DE4313576A1

DE4313576A1 - Elektronenstrahlerzeugersystem

Info

Publication number: DE4313576A1
Application number: DE4313576A
Authority: DE
Inventors: Kurt-Manfred Tischer
Original assignee: Nokia Deutschland GmbH
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2013-04-27
Also published as: ITTO940308A0; NL9400656A; DE4313576C2; NL194991C; JP3410807B2; JPH0773819A; ITTO940308A1; NL194991B; IT1274265B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit der Ausbildung und Herstellung von Elektronenstrahlerzeugersystemen für Bildaufnahme- und Bildwiedergabegeräte.

Stand der Technik

Gemäß dem Stand der Technik werden Elektronenstrahlerzeugersysteme für Bildwiedergabe- und Bildaufnahmeanordnungen so ausgebildet, daß die von einer Glühkathode ausgesandten Elektronen zur Formung eines Elektronenstrahls eine Reihe von Elektroden passieren, bevor sie auf der Auftrefffläche (z. B. der Innenseite einer Fernsehbildröhre) auftreffen. Die Glühkathoden, die herkömmlich für diesen Zweck eingesetzt werden, weisen beispielsweise für Fernsehbildröhren Strahlstromdichten in der Spitze von etwa 0,5 A/cm² auf.

Neben diesen Glühkathoden sind sogenannte Hochstromkathoden bekannt, wie sie zur Erzeugung von Mikrowellen verwendet werden und Strahlstromdichten von bis zu 10 A/cm² haben.

Ferner ist es bekannt, daß gesteigerte Strahlstromdichten von Kathodenanordnungen in beispielsweise Elektronenstrahlerzeugersystemen von Bildröhren verbesserte, daß heißt schärfere Abbildungsleistungen erbringen. Wie in diesem Zusammenhang von der Anmelderin durchgeführte elektronen-optische Untersuchungen gezeigt haben, ist es, wenn die oben angegeben und für diese Anmeldung als Hochstromkathoden bezeichneten Kathoden in Fernsehbildröhren eingesetzt werden sollen, erforderlich, den Abstand zwischen der Emissionsfläche der Hochstromkathode und der Gitter 1-Elektrode sowie den Durchtrittsbereich der Elektroden durch die Gitter 1-Elektrode klein zu halten, wenn die Gitter 2-Spannung im Bereich von 800 bis 1000 Volt gehalten werden soll. Dahingehende Versuche der Anmelderin, die soeben aufgestellten Bedingungen einzuhalten, waren in der Vergangenheit nicht erfolgreich, weil Hochstromkathoden Betriebstemperaturen von 1100°C erfordern und diese Temperaturen es nicht erlauben, die Gitter 1-Elektrode mit ihrer geringen Dicke thermisch stabil zu halten.

Daher lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugersystem anzugeben, welches erlaubt, Hochstromkathoden in Bildwiedergabe- und Bildaufnahmeanordnungen einzusetzen. Da diese mit Hochstromkathoden versehenen Strahlerzeugersysteme insbesondere bei großformatigen Bildröhren von Interesse sind und diese Röhren bislang nur in kleinen Stückzahlen gefertigt werden, lag der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für Elektronenstrahlerzeugersysteme mit Hochstromkathoden anzugeben, welches es erlaubt, diese Strahlsysteme weitgehend, daß heißt ohne großen Umbau auf Fertigungsstraßen auszubilden, die zur Herstellung von Elektronenstrahlerzeugersystemen mit Glühkathoden der herkömmlichen Leistung verwendet werden.

Darstellung der Erfindung

Die erste Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst,
daß die Kathodenanordnung als Hochstromkathodenanordnung ausgebildet ist,
daß mit Abstand von 30 bis 80 µm zur Emissionsfläche der Hochstromkathode eine hutförmig ausgebildete Gitter 1-Elektrode angeordnet ist, die im Durchtrittsbereich der Elektronen eine Dicke von 30 bis 70 µm aufweist,
daß die Gitter 2-Elektrode im Durchtrittsbereich der Elektronen eine Dicke von mindestens 250 µm aufweist und
daß die Einlaufseite der Gitter 3-Elektrode im Durchtrittsbereich der Elektronen eine Dicke von 250 bis 400 µm aufweist.

