DE4312329A1

DE4312329A1 - Dynamisch fokussierende Elektronenkanone

Info

Publication number: DE4312329A1
Application number: DE4312329A
Authority: DE
Inventors: Wan-Jae Son
Original assignee: Samsung Electron Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2013-04-16
Also published as: KR940004696A; DE4312329B4; US5404071A; KR950006601B1; JPH06111729A

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenkanone gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Inline-Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre und insbesondere eine dynamisch fokus sierende Elektronenkanone zur Bildung kreisförmiger Strahlflecken überall auf einem großen, flachen Schirm für eine Farbkathoden strahlröhre mit einem großen Ablenkwinkel.

Im allgemeinen setzt sich eine Inline-Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre aus einem Heizfaden bzw. einer Heizung, einer Kathode und einem ersten bis vierten Gitter zusammen. Ein Bild wird durch die folgende Sequenz in der Farbkathodenstrahl röhre erzeugt: 1. Thermionen (im folgenden als Elektronen be zeichnet) werden emittiert; 2. die Anzahl der emittierten Elek tronen wird durch ein externes Signal gesteuert; 3. der Elek tronenstrahl wird fokussiert; und 4. die emittierten Elektronen werden beschleunigt, um auf einen Phosphorschirm aufzutreffen.

In der obigen Reihenfolge werden der erste und der zweite Schritt durch die Kathode und das erste und zweite Gitter (die als Triode bezeichnet werden) ausgeführt. Wenn die Kathode durch den Heizfa den bzw. die Heizung geheizt wird, werden die Elektronen von der Oberfläche der Kathode emittiert. Die emittierten Elektronen gelangen durch die Durchlaßöffnungen des ersten und zweiten Gitters.

Der dritte Schritt wird in erster Linie durch eine zwischen der ersten und der zweiten Fokussierelektrode gebildeten Hauptlinse durchgeführt. Die durch die Öffnungen des ersten und zweiten Gitters hindurchgelangten Elektronen werden durch eine durch das zweite Gitter und die erste Fokussierelektrode gebildete Vor fokussierlinse vorfokussiert und werden durch die Hauptlinse beschleunigt und fokussiert. Wenn die an die erste Fokussierelek trode angelegte Spannung (Fokussierspannung) gesteuert wird, kann der Fokussierungszustand so gesteuert werden, daß ein Bild der gewünschten Qualität auf dem Schirm verwirklicht wird.

Der vierte Schritt wird durch eine Lochmaske und die zweite Fokussierelektrode ausgeführt, nämlich einer Anode und Graphit, mit dem die Innenfläche der Farbkathodenstrahlröhre von innen beschichtet ist. Somit wird, da die Elektronen negative Ladungen sind, eine hohe positive Spannung an die Anode angelegt, um die Elektronen anzuziehen und sie auf einen Phosphorschirm auftreffen zu lassen.

Eine herkömmliche Inline-Elektronenkanone für eine Farbkathoden strahlröhre wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 2 beschrie ben. In jeder der Zeichnungen zeigt der Abschnitt oberhalb der zentralen strichpunktierten Linie den vertikalen Halbschnitt der Elektronenkanone, der Abschnitt darunter hingegen den horizonta len Halbschnitt. Die ausgezogene Linie zeigt den Weg des Elek tronenstrahls, wenn er auf die Schirmmitte gerichtet ist, und die gepunktete Linie zeigt den Ablenkweg des Elektronenstrahls in der Nähe der Schirmperipherie.

Gemäß Fig. 1 kompensiert eine herkömmliche, statisch fokussieren de Elektronenkanone weder die Überfokussierung in vertikaler Richtung noch die Unterfokussierung in horizontaler Richtung, die durch eine Ablenkjochlinse A2 verursacht werden und erzeugt werden, wenn der von der Kathode 2 emittierte Elektronenstrahl durch das Ablenkjoch in Richtung auf die Schirmperipherie abge lenkt wird. Folglich besitzt ein um die Schirmperipherie herum gebildeter Elektronenstrahlfleck in vertikaler Richtung einen Halo (Lichthof) und in horizontaler Richtung einen dünnen seit lich verlängerten Kern. Beide verschlechtern die Bildqualität.

