DE4344237A1 - Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenkanone für eine Farbkatho­ denstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre, die beim Anlegen einer dynamischen Fokussierspannung an eine dynamische Fokussierelektrode eine Verschlechterung der Konvergenzeigenschaft eines Elektronenstrah­ les verhindern kann.

Im allgemeinen ist eine Elektronenkanone im Halsabschnitt einer Farbkathodenstrahlröhre vorgesehen und emittiert Thermionen. Eine typische Elektronenkanone weist eine Kathode 11, eine Steuerelek­ trode 12, und eine Schirmelektrode 13, die zusammen eine vor­ gesetzte Triode bilden, und eine erste und zweite Fokussierelek­ trode 14 und 15, die eine Zusatz- und eine Hauptlinse bilden, sowie eine Endbeschleunigungselektrode 16 auf. Die zweite Fokus­ sierelektrode 15 und die Beschleunigungselektrode 16 weisen hier jeweils äußere Elektrodenelemente 15a und 16a auf, wobei Durchlaßöffnungen 100 und 200 mit großer Apertur gebildet sind, durch die die drei Elektronenstrahlenwege hindurchgehen, sowie innere Elektrodenelemente 15b und 16b, wobei drei Elektronenstrahl Durchlaßöffnungen aus den Tripletts 101, 102 und 103 und 201, 202 und 203 inline gebildet sind, welche in der Innenseite der äuße­ ren Elektrodenelemente 15a und 16a eingesetzt und befestigt sind.

Außerdem sind gemäß Fig. 2 die Mittelachsen der zwei äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 101, 103, die in dem inneren Elektrodenelement 15b der zweiten Fokussierelektrode 15 gebildet sind, zur Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung 102 in der Mitte der zweiten Fokussierelektrode gegenüber den Mittelachsen der zwei Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 201 und 203, die im inneren Elektrodenelement 16b der Beschleunigungselektrode 16 gebildet sind, geneigt.

Bezüglich der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Elektroden der Elektronenkanone wird eine vorbestimmte elektrostatische Fokussierspannung (Vf) an die erste Fokussierelektrode 14 ange­ legt, und eine dynamische Fokussierspannung (Vd), die die obige elektrostatische Fokussierspannung als Basisspannung verwendet und mit einem Ablenksignal synchronisiert ist, wird an die zweite Fokussierelektrode 15 angelegt und eine Anodenspannung (Va), die größer als die dynamische Fokussierspannung (Vd) ist, wird an die Beschleunigungselektrode 16 angelegt.

Eine vorbestimmte Spannung wird an jede Elektrode der so aufge­ bauten konventionellen Elektronenkanone 10 zur Bildung einer Elektronenlinse zwischen den entsprechenden Elektroden angelegt, was eine Fokussierung und eine Beschleunigung der von der Kathode 11 emittierten Thermionen bewirkt. Diese Thermionen treffen auf jeden Punkt der Fluoreszenzschicht 300 auf. Werden die derart fokussierten und beschleunigten Thermionen, d. h. ein Elektronen­ strahl, zur Peripherie der Fluoreszenzschicht 300 abgelenkt, wird die dynamische Fokussierspannung (Vd), die in Synchronisation mit dem Ablenksignal ist, an die zweite Fokussierelektrode 15 ange­ legt′ die schließlich die Stärke der zwischen der zweiten Fokus­ sierelektrode 15 und der Endbeschleunigungselektrode 16 gebildeten Hauptlinse abschwächt und dann das Konvergenzphänomen der äußeren zwei Elektronenstrahlen unter den drei Elektronenstrahlen ab­ schwächt, wodurch die drei Elektronenstrahlen an der Konvergenz gehindert werden. Im einzelnen wird die mit der elektrostatischen Fokussierspannung (Vf) identische dynamische Fokussierspannung (Vd) an die zweite Fokussierelektrode 15 angelegt, wenn die von der Kathode 11 emittierten Thermionen zum Mittelpunkt der Fluo­ reszenzschicht abgetastet werden. Die Mittelachsen der äußeren Elektronenstrahlen der inneren Elektrodenelemente 15b und 16b weichen daher voneinander ab, welche dann eine gemeinsame asym­ metrische Linse mit großer Apertur zwischen der zweiten Fokus­ sierelektrode 15 und den Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 101 und 103 sowie 201 und 203 der äußeren Löcher der Endbeschleuni­ gungselektrode 16 bilden. Die Linse wird, wie durch die ausgezoge­ ne Linie in Fig. 1 verdeutlicht, verstärkt, wodurch die exakte Konvergenz der durch diese Linse hindurchgehenden äußeren Elek­ tronenstrahlen auf einen Fluoreszenzpunkt der Fluoreszenzschicht ermöglicht wird. Die mit einem Ablenksignal synchrone dynamische Fokussierspannung (Vd) wird jedoch an die zweite Fokussierelek­ trode 15 angelegt, wenn der Elektronenstrahl auf die Umgebung der Fluoreszenzschicht 300 abgetastet wird, was die elektrische Potentialdifferenz zwischen der zweiten Fokussierelektrode 15 und der Endbeschleunigungselektrode 16 verringert, und die derart geformte asymmetrische gemeinsame Linse mit großer Apertur wird wie in der gestrichelten Linie in Fig. 1 verdeutlicht verglichen mit dem Fall des zum Mittelpunkt abgetasteten Elektronenstrahles abgeschwächt.