Hat gemäß Anspruch 2 die Emissionsfläche der Glühkathode nur einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm, so wird durch diese geringe Emissionsfläche die Verdampfung von Kathodenmaterialien minimiert, was sich im Hinblick auf die Vermeidung von Schlüssen und thermischen Gitteremissionen positiv auswirkt.

Durch die hutförmige und in Anspruch 3 angegebene Ausbildung des Durchtrittsbereichs für die Elektronen der Gitter 2-Elektrode ist sichergestellt, daß auch bei Betriebstemperaturen der Hochstromkathode von bis zu 1100°C keine Verwerfungen im sehr dünnen Durchtrittsbereich der Gitter 1-Elektrode auftreten.

Die Vorverzerrung des Elektronenstrahls kann gemäß Anspruch 4 dadurch erreicht werden, daß in der Gitter 2-Elektrode der Durchtrittsbereich als astigmatisches Strahlloch geformt ist.

Wird gemäß Anspruch 5 das Einlaufteil der Gitter 3-Elektrode mit einer Blende versehen, können sämtliche Gitter 3-Bauteile der Normalfertigung entnommen werden, weil mittels der Blende zum einen die für die Hochstromkathode erforderliche Dicke des Einlaufteils sowie zum weiteren der für Hochstromkathoden in diesem Bereich erforderlich und gegenüber dem Einlaufteil der Normalfertigung verminderte Öffnungsdurchmesser in sehr einfacher Weise eingestellt werden kann. Elektronenstrahlerzeugersysteme mit Hochstromkathoden sind dann besonders wirtschaftlich ausbildbar, wenn die in Anspruch 7 angegebene Verfahrensfolge eingehalten wird. Insbesondere lassen sich damit diese Systeme auch in kleinen Stückzahlen auf Fertigungsstraßen für Normalsysteme ohne Umrüstung der Fertigung produzieren. Dies beruht darauf, daß die Gitter 4-Elektrode und zumindest die der Gitter 4-Elektrode zugewandten Bauteile der Gitter 3-Elektrode der Normalfertigung entstammen. Auch ist die Montage des Systems selbst auf Anglasdornen möglich. Zu beachten ist jedoch, daß schon bei der Verbindung der Bauteile gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Aufnahme oder Gitter 1-Halterung mit angeglast wird, in deren Öffnung später, daß heißt außerhalb der Fertigungsstraße die Kathodenanordnung mit der hutförmigen Gitter 1-Elektrode (= Gitter 1/Kathodenanordnung) eingesetzt und verbunden wird.

Wird gemäß Anspruch 8 die Einlaufseite der Gitter 3-Elektrode mit einer Blende versehen, vereinfacht sich die Verfahrensführung weiter, weil auch die Einlaufseite der Gitter 3-Elektrode der Normalfertigung entnommen werden kann.

