DE4416692A1 - Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre, bei der insbesondere die Trübung oder die Hofbildung verringert ist, die um einen Elektronen­ strahlfleck herum dann erzeugt wird, wenn die vertikale Komponente eines Elektronenstrahls durch einen nicht homoge­ nes Magnetfeld eines Ablenkjoches überfokussiert wird, damit er auf einer Leuchtstoffschicht landet.

Im allgemeinen besteht eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre, die im Halsteil der Kathodenstrahl­ röhre aufgenommen ist und Elektronenstrahlen ausgibt, aus einer Kathode, einer Steuerelektrode und einer Bildschirm­ elektrode, die eine Vortriode bilden, sowie aus mehreren Fokussierungselektroden und Anoden zum Konvergieren und Beschleunigen des Elektronenstrahls, in denen jeweils drei kreisförmige Elektronenstrahldurchgangslöcher ausgebildet sind.

Da die herkömmliche Elektronenkanone für eine Farbka­ thodenstrahlröhre mit dem oben beschriebenen Aufbau den Elektronenstrahl, der von der Kathode erzeugt wird, konver­ giert und beschleunigt, ohne seine Flächenform zu verändern, wird dann, wenn der Elektronenstrahl zum Außenumfang der Leuchtstoffschicht unter dem Einfluß des Ablenkjoches abge­ lenkt wird, der Elektronenstrahl durch ein nicht homogenes Magnetfeld verzerrt, was es unmöglich macht, ein scharfes Bild zu erzielen.

Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, ist es bereits be­ kannt, zur Lösung des oben erwähnten Problems eine horizon­ tal langgestreckte Ausnehmung 12a in der Ausgabefläche der Bildschirmelektrode 12 vorzusehen, die neben der Steuerelek­ trode 11 einer Triode angeordnet ist, um dadurch den Einfluß eines nicht homogenen Magnetfeldes des Ablenkjoches zu kor­ rigieren.

Wie es oben beschrieben wurde, dient die Ausbildung einer horizontal langgestreckten Ausnehmung 12a in der Aus­ gabeseite der Bildschirmelektrode 12 dazu, die sphärische Aberration, die in einer Hauptlinse M und in einem Ablenk­ magnetfeld auftritt, und die senkrechte Ablenkverzerrung zu verringern. Das macht es jedoch erforderlich, die Vorfokus­ sierungslinse P zu verstärken, wodurch die Vergrößerung der Vorfokussierung zunimmt, was zur Folge hat, daß der Strahl­ radius in der Vorfokussierungslinse P abnimmt, der virtuelle Objektpunkt der senkrechten Komponente des Strahles vergrö­ ßert wird und schließlich der Radius des Elektronenstrahl­ fleckes auf einer Bildschirmoberfläche S zunimmt. Obwohl die Ablenkverzerrung in der Mitte des Schirmes verringert ist, da der Radius des Elektronenstrahlfleckes dort zunimmt, ist die Gesamtauflösung im Bereich um die Bildschirmmitte herum verringert, der der wichtigste Teil der Kathodenstrahlröhre ist. Das heißt mit anderen Worten, daß die Bildauflösung am Rand des Bildschirmes zwar verbessert werden kann, die Auf­ lösung in der Mitte jedoch abnimmt.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, ist es aus der US-PS 4 629 933 bereits bekannt, in der in Fig. 10 darge­ stellten Weise ein horizontal langgestrecktes Elektronen­ strahldurchgangsloch 21 einer Steuerelektrode 20 auszubilden und eine vertikal langgestreckte Ausnehmung 22 in dessen Ausgabefläche vorzusehen, so daß verschiedene horizontale und vertikale Überkreuzungspunkte gebildet und verwandt werden. Das kann jedoch die Fokussierungscharakteristik im Hochstrombereich vermindern. Da weiterhin die Ausnehmung 22 in der dünnen Steuerelektrode 20 ausgebildet sein sollte, wird sie dadurch gebildet, daß ein Bauteil, in dem die Aus­ nehmung 22 vorgesehen ist, an der Steuerelektrode 20 ange­ bracht wird oder die Steuerelektrode 20 preßbehandelt oder -verarbeitet wird. Wenn die Ausnehmung 22 in der Steuerelek­ trode dadurch vorgesehen wird, daß das Element mit der Aus­ nehmung an die Elektrode geschweißt wird, ist jedoch die Ausrichtung beeinträchtigt, die ein wichtiger Faktor für die Qualität einer Elektronenkanone ist. Wenn die Steuerelek­ trode 20 preßbehandelt wird, ist es schwierig, die Elektrode durch Formgießen herzustellen.

