DE69426438T2

DE69426438T2 - Farbkathodenstrahlröhrevorrichtung

Info

Publication number: DE69426438T2
Application number: DE69426438T
Authority: DE
Inventors: Kumio Fukuda; Eiji Kamohara; Junichi Kimiya; Shigeru Sugawara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: CN1050439C; EP0646944A3; EP0646944B1; US5694004A; KR0145167B1; TW279995B; KR950009876A; MY111905A; JP3576217B2; DE69426438D1; CN1108429A; JPH07147146A; EP0646944A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definierte Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung und insbesondere eine Kathodenstrahlvorrichtung, die ein dynamisches Fokussystem verwendet, um eine Ablenkungsaberration zu korrigieren, die durch ein von einem Ablenkungsjoch erzeugtes Magnetfeld hervorgerufen wird.
Im allgemeinen umfaßt eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung einen aus einer Frontplatte 1 und einem einstückig mit der Platte verbundenen Trichter 2 bestehenden Kolben, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Auf der Innenfläche der Frontplatte 1 ist ein Leuchtstoffschirm 3 ausgebildet, der aus drei streifen- oder punktförmigen Leuchtstoffschichten unterschiedlicher Farben, die blaue, grüne und rote Lichtstrahlen emittieren, aufgebaut ist. Eine Lochmaske 4 mit einer Anzahl von Elektronenstrahllöchern in dieser ist an der Innenseite des Leuchtstoffschirms 3 diesem gegenüberliegend angeordnet. In einem Hals 5 des Trichters 2 befindet sich eine Elektronenkanonenanordnung 7 zum Emittieren von drei Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R. Die ausgehend von der Elektronenkanonenanordnung 7 emittierten Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R werden mittels Horizontal- und Vertikalablenkungsmagnetfeldern, die von einem an der Außenseite des Trichters 2 angebrachten Ablenkungsjoch 8 erzeugt werden, abgelenkt und treffen durch die Lochmaske 4 auf den Leuchtstoffschirm 3. Da der Schirm horizontal und vertikal abgetastet wird, wird auf diesem ein Farbbild angezeigt.
Als die derzeit vorherrschende auf diese Art ausgebildete Vorrichtung gibt es eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung vom Eigenkonvergenz-in- Linie-Typ, bei dem die Elektronenkanonenanordnung 7 insbesondere aus einer In-Linie-Anordnung zum Emittieren von drei, einen Zentralstrahl 6B und ein Paar von Seitenstrahlern 6G und 6R umfassenden In-Linie-Elektronenstrahlen, die längs einer horizontalen Ebene laufen, gebildet wird. In dieser Vorrichtung sind jedoch die von dem Ablenkungsjoch 8 erzeugten Horizontal- und Vertikalablenkungsmagnetfelder kissenförmig (pincushion-shaped) bzw. tonnenförmig (barrelshaped), so daß die drei In-Linie-Elektronenstrahlen 6B, 6G und R auf der gesamten Oberfläche des Leuchtstoffschirms 3 mittels der unregelmäßig geformten Magnetfelder konzentriert werden können.
In dieser Eigenkonvergenz-in-Linie-Vorrichtung werden jedoch die Strahlpunkte 10b im Peripherbereich eines Bildes unter dem Einfluß von Ablenkungsaberration, d. h. astigmatischer Aberration, der Ablenkungsmagnetfelder verzerrt, so daß die Auflösung des Peripherbereichs des Bildes verringert ist, obwohl jeder Strahl-Spot 10a im Zentralbereich des Bildes die Form eines perfekten runden Kreises besitzt. Daher werden, auch wenn der Strahl-Spot 10a wie ein Kreis geformt ist, wie dies im Diagramm von Fig. 2A gezeigt ist, dessen Ursprung der Koordinatenachsen auf der Mitte des Bildschirms liegt, die Strahl-Spots jeweils zu einer Konfiguration, die einen horizontal länglichen Kernbereich 11 hoher Helligkeit und Halobereiche 12 geringer Helligkeit auf der oberen und unteren Seite desselben kombiniert, wie in Fig. 2B und 2C gezeigt, um eine D-Achse in der Diagonalrichtung des Bildes und um eine H-Achse in der Horizontalrichtung verzerrt.
Der Grund hierfür liegt darin, daß die unregelmäßigen Ablenkungsmagnetfelder als ein Quadrupollinsenäquivalent dienen, die auf die Elektronenstrahlen auf diese Weise wirken, so daß die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung fokussiert und in Horizontalrichtung divergiert werden, und die Elektronenstrahlen erfahren auf dem Bildschirm einen Astigmatismus derart, so daß sie bezüglich der Vertikalrichtung in einem übermäßig fokussierten Zustand und bezüglich der Horizontalrichtung in einem unzureichend fokussierten Zustand sind. Im Peripherbereich des Bilds fallen die Elektronenstrahlen außerdem schräg auf den Bildschirm, so daß sie eine geometrische Verzerrung erfahren, die zu horizontal länglichen Strahl-Spots führt.
Um eine Verringerung der Auflösung aufgrund der Ablenkungsaberration zu verhindern, wurde eine Hochleistungselektronenkanonenanordnung entwickelt. Gemäß dieser Kanonenanordnung wird die Ablenkungsaberration im peripheren Bereich des Bildes durch Verändern der Linsenwirkung von einigen der die Anordnung bildenden Elektronenlinsen verändert, wenn die Elektronenstrahlen in Richtung des Peripherbereichs abgelenkt werden.
Ein Beispiel der Elektronenkanonenanordnung dieses Typs wird in der japanischen Patentveröffentlichung KOKAI Nr. 64- 38947 (US-A-4,897,575) beschrieben. In diesem Fall wird eine Spannung für einen dynamischen Fokus an einige der eine Hauptelektronenlinseneinheit bildenden Elektroden so angelegt, daß in der Hauptlinseneinheit zwei Quadrupollinsen mit unterschiedlichen Wirkungen gebildet werden. Wie in Fig. 3A gezeigt, umfaßt diese Elektronenkanonenanordnung drei In- Linie-Kathoden K, drei (nicht gezeigte) Heizvorrichtungen zum individuellen Heizen der Kathoden K und erste bis fünfte Gitter G1 bis G5 die aufeinanderfolgend in regelmäßigen Abständen von der Kathode K ausgehend in Richtung eines Phosphorschirms angeordnet sind, zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2 und ein sechstes Gitter G6. Das fünfte Gitter G5 besitzt an der Seite der Zwischenelektrode GM1 drei Durchgangslöcher zum jeweiligen Durchlaufenlassen der Elektronenstrahlen durch diese, wobei jedes der Elektronenstrahldurchgangslöcher so ausgebildet ist, daß es in Horizontalrichtung, d. h. der In-Linie-Richtung, wie in Fig. 3B gezeigt, länglich geformt ist. Jede der Zwischenelektroden GM1, GM2 weist drei kreisförmige Durchgangslöcher zum jeweiligen Durchlaufenlassen für drei Elektronenstrahlen durch diese auf, wie es in Fig. 3C gezeigt ist, und das sechste Gitter weist ebenfalls drei Durchgangslöcher auf der Seite der Zwischenelektrode GM2 zum jeweiligen Durchlaufenlassen der Elektronenstrahlen durch diese auf, wobei jedes der Elektronenstrahldurchgangslöcher so ausgebildet ist, daß es in Horizontalrichtung, d. h. der In-Linie-Richtung, wie es in Fig. 3D gezeigt ist, länglich geformt ist. Das fünfte Gitter G5 wird mit einer Spannung für einen dynamischen Fokus versorgt, die durch Überlagerung einer vorgegebenen Gleichspannung mit einer fluktuierenden Spannung Vd, die in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen variiert, erhalten wird.