Um den vertikalen Halo in der Nähe der Schirmperipherie der sta tisch fokussierenden Elektronenkanone zu verbessern, wurde eine dynamisch fokussierende Elektronenkanone mit einer Quadrupollin se, welche eine Hilfslinse ist, vorgeschlagen. Wenn der Elek tronenstrahl von der Kathode 2 emittiert und in Richtung der Schirmperipherie abgelenkt wird, wird in der Quadrupollinse eine, durch Synchronisation mit einem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte, dynamische Fokussierspannung angelegt, um den schie fen Astigmatismus und die Brennweite des abgelenkten Elektronen strahls zu kompensieren.

Wenn gemäß Fig. 2, die eine herkömmliche dynamisch fokussierende Elektronenkanone veranschaulicht, der von der Kathode 22 emit tierte Elektronenstrahl in Richtung der Schirmperipherie abge lenkt wird, divergiert der Elektronenstrahl vertikal durch eine Quadrupollinse B1, welche aus einer zweiten Fokussierelektrode 26 und aus ersten und dritten Fokussierelektroden 25 und 27 gebildet wird, an welche eine durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung Vd angelegt wird. Nach dem Durchgehen durch den Rand der Hauptlinse B2 läuft dann der Elektronenstrahl parallel weiter. Beim Durchgehen durch die Peripherie der Ablenkjochsammellinse B3 ist der Elektronenstrahl unter einer intensiven, konvergenten Wirkung, was einen übermäßig und vertikal konvergierten Elektronenstrahlfleck ergibt. Da der Elektronenstrahl durch die Quadrupollinse B1 kollimiert wird, durch den Zentralbereich der Hauptlinse B2 hindurchgeht, auf die Ablenkjochzerstreuungslinse B3 unter einem kleinen Konvergenzwinkel auffällt und durch die Ablenkjochzer streuungslinse B3 divergiert, wird mittlerweile der Elektronen strahlfleck, verglichen mit dem vertikalen Strahlfleck, horizon tal verlängert.

Selbst wenn kein vertikaler Halo erzeugt wird, ist demgemäß bei einer herkömmlichen, dynamisch fokussierenden Elektronenkanone ein Moir´-Effekt auf dem Schirm sichtbar, da die Höhe des Elek tronenstrahlflecks viel kleiner als die der Elektronenstrahl durchlaßöffnung in der Lochmaske ist. Außerdem ist die Größe des horizontal verlängerten Kerns nahezu die gleiche wie die des Kerns der statisch fokussierenden Elektronenkanone. Als Ergebnis liefert die herkömmliche, dynamisch fokussierende Elektronenkano ne keine wirkliche Verbesserung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine dynamisch fokussierende Elektronenkanone zu schaffen, welche den vertikalen Moir´-Effekt und die horizontale Ausdehnung des Elektronenstrahl flecks verbessert, um einen nahezu kreisförmigen Elektronen strahlfleck überall auf dem Bildschirm zu schaffen und eine gute Bildqualität zu erlangen, sogar wenn der Elektronenstrahl in Richtung auf die Schirmperipherie abgelenkt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer dynamisch fokussierenden Elektronenkanone eine Kathode und erste und zweite Gitter vorgesehen sind, die zusammen eine Triode bilden, daß eine Vielzahl von Elektroden zur Bildung einer Hilfs linse vorgesehen ist, daß eine Anode neben der letzten Elektrode der Hilfslinse zur Bildung einer Hauptlinse angeordnet ist, daß eine Elektronenstrahldurchlaßöffnung in jeder der Elektroden zur Bildung einer Hilfslinse ausgebildet ist, so daß ein Elektronen strahl wiederholt und alternierend in der Reihenfolge mit ver tikal verlängerter Form und dann horizontal verlängerter Form (oder horizontal verlängerter Form und dann vertikal verlängerter Form) deformiert wird, so daß mehr als zwei Quadrupollinsen mit entgegengesetzten Polaritäten gebildet werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hilfslinse drei Elektroden auf, drei in vertikaler Richtung verlängerte Elek tronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahlaus trittsebene einer ersten Fokussierelektrode der Hilfslinse vor gesehen, drei in horizontaler Richtung verlängerte bzw. sich erstreckende Elektronenstrahldurchlaßöffnungen bzw. drei sich in Vertikalrichtung erstreckende Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahleintrittsebene bzw. Elektronenstrahl austrittsebene der zweiten Fokussierelektrode ausgebildet, welche die zweite Elektrode der Hilfslinse darstellt, drei in Horizon talrichtung verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahleintrittsebene einer dritten Fokussierelek trode der Hilfslinse ausgebildet, eine dynamische Fokussierspan nung, die durch Synchronisierung eines Ablenksignals eines Ablenk joches moduliert ist, wird an die erste und dritte Fokussierelek trode angelegt, und eine statische Fokussierspannung wird an die zweite Fokussierelektrode angelegt, um zwei Quadrupollinsen mit entgegengesetzten Polaritäten zu bilden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale und Vor teile der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer herkömm lichen, statisch fokussierenden Elektronenkanone,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer herkömm lichen, dynamisch fokussierenden Elektronenkanone,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer dynamisch fokussierenden Elektronenkanone nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 7 verschiedene Formen einer Elektronenstrahldurchlaß öffnung einer Quadrupollinse.