Demnach wird derjenige unter den drei Elektronenstrahlen, welcher durch die Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 101 und 103 sowie 201 und 203 hindurchgeht, in seiner Konzentrationswirkung zum mittleren Elektronenstrahl abgeschwächt, wodurch der oben hin­ durchgehende Elektronenstrahl an einer exakten Konvergenz auf die Fluoreszenzschicht 300 gehindert wird. Daher wird der durch die Kathodenstrahlröhre gebildete Schirm bei Verwendung dieser kon­ ventionellen Elektronenkanone hinsichtlich der exakten Konvergenz aller drei Strahlen auf die Fluoreszenzschicht gestört, was zu einer Verschlechterung der Auflösung führt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektronen­ kanone für eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, welche verhin­ dert, daß die drei Elektronenstrahlen in ihren Konvergenzeigen­ schaften aufgrund des Anliegens der dynamischen Fokussierspannung geändert werden.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft eine Elektronenkanone für eine Kathoden­ strahlröhre, welche die Auflösung einer Kathodenstrahlröhre da­ durch verbessert, daß jeder von drei inline angeordneten Elek­ tronenkanonen emittierte Elektronenstrahl auf einen einzigen Punkt konvergiert.

Die Erfindung schafft eine Elektronenkanone für eine Farbkatho­ denstrahlröhre mit einer Kathode, einer Steuerelektrode, einer Schirmelektrode, einer Fokussierelektrode und einer dynamischen Fokussierelektrode, die eine Vierpolelektrodenlinse bilden, und mit einer Beschleunigungselektrode, die neben der dynamischen Fokussierelektrode angebracht ist, welche eine Hauptlinse bildet, wobei sich die Mittelachsen der zwei äußeren Elektronenstrahl- Durchführungsöffnungen der Fokussierelektrode zur mittleren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung bezüglich derjenigen der dynami­ schen Fokussierelektrode neigen.

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

Fig. 1 eine Schnittdraufsicht einer Elektronenkanone für eine konventionelle Farbkathodenstrahlröhre, die den Ver­ lauf eines von einer Kathode emittierten und auf eine Fluoreszenzschicht konvergierten Elektronenstrahls veranschaulicht;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Fokussierelek­ trode und einer Endbeschleunigungselektrode aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittdraufsicht einer Elektronenkanone für die Farbkathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfin­ dung, die den Verlauf eines von einer Kathode emit­ tierten und auf eine Fluoreszenzschicht konvergierten Elektronenstrahls zeigt; und

Fig. 4 eine teilweise weggeschnittene Perspektivansicht einer Elektrode der Elektronenkanone der Fig. 2.