Fig. 4 zeigt die an der Elektroden G3 bis G6 angelegten Spannungen. Wenn Spannungen in dieser Elektronenkanonenanordnung angelegt werden, wird zwischen dem fünften und sechsten Gitter G5 und G6, wie in Fig. 5A gezeigt, eine Hauptelektronenlinseneinheit ML des Typs mit elektrischer Feldausbreitung (extended electric feld type) gebildet. Die Linseneinheit ML umfaßt eine aus dem fünften Gitter G5 und der diesem benachbarten Zwischenelektroden GM1 gebildeten und eine Divergenzwirkung in Horizontalrichtung (H) und eine Fokussierungswirkung in Vertikalrichtung (V) aufweisende Quadrupollinse (QL2), eine zwischen der Zwischenelektroden GM1, GM2 ausgebildete zylindrische Linse CL und eine weitere, aus der Zwischenelektrode GM2 und dem dieser benachbarten sechsten Gitter G6 gebildete und Fokussierungswirkung in Horizontalrichtung (H) und Divergenzwirkung in Vertikalrichtung (V) aufweisende Quadrupollinse QL1. In dieser Elektronenkanonenanordnung wird die an das fünfte Gitter G5 angelegte Spannung von dem durch eine durchgezogene Linie angegebene Niveau auf das durch eine unterbrochene Linie angegebene Niveau, wie in Fig. 4 gezeigt, erhöht, wenn die drei Elektronenstrahlen in Richtung auf den Peripherbereich des Bildes abgelenkt werden. Daher werden die kombinierte Linsenstärke der Quadrupollinse QL2 und der zylindrischen Linse so geschwächt, daß sich eine relative Divergenzwirkung in vertikaler Richtung (V) und eine relative Fokussierungswirkung in Horizontalrichtung (H), wie in Fig. 5B gezeigt, ergibt, wodurch die Fokussierungswirkung der gesamten Hauptelektronenlinseneinheit ML geschwächt wird. Infolgedessen wird die Divergenzwirkung für die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung (V) verstärkt, wie durch die unterbrochene Linie in Fig. 5B angegeben. Bezüglich der Horizontalrichtung (H) wird die Fokussierungswirkung der gesamten Hauptelektronenlinseneinheit ML geschwächt, obwohl die der Linse QL2 verstärkt ist, so daß insgesamt sich keine wesentliche Änderung ergibt. Demgemäß wird die durch die unregelmäßigen Ablenkungsmagnetfelder verursachte übermäßige Fokussierung der Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung (V) korrigiert, wenn die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung mittels der Elektronenkanonenanordnung divergiert werden. Wie in Fig. 2D und 2E gezeigt, wird deshalb die Verzerrung des vertikalen Durchmessers der Strahl-Spots 10b im Peripherbereich des Bildes entfernt. Da der Fokussierungszustand der Elektronenstrahlen in bezug auf die Horizontalrichtung (H) auf der Anordnungsseite kaum eine Veränderung durchmacht, kann jedoch die horizontale Längsverzerrung der Strahl-Spots im Peripherbereich des Bildes kaum eliminiert werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Divergenzwirkung, die die Elektronenstrahlen horizontal vom Quadrupollinsenäquivalent des Ablenkungsmagnetfeldes erfahren und die auf das schräge Einfallen der Elektronenstrahlen auf den Schirm zurückzuführen geometrische Verzerrung der Spots immer noch verbleiben.
Daher kann eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung hoher Auflösung ohne Verwendung der Elektronenkanonenanordnung dieses Typs nicht erfolgreich konstruiert werden. Um die Ablenkungsverzerrung der Strahl- Spots 10b im Peripherbereich des Bilds zu korrigieren, ist außerdem bei dieser Elektronenkanonenanordnung die Verwendung hoher Spannungen erforderlich und sie zieht einige wirtschaftliche Nachteile, wie Energieverlust einschließlich eines Verlusts an dielektrischer Stärke nach sich.
Wenn die von dem Ablenkungsjoch erzeugten Horizontal- und Vertikalablenkungsmagnetfelder kissenförmig bzw. tonnenförmig sind, um die von der Elektronenkanonenanordnung emittierten und längs der gleichen Horizontalebene laufenden drei In-Linie-Elektronenstrahlen auf der gesamten Oberfläche des Leuchtstoffschirms, wie im vorhergehenden beschrieben, konzentrieren zu können, werden die Elektronenstrahlen dem Einfluß der Ablenkungsaberration der Ablenkungsmagnetfelder und der auf ihr schräges Einfallen auf dem Bildschirm zurückzuführenden geometrischen Verzerrungen unterworfen.
Hierbei werden die Strahl-Spots im Peripherbereich des Bilds verzerrt, so daß die Auflösung des Bilds beträchtlich verringert wird.
Um eine Verringerung der Auflösung durch die im vorhergehenden beschriebene Ablenkungsaberration zu verhindern, wird eine Elektronenkanonenanordnung so konstruiert, daß zwei Zwischenelektroden zwischen dem fünften und sechsten Gitter angeordnet werden und eine Spannung für einen dynamischen Fokus am fünften Gitter zur Ausbildung einer Hauptelektronenlinse zwischen dem fünften und sechsten Gitter angelegt wird. Die Hauptelektronenlinse umfaßt zwei Quadrupollinsen mit Divergenz- und Fokussierungswirkung in den Horizontal- und Vertikalrichtungen und eine weitere Quadrupollinse mit Fokussierungs- und Divergenzwirkung in der Horizontal- bzw. Vertikalrichtung.
In dieser Elektronenkanonenanordnung wird die an das fünfte Gitter angelegte Spannung für einen dynamischen Fokus erhöht, wenn die drei Elektronenstrahlen in Richtung auf den Peripherbereich des Bildes abgelenkt werden, wodurch die Stärke der Quadrupollinse, die die Divergenz- und Fokussierungswirkung in der Horizontal- bzw. Vertikalrichtung besitzt, geschwächt werden kann, um die Hauptelektronenlinse in äquivalenter Weise zu schwächen und die vertikale Divergierungswirkung zu verstärken. Die horizontale Fokussierungswirkung verändert sich jedoch kaum.
Obwohl der vertikale Durchmesser der Strahl-Spots 10b im Peripherbereich des Bildes verbessert wird, macht deshalb der horizontale Durchmesser kaum eine Veränderung durch, so daß eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung hoher Auflösung nicht konstruiert werden kann. Um die Ablenkungsverzerrung der Strahl-Spots im Peripherbereich des Bildes zu entfernen macht diese Elektronenkanonenanordnung außerdem die Verwendung hoher Spannungen erforderlich und sie zieht einige wirtschaftliche Nachteile, beispielsweise Energieverlust einschließlich eines Verlusts der dielektrischen Stärke, nach sich.