In einer unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Ausführungs form weist eine dynamisch fokussierende Elektronenkanone eine Kathode 32, ein erstes Gitter 33 und ein zweites Gitter 34 auf, welche eine Triode bilden, sowie eine erste Quadrupollinse C1 und eine zweite bzw. sekundäre Quadrupollinse C2, wobei die zwei Quadrupollinsen entgegengesetzte Polaritäten besitzen, weiterhin eine erste, zweite und dritte Fokussierelektrode 35, 36 und 37, welche die erste und zweite Quadrupollinse C1 bzw. C2 bilden; weiterhin ist eine zur dritten Fokussierelektrode 37 benachbart angeordnete Beschleunigungselektrode 38 zur Bildung einer Haupt linse C3 vorgesehen.

In der Elektronenstrahlaustrittsebene der ersten Fokussierelek trode 35 sind drei in Vertikalrichtung verlängerte Elektronen strahldurchlaßöffnungen vorgesehen. Drei in Horizontalrichtung verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen und drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene der zweiten Fokus sierelektrode 36 gebildet. Drei horizontal verlängerte Elektro nenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahleintritts ebene der dritten Fokussierelektrode 37 gebildet. Eine dynami sche, durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung Vd wird an die erste und die dritte Fokussierelektrode 35 und 37 gelegt. Eine statische Fokussier spannung Vs wird an die zweite Fokussierelektrode 36 gelegt.

Der Betrieb der dynamisch fokussierenden Elektronenkanone der Erfindung wird im folgenden beschrieben.

Wird gemäß Fig. 3 eine Spannung an jede Elektrode der dynamisch fokussierenden Elektronenkanone angelegt, wird ein von der Katho de 32 emittierter Elektronenstrahl auf den Phosphorschirm zur Bildung eines Pixels projiziert, wobei eine Gruppe von Pixeln ein Bild ergibt. Die Projektionszustände des Elektronenstrahls werden im folgenden beschrieben, wobei eine Aufteilung in Mitte und Peripherie des Schirms vorgenommen wird.

Da der Elektrodenstrahl nicht durch das Ablenkjoch abgelenkt wird, wird zuerst eine äquipotentiale, statische Fokussierspan nung Vs an jeweils die erste, zweite und dritte Fokussierelek trode 35, 36 bzw. 37 angelegt, so daß er in Richtung auf die Schirmmitte projiziert wird. Wenn dies erfolgt, wird der Elek tronenstrahl vorfokussiert, während er durch die aus zweitem Gitter 34 und erster Fokussierelektrode 35 gebildete Vorfokus sierlinse geht. Beim Durchgang durch die aus dritter Fokussier elektrode 37 und Beschleunigungselektrode 38 gebildete Hauptlinse C3 wird der Elektronenstrahl endgültig fokussiert und zur Bildung eines kreisförmigen Strahlfleckens auf der Schirmmitte beschleu nigt, um ein optimales Auftreffen zur Folge zu haben.

Wenn andererseits der Elektronenstrahl in Richtung auf die Peri pherie des Schirms projeziert wird, besitzen die zwei elektro statischen Quadrupollinsen entgegengesetzte Polaritäten, da die dynamische, durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ab lenkjochs modulierte Fokussierspannung Vd an die erste und dritte Fokussierelektrode 35 bzw. 37 angelegt wird, d. h., die erste Quadrupollinse C1 und die zweite Quadrupollinse C2 werden zwi schen erster, zweiter und dritter Fokussierelektrode 35, 36 und 37 gebildet. Hier läßt die erste Quadrupollinse C1 den Durch messer des auf die zweite Quadrupollinse C2 einfallenden Elek tronenstrahls vertikal zusammenschrumpfen und erweitert ihn horizontal.