Gemäß Fig. 3 und Fig. 4 weist eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kathode 21, eine Steuerelektrode 22 und eine Schirmelektrode 23, die zusammen eine vorgesetzte Triode bilden, eine Fokussierelek­ trode 24 zur Integration und Beschleunigung eines Elektronen­ strahls, eine dynamische Fokussierelektrode 25 und eine Endbe­ schleunigungselektrode 26 auf. Die vertikal verlängerten Elek­ tronenstrahl-Durchlaßöffnungen 301, 302 und 303 und die horizon­ tal verlängerten Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 401, 402 und 403, die zur Bildung einer allgemeinen Vierpolelektrodenlinse beitragen, sind jeweils an der Austrittsseite der Fokussierelek­ trode 24 und der Eintrittsseite der dynamischen Fokussierelek­ trode 25 gebildet. Die Form einer die vorgesetzte Vierelektroden­ linse bildenden Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung kann in unter­ schiedliche Formen abhängig von dem Verfahren, die Spannung anzulegen, geändert werden. Die Austrittsseite der dynamischen Fokussierelektrode 25 weist die inneren Elektrodenelemente 25a und 26a auf, in denen die unabhängigen Elektronenstrahl-Durchlaß­ öffnungen 501, 502 und 503 sowie 601, 602 und 603 mit kleiner Apertur gebildet sind und die Eintrittsseite der Endbeschleuni­ gungselektrode 26 weist die äußeren Elektrodenelemente 25b und 26b auf, in die innere Elektrodenelemente 25a und 26a eingesetzt sind, und die Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 500 und 600 mit großer Apertur gebildet sind, durch die die drei Elektronenstrah­ len gemeinsam hindurchgehen. Zusätzlich neigen sich die Mittel­ achsen der äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 501 und 503 des inneren Elektrodenelementes 25a der dynamischen Fokussier­ elektrode 25 zur mittleren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung 502 der dynamischen Fokussierelektrode 25, bezogen auf diejenigen der äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 601 und 602 des inne­ ren Elektrodenelementes 26b der Endbeschleunigungselektrode 26.

Die Mittelachsen der in der Eintrittsseite der dynamischen Fokus­ sierelektrode 25 gebildeten äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöff­ nungen 401 und 403, welche durch Anlegen eines vorbestimmten elektrischen Potentials an jede Elektrode eine Vierelektrodenlin­ se bilden, neigen sich mit einer vorbestimmten Länge, wie in Fig. 4 gezeigt, bezüglich der in der Austrittsseite der Fokussierelek­ trode 24 gemäß der Eigenschaften der vorliegenden Erfindung gebildeten Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 301 und 303 nach außen. Das bedeutet, daß sich die Mittelachsen der in der Aus­ trittsseite der Fokussierelektrode 24 gebildeten äußeren Elek­ tronenstrahl-Durchlaßöffnungen 301 und 303 zur mittleren Elektro­ nenstrahl-Durchlaßöffnung 302 der Fokussierelektrode 24 bezüglich der Mittelachsen der in der Eintrittsseite der dynamischen Fokus­ sierelektrode 25 gebildeten äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöff­ nungen 401 und 403 neigen.

Eine vorbestimmte Spannung wird an jede die vorstehende Elek­ tronenkanone bildende Elektrode angelegt. Hier werden Anoden­ spannungen (Va) von 27 kV bis 32 kV an die Endbeschleunigungs­ elektrode 26 angelegt, und eine Fokussierspannung (Vf) von 8 kV bis 9 kV, d. h. ungefähr 28% der Anodenspannung, wird an eine Fokussierelektrode 24 angelegt. Eine mit der Ablenkung synchroni­ sierte dynamische Fokussierspannung (Vd) von 10,2 kV wird eben­ falls an die dynamische Fokussierelektrode 25 angelegt.

Die derart aufgebaute Elektronenkanone für eine Farbkathoden­ strahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung funktioniert wie nachfolgend beschrieben ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein vorbestimmtes elek­ trisches Potential an jede Elektrode der Elektronenkanone ange­ legt und eine vorbestimmte Elektronenlinse wird zwischen den Elektroden gebildet. Der Prozeß der Bildung dieser Elektronenlin­ se und der Konvergenz des Elektronenstrahls wird in zwei Ab­ schnitten erklärt: Der Elektronenstrahl wird auf den Mittelpunkt der Fluoreszenzschicht 300 gerastert und der Elektronenstrahl wird zur Peripherie der Fluoreszenzschicht 300 getastet.