Durch die Erfindung soll daher eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre geschaffen werden, die die Elektronenstrahlverzerrung kompensieren kann, die aufgrund eines nicht homogenen Magnetfeldes eines Ablenkjoches auf­ tritt.

Bei der erfindungsgemäßen Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre soll insbesondere die Fokussierung über die gesamte Leuchtstofffläche verbessert sein.

Dazu ist die erfindungsgemäße Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Kathode, einer Steuerelek­ trode und einer Bildschirmelektrode, die eine Vortriode bilden, sowie mit einer Hauptlinse zum Fokussieren und Be­ schleunigen des von der Triode gebildeten Elektronenstrahls dadurch gekennzeichnet, daß horizontal langgestreckte Elek­ tronenstrahldurchgangslöcher in der Steuerelektrode ausge­ bildet sind, deren lange Achse in der Richtung der Anordnung der Elektronenstrahldurchgangslöcher verläuft, und horizon­ tal langgestreckte Ausnehmungen, die die Elektronenstrahl­ durchgangslöcher umschließen und deren lange Achse in der Richtung der Anordnung der Elektronenstrahldurchgangslöcher ausgebildet ist, in der Bildschirmelektrode ausgebildet sind, die der Steuerelektrode gegenüberliegt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Triode eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der Bildschirmelektrode eines Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Elektronenkanone,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht mit horizontal und vertikal abgeschnittenen Teilen der Triode der Elektronenka­ none längs der Mittellinie,

Fig. 4 die Spuren der vertikalen und horizontalen Kom­ ponenten der Elektronenstrahlen, die von der elektronischen Linse kommen, die in der Triode und der Kathode gebildet ist,

Fig. 5 die Spuren der vertikalen und horizontalen Kom­ ponenten der Elektronenstrahlen der Elektronenkanone,

Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Größe der vertikalen Komponente des Elektronen­ strahlfleckes der Elektronenkanone und dem Strom,

Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem horizontalen Radius der Querschnittsfläche eines Elektronenstrahls, der auf die Hauptlinse fällt und der Vergrößerung des horizontalen Radius des Elektronen­ strahlfleckes auf dem Schirm,

Fig. 8 eine perspektivische Teilansicht einer Triode einer herkömmlichen Elektronenkanone für eine Farbkathoden­ strahlröhre,

Fig. 9 die Wege der horizontalen und vertikalen Kom­ ponenten der Elektronenstrahlen bei der herkömmlichen Elek­ tronenkanone, und

Fig. 10 eine perspektivische Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Triode einer herkömmlichen Elek­ tronenkanone.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Elektronen­ kanone für eine Farbkathodenstrahlröhre eine Vortriode und mehrere Elektroden auf, die eine Hauptlinse bilden. Die Triode besteht aus einer Kathode 31, einer Steuerelektrode 32 und einer Bildschirmelektrode 33. Drei horizontal lang­ gestreckte Elektronenstrahldurchgangslöcher 32H sind in einer Linie zueinander in der Steuerelektrode 32 ausgebil­ det. Ein Trio aus horizontal langgestreckten Ausnehmungen 33S, die Elektronenstrahldurchgangslöcher 33H umschließen, ist in der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode 33 ausge­ bildet, die der Steuerelektrode 32 gegenüberliegt. Die Form der horizontal langgestreckten Elektronenstrahldurchgangs­ löcher 32H, die in der Steuerelektrode 32 ausgebildet sind, kann dabei beliebig rechtwinklig mit der langen Achse in Anordnungsrichtung der Elektronenstrahldurchgangslöcher oder oval oder so geformt sein, daß wenigstens eine Seite oval ist. Die horizontal langgestreckten Ausnehmungen 33S in der Bildschirmelektrode 33 sind in einem Stück in der Bild­ schirmelektrode 33 ausgebildet, indem der Außenumfang jedes Elektronenstrahldurchgangsloches 33H vertieft ist, oder sind in einem Bauteil vorgesehen, daß an der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode 33 angebracht ist. Ein derartiges Bau­ element kann das Elektrodenelement 40 sein, das in Fig. 2 dargestellt ist und in dem horizontal langgestreckte Elek­ tronenstrahldurchgangslöcher 41 ausgebildet sind.

