DE4330370A1 - In-Line-Strahlsystem für Bildröhren - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung befaßt sich mit einem In-Line-Strahlsystem für Bildröhren, insbesondere mit einem solchen, welches geeignet ist, das Gitter 3-Konvergenzlaufen zu beseitgen und bei Ablenkung der Elektronenstrahlen in den 9°°- und 3°°-Bereich des Bildschirms auf diesem in der Streifenbreite weitgehend homogenisierte Vertikalbalken zu erzeugen.

Stand der Technik

In-Line-Strahlsysteme für Bildröhren sind seit langem im Stand der Technik bekannt, so daß an dieser Stelle nur auf die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Belange eingegangen zu werden braucht.

Üblicherweise werden In-Line-Strahlsysteme von einer Kathodenanordnung und einer dieser Kathodenanordnung in Richtung zum Bildschirm vorgelagerten Gitteranordnung gebildet. Die Kathodenanordnung umfaßt drei einander nebengeordnete und in einer Ebene angeordnete Kathoden. Die der Kathodenanordnung in Richtung zum Bildschirm vorgelagerte Gitteranordnung wird zumeist von vier voneinander beabstandeten Gitterelektroden gebildet. Das der Kathodenanordnung nächste Gitter wird Gitter 1 oder Steuergitter genannt. An das Gitter 1 schließt in Richtung zum Bildschirm das Gitter 2 an, welches auch Schirmgitter genannt wird. Die Kombination von Kathode, Steuergitter und Schirmgitter bildet die sogenannte Triodenlinse. In Richtung zum Schirm schließt an Gitter 2 die Gitter 3-Elektrode an, welche aus vier becherförmigen Elektroden besteht, von denen jeweils zwei Elektroden mit ihrem freien Rand verbunden sind und dadurch eine topfförmige Elektrode bilden. Die dem Bildschirm nächste Elektrode ist die Gitter 4-Elektrode. Die Gitter 3- und die Gitter 4-Elektrode bilden die Fokussierlinse des Systems. Üblicherweise besitzt jede Elektrode drei einander nebengeordnete, in einer Ebene angeordnete und zu den Kathoden ausgerichtete Öffnungen, durch welche die von den Kathoden emittierten Elektronen in Richtung zum Schirm hin durchtreten. Dabei sind die Öffnungen in den Gittern 1 bis 4, welche der mittleren Kathode vorgelagert sind, zentrisch zur Röhrenachse ausgerichtet. Die Öffnungen in den Gittern 1 bis 4, durch welche die von der jeweiligen Außenkathode emittierte Elektronenstrahlen durchtreten, sind - wie nachfolgend näher ausgeführt - ebenfalls zu den mittleren Gitteröffnungen ausgerichtet.

Bevor für die verschiedenen Gitter die Ausrichtung der äußeren Gitteröffnungen zur jeweils mittleren Gitteröffnung näher eingegangen wird, sei zum besseren Verständnis der Begriff des s-Abstandes erläutert. Hierunter wird der seitliche Abstand verstanden, den eine durch eine äußere Gitteröffnung gelegte Mittellinie zur Röhrenachse (Z), d. h. zu einer durch die Mittenöffnung dieses Gitters gelegte Mittellinie hat.

Gemäß dem Stand der Technik sind die s-Abstände in den Gittern 1 bis 3 gleich groß gewählt. Dadurch haben die Elektronenstrahlen, welche von den beiden Außenkathoden emittiert werden, zumindest nach theoretischer Betrachtung auf ihrem Weg durch die Gitter 1 bis 3 gleichen Abstand zum mittleren Elektronenstrahl. Der s-Abstand, welcher zwischen der mittleren Öffnung und der jeweiligen Außenöffnung in Gitter 4 vorherrschend ist, ist größer als der s-Abstand zwischen den Mittenöffnungen und den Außenöffnungen von Gitter 1 bis 3 Dies bewirkt, daß beim Übergang der beiden Außenstrahlen von Gitter 3 in Gitter 4 diese gebrochen werden. Die Folge ist, daß die beiden Außenstrahlen an einem Punkt auf der Röhrenachse (Z) mit dem Mittenstrahl zur Konvergenz gebracht werden.