Wenn nach dem Durchgang durch die zweite Quadrupollinse C2 die Hauptlinse C3 passiert wird, ist als Ergebnis die Position des Elektronenstrahls praktisch die gleiche wie bei nicht ausgeführter dynamischer Fokussierung in der Schirmmitte.

Genauer gesagt, da der Elektronenstrahl auf die zweite Quadru pollinse C2 mit einem kleinen vertikalen Durchmesser auftrifft, divergiert der Elektronenstrahl von dort unter einem kleinen Win kel. Dann wird der Elektronenstrahl unter einer kleinen Aberra tion der Hauptlinse C3 kollimiert und trifft auf den zentralen Abschnitt der Ablenkjochsammellinse C4. Da der Durchmesser des einfallenden Elektronenstrahls klein ist, ist der Elektronen strahl einer schwachen konvergenten Wirkung durch die Ablenkjoch sammellinse C4 ausgesetzt, und die Brennweite wird verlängert. Da der Elektronenstrahl auf die zweite Quadrupollinse C2 mit einem großen horizontalen Durchmesser einfällt, wird der Elektronen strahl kollimiert, während er einen großen Durchmesser hat. Beim Durchgang durch die Hauptlinse C3 wird der Elektronenstrahl unter einer starken Aberration fokussiert, um auf den zentralen Ab schnitt der Ablenkjochzerstreuungslinse C4 aufzutreffen. Da der Durchmesser des einfallenden Elektronenstrahls klein ist, ist der Elektronenstrahl einer schwachen divergenten Wirkung durch die Ablenkjochzerstreuungslinse C4 ausgesetzt, um den horizontalen Divergenzwinkel zu verringern.

Als Ergebnis wird der auf die Peripherie des Phosphorschirms auftreffende Elektronenstrahlfleck vertikal verlängert und hori zontal verkleinert, so daß die Differenz zwischen Höhe und Breite des Elektronenstrahls verringert wird. Deshalb nähert sich das Verhältnis wesentlich näher dem Wert 1 (Höhe/Breite = 0,8).

Eine zweite Ausführungsform einer dynamisch fokussierenden Elek tronenkanone gemäß Fig. 4 weist auf: eine Kathode 42, ein erstes Gitter 43 und ein zweites Gitter 44, welche eine Triode bilden, eine erste Quadrupollinse D1 und eine zweite Quadrupollinse D2, die entgegengesetzte Polaritäten besitzen, eine erste, zweite und dritte Fokussierelektrode 45, 46 und 47, welche die erste und zweite Quadrupollinse D1 und D2 bilden, und zur Bildung der Hauptlinse D3 eine zur dritten Fokussierelektrode 47 benachbart angebrachte Beschleunigungselektrode 48.

Drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahlaustrittsebene der ersten Fokussier elektrode 45 vorgesehen. Drei vertikal verlängerte Elektronen strahldurchlaßöffnungen und drei horizontal verlängerte Elektro nenstrahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahlein tritts- bzw. -austrittsebene der zweiten Fokussierelektrode 46 ausgebildet. Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurch laßöffnungen sind auf der Elektronenstrahleintrittsebene der dritten Fokussierelektrode 47 gebildet.

Eine statische Fokussierspannung Vs wird an die erste und dritte Fokussierelektrode 45 und 47 angelegt. Eine dynamische, durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung Vd wird an die zweite Fokussierelektrode 46 angelegt. Das Ergebnis ist dasselbe, wie das der ersten Ausfüh rungsform.