Die Funktionsweise einer Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit dem oben beschriebenen Aufbau wird im folgenden erläutert.

Obwohl die vollständige Elektronenkanone für eine Farb­ kathodenstrahlröhre in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist es ersichtlich, daß ein bestimmtes elektrisches Potenti­ al an den jeweiligen Elektroden liegt, so daß Elektronen thermisch von der Kathode 31 ausgegeben werden. Da die Elek­ tronenstrahldurchgangslöcher 32H, die in der Steuerelektrode 32 vorgesehen sind, eine horizontal langgestreckte Form haben, wird der Belastungsbereich kleiner, der ein vertika­ ler Abschnitt ist, durch den der von der Elektrode 31 ausge­ sandte Elektronenstrahl hindurchgeht. Der von der Kathode 31 ausgesandte Elektronenstrahl erfährt daher eine geringere Aberration zum Zeitpunkt der Ausbildung der Bilder am Bild­ schirm, und der vertikale Objektpunktradius wird relativ klein.

Wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist die Stelle des vertikalen Kreuzungspunktes P1 näher an der Ka­ thode 31 als die Stelle des horizontalen Kreuzungspunktes P2, und zwar unter dem Einfluß der vertikalen Kathodenlinse L1, die stärker als die horizontale Linse ist. Die vertika­ len Anteile des Elektronenstrahls werden daher stark durch den Fokussierungseffekt der Vorfokussierungslinse L3 beein­ flußt, die durch die Bildschirmelektrode 33 und die nicht dargestellte Fokussierungselektrode gebildet wird, die da­ neben angeordnet ist, und die einen starken die Aberration verringernden Triodeneffekt hat.

Da auf der anderen Seite der horizontale Kreuzungspunkt P2 näher an der Vorfokussierungslinse L3 ausgebildet ist, benötigen die horizontalen Anteile des Elektronenstrahls eine geringere Fokussierung durch die Vorfokussierungslinse L3, damit sie unter einem hohen Einfallswinkel auf die Hauptlinse treffen. Durch die horizontal langgestreckten Ausnehmungen 33S, die in der Einfallsfläche der Bildschirm­ elektrode 33 ausgebildet sind, wird der Einfallswinkel des vertikalen Anteils des Elektronenstrahls am Kreuzungspunkt relativ kleiner als es dann der Fall wäre, wenn die Ausneh­ mungen 33S nicht vorgesehen wären, wie es in Fig. 3 darge­ stellt ist, wodurch der Radius des Elektronenstrahls in vertikaler Richtung in der Vorfokussierungslinse L3 verrin­ gert wird und dadurch die Zunahme des vertikalen Objekt­ punktradius durch die hoch vergrößernde Vorfokussierungs­ linse vermieden und die Fokussierungscharakteristik im Hoch­ strombereich verbessert werden.

Die Querschnittsform des Elektronenstrahles, der in dieser Weise auf die Hauptlinse fällt, ist horizontal lang­ gestreckt oval, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Da der Radius des Elektronenstrahls in vertikaler Richtung in der Hauptlinse M kleiner wird, so daß er durch den mittleren Teil der Hauptlinse M hindurchgeht, erfährt er eine geringe­ re sphärische Aberration. Da weiterhin der Radius in ver­ tikaler Richtung des Elektronenstrahls, der durch das nicht homogene Magnetfeld des Ablenkjoches geht, verringert ist, unterliegt der Elektronenstrahl einer geringeren Ablenkaber­ ration in vertikaler Richtung durch das vertikale Ablenkma­ gnetfeld, das durch ein Fokussierungsfeld gebildet wird. Das hat zur Folge, daß eine Beeinträchtigung der Fokussierung, die durch eine Überfokussierung um die Leuchtstofffläche herum verursacht wird, vermieden werden kann.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Strom und der vertikalen Abmessung des Elektronenstrahlfleckes eines Elek­ tronenstrahls, der am mittleren Teil der Bildschirmfläche landet. Fig. 6 zeigt, daß die vertikale Größe des Elektro­ nenstrahlfleckes der Elektronenkanone gemäß der Erfindung, die durch eine unterbrochene Linie 100 dargestellt ist, kleiner als die einer herkömmlichen Elektronenkanone ist, die durch eine ausgezogene Linie 200 dargestellt ist. Das bedeutet, daß die Fokussierungscharakteristik in vertikaler Richtung des Elektronenstrahls bei der erfindungsgemäßen Elektronenkanone verglichen mit der herkömmlichen Elektro­ nenkanone verbessert ist.