Das zuvor beschriebene In-Line-Strahlsystem ist im Hals der Bildröhre eingesetzt. Die Kontaktierung der Kathoden und der Gitter erfolgt über Kontaktstifte, die durch das Glas im Halsbereich der Bildröhre eingeschmolzen sind. An den Hals der Bildröhre schließt der sogenannte Konus und danach der Bildschirm an. Im übergangsbereich vom Hals zum Konus ist an der Außenseite der Bildröhre die Ablenkanordnung angesetzt, welche bewirkt, daß die drei von dem Strahlsystem erzeugten Elektronenstrahlen über den Bildschirm abgelenkt werden. Bei In-Line-Strahlsystemen wird dazu überlicherweise ein selbstkonvergierendes Ablenksystem verwendet. Darunter wird eine Anordnung verstanden, die bewirkt, daß die Konvergenzpunkte sowohl bei vertikaler als auch bei horizontaler Ablenkung der Elektronenstrahlen immer auf dem Bildschirm liegen. Allgemein kann gesagt werden, daß die Selbstkonvergenz dadurch erreicht wird, daß die Elektronenstrahlen zur Ablenkung in Vertikalrichtung einem überwiegend tonnenförmigen und zur Ablenkung in Horizontalrichtung einem überwiegend kissenförmigen Ablenkfeld ausgesetzt werden. Weitere Einzelheiten dazu sind in der Schrift R. Mäusl, Fernsehtechnik, Hütig-Verlag, 1991, Seite 173 ff, und der Schrift B. Brown, Die selbstkonvergierende Ablenkserie FTX, Funk-Technik 1976, Seite 764 ff zu entnehmen.

Ein ideal aufgebautes System, d. h. ein System, welches keine Aufbaufehler durch Fertigungstoleranzen hat, besitzt bei einer bestimmten Anodenspannung eine Fokussierspannung (auch Gitter 3-Spannung genannt), bei der die Spots auf dem Bildschirm visuell optimal fokussiert werden. Diese Fokusspannung wird als optimale Fokusspannung bezeichnet und dient für eine Vielzahl von Röhren dieses Röhrentyps als Einstellspannung für die Konverenzeinstellung. Je nach Design des Elektronenstrahlsystems beträgt die optimale Fokusspannung ca. 25 bis 35% der Anodenspannung.

Fertigungstechnisch erfolgt die Einstellung der Konvergenz der Bildröhre durch das Aufmagnetisieren von internen oder externen Multipolen. Entsprechend dem jeweils einzustellenden Röhrentyp ist dabei an Gitter 4 die Anodenspannung und an Gitter 3 die für diesen Röhrentyp maßgebliche, jedoch nur für ein aufbaufehlerfreies System gültige optimale Fokusspannung angelegt. Ist die Einstellung der Konvergenz abgeschlossen, werden die beiden Außenstrahlen mit gleichem Winkel in Richtung zum Mittenstrahl geknickt.

Besitzt jedoch ein System auf Fertigungstoleranzen beruhende Fehler, indem beispielsweise ein Triodengitter horizontal versetzt ist, treten die Elektronenstrahlen nicht mehr mittig durch die Hauptlinse. Die Folge davon ist, daß die Vertikalbalken als Folge der sphärischen Aberration der Hauptlinse einen einseitigen Haloeinsatz erhalten. Diese Haloeinsätze können dadurch beseitigt werden, daß der im letzten Absatz beschriebene Spannungshub zwischen der optimalen Fokusspannung und der Anodenspannung verändert wird, indem durch Erhöhung der Fokussspannung die Haloeinsätze "weggedreht" werden. Diese - durch Erhöhung der Fokusspannung bewirkte - Schwächung der Hauptlinsenwirkung führt dazu, daß die Außenstrahlen im Vergleich zu dem Beispiel im letzten Absatz weniger stark im Richtung zum Mittenstrahl geknickt werden und somit bei einer bereits fertig eingestellten Röhre sich als Konvergenzfehler zeigen. Auch ist es bekannt, ausgehend von den im letzten Absatz beschriebenen Spannungsverhältnissen, die Fokusspannung zu vermindern. Diese Maßnahme wird dann ergriffen, wenn auf Grund von Fertigungstoleranzen die designgemäßen Gitterabstände oder Öffnungsdurchmesser nicht eingehalten sind. Ist beispielsweise der Gitterabstand zwischen Gitter 2 und Gitter 3 zu klein, wird die Wirkung der Gitter 2/3-Linse vergrößert. Um die Wirkung dieser Linse zu normalisieren, muß die Fokusspannung reduziert werden. Dies bewirkt ebenfalls einen Konvergenzrehler, da durch diese Maßnahme die Wirkung der Hauptlinse vergrößert wird und als Folge davon die Außenstrahlen in einem stärkeren Maße als dies bei optimaler Fokusspannung der Fall ist in Richtung zum Mittenstrahl gebogen werden.