Kurze Darstellung der Erfindung

Es zeigt

Fig. 1 einen Halbschnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugersystem und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Gitter 1/Kathodenanordnung.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der beiden Figuren näher erläutert werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist ein Elektronenstrahlerzeugersystem 10 für Fernsehbildröhren, welches bis auf die Gitter 1-Kathodenanordnung 11 vormontiert ist. Diese Gitter 1/Kathodenanordnung 11 wird später an der mit 12 bezeichneten Stelle angeordnet. Das in Fig. 1 gezeigte Elektronenstrahlerzeugersystem 10 wird von einer dem Bildschirm (nicht dargestellt) zugewandten Gitter 4-Elektrode 13, der sich daran anschließenden und aus mehreren Bauteilen bestehenden Gitter 3-Elektrode 14 sowie der folgenden Gitter 2-Elektrode 15 gebildet. Zusätzlich ist zwischen der Stelle 12 und der Gitter 2-Elektrode 15 eine Gitter 1-Halterung 16 vorhanden. Alle diese Bauteile 13, 14, 15 und 16 sind vorbestimmtem Abstand zueinander angeordnet und zwei Glasstreifen 17 miteinander verbunden. Sämtliche Gitter-Elektroden 13 bis 15 sind topfförmig ausgebildet und weisen im Topfboden Durchtrittslöcher 18 für den Elektronenstrahl auf. In der mit Fig. 1 dargestellten Ausbildung sind diese Durchtrittslöcher 18 in der rechten Hälfte der Darstellung sichtbar gemacht. Nur vollständigkeitshalber sei darauf hingewiesen, daß mehrere der in Fig. 1 dargestellten Anordnung miteinander kombiniert werden können und so das Elektronenstrahlsystem 10 für Fernsehgeräte bilden. In einem anderen - ebenfalls nicht dargestellten - Elektronenstrahlerzeugersystem für Farbfernsehgeräte können die Gitter-Elektroden 13, 14, 15, 24 auch so ausgebildet sein, daß in jedem Topfboden jeweils drei nebeneinander angeordnete Durchtrittslöcher 18; 18.1; 18.2 vorhanden sind und somit jede Gitter-Elektrode 13, 14, 15, 24 die gemeinsame Elektrode für drei verschiedene Elektronenstrahlen bildet.

Wie deutlich aus Fig. 1 entnehmbar ist, ist das Einlaufteil 19 der Gitter 3-Elektrode 14 auf der von der Gitter 4-Elektrode 13 abgewandten Seite mit einer Blende 20 versehen. Diese Blende 20 hat den Vorteil, daß für die Herstellung eines Hochstromelektronenstrahlerzeugersystems sämtliche Bauteile der Gitter 4- und Gitter 3-Elektroden 13, 14 der Produktion für Elektronenstrahlerzeugersysteme 10 ohne Hochstromkathoden (=Normalproduktion) entnommen werden können und mittels der Blende 20 in Bezug auf das Einlaufteil 19 der Gitter 3-Elektrode der Normalproduktion der Durchmesser des Durchtrittslochs 18.1 verkleinert und die Dicke des Topfbodens vergrößert werden kann. Letzteres ist insbesondere deshalb von Interesse, weil es derzeit noch nicht wirtschaftlich erscheint, Elektronenstrahlerzeugersysteme 10 mit Hochstromkathodenanordnung 22 in Massenanfertigung herzustellen.

Die Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Blende 20 heißt aber nicht, daß das Einlaufteil 19 der Gitter 3-Elektrode 14 zwingend mit einer Blende 20 versehen sein muß. Vielmehr kann - ohne Rücksicht auf wirtschaftliche Erwägungen - das Einlaufteil 19 in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel sogleich mit den Abmessungen hergestellt werden, die ein Einlaufteil 19 einer Gitter 3-Elektrode 14 nach dem Verbinden mit einer Blende 20 aufweist.

Ein weiterer Vorteil, der mit Nutzung der aus der Normalfertigung stammenden Gitter-Bauteile 13, 14 verbunden ist, ist der, daß die Montage der Elektronenstrahlerzeugersysteme 10 für Hochstromkathodenanordnung 22 weitgehend auf Fertigungsstraßen erfolgen kann, die für die Montage der Normalsysteme verwendet werden. Dazu werden die Bauteile der Gitter 4-Elektrode 13, der Gitter 3-Elektrode 14, die Gitter 2-Elektrode 15 und der Gitter 1-Halter 16 auf sogenannten Anglasdornen in gegenseitigem Abstand zueinander justiert, bevor von der Seite herangeführte Glasstäbe 17 eine dauerhafte Verbindung der eben benannten Bauteile bewirken.