In einer dritten Ausführungsform der dynamisch fokussierenden Elektronenkanone ist gemäß Fig. 5 die dritte Fokussierelektrode 57, d. h. die letzte Fokussierelektrode in der ersten Ausführungs form, zur Bildung von zwei elektrostatischen Quadrupollinsen mit entgegengesetzter Polarität aufgeteilt. Die Elektronenkanone weist auf: eine Kathode 52, ein erstes Gitter 53 und ein zweites Gitter 54, welche eine Triode bilden, zwei Paare aus erster Quadrupollinse E1 und zweiter Quadrupollinse E2 bzw. dritter Quadrupollinse E3 und vierter Quadrupollinse E4, welche alternie rende Polaritäten besitzen, eine erste, zweite und dritte Fokus sierelektrode 55, 56 und 57, welche die erste und die zweite Quadrupollinse E1 und E2 bilden, eine dritte, vierte und fünfte Fokussierelektrode 57, 58 und 59, welche die dritte und vierte Quadrupollinse E3 bzw. E4 bilden, und zur Bildung der Hauptlinse E5 eine zur fünften Fokussierelektrode 59 benachbart angebrachte Beschleunigungselektrode 60.

Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahlaustrittsebene des dritten Gitters 55 vorgesehen. Drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurch laßöffnungen und drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurch laßöffnungen sind auf der Elektronenstrahleintritts- bzw. -aus trittsebene der zweiten Fokussierelektrode 56 ausgebildet. Drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahleintrittsebene der dritten Fokussierelektrode 57 ausgebildet. Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurch laßöffnungen sind auf der Elektronenstrahlaustrittsebene der zweiten Fokussierelektrode 57 ausgebildet. Drei horizontal ver längerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen und drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elek tronenstrahleintrittsebene und in der Elektronenstrahlaustritts ebene der vierten Fokussierelektrode 58 ausgebildet. Drei hori zontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Eingangsebene der fünften Fokussierelektrode 59 ausgebildet.

Die dynamische, durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung Vb wird an die erste, die dritte und die fünfte Fokussierelektrode 55, 57 und 59 ange legt. Die statische Fokussierspannung Vs wird an die zweite und vierte Fokussierelektrode 56 und 58 angelegt. Das Ergebnis ist dasselbe, wie das der ersten Ausführungsform.

In einer vierten Ausführungsform der dynamisch fokussierenden Elektronenkanone ist gemäß Fig. 6 die dritte Fokussierelektrode 67, d. h. die letzte Fokussierelektrode der zweiten Ausführungs form, zur Bildung zweier elektrostatischer Quadrupollinsen mit entgegengesetzten Polaritäten aufgespaltet. Die Elektronenkanone weist auf: eine Kathode 62, ein erstes Gitter 63 und ein zweites Gitter 64, welche eine Triode bilden, zwei Paare aus erster Quadrupollinse F1 und zweiter Quadrupollinse F2 bzw. dritter Quadrupollinse F3 und vierter Quadrupollinse F4, die alternieren de Polaritäten besitzen, eine erste, zweite und dritte Fokussier elektrode 65, 66 und 67, welche die erste und zweite Quadrupol linse F1 und F2 bilden, eine dritte, vierte und fünfte Fokus sierelektrode 67, 68 und 69, welche die dritte und vierte Quadru pollinse F3 und F4 bilden, und zur Bildung der Hauptlinse F5 eine benachbart zur fünften Fokussierelektrode 69 angebrachte Be schleunigungselektrode 70.

Drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahlaustrittsebene der ersten Fokussier elektrode vorgesehen. Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahl durchlaßöffnungen und drei horizontal verlängerte Elektronen strahldurchlaßöffnungen sind auf der Elektronenstrahleintritts- und -austrittsebene der zweiten Fokussierelektrode 66 ausgebil det. Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahleintrittsebene der dritten Fokussier elektrode 67 ausgebildet. Drei horizontal verlängerte Elektronen strahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahlaustritts ebene der zweiten Fokussierelektrode 67 ausgebildet. Drei ver tikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen und drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Elektronenstrahleintrittsebene bzw. der Elektronenstrahlaus trittsebene der vierten Fokussierelektrode 68 ausgebildet. Drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in der Eingangsebene fünfter Fokussiergitter 69 ausgebildet.

Eine statische Fokussierspannung Vs wird an die ersten, die dritten und die fünften Fokussiergitter 65, 67 und 69 angelegt. Die dynamische, durch Synchronisation mit dem Ablenksignal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung Vd wird an die zweite Fokussierelektrode 66 und die vierte Fokussierelektrode 68 ange legt. Das Ergebnis ist dasselbe, wie bei der ersten Ausführungs form.