Der Einfluß, den die Erhöhung oder Erniedrigung der Gitter 3-Spannung auf die Konvergenz hat, wird als Gitter 3-Konvergenzlaufen bezeichnet.

Dieses Gitter 3-Konvergenzlaufen ist außerordentlich nachteilig, weil es verhindert, daß eine unter Wirkung der nur für den jeweiligen Röhrentyp gültigen optimalen Fokusspannung eingestellte Röhre in Bezug auf Schärfe und Konvergenz eine optimale Einstellung erhält, wenn das System mit einem Aufbaufehler behaftet ist. Denn stellt sich nach Einstellung der Konvergenz heraus, daß die jeweilige Röhre mit einem Aufbaufehler im System behaftet ist, kann ein solcher - in der laufenden Produktion unvermeidbarer - Aufbaufehler nur noch dadurch abgemindert werden, daß in Hinblick auf Schärfe und Konvergenz durch Modifizierung der Gitter 3-Spannung eine Kompromißeinstellung vorgenommen wird.

Werden mittels einer vorbeschriebenen Anordnung Vertikalbalken auf dem Bildschirm erzeugt, so ist auffällig, daß die Vertikalbalken der Farbe Rot bei Ablenkung der Elektronenstrahlen in den 3°°-Bereich der Bildröhre gegenüber einer Ablenkung in den 9°°-Bereich der Bildröhre um 20 bis 30% breiter sind. Für die Farbe Blau sind die Verhältnisse genau umgekehrt, d. h. die Vertikalbalken der Farbe Blau sind im 9°°-Bereich gegenüber dem 3°°-Bereich der Bildröhre ebenfalls um 20 bis 30% breiter.

Zur Verdeutlichung sei darauf hingewiesen, daß der 9°°-Bereich der Bildröhre der Rand des Bildschirms ist, der in x-Richtung der Elektronenstrahlkanone, welche die Farbe Blau auf dem Schirm erzeugt, am nächsten liegt. Der 3°°-Bereich ist der Rand der Bildröhre, welcher in x-Richtung der Elektronenstrahlkanone der Farbe Rot am nächsten ist. Allgemein kann gesagt werden, daß bei (Horizontal-)Ablenkung der Elektronenstrahlen in x-Richtung der jeweilige Außenstrahl eines In-Line-Strahlsystems, welcher dem Rand der Bildröhre, zu dem horizontal abgelenkt wird, räumlich am nächsten ist, im Vergleich zu einer horizontalen Ablenkung an den anderen Rand der Bildröhre auf dem Bildschirm ca. 20-30% breitere Vertikalbalken erzeugt. Für die Anmeldung wird aber aus Gründen der Übersichtlichkeit davon ausgegangen, daß die Außenstrahlen des Systems die Elektronenstrahlen für die Farben Rot und Blau erzeugen.

Die Ursachen, welche diese Inhomogenität in der Breite der Vertikalbalken bei den Farben Rot und Blau hervorrufen, sind weitgehend bekannt. Eine Ursache ist, daß ein überwiegend kissenförmiges Magnetfeld zur horiziontalen Ablenkung der Elektronenstrahlen in seiner Stärke von innen, d. h. von der Röhrenmitte nach außen zunimmt. Außerdem erhalten die Elektronen bei horizontaler Ablenkung durch dieses Feld zusätzlich horizontale Magnetfeldkomponenten. Als weitere Ursache für die verschiedene Vertikalbalkenbreite der Farben Rot und Blau wird der Einfluß des Ablenkstreufeldes angesehen. Der Einfluß dieses Streufeldes verhindert, daß die Elektronenstrahlen die Hauptlinse (Übergang von Gitter 3 zu Gitter 4) mittig durchqueren. Werden nun die Elektronenstrahlen in den 3°°-Bereich des Schirms abgelenkt, werden die Spots der Farbe Rot in horizontaler Richtung stark verzerrt und in vertikaler Richtung überfokussiert. Die Folgen sind die schon angesprochenen breiten Vertikalbalken der Farbe Rot in diesem Bereich. Das Ausmaß der Verzerrung des roten Spots ist dabei von dem Betrag der Zusatzkomponenten des kissenförmigen Ablenkfeldes und von dem Betrag der Verschiebung der Elektronenstrahlen in der Hauptlinse durch das Ablenkstreufeld abhängig. Der Elektronenstrahl der Farbe Blau wird bei Ablenkung in den 3°°-Bereich der Bildröhre in horizontaler Richtung weniger stark verzerrt und in vertikaler Richtung unterfokussiert. Dies hat schmale Vertikalbalken der Farbe Blau im 3°°-Bereich zur Folge. Bei der Ablenkung der Elektronenstrahlen in den 9°°-Bereich sind die Verhältnisse der vertikalen Balkenbreiten entsprechend umgekehrt, daß heißt im 9°°-Bereich sind die Vertikalbalken der Farbe Rot schmaler und die der Farbe Blau breiter.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Elektronenstrahlerzeugersystem für Bildröhren anzugeben, welches das Gitter 3-Konvergenzlaufen beseitigt und in der Breite weitgehend homogenisierte Verkialbalken für die Farben Rot und Blau im 3°°- und 9°°-(Ablenk)-Bereich erzeugt.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der s-Abstand im Unterteil von Gitter 3 größer als der s-Abstand von Gitter 1 und Gitter 2 sowie kleiner als der s-Abstand von Gitter 4 ist und daß der s-Abstand des Gitteroberteils von Gitter 3 gleich dem s-Abstand von Gitter 1 und Gitter 2 ist. Durch die Vergrößerung des s-Abstandes im Unterteil von Gitter 3 wird erreicht, daß die Elektronenstrahlen der Farben Rot und Blau beim Übergang von Gitter 2 in das Unterteil von Gitter 3 zusätzlich auf den Mittenstrahl zugebogen werden.

