrahlen, und entlang konver­ gierender Wege durch die Maske 24 auf den Schirm 22 zu richten.

Die Röhre in Fig. 1 ist für die Verwendung mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch bestimmt, z. B. dem in der Nach­ barschaft der Verbindung von Trichter und Hals gezeigten Joch 30. Bei Aktivierung unterwirft das Joch 30 die drei Strahlen 28 Ma­ gnetfeldern, die bewirken, daß die Strahlen den Schirm 22 hori­ zontal und vertikal in einem rechteckigen Raster abtasten.

Fig. 2 und 3 zeigen eine bekannte Elektronenkanone 25 bzw. die verbesserte Elektronenkanone 26. Die beiden Kanonen 25 und 26 sind mit Ausnahme der elektrischen Verbindungen zwischen den Elektroden gleich. Identische Teile der beiden Elektronen­ kanonen 25 und 26 sind daher mit denselben Bezugszeichen verse­ hen.

Die Elektronenkanonen 25 und 26 enthalten drei einen Abstand voneinander aufweisende In-Line-Kathoden 34 (K) (eine für jeden Strahl, wobei nur eine dargestellt ist), eine Steuergitter- Elektrode 36 (G1), eine Schirmgitter-Elektrode 38 (G2), eine Be­ schleunigungselektrode 40 (G3), eine erste Fokussierungs-Linsen- Elektrode 42 (G4), eine erste Quadrupol-Elektrode 43 (G5B), in Kombination eine zweite Quadrupol-Elektrode und eine erste Hauptfokussierungs-Linsen-Elektrode 44 (G5T), und eine zweite Hauptfokussierungs-Linsen-Elektrode 46 (G6), die in der Reihenfolge ihrer Bezifferung im Abstand von den Kathoden 34 angeordnet sind. Jede der Elektroden G1 bis G6 weist drei In- Line-Löcher auf, um den Durchlaß der drei Elektronenstrahlen zu ermöglichen.

Das G1-Steuergitter 36 und das G2-Schirmgitter 38 sind Lochplatten, die Versteifungsnuten enthalten können. Die G3- Elektrode 40 wird aus zwei becherförmigen Elementen gebildet, die an ihren offenen Enden miteinander verbunden sind. Die Seite der G3-Elektrode 40, die der G2-Elektrode 38 zugekehrt ist, enthält drei kleine In-Line-Löcher, und die Seite der G3-Elektrode 40, die der G4-Elektrode 42 zugekehrt ist, enthält drei größere In- Line-Löcher. Die G4-Elektrode 42 ist plattenförmig und enthält drei größere In-Line-Löcher.

Die erste Quadrupol-Elektrode 43 (G5B) besteht aus einem tiefen becherförmigen Element 52, dessen offenes Ende durch ein flaches, gelochtes Endelement 54 verschlossen ist. Von dem Element 54 erstrecken sich in Ausrichtung mit den Löchern Vor­ sprünge. Jeder Vorsprung besteht aus zwei Sektorteilen 62. Die beiden Sektorteile 62 liegen einander gegenüber, und jeder Sek­ torteil 62 umfaßt etwa 85° des Umfangs eines Zylinders.

Die elektrostatische Hauptfokussierungs-Linse wird in jeder Elektronenkanone durch die einander zugekehrten Teile der G5T-Elektrode 54 und der G6-Elektrode 46 gebildet. Die G5T-Elek­ trode 44 und die G6-Elektrode 46 besitzen den gleichen Aufbau, und zwar haben sie einander zugekehrte Enden mit an ihrem Umfang angeordneten Wülsten 86 bzw. 88 und mit gegenüber den Wülsten zurückversetzten Lochteilen in großen Ausnehmungen 78 bzw. 80. Der gelochte Teil der G5T-Elektrode 44 enthält drei In-Line- Löcher 82, und der gelochte Teil der G6-Elektrode 46 enthält drei In-Line-Löcher 84. Die Wülste 86 und 88 sind die einander am nächsten liegenden Teile der beiden Elektroden 44 und 46 und ha­ ben überwiegend den Zweck, die Hauptfokussierungs-Linse zu bil­ den.