Eine Farbkathodenstrahlröhre des Standes der Technik, auf der der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, ist in EP-A-0 257 191 beschrieben. Diese Kathodenstrahlröhre des Standes der Technik umfaßt eine von einer dritten Elektrode, einer vierten Elektrode und einer fünften Elektrode gebildete erste asymmetrische Linse und eine Hauptfokussierungslinse als eine aus einem Teil der fünften Elektrode und einer sechsten Elektrode gebildete zweite asymmetrische Linse. Die erste asymmetrische Linse übt eine starke Fokussierungsfunktion gegenüber Elektronenstrahlen in der Vertikalebene unabhängig von der Ablenkung der Elektronenstrahlen aus.
Eine ähnliche Farbkathodenstrahlröhre wird in der US-A-4 558 253 offenbart, wobei die erste asymmetrische Linse in einem Strahlbildungsbereich gebildet wird.
Die GB-A-2 236 613 offenbart eine In-Linie- Elektronenkanone, die eine durch ein erstes Fokussierungsgitter und ein zweites Fokussierungsgitter gebildete erste astigmatische Linse und eine durch eine erste Hilfselektrode, eine zweite Hilfselektrode und das erste Fokussierungsgitter gebildete zweite astigmatische Linse aufweist. Die zweite asymmetrische Linse besitzt eine vertikale Linsenwirkung zur Fokussierung der Elektronenstrahlen in der Vertikalebene und eine horizontale Linsenwirkung zum Divergieren der Elektronenstrahlen in der Horizontalebene.
Die GB-A-2 034 516 offenbart eine Elektronenkanonenstruktur für eine Farbkathodenstrahlröhre mit Gitterelektroden, die mindestens zwei aufeinanderfolgende asymmetrische elektrostatische Fokussierungslinsen bilden. Die erste asymmetrische Linse lenkt als Reaktion auf eine Variation der Fokusierspannung einen Strahl in einem ersten Winkel ab, und die zweite asymmetrische Linse lenkt einen Strahl in einem zweiten Winkel zur Kompensation der durch die erste asymmetrische Linse verursachten Ablenkung des ersten Winkels ab und hält damit die Konvergenz aufrecht. Die erste asymmetrische Linse ist zwischen einem vierten Gitter und einem fünften Gitter gebildet, und die zweite asymmetrische Linse ist zwischen dem fünften Gitter und einem sechsten Gitter gebildet. Dieser Stand der Technik hat zum Ziel, die Konvergenz der Elektronenstrahlen trotz der Veränderung der an das fünfte Gitter angelegten Spannung praktisch konstant beizubehalten. Das zugrundeliegende Problem, das dadurch gelöst werden soll, ist die Vermeidung einer kritischen und zeitaufwendigen Neueinstellung, wenn die Röhre an dem Fernsehgerät angebracht wird, um eine passende Fokussierung und Konvergenz bereitzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung mit hoher Auflösung, die den horizontalen Durchmesser von Strahl- Spots im Peripherbereich eines Bildes verbessern kann, die eine Ablenkungsverzerrung unter Verwendung einer niedrigen Spannung für einen dynamischen Fokus korrigieren kann und die über die gesamte Fläche des Bildes kleine Strahl-Spots bilden kann.
Erfindungsgemäß wird eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung nach der Definition in Anspruch 1 bereitgestellt.
Diese Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung umfaßt eine Elektronenkanonenanordnung, umfassend eine Elektronenstrahlerzeugungseinheit, die aus einer Mehrzahl von Elektroden, einschließlich der Kathoden, gebildet ist und drei In-Linie-Elektronenstrahlen erzeugt, und eine Hauptelektronenlinseneinheit, die aus einer Mehrzahl von Elektroden gebildet ist, und die Elektronenstrahlen auf einem Leuchtstoffschirm fokussiert, und ein Ablenkungsjoch zum Ablenken der Elektronenstrahlen aus der Elektronenkanonenanordnung in Horizontal- und Vertikalrichtung. Die Hauptelektronenlinseneinheit umfaßt mindestens erste, zweite und dritte Elektroden, die von der Kathodenseite ausgehend in Richtung auf dem Leuchtstoffschirm angeordnet sind. Zumindest ist eine asymmetrische Elektronenlinse, die die Elektronenstrahlen horizontal divergiert und vertikal fokussiert, auf der Kathodenseite in einem Linsenwirkungsbereich einer ersten aus der zweiten und dritten Elektrode bestehenden Elektronenlinse gebildet, und eine asymmetrische zweite Elektronenlinse, die eine Wirkung in bezug auf die Horizontalrichtung der Elektronenstrahlen und eine andere in bezug auf die vertikale Richtung besitzt, wird zwischen der ersten und zweiten Elektrode gebildet. In dieser Anordnung werden die Wirkungen der zweiten Linse zum Fokussieren und Divergieren der Elektronenstrahlen in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung verstärkt und die Wirkungen der ersten Elektronenlinse geschwächt, wobei dies von der Ablenkung der Elektronenstrahlen mittels des Ablenkungsjochs abhängt.
Mit der auf diese Weise konstruierten Hauptelektronenlinseneinheit werden die Wirkungen der ersten Elektronenlinse geschwächt und in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen die asymmetrische zweite Elektronenlinse zum Arbeiten gebracht. Daher werden die Elektronenstrahlen in Vertikalrichtung in zwei Stufen mittels der ersten und der zweiten Elektronenlinse divergiert, wodurch eine durch Ablenkungsmagnetfelder hervorgerufene übermäßige Fokussierung korrigiert wird. Gleichzeitig werden die Elektronenstrahlen in Horizontalrichtung fokussiert oder zusammengezogen, bevor sie auf der ersten Elektronenlinse auftreffen, wodurch die durch die Ablenkungsmagnetfelder laufenden Elektronenstrahlen übermäßig fokussiert werden, so daß sie einen kleinen Horizontaldurchmesser haben. Dadurch können die Divergenzwirkung der Ablenkungsmagnetfelder und eine geometrische Verzerrung der schräg auf den Schirm fallenden Elektronenstrahlen korrigiert werden. Durch die Versorgung der zweiten Elektrode mit einer in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen variierenden Spannung ist es außerdem möglich, zwei Elektronenlinsen bereitzustellen, die im wesentlichen Fokussierungs- und Divergenzwirkung in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung besitzen. Daher kann, im Gegensatz zum herkömmlichen Fall, bei dem lediglich eine Elektrode in einer Stufe zur Herstellung der Fokussierungs- und Divergenzwirkung in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung verwendet wird, eine Verzerrung von Strahl-Spots im Peripherbereich des Bildes mit der Verwendung einer geringen Spannung für einen dynamischen Fokus korrigiert werden.
Dieser Erfindung kann aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden werden, wobei:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung ist, die schematisch eine Anordnung einer herkömmlichen Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung zeigt;
Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F und 2G Darstellungen in Aufsicht sind, die Koordinatenachsen auf einem Bildschirm und die Formen von im Peripherbereich eines Bildes gebildeten Strahl-Spots in Verbindung mit den Koordinatenachsen in einer erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung im Vergleich mit den Formen von im Peripherbereich eines Bildes gebildeten Strahl-Spots in Verbindung mit den Koordinatenachsen in der herkömmlichen Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung zeigen;