Durch die Vergrößerung des s-Abstandes im Gitter 3-Unterteil wird das mit der Modifizierung der Gitter 3-Spannung eintretende Gitter 3-Konvergenzlaufen beseitigt. Wird nämlich die Gitter 3-Spannung erhöht, nimmt die Wirkung der zwischen Gitter 2 und Gitter 3-Unterteil gebildeten Vorfokussierlinse zu und die Wirkung der Hauptlinse zwischen Gitter 3-Oberteil und Gitter 4 ab. Dies bedeutet, daß gegenüber einer unveränderten Gitter 3-Spannung die Außenstrahlen im Bereich zwischen Gitter 2 und Gitter 3-Unterteil stärker und in der Hauptlinse schwächer gebrochen werden. Dagegen nimmt bei Verminderung der Gitter 3-Spannung die Wirkung der Vorfokussierlinse ab und die Wirkung der Hauptlinse zu. Dies bedeutet, daß gegenüber einer unveränderten Gitter 3-Spannung die Außenstrahlen im Bereich zwischen Gitter 2 und Gitter 3-Unterteil schwächer und in der Hauptlinse stärker gebrochen werden. Eine Verschiebung des Konvergenzpunktes auf der Röhrenachse (Z) ist mit einer Modifikation der Gitter 3-Spannung nicht verbunden, wenn sich die Veränderung der Gitter 3-Spannung in den Grenzen gemäß Anspruch 3 bewegt. Zurückzuführen ist dies darauf, daß die durch eine veränderte Gitter 3-Spannung bewirkte Modifikation der Brechung in der Vorfokussierlinse durch eine schwächere bzw. stärkere Brechung in der Hauptlinse bezogen auf den Konverenzpunkt quasi zurückgestellt wird. Diese -in den Grenzen von Anspruch 3 gegebene- Unabhängigkeit der Konvergenz von einer Modifizierung der Gitter 3-Spannung ist insbesondere in Hinblick auf Röhren von Interesse, die bei Wirkung einer für den jeweiligen Röhrentyp gültigen optimalen Fokusspannung in Bezug auf die Konvergenz eingestellt werden und die einen fertigungsbedingten Aufbaufehler im Strahlsystem haben. Sind derartige Röhren erfindungsgemäß ausgebildet, lassen sich die durch die Aufbaufehler bedingten Schärfeeinbußen durch Modifizierung der Gitter 3-Spannung beseitigen, ohne daß durch diese Maßnahme die Konvergenzeinstellung verändert wird.

Zusätzlich zur Beseitigung des Gitter 3-Konvergenzlaufens wird die Breite der Vertikalbalken im 3°°- und 9°°-Bereich der Farben Rot und Blau weitgehend homogenisiert. Werden die Elektronenstrahlen in den 3°°-Bereich abgelenkt, wird der Elektronenstrahl der Farbe Rot durch die Wirkung der Vorfokussierlinse in einer zu Ablenkrichtung entgegengesetzten Richtung "vorgeknickt". Damit kann durch die Überlagerung des Ablenkerstreufeldes ein mittiges Durchqueren dieses Elektronenstrahls durch die Hauptlinse erreicht werden. Dadurch wird die sphärische Aberration der Hauptlinse kleiner und die "ablenkerbedingten" Einflüsse, welche für die breiten Vertikalbalken in diesem Ablenkbereich sonst verantwortlich sind, werden reduziert. Bei der Ablenkung der Elektronenstrahlen der Farbe Blau in den 3°°-Bereich tritt eine positive Überlagerung der Wirkung des Ablenkerstreufeldes und der Wirkung durch die Vorfokussierlinse auf. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei Ablenkung der Elektronenstrahlen in den 3°°-Bereich die Breite (gesehen in x-Richtung) des roten Strahls vermindert und diejenige des blauen Strahls leicht vergrößert wird.