Tastet der von der Kathode 21 emittierte Elektronenstrahl zu­ nächst den Mittelpunkt der Fluoreszenzschicht 300 ab, wird eine dynamische Fokussierspannung (Vd), die gleich der an die Fokus­ sierelektrode 24 angelegten Fokussierspannung (Vf) ist, an die dynamische Fokussierelektrode 25 angelegt, während eine hohe Anodenspannung (Va) an die Endbeschleunigungselektrode 26 ange­ legt wird. Dementsprechend wird zwischen der Fokussierelektrode 24 und der dynamischen Fokussierelektrode 25 keine Elektronenlin­ se gebildet, weil keine elektrische Potentialdifferenz erzeugt wird, während die Hauptlinse zwischen der dynamischen Fokussier­ elektrode 25 und der Endbeschleunigungselektrode 26 erzeugt wird. Wird eine Elektronenlinse zwischen den Elektroden wegen des Anliegens einer Spannung an jede Elektrode wie vorstehend be­ schrieben gebildet, trifft ein von der Kathode 21 emittierter Elektronenstrahl auf die Fluoreszenzschicht 300, wobei er fokus­ siert und beschleunigt wird, wenn der Elektronenstrahl die in jeder Elektrode gebildeten Elektronenlinsen passiert, beispiels­ weise die zwischen der Schirmelektrode 23 und der Fokussierelek­ trode 24 gebildete freie Fokussierlinse und wobei er schließlich in der Hauptlinse fokussiert und beschleunigt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Fluo­ reszenzschicht 300 durch eine Elektronenlinse nicht beeinflußt, da die Elektronenlinse zwischen der Fokussierelektrode 24 und der dynamischen Fokussierelektrode 25 nicht erzeugt ist, selbst wenn sich die Mittelachsen der jeweils in der Austrittsseite der Fokussierelektrode 24 und in der Eintrittsseite der dynamischen Fokussierelektrode 25 gebildeten Elektronenstrahl-Durchlaßöff­ nungen 301 und 303, sowie 401 und 403, wie durch die durchgezo­ genen Linien der Fig. 3 angezeigt, zueinander in horizontale Richtung neigen. Der Elektronenstrahl wird durch die zwischen den inneren Elektrodenelementen 25b und 26b der dynamischen Fokus­ sierelektrode 25 und der Endbeschleunigungselektrode 25 gebilde­ ten asymmetrischen Elektronenlinsen zum mittleren Elektronen­ strahl auf beiden Seiten der Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 501 und 503 sowie 601 und 603 konvergiert, wobei sich die Mittel­ achsen der äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 501 und 503 sowie 601 und 603 beidseitig zur horizontalen Richtung neigen, und wird schließlich optimal auf einen Fluoreszenzpunkt der Fluo­ reszenzschicht 300 konvergiert.

Wenn die von der Kathode 21 emittierten Elektronenstrahlen die Peripherie der Fluoreszenzschicht abtasten, wird eine Fokussier­ spannung (Vf) an die Fokussierelektrode 24 angelegt, während die dynamische Fokussierspannung (Vd) an die mit dem Ablenksignal synchronisierte dynamische Fokussierelektrode 25 angelegt wird, wodurch eine Vierpolelektrodenlinse durch die jeweils in der Austrittsseite der Fokussierelektrode 24 und in der Eintritts­ seite der dynamischen Fokussierelektrode 25 gebildeten Elektro­ nenstrahl-Durchlaßöffnungen 301, 302 und 303 sowie 401, 402 und 403 gebildet wird. Die dynamische Fokussierspannung (Vd) wird auch zwischen der dynamischen Fokussierelektrode 25 und der Endbeschleunigungselektrode 26 zur Bildung einer relativ abge­ schwächten Hauptlinse angelegt.

Ein von der Kathode 21 emittierter Elektronenstrahl wird durch die Vierelektrodenlinse fokussiert und beschleunigt wie in den gestrichelten Linien der Fig. 3 dargestellt und wird schließlich durch die Hauptlinse fokussiert und beschleunigt und trifft dann auf die Fluoreszenzschicht. Die Vorgänge bei dem Emittieren des Elektronenstrahls von der Kathode 21 und dem Auftreffen auf die Fluoreszenzschicht und dem Konvergieren der äußeren Elektronen­ strahlen zum mittleren Elektronenstrahl werden nachfolgend er­ klärt.