Fig. 3A bis 3D ein Diagramm sind, das eine Konfiguration einer in Fig. 1 gezeigten Elektronenkanonenanordnung und Darstellungen in der Projektionsebene der in der in Fig. 1 gezeigten Elektronenkanonenanordnung eingebauten Elektroden zeigt;
Fig. 4 ein Diagramm ist, das einzelne an in Fig. 3 gezeigte Elektroden der Elektronenkanonenanordnung angelegte Spannungen zeigt;
Fig. 5A und 5B Diagramme sind, die in einer Hauptelektronenlinseneinheit der in Fig. 3 gezeigten Elektronenkanonenanordnung gebildete Elektronenlinsen zeigen, wenn die in Fig. 4 gezeigten Spannungen anliegen;
Fig. 6 ist eine Querschnittsdarstellung, die schematisch eine Anordnung einer Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7A bis 7E sind ein Diagramm, das eine Konfiguration einer in Fig. 6 gezeigten Elektronenkanonenanordnung und Darstellungen in der Projektionsebene von in der in Fig. 6 gezeigten Elektronenkanonenanordnung eingebauten Elektroden zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das in einer Hauptelektronenlinseneinheit der in Fig. 7 gezeigten Elektronenkanonenanordnung gebildete Elektronenlinsen zeigt; und
Fig. 9 ein Diagramm ist, das individuell an Elektroden der in Fig. 7 gezeigten Elektronenkanonenanordnung angelegte Spannungen zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen einer Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Diese Vorrichtung umfaßt einen aus einer Frontplatte 1 und einem einstückig mit der Frontplatte verbundenen Trichter 2 bestehenden Kolben. Auf der Innenfläche der Frontplatte 1 ist ein Leuchtstoffschirm 3 ausgebildet, der aus drei streifenförmigen Leuchtstoffschichten unterschiedlicher Farben besteht, die blaue, grüne und rote Lichtstrahlen emittieren. Eine Lochmaske 4 mit einer Anzahl von Elektronenstrahllöchern ist an der Innenseite des Leuchtstoffschirms 3 diesem gegenüberliegend befestigt. In einem Hals 5 des Trichters 2 befindet sich eine Elektronenkanonenanordnung 21 zum Emittieren von drei In- Linie-Elektronenstrahlern 20B, 20G und 20R, die längs einer Horizontalebene laufen. Auch ist ein (nicht gezeigter) Widerstand längs einer Seite der Kanonenanordnung 21 angeordnet. Ein Ablenkungsjoch 8 ist an der Außenseite des Trichters 2 befestigt. Die aus der Elektronenkanonenanordnung 21 emittierten Elektronenstrahlen 20B, 20G und 20R werden mit Hilfe von von dem Ablenkungsjoch 8 erzeugten Horizontal- und Vertikalablenkungsmagnetfeldern abgelenkt, und der Leuchtstoffschirm 3 wird horizontal und vertikal durch die Lochmaske 4 abgetastet. Dadurch wird auf dem Schirm 3 ein Farbbild angezeigt.
Wie in Fig. 7A gezeigt, umfaßt die Elektronenkanonenanordnung 21 drei horizontal in einer Linie angeordnete Kathoden KB, KG und KR, (nicht gezeigte) Heizvorrichtungen zum individuellen Heizen der Kathoden KB, KG und KR und erste bis vierte Gitter G1 bis G4, die aufeinanderfolgend in regelmäßigen Abständen von den Kathoden KB, KG und KR aus in Richtung auf den Leuchtstoffschirm angeordnet sind. Die Kanonenanordnung 21 umfaßt ferner das zweigeteilte fünfte Gitter G51 und G52 zur Verwendung als erste bzw. zweite Elektrode, zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2 und ein sechstes Gitter G6 zur Verwendung als dritte Elektrode. In Fig. 7A bezeichnet die Ziffer 22 den Widerstand, der sich an einer Seite der Elektronenkanonenanordnung befindet.
Das erste und zweite Gitter G1 und G2 sind aus blattförmigen Elektroden gebildet, das dritte und vierte Gitter G3 und G4, die fünften Gitterhälften G51 und G52 und das sechste Gitter G6 sind aus ringförmigen Elektroden gebildet, und die zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2 sind einzeln aus dicken Plattenelektroden gebildet.
Entsprechend jeder der drei Kathoden KB, KG und KR sind drei ringförmige Elektronenstrahllöcher in einer Linie in jedem der ersten, zweiten, dritten und vierten Gitter G1, G2, G3 und G4 und dem fünften Gitter G51, wie in Fig. 7B gezeigt, gebildet. Entsprechend jeder der drei Kathoden KB, KG und KR sind drei praktisch rechteckige Elektronenstrahllöcher, deren längere Seiten sich in Horizontalrichtung oder Richtungen der H-Achse (H) erstrecken, in einer Linie in den Bereichen des fünften Gitters G52 auf der Seite des fünften Gitters G51 und der der Zwischenelektrode GM1, wie in Fig. 7C gezeigt, gebildet. Entsprechend jeder der drei Kathoden KB, KG und KR sind praktisch kreisförmige Elektronenstrahllöcher in einer Linie in jeder der zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2, wie in Fig. 7D gezeigt, gebildet. Entsprechend jeder der drei Kathoden KB, KG und KR sind drei praktisch rechteckige Elektronenstrahllöcher, deren längere Seiten sich in Horizontalrichtung erstrecken, in einer Linie in dem Bereich des sechsten Gitters G6 auf der Seite der Zwischenelektrode GM2, wie in Fig. 7E gezeigt, gebildet.
In dieser Elektrodenkanonenanordnung sind das zweite und vierte Gitter G2 und G4 und das dritte und fünfte Gitter G3 und G52 miteinander in einer Röhre verbunden. Eine hohe Anodenspannung Eb wird an das sechste Gitter G6 über einen Anodenpol 24 an einem Teil des Trichters 2 mit großem Durchmesser angelegt, wobei auf der Innenfläche des Tunnels 2 durch Beschichten oder dergleichen ein innerer leitender Film 25 gebildet ist, wie in Fig. 6 gezeigt. Vorgegebene Spannungen, die durch Aufteilen der Spannung Eb mittels des Widerstands 22 erhalten werden, werden individuell an das fünfte Gitter G51 und die zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2 angelegt. Auch wird eine Spannung Vd für einen dynamischen Fokus, die in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen variiert, an die in der Röhre verbundenen dritten und fünften Gitter G3 und G52 durch die luftdicht durch einen Stutzen 26 zum Verschließen des Endteils des Halses 5 gehenden Steckerstifte 27 angelegt. Außerdem werden vorgegebene Spannungen (die detailliert später genannt werden) individuell an die Kathoden KB, KG und KR und das erste und zweite Gitter G1 und G2 über die luftdicht durch den Stutzen 26 gehenden Steckerstifte 27 angelegt.
Wenn die Spannungen auf die Weise angelegt werden, bilden die Kathoden KB, KG und KR und das erste, zweite und dritte Gitter G1, G2 und G3 in der Elektronenkanonenanordnung 21 eine Elektronenstrahlbildungseinheit, die die Emission von Elektronen aus den Kathoden KB, KG und KR steuert und die emittierten Elektronen zu Elektronenstrahlern konvergiert. Die fünften Gitter G51 und G52, die zwischen Elektroden GM1 und GM2 sind, und das sechste Gitter G6 bilden eine Hauptelektronenlinseneinheit zur Fokussierung der Elektronenstrahlen aus der Elektronenstrahlformungseinheit auf den Leuchtstoffschirm 3.