Sind die Bauteile zu der in Fig. 1 gezeigten Anordnung zusammengefügt, wird die Gitter 1/Kathodenanordnung 11 in den Gitter 1-Halter 16 eingesetzt und verbunden. Wie die Gitter 1/Kathodenanordnung 11 ausgebildet ist, ist in Fig. 2 näher veranschaulicht. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Gitter 1/Kathodenanordnungen 11 in ein Halteelement 21 eingesetzt. Wesentliche Bauteile einer jeden Gitter 1/Kathodenanordnung 11 sind die jeweilige Hochstromkathode 22, die im hier dargestellten Ausführungsbeispiel bei einer Betriebstemperatur von 1100°C eine Strahlstromdichte von 5 A/cm² aufweist, und die hierzu in geringen Abstand zur Emissionsfläche 23 (hier 40 µm) angeordnete Gitter 1-Elektrode 24. Die Dicke der Gitter 1-Elektrode 24 im Durchtrittsbereich 18.2 beträgt im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls 40 µm. Zur Gewährleistung einer ausreichenden thermischen Stabilität dieser außerordentlich dünnen Gitter 1-Elektrode 24 und der im Bereich der Gitter 1-Elektrode 24 herrschende Betriebstemperaturen von bis zu 1100°C schließt an den parallel zur Emissionsfläche 23 angeordneten und die Durchtrittsöffnung 18.2 aufweisenden Bereich 25 eine Mantelfläche 26 an. Diese Mantelfläche 26 nimmt zur Seite des Bereichs 25, der der Emissionsfläche 23 zugewandt ist, einen Winkel α von 135° ein. An das freie Ende der Mantelfläche 26 ist ein Randstück 27 angesetzt, welches in Bezug zum Bereich 25 einen Winkel von 90° einschließt. Mit dem an das Randstück 27 angesetzten Flansch 28 ist die Gitter 1-Elektrode 24 als Einsatz in ein Rohrstück 29 eingesetzt und verbunden. In das Rohrstück 29 ist die Hochstromkathode 22 eingesetzt und mittels einer Keramikscheibe 30 mit dem Innenmantel des Rohrstücks 29 verbunden.

Die Emissionsfläche 23 der Hochstromkathode 21 weist einen Durchmesser von 0,75 mm auf. Hierdurch ist sichergestellt, daß Verdampfungen von Kathodenmaterial Schlüsse in den Gitter-Elektroden ausschließen.

An dem Außenmantel des Rohrstücks 29 ist ein Absatz ausgebildet, mit dem jede der drei gezeigten Gitter 1-Kathodenanordnung 11 in Öffnungen des Halteelements 21 eingesetzt und verbunden sind.

In einem anderen - hier nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel kann die Gitter 1-Elektrode mit charakteristischen hutförmigen Prägungen auch einstückig, daß heißt für beispielweise drei in Linie angeordnete Kathoden 22 ausgebildet sein. Auch ist es nicht notwendig, daß jede Hochstromkathode 22 in ein separates Rohrstück 29 eingesetzt ist. Vielmehr können in einem anderen - hier nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel alle Hochstromkathoden 22 von einem gemeinsamen Element gehalten sein. Der Abstand zur Gitter 1-Elektrode kann dann zur Herstellung einer Gitter 1/Kathodenanordnung 11 mittels anderer - ins Belieben des Fachmanns gesetzter - Maßnahmen sichergestellt werden.

Wird jedoch die Gitter 1/Kathodenanordnung 11 - wie in Fig. 2 gezeigt - als feste Einheit ausgebildet, hat dies den Vorteil, daß eine solche Einheit problemlos und ohne große Einmeßarbeiten in den schon gemäß Fig. 1 mit den übrigen Elementen des Elektronenstrahlerzeugersystems verbundenen Gitter 1-Halter 16 eingesetzt und verbunden werden kann. Da das Einsetzen der Gitter 1/Kathodenanordnung 11 in den Gitter 1-Halter 16 so außerhalb der Fertigung für Normalsysteme ohne große Probleme erfolgen kann, werden damit die vorhandenen Produktionsstraßen in hohem Umfang auch für die Produktion von Elektronenstrahlerzeugersystem 10 mit Hochstromkathodenanordnungen 22 verfügbar gemacht.