Das Ende der G5T-Elektrode 44, die der G5B-Elektrode 43 zugekehrt ist, wird durch eine Platte 74 verschlossen, die drei In-Line-Löcher aufweist. Jedes Loch hat Vorsprünge, die sich in Richtung zur G5B-Elektrode 43 erstrecken. Die Vorsprünge jedes Loches werden aus zwei Sektorteilen 72 gebildet. Die beiden Sek­ torteile 72 sind einander gegenüberliegend angeordnet, und jeder Sektorteil 72 nimmt etwa 85° eines Zylinderumfangs ein. Die Sek­ torteile 72 sind gegenüber den Sektorteilen 62 der G5B-Elektrode 43 um 90° versetzt, und die vier Sektorteile bilden einen nicht­ berührenden verzahnten Aufbau.

Alle Elektroden der Kanonen 25 und 26 sind entweder direkt oder indirekt mit zwei isolierenden Trägerstangen (nicht dargestellt) verbunden. Die Stangen können sich zu der G1-Elek­ trode 36 und der G2-Elektrode 38 erstrecken und diese tragen, oder diese beiden Elektroden können an der G3-Elektrode 40 durch andere Isoliermittel befestigt sein. Bei einer bevorzugten Aus­ führungsform bestehen die Trägerstäbe aus Glas, die unter Erhit­ zung auf Klauen gepreßt worden sind, die sich von den Elektroden erstrecken, um die Klauen in die Stäbe einzubetten.

Die elektrische Verbindung der Elektroden der bekannten Elektronenkanone 25 ist in Fig. 2 dargestellt. Eine Anodenspan­ nung V_ANODE wird der G6-Elektrode 46 und der G4-Elektrode 42 zu­ geführt, die miteinander elektrisch verbunden sind. Eine modu­ lierte Fokussierungsspannung V_{F2+MODULATION} wird der G5T-Elek­ trode 44 zugeführt. Eine Fokussierungsspannung V_F1 wird der G5B- Elektrode 43 und der G3-Elektrode 40 zugeführt, die elektrisch miteinander verbunden sind. Eine Gitterspannung V_G2 wird dem G2- Schirmgitter 38 zugeführt.

Die elektrische Verbindung der Elektroden bei der ver­ besserten Elektronenkanone 25 ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Anodenspannung V_ANODE wird der G4-Elektrode 42 und der G6-Elek­ trode 46, die miteinander elektrisch verbunden sind, zugeführt. Eine modulierte Fokussierungsspannung V_{F2+MODULATION} wird der G5T-Elektrode 44 und der G3-Elektrode 40, die elektrisch mitein­ ander verbunden sind, zugeführt. Eine Fokussierungsspannung V_F1 wird der G5B-Elektrode 43 zugeführt. Eine Gitterspannung V_G2 wird dem G2-Schirmgitter 38 zugeführt.

Die Anodenspannung wird in die Röhre 10 über eine Ano­ denverbindung hineingebracht, die durch den Anodenknopf 16 auf dem Röhrentrichter 15 gebildet wird. Eine innere leitende Schicht auf dem Trichter verbindet den Anodenknopf mit der Elektronenka­ none 26. Die übrigen Spannungen, die der Elektronenkanone 26 zu­ geführt werden, gelangen über Zuleitungen in die Röhre, die sich durch einen Schaft erstrecken, der das Ende des Röhrenhalses 14 verschließt.