Wie in Fig. 8 gezeigt umfaßt die Hauptelektronenlinseneinheit eine großformatige erste Elektronenlinse ML und eine zweite, aus einer Quadrupollinse gebildete Elektronenlinse QL3. Die erste Elektronenlinse ML wird aus dem fünften Gitter G52, zwei Zwischenelektroden GM1 und GM2 und dem sechsten Gitter G6 gebildet. Wenn die drei Elektronenstrahlen vom Zentralbereich eines Bildes in Richtung auf dessen Peripherbereich abgelenkt werden, verändert sich die an das fünfte Gitter G52 angelegte Spannung Vd für dynamischen Fokus von dem durch eine durchgezogene Linie angegebenen Niveau zu dem durch eine unterbrochene Linie angegebenen Niveau, wie in Fig. 9 gezeigt. Mit dieser Veränderung wird die zweite Quadrupolelektronenlinse QL3 zwischen den fünften Gittern G51 und G52 gebildet. Die Linse QL3 besitzt Fokussierungswirkung in Horizontalrichtung (H) und Divergenzwirkung in Vertikalrichtung (V), wie in Fig. 8 gezeigt. In der ersten Elektronenlinse ML, eine Quadrupollinse QL2, die Divergenzwirkung in Horizontalrichtung (H) und Fokussierungswirkung in Vertikalrichtung (V) aufweist, ist zwischen dem fünften Gitter G52 und der Zwischenelektrode GM1 auf der Kathodenseite gebildet, und eine zylindrische Linse CL ist zwischen den Zwischenelektroden GM1, GM2 gebildet. Auch wird eine Quadrupollinse QL1, die Fokussierungswirkung in Horizontalrichtung (H) und Divergenzwirkung in Vertikalrichtung (V) aufweist, zwischen der Zwischenelektrode GM2 und dem sechsten Gitter auf der Schirmseite gebildet.
Mit der Verwendung der in der Hauptelektronenlinseneinheit gebildeten Elektronenlinsen QL2, CL und QL1 werden die fünften Gitter G51 und G52 bei praktisch gleichen Potentialen oder bei Potentialen von mehreren hundert Volt gehalten, so daß die Wirkung der zwischen diesen Gittern G51 und G52 gebildeten zweiten Elektronenlinse QL3 sehr klein ist. Außerdem werden die praktisch von der Elektronenstrahlbildungseinheit emittierten Elektronenstrahlen 20B, 20G und 20R mittels der ersten Elektronenlinse ML, wie es durch die durchgezogenen Linien in Fig. 8 gezeigt ist, fokussiert und erreichen dann den Leuchtstoffschirm. Im Fall der Ablenkung der Elektronenstrahlen 20B, 20G und 20R in Richtung auf den Peripherbereich des Bildes wird andererseits die an das fünfte Gitter G52 angelegte Spannung Vd für dynamischen Fokus als Reaktion auf die Ablenkung erhöht und die zweite Elektronenlinse QL3, die Fokussierungswirkung in Horizontalrichtung (H) und Divergenzwirkung in Vertikalrichtung (V) aufweist, gebildet, deren Stärke der Veränderung der Spannung Vd für dynamischen Fokus zwischen den fünften Gittern G51 und G52 entspricht. Gleichzeitig wird die kombinierte Linsenstärke der Quadrupollinse QL2 und der zylindrischen Linse CL, die zwischen dem fünften Gitter G52 und der Zwischenelektrode GM1 und zwischen den Zwischenelektroden GM1, GM2 gebildet sind und Divergenz- bzw. Konvergenzwirkung in Horizontal- bzw. Vertikalwirkung besitzen, verringert. Folglich wird eine Linse mit wesentlicher Konvergierungs- und Divergenzwirkung auf Elektronenstrahlen in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung, wie dies durch unterbrochene Linien in Fig. 8 angegeben ist, in relativer Weise in einem Bereich vom fünften Gitter G51 bis zur Zwischenelektrode GM1 gebildet.
Daher kann, wenn das fünfte Gitter so zweigeteilt wird, daß die Spannung Vd für dynamischen Fokus an das andere fünfte Gitter G52, das der Zwischenelektrode GM1 gegenüberliegt, angelegt wird, zusätzlich die Elektronenlinse QL3 mit Fokussierungsrichtung in Horizontalrichtung (H) und Divergenzwirkung in Vertikalrichtung (V) in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen durch lediglich Verändern des Potentials von einer der Elektroden gebildet werden. Mit der zusätzlichen Verwendung dieser Elektronenlinse QL3 können die Elektronenstrahlen zum Fokussieren und Divergieren in zwei Stufen gebracht werden. Üblicherweise werden im Gegensatz hierzu die Elektronenstrahlen einer horizontalen Fokussierungswirkung und vertikalen Divergenzwirkung in einer Stufe mittels der einen Elektrode unterworfen. Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Empfindlichkeit mit dynamischen Fokus verbessert, und eine Ablenkungsverzerrung im Peripherbereich des Bildes kann mittels einer niedrigen Spannung für dynamischen Fokus korrigiert werden. Da sich die Quadrupollinse QL3 auf der Kathodenseite der ersten Elektronenlinse ML, die zwischen dem fünften und sechsten Gitter G52 und G6 gebildet ist, befindet, können außerdem die Elektronenstrahlen 20B, 20G und 20R in Horizontalrichtung zusammengezogen werden, bevor sie auf die Linse ML auftreffen. Dadurch wird der horizontale Durchmesser jedes Elektronenstrahls, der in Richtung auf den Peripherbereich des Bildes abgelenkt wird, verringert, wenn die Strahlen die Ablenkungsmagnetfelder passieren, wodurch ein übermäßig fokussierter Zustand verursacht wird. Infolgedessen können die Elektronenstrahlen korrigiert werden, während die Einflüsse der horizontalen Divergenzwirkung der Ablenkungsmagnetfelder verringert werden. Da die Elektronenstrahlen in bezug auf die Horizontalrichtung bei Fokussierung auf dem Leuchtstoffschirm 3 schmal sind, kann ferner eine horizontale längliche geometrische Verzerrung der Elektronenstrahlen, die schräg auf dem Schirm 3 fallen, korrigiert werden. Infolgedessen kann der horizontale Durchmesser jedes Strahl-Spots 10b im Peripherbereich des Bildes kleingemacht werden, wie in Fig. 2D und 2E gezeigt.
In der Elektronenkanonenanordnung dieses Typs ist der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektronenlinse ML und QL3 ein wichtiger Faktor. Wenn die Elektronenstrahlen abgelenkt werden, wird die zweite Elektronenlinse QL3 dazu gebracht, die Elektronenstrahlen in Horizontalrichtung zu fokussieren und sie Vertikalrichtung zu divergieren. Dabei wird die geometrische Verzerrung der Elektronenstrahlen im Peripherbereich des Leuchtstoffschirms 3 durch horizontale Fokussierungswirkung korrigiert und eine Ablenkungsaberration durch Divergenzwirkung korrigiert. Beim Korrigieren der geometrischen Verzerrung ist es wirksamer, die zweite Elektronenlinse QL3 in eine Position näher an die Kathoden KB, KG und KR zu bringen, wo der Strahldurchmesser relativ schmal ist, da die Elektronenstrahlen zu einem kleineren Durchmesser konvergiert werden können. Beim Korrigieren der Ablenkungsverzerrung ist es ratsam, die zweite Elektronenlinse QL3 näher zur ersten Elektronenlinse QL oder zum Ablenkungsjoch zu positionieren, da die Objektlage aus der Sicht des Quadrupollinsenäquivalents in den Ablenkungsmagnetfeldern zum Zeitpunkt der Korrektur näher zur Quadrupollinse verschoben ist.