Bei der Ablenkung der Elektronenstrahlen in den 9°°-Bereich der Bildröhre sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt.

Vorteilhafte Wirkungen des mit Anspruch 1 dargelegten Elektronenstrahlerzeugersystems lassen sich dann erreichen, wenn gemäß Anspruch 2 der s-Abstand des Unterteils von Gitter 3 gegenüber dem s-Abstand von Gitter 2 bis zu 40 µm vergrößert wird.

Ein gemäß der Erfindung gebildetes Elektronenstrahlerzeugersystem ist bezogen auf eine optimale Gitter 3-Spannung [U_G3opt = (0,30±0,05) U_A)] im Spannungsbereich zwischen ±800 V gegen ein Gitter 3-Konvergenzlaufen resistent. Unter einer optimalen Gitter 3-Spannung (U_G3opt) wird eine solche verstanden, bei der die Elektronenstrahlen eines aufbaufehlerfreien System auf dem Bildschirm visuell optimal fokussiert sind. Diese optimale Gitter 3-Spannung oder Fokusspannung ist designabhängig und beträgt herkömmlich ca. 25-35% der Anodenspannung (U_A).

Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bildröhre;

Fig. 2 ein Elektronenstrahl­ erzeugersystem; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Elektronenstrahl­ erzeugersystems.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Mit Fig. 1 ist eine Bildröhre 10 gezeigt. Diese Bildröhre 10 wird von dem Bildschirm 11, dem Konus 12 und dem Hals 13 gebildet. Im Hals 13 ist ein In-Line-Strahlsystem 14 angeordnet (gestrichelt dargestellt), das drei Elektronenstrahlen (R, G, B) erzeugt. Am Übergang vom Hals 13 zum Konus 12 ist ein magnetisches Ablenksystem 15 angebracht. Dieses Ablenksystem 15 lenkt die Elektronenstrahlen (R, G, B) über die Fläche des Bildschirms 11 ab. Für die Horizontalablenkung der Elektronenstrahlen (R′, G′, B′) ist dies schematisch durch die gestrichelte Darstellung angedeutet. Deutlich ist aus Fig. 1 entnehmbar, daß die äußeren Elektronenstrahlen (B, B′ sowie R, R′) nicht parallel zu dem Mittenstrahl (G, G′) verlaufen, sondern zu den Mittenstrahlen (G, G′) einen Winkel einnehmen. Mit den Linien Z, die rechts sind links der Bildröhre gemäß Fig. 1 gezeigt sind, wird die Röhrenachse veranschaulicht. Wird der mittlere Elektronenstrahl (G) nicht durch das Ablenksystem 15 beeinflußt, verläuft dieser Elektronenstrahl (G) auf der Röhrenachse (Z). Die links von der Bildröhre gemäß Fig. 1 dargestellte und mit x bezeichnete Linie ist die sogenannte x-Achse der Bildröhre, entlang der die Elektronenstrahlen bei der Horizontalablenkung durch das Ablenksystem 15 abgelenkt werden.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß die Vertikalablenkung der Elektronenstrahlen (R, G, B) senkrecht zur Papierebene erfolgt. Das Ablenksystem 15 erzeugt über seine Baulänge L für die Vertikalablenkung einen überwiegend "tonnenförmigen Feldlinienverlauf und für die Horizontalablenkung einen überwiegend "kissenförmigen" Feldlinienverlauf. Mithin handelt es sich bei dem Ablenksystem 15 um ein selbstkonvergierendes System.

Die Fig. 2 zeigt ein In-Line-Strahlerzeugersystem in Draufsicht. Das In-Line-Strahlerzeugersystem 14 weist einen Preßglasteller 16 auf, in den Kontaktstifte 17 eingeschmolzen sind. Darüber schließen sich die Gitterelektroden 18, 19, Fokussierelektroden 20, 21 und der Konvergenztopf 22 an. Innerhalb der Gitterelektroden sind die Kathoden 23R, 23G, 23B angeordnet, die nur schematisch und gestrichelt dargestellt sind. Die Steuergitterelektrode 18 ist die Gitterelektrode 1 und die Schirmgitterelektrode 19 die Gitterelektrode 2. Die Fokussierelektroden 20, 21 bilden die Fokussierlinse. Die Einzelteile des In-Line-Strahlerzeugersystems 14 sind durch zwei Glasstäbe 24 zusammengehalten.