Bei den dargestellten Ausführungsformen besitzen die Elektronen strahldurchlaßöffnungen, welche der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode gegenüberliegen, die Form eines vertikal verlängerten oder horizontal verlängerten Recht ecks 71. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Formen be schränkt und kann gemäß Fig. 7 wenigstens eine der folgenden Elektronenstrahldurchlaßöffnungs-Gestaltungen verwenden: ein ver tikal verlängertes oder horizontal verlängertes Rechteck mit einem zentralen Kreis 72 (ein Rechteck, dessen Öffnung durch einen aus der Mitte der langen Seite hervorstehenden Kreisab schnitt erweitert ist), ein Kreis, der mit vertikal verlängerten einen aus der Mitte der langen Seite hervorstehenden Kreisab schnitt erweitert ist), ein Kreis, der mit vertikal verlängerten oder horizontal verlängerten Streifen 73 versehen ist; oder ein Kreis, der mit vertikal verlängerten oder horizontal verlängerten rechtwinkligen Streifen 74 versehen ist, wie dies jeweils aus Fig. 7 ersichtlich ist.

Bei der dynamisch fokussierenden Elektronenkanone nach der Erfin dung wird, wie oben beschrieben, die Höhe des Elektronenstrahl flecks an der Schirmperipherie vergrößert, so daß das vertikale Größenverhältnis mit den Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Lochmaske verbessert wird. Dies beseitigt den Moir´-Effekt. Die horizontale Ausdehnung des Elektronenstrahls wird horizontal zur Erhöhung der Auflösung verringert. Dies erlaubt einen nahezu kreisförmigen Elektronenstrahlfleck auf der Peripherie des Schirms, wodurch eine gute Bildqualität überall auf dem Schirm erzielt wird. Außerdem wird das übermäßig vertikale Zusammen drücken des Elektronenstrahlflecks auf der Schirmperipherie vermindert, um den Größenunterschied der Elektronenstrahlflecken auf der Schirmmitte bezüglich dem auf der Peripherie zu verrin gern. Dies verbessert die Bildqualität auf der Peripherie des Schirms ohne Verlust der Bildqualität in der Schirmmitte, wodurch ein scharfes Bild von einem Niederstrombereich zu einem Bereich mit hohem Strom erzielt wird.

Eine dynamisch fokussierende Elektronenkanone enthält eine Katho de und ein erstes und zweites Gitter, die zusammen eine Triode bilden, eine Vielzahl von Elektroden zur Bildung einer Hilfs linse, und eine zur Bildung der Hauptlinse benachbart zur letzten Elektrode der Hilfslinse angeordnete Anode, bei welcher die Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in den Elektroden der Hilfslinse so ausgebildet sind, daß ein Elektronenstrahl wiederholt und alternierend in der Sequenz einer vertikal verlängerten und dann horizontal verlängerten (oder horizontal verlängerten und dann vertikal verlängerten) Form deformiert wird, welche aus mehr als zwei Quadrupollinsen entgegengesetzter Polaritäten besteht.

Claims

1. Dynamisch fokussierende Elektronenkanone, mit einer Kathode und einem ersten und zweiten Gitter, welche zusammen eine Triode bilden,
mit einer Vielzahl von Elektroden zur Bildung einer Hilfs linse, und
mit einer zur letzten Elektrode der Hilfslinse benachbart angebrachten Anode zur Bildung einer Hauptlinse, dadurch gekennzeichnet, daß Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in jeder Elektrode der Vielzahl der Elektroden zur Bildung der Hilfslinse ausgebil det sind, so daß ein Elektronenstrahl wiederholt und alter nierend in der Sequenz einer vertikal verlängerten und dann horizontal verlängerten Form deformiert wird, so daß mehr als zwei Quadrupollinsen entgegengesetzter Polarität gebil det werden.

2. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfslinse drei Elektroden aufweist,
daß drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahlaustrittsebene einer ersten Fokussierelektrode (35) der Hilfslinse vorgesehen sind,
daß eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer zweiten Fokussierelektrode (36) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahleintrittsebene einer dritten Fokussierelektrode (37) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß eine dynamische, durch Synchronisation mit einem Ablenk signal eines Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung (Vd) an die erste und dritte Fokussierelektrode (35 und 37) angelegt wird, und
daß eine statische Fokussierspannung (Vs) an die zweite Fokussierelektrode (36) zur Bildung von zwei Quadrupollinsen entgegengesetzter Polarität angelegt wird.