Wenn die erste und zweite Elektronenlinse ML und QL3 zu nahe beieinander positioniert sind, dringt ein durch die horizontalen länglichen Elektronenstrahllöcher der zweiten Elektrode G52 der Kathodenseite, die die erste Elektronenlinse ML bildet, dringendes elektrisches Feld in die erste Elektrode G51, die die kreisförmigen Elektronenstrahllöcher aufweist und die zweite Elektronenlinse QL3 bildet, ein. Dadurch wird die auf der Kathodenseite der ersten Elektronenlinse ML zu bildende Quadrupollinsenkomponente geschwächt und die Empfindlichkeit mit dynamischen Fokus verringert, so daß die erfindungsgemäßen Wirkungen nicht in zufriedenstellender Weise genossen werden können. Daher muß sich die erste Elektrode G1 in einer solchen Position befinden, daß sie auf das elektrische Feld der ersten Elektronenlinse ML keinen Einfluß ausübt.
Im Falle eines Elektronenlinsensystems mit einer nichtkreisförmigen Apertur dringt das elektrische Feld nie über eine Entfernung gleich dem maximalen Aperturdurchmesser vor. Im Falle eines zylindrischen Elektronenlinsensystems dringt jedoch das elektrische Feld in Richtung der Symmetrieachse über eine Entfernung praktisch gleich dem Aperturdurchmesser vor. Es wird daher angenommen, daß das elektrische Feld über eine Entfernung nicht kürzer als die minimale Apertur vordringt. Vermutlich hängt jedoch der Bereich einer wesentlichen Linsenwirkung im vordringenden elektrischen Feld von etwas 70 bis 80% der Entfernung des eindringenden elektrischen Feldes ab.
Daher kann, wenn der horizontale und vertikale Durchmesser der horizontalen länglichen Elektronenstrahllöcher auf der zur dritten Elektrode G6 näheren Seite der zweiten Elektrode G52 jeweils DH2 bzw. DV2 ist, wie es in Fig. 7C gezeigt wird, die Entfernung des vordringenden elektrischen Feldes von der zweiten Elektrode G52 aus mit einem Wert praktisch in der Mitte zwischen DH2 und DV2, d. h. (DH2 + DV2)/2, geschätzt werden. Wenn die Summe der Länge L2 der zweiten Elektrode G52 und des Abstands g12 zwischen der ersten und zweiten Elektrode G51 und G52, wie in Fig. 7A gezeigt, auf 0,8 (GH2 + DV2)/2 oder mehr eingestellt wird, kann deshalb vermutlich das von der zweiten Elektrode G52 aus zu der Kathodenseite vordringende elektrische Feld nicht von der ersten Elektrode beeinflußt werden. Daher ist es notwendig, lediglich die folgende Bedingung zu erfüllen:
0,8(DH2 + DV2)/2 ≤ L2 + g12.
Wenn der Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektronenlinse ML und QL3 zu groß ist, gelangen auf der anderen Seite die in Vertikalrichtung mittels der zweiten Elektronenlinse QL3 divergierten Elektronenstrahlen durch einen Achsen-fernen Teil der ersten Elektronenlinse ML, so daß sie unter dem Einfluß der sphärischen Aberration der Linse ML fokussiert werden. Daher kann eine zufriedenstellende Divergenzwirkung nicht erhalten werden. Wenn die erste und zweite Elektronenlinse ML und QL3 in einem äußerst großen Abstand voneinander positioniert sind, können die Elektronenstrahlen in einigen Fällen gegen die die erste Elektronenlinse ML bildenden Elektroden laufen. Daher muß sich die zweite Elektronenlinse QL3 in einer solchen Position befinden, daß sie durch die sphärische Aberration der ersten Elektronenlinse ML nicht beeinflußt wird.
Im allgemeinen wird eine Elektronenlinse so konstruiert, daß ihre sphärische Aberration in dem Bereich, der 15% oder weniger des Aperturdurchmessers D von der Mittelachse eines Elektronenstrahllochs einer die Linse bildenden Elektrode bedeckt, relativ klein ist. Außerhalb des 25% des Aperturdurchmessers D bedeckenden Bereichs nimmt die sphärische Aberration dramatisch zu, so daß der Elektronenstrahl mit einer Strahlbedeckung von nicht höher als 15% des Aperturdurchmessers D fokussiert wird.
Wenn der Abstand von der Elektronenstrahlerzeugungseinheit zur zweiten Elektronenlinse QL3 und der von der Linse QL3 zur ersten Elektronenlinse ML jeweils S1 bzw. S2 ist, beträgt der Divergenzwinkel α des auf die erste Elektronenlinse ML fallenden Elektronenstrahls etwa 1,5º. Wenn die Strahlbedeckung der ersten Elektronenlinse ML 15% beträgt, gilt deshalb
(S1 + S2) · tan 1,5º - 0,15 · D
so daß die Elektronenstrahlen mit einem Winkel von etwa 2,5º in der zweiten Elektronenlinse QL3 divergieren. Wenn die Strahlbedeckung der ersten Elektronenlinse ML 25% oder weniger beträgt, gilt
S1 · tan 1,5º + S2 · tan 2,5º ≤ 0,25 D
Entsprechend erhalten wir
S2 ≤ 5,7 D.
Wenn die Mitte jeder Linse sich in der Mitte zwischen den Elektroden befindet, und wenn der Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektrode G51 und G52 und zwischen der zweiten und dritten Elektrode G52 und G6 und die Länge der zweiten Elektrode G52 jeweils g12, g23 bzw. L2 beträgt, gilt die Beziehung
S2 = L2 + (g12 + g23)/2
wenn daher die Beziehung gilt
L2 + (g12 + g23) /2 < 5,7 · D
ist daher der Einfluß der sphärischen Aberration sehr klein.
Unter Bezug auf Fig. 7A, 7B, 7C, 7D und 7E wird nun ein bevorzugtes spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Drei kreisförmige Elektronenstrahllöcher mit einem Durchmesser von 0,3 bis 1,0 mm sind im ersten und zweiten Gitter G1 und G2 entsprechend jeweils den Kathoden KB, KG und KR gebildet. Drei kreisförmige Elektronenstrahllöcher mit einem Durchmesser von 1,0 bis 3,0 mm sind in dem Bereich des dritten Gitters G3 auf der Seite des zweiten Gitters G2 gebildet. Drei kreisförmige Elektronenstrahllöcher mit einem Durchmesser von 5,5 mm sind dem Bereich des dritten Gitters G3 auf der Seite des vierten Gitters G4 und im vierten und fünften Gitter G4 und G5 gebildet. Drei praktisch rechteckige Elektronenstrahllöcher mit Vertikal- und Horizontaldurchmessern von 4,7 mm bzw. 6,2 mm sind in dem Bereich des fünften Gitters G52 auf der Seite des fünften Gitters G51 gebildet. Drei praktisch rechteckige Elektronenstrahllöcher mit Vertikal- und Horizontaldurchmessern von 4,7 bzw. 6,2 mm sind in dem Bereich des fünften Gitters G52 auf der Seite der Zwischenelektrode GM1 gebildet. Drei praktisch kreisförmige Elektronenstrahllöcher mit einem Durchmesser von 6,2 mm sind in den Zwischenelektroden GM1 und GM2 gebildet. Drei praktisch rechteckige Elektronenstrahllöcher mit Vertikal- und Horizontaldurchmessern von 4,7 mm bzw. 6,2 mm sind in dem Bereich des sechsten Gitters G6 auf der Seite der Zwischenelektrode GM2 gebildet. Zwei horizontale längliche Metallstücke sind an der Innenseite jeweils des fünften und sechsten Gitters G52 und G56 so befestigt, daß die drei Elektronenstrahlen zwischen diesen liegen. Außerdem sind die Längen G3L, G4L, G51L, G52L, GM1L, GM2L und G6L des dritten Gitters G3, des vierten Gitters G4, der fünften Gitter G51 und G52, der Zwischenelektroden GM1 und GM2 und des sechsten Gitters G6 jeweils 3,1 mm, 2,0 mm, 20,3 mm, 4,8 mm, 2,0 mm, 2,0 mm bzw. 8,6 mm. Die Abstände g34, g451, g5152, g52M1, gM1M2 und gM26 zwischen dem dritten und vierten Gitter G3 und G4, zwischen dem vierten und fünften Gitter G4 und G5, zwischen den fünften Gittern G51 und G52, zwischen dem fünften Gitter G52 und der Zwischenelektrode GM1, zwischen den Zwischenelektroden GM1 und GM2 und zwischen der Zwischenelektrode GM2 und dem sechsten Gitter G6 jeweils 0,7 mm, 0,7 mm, 0,5 mm, 0,8 mm, 0,8 mm bzw. 0,8 mm.