Die Fokussierelektrode 20, welche auch Gitter 3 genannt wird, besteht aus vier becherförmigen Elektroden 20.1 bis 20.4, von denen zwei Elektroden mit ihrem freien Rand miteinander verbunden sind und dadurch eine topfförmige Elektrode bilden. In allen Elektroden des in-Line-Strahlerzeugersystems 14 sind drei in Reihe liegende Öffnungen (näher dargestellt mit Fig. 3) angeordnet, durch die die von den drei Kathoden 23 erzeugten Elektronenstrahlen (R, G, B) hindurchtreten und - wie mit Fig. 1 gezeigt - auf der an der Innenseite des Bildschirms 11 aufgebrachten Leuchtstoffschicht 25 auftreffen. Auch ist in Fig. 2 durch die oberhalb und unterhalb des Strahlerzeugersystems angedeuteten Striche die Röhrenachse Z gezeigt. Durch die oberhalb des Konvergenztopfes 22 angedeuteten strichpunktierten Pfeile wird veranschaulicht, daß der mittlere Elektronenstrahl G auf der Röhrenachse Z verläuft und die beiden Außenstrahlen R, B zu dem Mittenstrahl G abgewinkelt verlaufen.

Vollständigkeitshalber sei darauf hingewiesen, daß der Mittenstrahl G, welcher in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen den grünen Leuchtstoff 25 auf dem Bildschirm 11 anregt, nicht notwendig zur Anregung des grünen Leuchtstoffs 25 verwendet werden muß. Vielmehr kann in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel die Kathodenbelegung so gewählt sein, wie es in Zusammenhang mit einer anderen und unter einem früheren Anmeldetag hinter legten Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist.

In Fig. 3 ist ein In-Line-Strahlerzeugersystem 14 in Draufsicht schematisch dargestellt. Auf der linken Seite von Fig. 3 sind die drei Kathoden 23R, 23G, 23B angeordnet. Beabstandet von den Kathoden 23R, 23G, 23B befindet sich zunächst das Gitter 1 (18), dann das Gitter 2 (19), dann die Fokussierelektrode 20 und dann das Gitter 4 (21). Von der Gitter 3-Elektrode 20 ist nur das Gitter 3-Unterteil 20.1 und das Gitter 3-Oberteil 20.4 gezeigt. In den Elektroden 18 und 19 sind zentrisch zu den Kathoden 23R, 23G, 23B Öffnungen 27R, 27G, 27B angeordnet. Die s-Abstände (A1) der Zentren der Öffnungen 27R zu den Zentren der Öffnungen 27G sowie die Zentren der Öffnungen 27B zu den Zentren der Öffnungen 27G sind gleich groß und betragen im dargestellten Ausführungsbeispiel 6,6 mm. Die übrigen Elektroden 20 (20.1 und 20.4), 21 weisen ebenfalls Öffnungen auf, die in Fig. 3 mit 28 bezeichnet sind. Die Öffnungen 28G sind ebenso wie die Öffnungen 27G zentrisch zur Kathode 23G bzw. zur Röhrenachse Z ausgerichtet. Mit zunehmender Entfernung der in den Gittern 20 (20.1 und 20.4), 21 angeordneten Öffnungen 28 von den Kathoden 23 weisen diese Öffnungen 28 größer werdende Querschnitte auf. Die Öffnungsquerschnitte in jedem einzelnen Gitter 18 bis 21 ist für die verschiedenen Elektronenstrahlen R, G, B gleich groß. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß in einem anderen - nicht dargestellten - Ausführungsbeispiel die Öffnungsquerschnitte je Gitter für die verschiedenen Elektronenstrahlen unterschiedlich groß sein können.

Zur besseren Herausstellung der Erfindung in Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Anordnung eines Strahlsystems 14 nur für den Außenstrahl R veranschaulicht, während der Außenstrahl B eine Anordnung gemäß dem Stand der Technik zeigt. Beim erfindungsgemäßen wie auch beim System gemäß dem Stand der Technik ist die Gitter-Öffnungs-Anordnung für den Mittenstrahl G gleich.