Bezugszeichenliste

10 Elektronenstrahl erzeugersystem
11 Gitter 1/Kathodenanordnung
12 Stelle
13 Gitter 4-Elektrode
14 Gitter 3-Elektrode
15 Gitter 2-Elektrode
16 Gitter 1-Halterung
17 Glasstreifen
18 Durchtrittsöffnung
19 Einlaufteil
20 Blende
21 Halteelement
22 Hochstromkathode
23 Emissionsfläche
24 Gitter 1-Elektrode
25 Bereich
26 Mantelfläche
27 Randstück
28 Flansch
29 Rohrstück
30 Keramikscheibe

Claims

1. Elektronenstrahlerzeugersystem,
mit wenigstens einer Kathodenanordnung und
mit wenigstens einer Gitterelektrode,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kathode als Hochstromkathode (22) ausgebildet ist,
daß mit Abstand von 30 bis 80 µm zur Emissionsfläche (23) der Hochstromkathode (22) eine hutförmig ausgebildete Gitter 1-Elektrode (24) angeordnet ist, die im Durchtrittsbereich (18.2) der Elektronen eine Dicke von 30 bis 70 µm aufweist,
daß die Gitter 2-Elektrode (15) im Durchtrittsbereich (18) der Elektronen eine Dicke von mindestens 250 µm aufweist und
daß die Einlaufseite (19) der Gitter 3-Elektrode (14) im Durchtrittsbereich (18.1) der Elektronen eine Dicke von 250 bis 400 µm aufweist.

2. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionsfläche (23) der Hochstromkathode (22) einen Durchmesser zwischen 0,5 und 1,5 mm aufweist.

3. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter 1-Elektrode (24) im Durchtrittsbereich (18.2) der Elektronen hutförmig ausgebildet ist und einen die Öffnung tragenden Bereich (25), eine daran anschließende zur Innenseite des Bereichs (25) einen Winkel α zwischen 100 und 170° einnehmende Mantelfläche (26) und einen an die Mantelfläche (26) anschließenden, zum Bereich (25) gerichteten und zu diesem einen Winkel von 90° plus/minus 10° einnehmenden Rand (27) aufweist.

4. Elektronenstrahlerzeugersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsbereich (18) der Elektronen in der Gitter 2-Elektrode (15) als Quadropol ausgebildet ist.

5. Elektronenstrahlerzeugersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaufteil (19) der Gitter 3-Elektrode (14) mit einer Blende (20) versehen ist.

6. Elektronenstrahlerzeugersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) eine Dicke zwischen 150 und 400 µm aufweist und eine in Bezug auf den Durchmesser der Öffnung im Einlaufteil (19) der Gitter 3-Elektrode (14) verkleinerten Durchmesser hat.

7. Verfahren zur Herstellung eines Elektronenstrahlerzeugersystems mit mindestens einer Hochstromkathode und wenigstens einer Gitterelektrode, insbesondere eines Elektronenstrahlerzeugersystems nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden und in ihrer zeitlichen Reihenfolge angegebenen Schritte:

1. Schritt Stanzen der Gitter-Elektroden zwei bis vier (13, 14, 15) und einer Gitter 1-Halterung (16) sowie Ausbilden einer Gitter 1/Kathodenanordnung (11);
2. Schritt Herstellen der Gitter 3-Elektrode (14);
3. Schritt Herstellen einer Einheit gebildet aus der Gitter 4-Elektrode (13), der in Schritt 2 gebildeten Gitter 3-Elektrode (14), der Gitter 2-Elektrode (15) und der Gitter 1-Halterung (16) auf Fertigungsstraßen, die sonst zur Ausbildung von Elektronenstrahlerzeugersystemen ohne Hochstromkathodenanordnung genutzt werden, wobei die auf sogenannten Anglasdornen justierten Bauteile mittels zweier Glasstreifen (17) dauerhaft verbunden werden;
4. Schritt Verbinden der Gitter 1/Kathodenanordnung (11) mit der Gitter 1-Halterung (16).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufseite (19) der Gitter 3-Elektrode (14) nach oder während der Ausbildung der Gitter 3-Elektrode (14) mit einer Blende (20) versehen wird.