Durch Überlagerung von Grenzspannungen (cut-off voltages) von 100-200 V mit einem Videosignal erhaltene Spannungen werden an die Kathoden KB, KG und KR angelegt. Spannungen von 600 - 1,000 V werden an das zweite und vierte Gitter G2 und G4, mit dem ersten Gitter G1 als Masse, angelegt, und Spannungen gleich 20 bis 40% der Anodenspannung Eb werden an das dritte und fünfte Gitter G3 und G52 individuell über die Steckerstifte angelegt. Die durch Aufteilen der Anodenspannung mittels des neben der Elektronenkanonenanordnung in der Röhre befindlichen Widerstands erhaltenen Spannungen werden individuell an das fünfte Gitter G51 und die Zwischenelektroden GM1 und GM2 angelegt. Genauer gesagt wird eine zu der an das dritte Gitter G3 angelegten Spannung praktisch gleich Spannung an das fünfte Gitter G51 angelegt, eine Spannung gleich 30 bis 50% der Anodenspannung an die Zwischenelektrode GM1 angelegt und eine Spannung gleich 60 bis 80% der Anodenspannung an die Zwischenelektrode GM2 angelegt. Auch werden überlagerte Spannungen von 500 - 1,500 Vp - P an das dritte und fünfte Gitter G3 und G52 synchron mit der Ablenkung der Elektronenstrahlen angelegt.
In diesem Fall entsprechen die erste, zweite und dritte Elektrode den fünften Gittern G51 und G52 bzw. dem sechsten Gitter G6. Entsprechend sind die horizontalen und vertikalen Aperturdurchmesser DH und DV des fünften Gitters G52 auf der Seite der Zwischenelektrode GM1 jeweils 6,2 mm bzw. 4,7 mm, die Elektrodenlänge L2 oder L52 beträgt 4,8 mm, und der Elektrodenabstand g12 beträgt 0,5 mm. Wir erhalten daher
0,8(DH2 + DV2)/2 = 0,8(6,2 + 4,7)/2 = 4,36 (mm)
Andererseits gilt:
L2 + g12 = 5,3 (mm)
so daß die im vorhergehenden genannte Bedingung erfüllt wird und das in das fünfte Gitter G52 vordringende elektrische Feld nicht durch das fünfte Gitter G51 beeinflußt werden kann. Daher verringert sich die Empfindlichkeit für die Korrektur der Ablenkungsabberration nie.
Da der vertikale Durchmesser der ersten Elektronenlinse ML gleich DV ist, ist die vertikale sphärische Aberration der Linse ML im wesentlichen mit DV verbunden. Demgemäß ist der Aperturdurchmesser D oder DV gleich 4,7 mm, L2 gleich 4,8 mm, g12 gleich 0,5 mm, und g23, das praktisch gleich dem Abstand zwischen dem fünften Gitter G52 und dem sechsten Gitter G6 ist, ist gleich 6,4 mm, Wir erhalten daher
5,7D = 5,7 · 4,7 = 26,8 (mm)
Andererseits gilt:
L2 + (g12 +g23) = 4,8 + (0,5 + 6,4)/2 = 8,25 (mm),
so daß die im vorhergehenden genannte Bedingung erfüllt wird und die sphärische Aberration der ersten Elektronenlinse keinen Einfluß erfährt. Daher verringert sich die Empfindlichkeit für die Korrektur der Ablenkungsaberration nie.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der vertikale Durchmesser der drei Elektronenstrahllöcher in dem Bereich des fünften Gitters G51 auf der Seite des fünften Gitters G52 größer als ihr horizontaler Durchmesser sein, so daß sie eine praktisch rechteckige Form aufweisen, deren längere Seite sich in Vertikalrichtung erstreckt. Mit dieser Anordnung kann die Wirkung der Elektronenkanonenanordnung durch Verstärken der Quadrupollinsenwirkung der zweiten Elektronenlinse weiter verbessert werden.
Gemäß dem vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen ist die erste Elektronenlinse der Elektronenkanonenanordnung vom elektrischen Feldausbreitungstyp, die die aus der zweiten und dritten Elektrode gebildete Quadrupollinse und die dazwischen befindliche Zwischenelektroden umfaßt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt und kann auch auf eine beliebige andere Elektronenkanonenanordnung, die Quadrupollinsen mit anderen Elektronenlinsen kombiniert und die Quadrupollinseneinheit als ihre erste Elektronenlinse verwendet, angewandt werden. In diesem Fall kann das Elektronenlinsensystem beispielsweise eine Quadrupollinsenkomponente auf der Kathodenseite umfassen, oder es kann eine Kombination aus einer Quadrupollinse und einer BPF (bi-potential focus)- Elektronenlinse als die erste Elektronenlinse verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen die Wirkungen der ersten Elektronenlinse abgeschwächt und die asymmetrische zweite Elektronenlinse zum Arbeiten gebracht. Daher werden die Elektronenstrahlen mittels der ersten und zweiten Elektronenlinse in Vertikalrichtung in zwei Stufen divergiert, wodurch eine durch die Ablenkungsmagnetfelder verursachte übermäßige Konvergenz korrigiert wird. Gleichzeitig werden die Elektronenstrahlen in Horizontalrichtung vor dem Auftreffen auf die erste Elektronenlinse konvergiert oder zusammengezogen, wodurch die durch die Ablenkungsmagnetfelder laufenden Elektronenstrahlen im Übermaß konvergiert werden, um einen kleinen Horizontaldurchmesser aufzuweisen. Dadurch kann die Divergenzwirkung der Ablenkungsmagnetfelder und die geometrische Verzerrung der schräg auf den Schirm fallenden Elektronenstrahlen korrigiert werden. Durch Versorgen der zweiten Elektrode mit einer in Abhängigkeit von der Ablenkung der Elektronenstrahlen variierenden Spannung ist es außerdem möglich, zwei Elektronenlinsen mit beachtlicher Konvergenz- und Divergenzwirkung in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung bereitzustellen. Daher kann im Gegensatz zum herkömmlichen Fall, bei der nur eine Elektrode in einer Stufe zur Erzeugung der Konvergenz- und Divergenzwirkung in Horizontal- bzw. Vertikalrichtung verwendet wird, die Verzerrung der Strahl- Spots im Peripherbereich des Bildes mit einer niedrigen Spannung für dynamischen Fokus korrigiert werden. Demgemäß kann eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung hoher Auflösung erhalten werden, die erfreulicherweise eine verbesserte Empfindlichkeit mit dynamischen Fokus und kleine Strahl-Spotdurchmesser durchgängig über das Bild besitzt.