Der von der Kathode 21 emittierte Elektronenstrahl passiert zuerst die zwischen der Fokussierelektrode 24 und der dynamischen Fokussierelektrode 25 gebildete Vierpolelektrodenlinse. Da sich die Mittelachsen der in der Austrittsseite der Fokussierelektrode gebildeten Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 301 und 303, welche die vorgesetzte Vierpolelektrodenlinse bilden, zur Innenseite der Mittelpunkte beider in der Eintrittsseite der dynamischen Fokus­ sierelektrode 25 gebildeten Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen 401 und 403 neigen, ergibt sich eine Konzentration der äußeren Elektronenstrahlen 301 und 401 sowie 303 und 403 zur mittleren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung. Die derart konzentrierten Elek­ tronenstrahlen passieren die zwischen der dynamischen Fokussier­ linse 25 und der Endbeschleunigungselektrode 26 gebildete Haupt­ linse. Diese die Hauptlinse passierenden äußeren Elektronenstrah­ len werden gemäß der entgegengesetzten Richtung der mittleren Strahl-Durchlaßöffnung beim Durchgang durch den äußeren Bereich der mittleren Strahl-Durchlaßöffnung der Fokussierlinse der in dem inneren Elektrodenelement 25b der dynamischen Fokussierelek­ trode 25 gebildeten Elektronen-Durchlaßöffnungen 501 und 503 weiter abgelenkt. Der derart abgelenkte Elektronenstrahl passiert durch das Äußere der Fokussierlinse, welche zwischen der Elek­ tronenstrahl-Durchlaßöffnung 500 und 600 mit großer Apertur jeder äußeren Elektrodenelemente 25a und 26a gebildet ist, wodurch er wegen der großen spärischen Aberration zum zentralen Elektronen­ strahl konvergiert. Der durch die oben abgeschwächte Hauptlinse verursachte Konvergenzunterschied zwischen beiden Elektronen­ strahlen kann entsprechend kompensiert werden, was ein Auftreffen des von der Kathode 21 emittierten Elektronenstrahls in seinem besten Zustand auf der Fluoreszenzschicht bewirkt.

Erfindungsgemäß kann daher eine Elektronenkanone für eine Farb­ kathodenstrahlröhre den von der Kathode emittierten Elektronen­ strahl wesentlich an einer Verschlechterung seiner Konvergenzei­ genschaften gemäß der Änderung der Stärke der Hauptlinse im Laufe einer Ablenkung zur Peripherie der Fluoreszenzschicht hindern, wodurch sich die Auflösung einer Farbkathodenstrahlröhre bei Verwendung dieser Elektronenkanone verbessert.

Eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre besitzt eine Kathode, eine Steuerelektrode und eine Schirmelektrode, die zusammen eine vorgesetzte Triode bilden, eine Fokussierelektrode, die eine neben der fokussierenden Elektrode angebrachte Vierelek­ trodenlinse bildet, und eine Endbeschleunigungselektrode, bei der sich die Mittelachsen der äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöff­ nungen der Fokussierelektrode zur mittleren Elektronenstrahl- Durchlaßöffnung bezüglich derjenigen der fokussierenden Elektrode zur Konversion der äußeren Strahlen zum mittleren Strahl neigen.

Claims (4)

1. Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Kathode (21), einer Steuerelektrode (22) und einer Schirm­ elektrode (23), die zusammen eine vorgesetzte Triode bilden, mit einer Fokussierelektrode (24) und einer dynamischen Fokussierelektrode (25), die eine Vierpolelektrodenlinse bilden, wobei sich die Mittelachsen der äußeren Elektronen­ strahl-Durchlaßöffnungen (301, 303) der Fokussierelektrode (24) zu ihrer mittleren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnung (302) bezüglich derjenigen der äußeren Elektronenstrahl- Durchlaßöffnung (401, 403) der dynamisch fokussierenden Elek­ trode (25) neigen.

2. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vierpolelektrodenlinse durch die in der Austritts­ seite der Fokussierelektrode (24) gebildeten, vertikal ver­ längerten Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen (301, 302, 303) und durch die in der Eintrittsseite der dynamischen Fokus­ sierelektrode (25) gebildete horizontal verlängerten Elek­ tronenstrahl-Durchlaßöffnungen (401, 402, 403) gebildet wird.

3. Elektronenkanone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der horizontal verlängerten Elektronen­ strahl-Durchlaßöffnungen (401, 402, 403) in den Außenseiten der dynamischen Fokussierelektrode (25) bezüglich derjenigen der in der dynamischen Fokussierelektrode gebildeten äuße­ ren, vertikal verlängerten Elektronenstrahl-Durchlaßöff­ nungen (501, 502, 503) nach außen geneigt sind.

4. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen der in der Eintrittsseite der dynami­ schen Fokussierelektrode (25) gebildeten äußeren Elektronen­ strahl-Durchlaßöffnungen (401, 402, 403) außerhalb der Mittel­ achsen der in der Eintrittsseite der Fokussierelektrode (24) gebildeten äußeren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen (301, 302, 303) gebildet sind.