Da bezüglich der Fokussierungscharakteristik in hori­ zontaler Richtung des Elektronenstrahls von der Kathode 31 im Gegensatz zur Hauptlinse M, die eine Fokussierungslinse ist, das horizontale Ablenkmagnetfeld durch das Ablenkjoch in Form eines divergierenden Magnetfeldes ausgebildet wird, ist der Elektronenstrahl automatisch selbstfokussierend. Obwohl somit der horizontale Radius des Elektronenstrahls in der Hauptlinse M groß ist, wird die beste Fokussierung er­ zielt.

Fig. 7 zeigt in einer graphischen Darstellung die Be­ ziehung zwischen dem horizontalen Radius des Elektronen­ strahls in der Hauptlinse und der Größe des Elektronen­ strahlfleckes auf dem Bildschirm. Wie es in dieser graphi­ schen Darstellung gezeigt ist, ist die Vergrößerung des Elektronenstrahlfleckes auf dem Bildschirm um so kleiner je größer der horizontale Radius des Elektronenstrahls in der Hauptlinse ist.

Wie es oben beschrieben wurde, sind durch die Ausbil­ dung des Elektronenstrahldurchgangsloches der Steuerelek­ trode der Triode mit einer horizontal langgestreckten Form und die Ausbildung der horizontal langgestreckten Ausnehmung in der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode, die der Steu­ erelektrode gegenüberliegt, die Kreuzungspunkte der vertika­ len und horizontalen Anteile des Elektronenstrahls vonein­ ander getrennt und wird die Querschnittsform des Elektronen­ strahls, der auf die Hauptlinse trifft, oval, so daß ver­ tikal ein kleiner Objektpunktradius gebildet wird und eine Beeinträchtigung der Fokussierung in der Mitte des Bild­ schirms vermieden wird. Da die Ablenkaberration aufgrund des Einflusses des Ablenkjoches verringert werden kann, wird eine Beeinträchtigung der Fokussierung am Außenumfang des Bildschirmes weiterhin vermieden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist auf Trioden aller In-Line-Elektronenkanonen unabhängig von der Verbindung der Elektroden anwendbar, aus denen die Elektronenkanone be­ steht.

Claims (5)

1. Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Kathode (31), einer Steuerelektrode (32) und einer Bildschirmelektrode (33), die gemeinsam eine Triode bilden, sowie mit einer Hauptlinse zum Fokussieren und Beschleunigen des von der Triode gebildeten Elektronenstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß horizontal langgestreckte Elektronen­ strahldurchgangslöcher (32H), deren lange Achse in Anord­ nungsrichtung der Elektronenstrahldurchgangslöcher angeord­ net ist, in der Steuerelektrode (32) ausgebildet sind und daß horizontal langgestreckte Ausnehmungen (33S), die die Elektronenstrahldurchgangslöcher umgeben und deren lange Achse in Anordnungsrichtung der Elektronenstrahldurchgangs­ löcher liegt, an der Bildschirmelektrode (33) ausgebildet sind, die der Steuerelektrode (32) gegenüberliegt.

2. Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontal langgestreckte Ausnehmungen (32S) in der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode (33) ausgebildet sind.

3. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die horizontal langgestreckten Ausnehmun­ gen (33S), die an der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode (33) ausgebildet sind, dadurch vorgesehen sind, daß ein Elektrodenelement (40), in dem die horizontal langge­ streckten Elektronenstrahldurchgangslöcher (41) ausgebildet sind, an der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode (33) angebracht ist.

4. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Elektronenstrahldurchgangsloch (32H) rechteckförmig in der Steuerelektrode (32) ausgebildet ist.

5. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die horizontal langgestreckten Ausnehmun­ gen (33S), die in der Einfallsfläche der Bildschirmelektrode (33) vorgesehen sind, rechteckförmig ausgebildet sind.