Claims

1. Eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung mit:

einem Leuchtschirm (3);

einer Elektronenkanonenanordnung (21) mit:

einem Elektronenstrahlgenerator (KB, KG, KR), der aus einer Elektrodenstruktur mit Kathoden (KB, KG, KR) gebildet ist und drei In-Line-Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) erzeugt und erste, zweite und dritte Elektroden (G51, G52, G6) aufweist, die aufeinanderfolgend von einer Kathodenseite zu dem Leuchtschirm (21) hin angeordnet sind, die den Durchgang der Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) von dem Elektronenstrahlgenerator (KB, KG, KR) erlauben, so daß die Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) auf dem Leuchtschirm (21) fokussiert werden;

einem Ablenkjoch (8) zum Veranlassen einer Ablenkung der Elektronenstrahlen von der Elektronenkanonenanordnung (21) in horizontalen und vertikalen Richtungen; und

Spannungsanlegungsmittel (Eb, Vd, 22) zum Anlegen einer konstanten Zwischenspannung an die erste Elektrode (G51), einer dynamischen Fokussierspannung an die zweite Elektrode (G52), die von im wesentlichen dem gleichen Pegel wie dem der Zwischenspannung abhängig von der Ablenkung der Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) erhöht wird, und einer konstanten hohen Spannung an die dritte Elektrode (G), die einen höheren Pegel als die Zwischenspannung aufweist, wodurch ein Elektronenlinsensystem gebildet wird;

dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem umfaßt:

eine erste Linse (ML), die zwischen den zweiten und dritten Elektroden (G52, G6) mit mindestens einer ersten asymmetrischen Linse (QL2) gebildet ist, die jeweils die Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) in den horizontalen und vertikalen Richtungen divergiert und konvergiert, und die in einem Linsen-Effekt-Bereich der ersten Elektronenlinse (ML) gebildet ist, wobei die erste asymmetrische Linse (QL2) eine variable Linsenkraft aufweist, um die Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) zu divergieren und zu konvergieren, die verstärkt wird, wenn die Strahlen (20R, 20G, 20B) zu einem Mittenbereich des Leuchtschirm (21) hin gerichtet sind, and die gedämpft wird, wenn die Strahlen (20R, 20G, 20B) in periphere Bereiche des Leuchtschirms (21) abgelenkt werden, und

eine zweite asymmetrische Linse (QL3), die zwischen den ersten und zweiten Elektroden (G51, G52) gebildet ist, die jeweils die Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) in den horizontalen und vertikalen Richtungen konvergiert und divergiert, wobei sich die zweite asymmetrische Linse (QL3) auf vorbestimmte Linsenkräfte in den horizontalen bzw. vertikalen Richtungen erhöht, wenn die Elektronenstrahlen (20R, 20G, 20B) in den peripheren Bereich von dem Mittenbereich des Leuchtschirms (21) abgelenkt werden.

2. Eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ungleichung gültig ist wie folgt:

0,8(DH + Dv)/2 ≤ 2 + g12

wobei L2 die Länge der zweiten Elektrode ML, g12 der Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden (G51, G52) und DH die Aperturabmessung in der horizontalen Richtung der zweiten Elektrode (G52) und Dv die Aperturabmessung in der vertikalen Richtung der zweiten Elektrode (G52) ist.

3. Eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ungleichung gültig ist wie folgt:

L2 + (g12 + g23)/2 < 5,7D

wobei L2 die Länge der zweiten Elektrode (G52), g12 der Abstand zwischen den ersten und zweiten Elektroden (G51, G52), g23 der Abstand zwischen den zweiten und dritten Elektroden (G52, G6) und D die Aperturabmessung auf der kurzen Seite der zweiten Elektrode (G52) ist.

4. Eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkanonenanordnung ferner erste und zweite Zwischenelektroden (GM1, GM2) aufweist, die zwischen den zweiten und dritten Elektroden (G52, G6) angeordnet sind.