Bei der verbesserten elektrischen Verbindung ist das Potential der modulierten Fokussierungsspannung V_{F2+MODULATION} höher, wenn die Strahlen abgelenkt werden als bei fehlender Strahlablenkung. Dieses höhere Potential führt zu einer stärkeren Linse zwischen den G2- und G3-Elektroden, einer stärkeren Linse zwischen den G3- und G4-Elektroden und einer schwächeren Linse zwischen den G5T- und G6-Elektroden. Dies führt zu einem kleine­ ren Strahl in der Hauptfokussierungs-Linse und in der Ablenkzone, wobei bei maximaler Ablenkung auf dem Schirm der verbesserten Röhre ein kleinerer Strahl erzielt wird als bei der bekannten Röhre. Das Maß der Verbesserung zeigt die Tabelle unten, in der "PA" die Werte der bekannten Elektronenkanone angibt und "Neu" die Werte der verbesserten Elektronenkanone gemäß der vorliegen­ den Erfindung angibt, und die unbewerteten Zahlen sind die Kern­ durchmesser der Strahlen in Millimetern. Aus der Tabelle ist er­ sichtlich, daß die Strahlgrößen an den diagonalen Ecken der Röhre bei verschiedenen Strahlströmen bei der neuen Elektronenkanone beträchtlich kleiner als bei der bekannten Elektronenkanone sind.

Tabelle

Eine weitere gemäß der Erfindung aufgebaute Elektronen­ kanone 27 ist in Fig. 4 dargestellt. Es werden in Fig. 4 für identische Elemente dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 und 3 verwendet. Bei der Elektronenkanone 27 wird die Anodenspannung V_ANODE nur der G6-Elektrode 46 zugeführt. Die modulierte Fokus­ sierungsspannung V_{F2+MODULATION} wird der G5T-Elektrode 44 und der G3-Elektrode 40, die elektrisch miteinander verbunden sind, zugeführt. Die Fokussierungsspannung V_F1 wird der G5B-Elektrode 43 zugeführt. Die Gitterspannung V_G2 wird dem G2-Schirmgitter 38 und der G4-Elektrode 42, die elektrisch miteinander verbunden sind, zugeführt.

Im großen und ganzen werden bei der vorliegenden Erfin­ dung die Strahlabmessungen in der Hauptfokussierungs-Linse wegen der der Vorfokussierungs-Linse zugeführten Modulation vermindert, wenn die Ablenkung des Strahls erhöht wird. Bei der ersten Aus­ führungsform der Elektronenkanone in Fig. 3, bei der die G4-Elek­ trode mit der G6-Elektrode verbunden ist, werden die Linsen zwi­ schen den G2- und G3-Elektroden und zwischen den G3- und G4-Elek­ troden beide mit zunehmender Ablenkung der Strahlen stärker ge­ macht. Bei der zweiten Ausführungsform der Elektronenkanone in Fig. 4, bei der die G4-Elektrode mit der G2-Elektrode verbunden ist, wird die Linse zwischen den G2- und G3-Elektroden mit zuneh­ mender Ablenkung stärker gemacht, und die Linse zwischen den G3- und G4-Elektroden wird schwächer gemacht. Daher muß bei dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel die Linse zwischen G2 und G3 schneller stärker werden als die Linse zwischen G3 und G4 schwächer wird, um die gewünschte Verminderung der Strahlabmessungen zu errei­ chen. Aufgrund dieses Problems ist das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 vorzuziehen.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Elektronenkanone beschrieben worden ist, die eine Quadru­ pol-Linse im Weg jedes Strahls hat, kann die Erfindung auch bei einer Röhre angewendet werden, die eine Elektronenkanone ohne Quadrupol-Linse hat.