Wie die Fig. 3 weiter verdeutlicht sind die s-Abstände (A2R, A2B) im Unterteil 20.1 von Gitter 3 (20) für die Elektronenstrahlen R und B verschieden groß. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der s-Abstand (A2R) 6,62 mm und der s-Abstand (A2B) ebenso wie der s-Abstand (A1) 6,6 mm. Der s-Abstand (A3) im Oberteil 20.4 von Gitter 3 (20) ist sowohl für den Elektronenstrahl (R) als auch für den Elektronenstrahl (B) gleich groß und beträgt ebenso wie der s-Abstand (A1) 6,6 mm. Mit (A4) ist der s-Abstand in Gitter 4 (21) bezeichnet. Er beträgt für den Elektronenstrahl (R) als auch für den Elektronenstrahl (B) 6,785 mm.

Durch diese geometrischen Gegebenheiten in den Gitteröffnungen wird ein von der Kathode 23B emittierter Elektronenstrahl B nach dem Stand der Technik bei vorgegebener Gitter 3- und Gitter 4-Spannung im Übergang vom Oberteil 20.4 des Gitters 3 (20) zum Gitter 4 (21) entsprechend der durchgezogenen Linie (B) in Richtung auf den Mittenstrahl (G) gebogen. Die Gitter 3-Spannung ist in diesem Falle die für dieses System bzw. diesen Röhrentyp visuell ermittelte und als optimal angesehene Fokusspannung (U_G3opt).

Sind individuelle Aufbaufehler des Systems auf Grund von Fertigungstoleranzen oder nicht designgemäße Gitterabstände oder Lochdurchdurchmesser im Triodenbereich gegeben (nicht dargestellt), so muß bei der Endeinstellung der Röhre die Gitter 3-Spannung entsprechend angepaßt werden, um den schon erwähnten Kompromiß zwischen Schärfe und Konvergenz einzustellen. Im unteren Teil von Fig. 3 ist der Verlauf des blauen Elektronenstrahls nach dem Stand der Technik gezeigt, dessen Gitter 3 (20) zur Kompromißeinstellung mit einer gegenüber der optimalen Fokusspannung (U_G3opt) erhöhten Gitter 3-Spannung beaufschlagt wird. Wegen des dann geringeren Potentialunterschiedes zwischen Gitter 3 (20) und Gitter 4 (21) wird der Elektronenstrahl (B) im übergangsbereich zwischen beiden Gittern weniger stark in Richtung auf den Mittenstrahl (G) gebogen. Dies ist durch die gestrichelte Linie (B′′) angedeutet. Durch die Erhöhung der Gitter 3-Spannung kann die Konvergenz des Strahls (R) mit dem Strahl (G) nicht mehr am Punkt (F), sondern nur noch am Punkt (F′) erreicht werden. Eine Konvergenz am Punkt (F′) ist die maßgebliche Folge des schon weiter oben erörterten Gitter 3-Konvergenzlaufens.

Im erfindungsgemäßen Aufbau des Elektronenstrahlsystems 14 wird der Elektronenstrahl (R) nicht erst im Übergang von Gitter 3 [20 (20.4)] zu Gitter 4 (21), sondern auch schon im Übergang von Gitter 2 (19) zu Gitter 3 [20 (20.1)] in Richtung zum Mittenstrahl (G) gebogen. Dies wird durch die Vergrößerung des s-Abstandes (A2R) im Unterteil des Gitter 3 [20 (20.1)] erreicht. Die übrigen Gitterteile bleiben entsprechend dem Stand der Technik unverändert. Dargestellt ist dies für den Verlauf des roten Elektronenstrahls im oberen Teil von Fig. 3. Der durchgezogene Verlauf des Elektronenstrahls (R) ist dann geben, wenn das Gitter 3 (20) mit einer optimalen, für den Strahlengang der Farbe Blau (unterer Teil von Fig. 3) gültigen Fokusspannung (U_G3opt) beaufschlagt wird. Wird ausgehend vom diesem Fall die für dieses System optimale Gitter 3-Spannung (U_G3opt) erhöht, so wird die Wirkung der Vorfokussierlinse 19, 20.1 vergrößert. Dies äußert sich in einer stärkeren Abwinklung des Strahls (R) im übergangsbereich von Gitter 2 (19) auf Gitter 3 [20 (20.1)] und ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie (R′′) angedeutet. Gleichzeitig wird mit der Erhöhung der Gitter 3-Spannung die Wirkung der Hauptlinse (Übergangsbereich von Gitter 3 [20 (20.4)] zu Gitter 4 (21)) geschwächt. Letzteres äußert sich darin, daß der Strahl R′′ gegenüber dem Strahl R weniger stark in Richtung auf den Mittenstrahl (G) abgewinkelt wird. Die Wirkung der Vorfokussierlinse und der Hauptlinse im Strahlengang (R) führen trotz der Erhöhung der Gitter 3-Spannung dazu, daß auch der Strahl (R′′) am Punkt (F) mit dem Mittenstrahl (G) konvergiert.