3. Elektronenkanone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (35, 36 und 37) gebildeten Elek tronenstrahldurchlaßöffnungen die Form eines Rechtecks (72) mit einem vom Zentrum der Längsseite hervorstehenden Kreis abschnitt haben, so daß eine erweiterte Öffnung bzw. Blende gebildet wird.

4. Elektronenkanone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (35, 36 und 37) gebildeten Elek tronenstrahldurchlaßöffnungen jeweils die Form eines norma len Kreises haben,
vertikale Streifen (73) zur Verstärkung des horizontalen elektrischen Feldes auf jeder Seite der kreisförmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elek tronenstrahlaustrittsebene der ersten und zweiten Fokussier elektrode (35 und 36) ausgebildet sind, und
horizontale Streifen (73) zur Verstärkung des vertikalen elektrischen Feldes auf der Ober- und Unterseite der kreis förmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elektronenstrahleintrittsebene der zweiten und dritten Fokussierelektrode (36 und 37) ausgebildet sind.

5. Elektronenkanone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Enden der in der Strahldurchgangs ebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (35, 36 und 37) gebildeten Streifen so verbunden sind, daß sie eine rechteckige Form (74) ergeben.

6. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfslinse fünf Elektroden aufweist,
daß drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahlaustrittsebene einer ersten Fokussierelektrode (55) der Hilfslinse vorgesehen sind,
daß eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer zweiten Fokussierelektrode (56) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer dritten Fokussierelektrode (57) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer vierten Elektrode (58) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Eintrittsebene einer fünften Fokussierelek trode (59) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß eine dynamische, durch Synchronisation mit einem Ablenk signal eines Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung (Vb) an die erste, die dritte und die fünfte Fokussierelektrode (55, 57 und 59) angelegt wird, und
daß eine statische Fokussierspannung (Vs) an die zweite und vierte Fokussierelektrode (56 und 58) angelegt wird.

7. Elektronenkanone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in den jeweiligen Strahldurchgangsebenen der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (55, 56, 57, 58 und 59) gebildeten Elektronenstrahldurchlaß öffnungen die Form eines vertikal verlängerten oder horizon tal verlängerten Rechtecks (72) mit einem vom Zentrum der Längsseite hervorstehenden Kreisabschnitt haben, so daß eine erweiterte Blende gebildet wird.

8. Elektronenkanone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die in den jeweiligen Strahldurchgangsebenen der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (55, 56, 57, 58 und 59) gebildeten Elektronenstrahldurchlaß öffnungen jeweils die Form eines normalen Kreises haben, vertikale Streifen (73) zur Verstärkung des horizontalen elektrischen Feldes auf jeder Seite der kreisförmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elek tronenstrahlaustrittsebene der ersten, zweiten, dritten und vierten Fokussierelektrode (55, 56, 57 und 58) ausgebildet sind, und
horizontale Streifen (73) zur Verstärkung des vertikalen elektrischen Feldes auf der Ober- und Unterseite der kreis förmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elektronenstrahleintrittsebene der zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (56, 57, 58 und 59) ausgebildet sind.

9. Elektronenkanone nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Enden der in den jeweiligen Strahldurchgangsebenen der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (55, 56, 57, 58 und 59) gebilde ten Streifen so verbunden sind, daß sie eine rechteckige Form (74) ergeben.

10. Dynamisch fokussierende Elektronenkanone, mit einer Kathode und einem ersten und zweiten Gitter, welche zusammen eine Triode bilden,
mit einer Vielzahl von Elektroden zur Bildung einer Hilfs linse, und
mit einer zur letzten Elektrode der Hilfslinse benachbart angebrachten Anode zur Bildung einer Hauptlinse, dadurch gekennzeichnet,
daß Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in jeder Elektrode aus der Vielzahl der Elektroden zur Bildung der Hilfslinse ausgebildet sind, so daß ein Elektronenstrahl wiederholt und alternierend in der Sequenz einer horizontal gestreckten und dann vertikal gestreckten Form deformiert wird, so daß mehr als zwei Quadrupollinsen entgegengesetzter Polarität gebil det werden.