Claims (4)

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm und einer Elektronenkanone, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und auf den Bildschirm zu richten, wobei die Elektronenkanone eine Viel­ zahl von Elektroden enthält, die einen Abstand zu drei Kathoden aufweisen, und wobei die Elektroden in dem Weg jedes Elektronen­ strahls einen strahlbildenden Bereich, eine Vorfokussierungs- Linse, eine Quadrupol-Linse und eine Hauptfokussierungs-Linse bilden, gekennzeichnet durch Mittel zur Zuführung eines dynami­ schen modulierten Signals (V_{F2+MODULATION}) zu einer der Elek­ troden (44), die sowohl die Quadrupol-Linse als auch die Haupt­ fokussierungs-Linse bildet, und zu einer der Elektroden (40), die sich sowohl nahe dem strahlbildenden Bereich befindet als auch die Vorfokussierungs-Linse bildet.

2. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm und einer Elektronenkanone, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und auf den Bildschirm zu richten, wobei die Elektronenkanone wenigstens sechs Elektroden enthält, die einen Abstand zu drei Kathoden auf­ weisen, und wobei im Weg jedes Elektronenstrahls wenigstens zwei Elektroden einen strahlbildenden Bereich, drei Elektroden eine Vorfokussierungs-Linse, zwei Elektroden eine Quadrupol-Linse und zwei Elektroden eine Hauptfokussierungs-Linse bilden, gekenn­ zeichnet durch Mittel zur Zuführung eines dynamischen modulierten Signals (V_{F2+MODULATION}) zu einer der Elektroden (44), die so­ wohl die Quadrupol-Linse als auch die Hauptfokussierungs-Linse bildet, die den Kathoden (34) am nächsten ist, und zu einer der Elektroden (40), die die Vorfokussierungs-Linse bildet, die den Kathoden am nächsten ist.

3. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm und einer Elektronenkanone, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und auf den Bildschirm zu richten, wobei die Elektronenkanone sieben ge­ trennte Elektroden G1, G2, G3, G4, G5B, G5T und G6 enthält, die im geordneten Abstand von drei Kathoden angeordnet sind, und wo­ bei im Weg jedes Elektronenstrahls wenigstens die Elektroden G1 und G2 einen strahlbildenden Bereich der Elektronenkanone, die Elektroden G3, G4 und G5B eine Vorfokussierungs-Linse, die Elek­ troden G5B und G5T eine Quadrupol-Linse und die Elektroden G5T und G6 eine Hauptfokussierungs-Linse bilden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elektroden G3 (40) und G5T (44) elektrisch mitein­ ander und mit einer ersten einzelnen, in die Röhre (10) führenden Zuleitung verbunden sind, daß die Elektrode G2 (38) mit einer zweiten einzelnen, in die Röhre führenden Zuleitung verbunden ist, daß die Elektrode G5B (43) mit einer dritten einzelnen, in die Röhre führenden Zuleitung verbunden ist, und daß die Elektro­ den G4 (42) und G6 (46) miteinander und mit einem in die Röhre führenden Anodenanschluß verbunden sind.

4. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm und einer Elektronenkanone, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und auf den Bildschirm zu richten, wobei die Elektronenkanone sieben ge­ trennte Elektroden G1, G2, G3, G4, G5B, G5T und G6 enthält, die im geordneten Abstand von drei Kathoden angeordnet sind, wobei im Weg jedes Elektronenstrahls wenigstens die Elektroden G1 und G2 einen strahlbildenden Bereich, die Elektroden G3, G4 und G5B eine Vorfokussierungs-Linse, die Elektroden G5B und G5T eine Quadru­ pol-Linse und die Elektroden G5T und G6 eine Hauptfokussierungs- Linse bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden G3 (40) und G5T (44) elektrisch miteinander und mit einer ersten einzel­ nen, in die Röhre (10) führenden Zuleitung verbunden sind, daß die Elektroden G2 (38) und G4 (42) elektrisch miteinander und mit einer zweiten einzelnen, in die Röhre führenden Zuleitung verbun­ den sind daß die Elektrode G5B (43) mit einer dritten einzelnen, in die Röhre führenden Zuleitung verbunden ist, und daß die Elek­ trode G6 (46) mit einem in die Röhre führenden Anodenanschluß verbunden ist.