Die im oberen Teil von Fig. 3 für die Erhöhung der Gitter 3-Spannung gezeigten Verhältnisse gelten für die Erniedrigung der Gitter 3-Spannung genau umgekehrt. In diesem Fall wird die Wirkung der Vorfokussierlinse geschwächt und die Wirkung der Hauptlinse gestärkt, ohne daß eine Verschiebung des Konvergenzpunktes (F) eintritt.

Die Unabhängigkeit des Gitter 3-Konvergenzlaufens von einer Erhöhung bzw. Erniedrigung der Gitter 3-Spannung ist in einem Bereich von ±800 Volt ausgehend von der optimalen Gitter 3-Spannung (U_G3opt) gegeben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel betrug die optimale Fokusspannung (U_G3opt) etwa 8350 Volt bei einer Anodenspannung (U_A) von 28 500 Volt. Ohne Einfluß auf die Konvergenz konnte die optimale Fokusspannung (U_G3opt) in einem Spannungsbereich von ±500 Volt modifiziert werden.

Die in diesem Ausführungsbeispiel erläuterte Anordnung zeigte außerdem für die Farben Blau und Rot im 3°°- bzw. 9°°-Ablenkbereich in der Breite weitgehend homogenisierte Vertikalbalken.

Bezugszeichenliste

10 Bildröhre
11 Bildschirm
12 Konus
13 Hals
14 In-Line-Strahlsystem
15 Ablenkanordnung
16 Preßglasteller
17 Kontaktstifte
18 Gitter 1
19 Gitter 2
20 Gitter 3
20.1 Unterteil Gitter 3
20.2 Gitter 3-Teil
20.3 Gitter 3-Teil
20.4 Oberteil Gitter 3
21 Gitter 4
22 Konvergenztopf
23 Kathoden
24 Glasstreifen
25 Leuchtstoffschicht/streifen
26
27 Öffnungen in Gitter 1 oder Gitter 2
28 Öffnungen in Gitter 3 und Gitter 4
29 Zentrumsachse der Öffnung in Gitter 4
A1 s-Abstand in Gitter 1 oder Gitter 2
A2 s-Abstand in Gitter 3-Unterteil
A3 s-Abstand in Gitter 3-Oberteil
A4 s-Abstand in Gitter 4
B, B′, B2′ äußerer Elektronenstrahl der
Farbe Blau
F, F′ Schnittpunkte der äußeren
Elektronenstrahlen mit dem Mittenstrahl
G, G′ mittlerer Elektronenstrahl
L Länge des Ablenkraumes
R, R′, R′′ äußerer Elektronenstrahl der Farbe Rot
x Vertikalablenkrichtung/x-Achse der Bildröhre
Z Röhrenachse

Claims (4)

1. In-Line-Strahlsystem (14) für Bildröhren (10),

• - mit einer Kathodenanordnung, die drei einander nebengeordnete und in einer Ebene liegende Kathoden (23R, 23G, 23B) umfaßt,
• - mit Elektrodengittern (18-21), die jeweils mit Abstand von der Kathodenanordnung angeordnet sind und die jeweils drei einander nebengeordnete, in einer Ebene angeordnete und zu den Kathoden (23R, 23G, 23B) ausgerichtete Öffnungen (27, 28) aufweisen, wobei zumindest die s-Abstände (A1) von Gitter 1 (18) und Gitter 2 (19) gleich groß sind und der s-Abstand (A 4) von Gitter 4 (21) größer ist als der s-Abstand (A 1) in Gitter 1 (18), und
• - mit einem selbstkonvergierenden Ablenksystem (15), dadurch gekennzeichnet, daß der s-Abstand (A 2) im Unterteil (20.1) von Gitter 3 (20) größer als der s-Abstand (A1) in Gitter 1 (18) und kleiner als der s-Abstand (A4) in Gitter 4 (21) ist und

daß der s-Abstand (A 3) im Oberteil (20.4) von Gitter 3 (20) gleich dem s-Abstand (A1) in Gitter 1 (18) ist.

2. In-Line-Strahlsystem gemaß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der s-Abstand (A 2) im Unterteil (20.1) von Gitter 3 (20) gegenüber dem s-Abstand (A1) in Gitter 2 (19) bis zu 40 µm vergrößert ist.

3. In-Line-Strahlsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter 3-Spannung (U_G3) einen Wert hat, der der Formel U_G3 = U_A (0,30±0,05)±800 Voltfolgt und U_A die Anodenspannung ist.