11. Elektronenkanone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfslinse drei Elektroden aufweist,
daß drei horizontal gestreckte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahlaustrittsebene einer ersten Fokussierelektrode (45) der Hilfslinse vorgesehen sind,
daß eine Gruppe aus drei vertikal gestreckten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei horizontal gestreckten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer zweiten Fokussierelektrode (46) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahleintrittsebene einer dritten Fokussierelektrode (47) der Hilfslinse ausgebildet sind, und
daß eine statische Fokussierspannung (Vs) an die erste und dritte Fokussierelektrode (45 und 47) angelegt wird, und
daß eine dynamische, durch Synchronisation mit einem Ablenk signal eines Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung (Vd) an die zweite Fokussierelektrode (46) zur Bildung von zwei Quadrupollinsen entgegengesetzter Polarität angelegt wird.

12. Elektronenkanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (45, 46 und 47) gebildeten Elek tronenstrahldurchlaßöffnungen die Form eines Rechtecks (72) mit einem vom Zentrum der Längsseite hervorstehenden Kreis abschnitt haben, so daß eine erweiterte Öffnung bzw. Blende gebildet wird.

13. Elektronenkanone nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (45, 46 und 47) gebildeten Elek tronenstrahldurchlaßöffnungen jeweils die Form eines norma len Kreises haben,
horizontale Streifen (73) zur Verstärkung des vertikalen elektrischen Feldes auf jeder Seite der kreisförmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elek tronenstrahlaustrittsebene der ersten und zweiten Fokussier elektrode (45 und 46) ausgebildet sind, und
vertikale Streifen (73) zur Verstärkung des horizontalen elektrischen Feldes auf der Ober- und Unterseite der kreis förmigen Strahldurchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elektronenstrahleintrittsebene der zweiten und dritten Fokussierelektrode (46 und 47) ausgebildet sind.

14. Elektronenkanone nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Enden der in der Strahldurchgangs ebene der ersten, zweiten und dritten Fokussierelektrode (45, 46 und 47) gebildeten Streifen so verbunden sind, daß sie eine rechteckige Form (74) ergeben.

15. Elektronenkanone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfslinse fünf Elektroden aufweist,
daß drei horizontal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Elektronenstrahlaustrittsebene einer ersten Fokussierelektrode (65) vorgesehen sind,
daß eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer zweiten Fokussierelektrode (66) ausgebildet sind,
daß eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen bzw. eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer dritten Fokussierelektrode (67) ausgebildet sind,
daß eine Gruppe aus drei vertikal verlängerten Elektronen strahldurchlaßöffnungen und eine Gruppe aus drei horizontal verlängerten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in der Elek tronenstrahleintritts- bzw. -austrittsebene einer vierten Elektrode (68) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß drei vertikal verlängerte Elektronenstrahldurchlaßöff nungen in der Eintrittsebene einer fünften Fokussierelek trode (69) der Hilfslinse ausgebildet sind,
daß eine statische Fokussierspannung (Vs) an die erste, die dritte und die fünfte Fokussierelektrode (65, 67 und 69) angelegt wird, und
daß eine dynamische, durch Synchronisation mit einem Ablenk signal des Ablenkjochs modulierte Fokussierspannung (Vb) an die zweite und vierte Fokussierelektrode (66 und 68) ange legt wird.

16. Elektronenkanone nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (65, 66, 67,68 und 69) gebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen die Form eines Rechtecks (72) mit einem vom Zentrum der Längsseite hervorstehenden Kreisabschnitt haben, so daß eine erweiterte Blende gebildet wird.

17. Elektronenkanone nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Strahldurchgangsebene der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (65, 66, 67, 68 und 69) gebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen jeweils die Form eines normalen Kreises haben,
horizontale Streifen (73) zur Verstärkung des vertikalen elektrischen Feldes auf der Ober- und Unterseite der kreis förmigen Strahldurchgangsöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elektronenstrahlaustrittsebene der ersten, zweiten, dritten und vierten Fokussierelektrode (65, 66, 67 und 68) ausgebildet sind, und
vertikale Streifen zur Verstärkung des horizontalen elek trischen Feldes auf jeder Seite der kreisförmigen Strahl durchlaßöffnungen vorgesehen sind, welche in der Elektronen strahleintrittsebene der zweiten, dritten, vierten und fünf ten Fokussierelektrode (66, 67, 68 und 69) ausgebildet sind.

18. Elektronenkanone nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Enden der in der Strahldurchgangs ebene der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Fokussierelektrode (65, 66, 67, 68 und 69) gebildeten Streifen so verbunden sind, daß sie eine rechteckige Form (74) erge ben.