DE69532441T2

DE69532441T2 - Farbkathodenstrahlröhre mit einer in-line-elektronenkanone

Info

Publication number: DE69532441T2
Application number: DE69532441T
Authority: DE
Inventors: Peter Jan ADRIAANSE; Hendricus Johannes BOHLANDER; Adrianus Willibrordus VAN DER POEL
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: US5710479A; DE69532441D1; KR970701917A; EP0754348B1; EP0754348A1; JPH09510578A; WO1996021939A1; KR200357864Y1

Description

Eine derartige Farbwiedergaberöhre ist aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. EP-A-0 487 139 bekannt.
Das Linsenfeld, das zwischen den Linsenelektroden gebildet wird und das seinerseits eine elektronenoptische Linse bildet, kann astigmatisch sein. Dadurch können die Elektronenstrahlen astigmatisch fokussiert werden, d. h. wenn die Elektronenstrahlen beispielsweise in der einen Richtung fokussiert werden, sind sie außer Fokus in der anderen Richtung. Um den Astigmatismus fein zu regeln, umfasst wenigstens eine der Linsenelektroden ein Korrekturelement zum Einstellen des Astigmatismus. Das aus EP-A-0 487 139 bekannte Korrekturelement umfasst Außenöffnungen in einem plattenförmigen Teil, wobei diese Öffnungen im Betrieb ein elektrisches Feld mit einem Sechspolanteil erzeugen um auch Sechspolanteile in der Hauptlinse auszugleichen. Die Außenöffnungen sind trapezförmig.
Die Erfinder haben erkannt, dass im Allgemeinen Korrekturelemente mehr elektronenoptische Parameter beeinflussen als nur den Astigmatismus. Insbesondere beeinflusst das Korrekturelement die Beziehung zwischen Kernnebel-Asymmetrie (manchmal auch als Fokus-Asymmetrie bezeichnet) und der Strahlverlagerung. Vorzugsweise sind die Kernnebel-Asymmetrie und die Strahlverlagerung gleichzeitig Null.
Für Korrekturelemente, wie in EP-A-0 487 139 dargestellt, ist die Beziehung zwischen Kernnebel-Asymmetrie und Strahlverlagerung derart, dass es für jeden beliebigen praktischen Entwurf einen wesentlichen Betrag an Kernnebel-Asymmetrie und/oder Strahlverlagerung gibt. In EP-A-0 487 139 ist weder von Kernnebel-Asymmetrie, noch von Strahlverlagerung die Rede.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Farbwiedergaberöhre der eingangs erwähnten An zu schaffen, für welche die Beziehung zwischen Kernnebel-Asymmetrie und Strahlverlagerung verbessert ist.
Dazu ist die Farbwiedergabeanordnung nach der vorliegenden Erfindung wie in Anspruch 1 spezifiziert.
Für derartige Formen werden die Sechspolanteile der Außenöffnungen gegenüber den Vierpolanteile der genannten Öffnungen nach Außen geschoben. Dadurch wird die Beziehung zwischen Kernnebel-Asymmetrie und Strahlverlagerung auf geeignete Weise gegenüber den in EP-A-0 487 139 dargestellten Öffnungen geändert, während das Abstimmen des Astigmatismus und des Ausgleiches von Sechspolanteilen der Hauptlinse dennoch erzielbar ist.
In EP-A 0624894 wird eine Elektronenstrahlröhre und ein Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Linsenelektroden beschrieben, die einen Teil mit drei Öffnungen aufweisen, die der anderen der Linsenelektroden zugewandt sind. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem hat aber kein Korrekturelement mit drei kolinearen Öffnungen hinter oder vor einem dieser drei Teile.
In US 4.583.024 ist eine Elektronenstrahlröhre und ein Elektronenstrahlerzeugungssystem beschrieben, das Linsenelektroden mit einem durchlöcherten Teil mit drei Öffnungen aufweist, die den anderen der Linsenelektroden zugewandt sind. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem hat aber kein Korrekturelement mit drei kolinearen Öffnungen hinter oder vor jedem dieser Teile.
In US 4.626.738 ist eine Elektronenstrahlröhre und ein Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Linsenelektroden mit einem durchlöcherten Teil beschrieben, der drei Öffnungen aufweist, die den anderen der Linsenelektroden zugewandt sind. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem weist aber kein Korrekturelement mit drei kolinearen Öffnungen hinter oder vor jedem dieser Teile auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Farbwiedergaberöhre,
2 einen Schnitt durch ein Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Korrekturelementen,
3 eine Vorderansicht eines aus EP-A 0 487 139 bekannten Korrekturelementes,
4 und 5 zwei Effekte, die ebenfalls wichtig sind für die Qualität der Röhre, die sog. Strahlverlagerung (BD) und die Kernnebel-Asymmetrie (CHA),
6 die Beziehung zwischen CHA und BD für eine Fokussierungslinse mit einer bekannten Einfügung,
7 die Beziehung zwischen CHA und BBD für eine Fokussierungslinse mit Korrekturelement mit trompetenförmigen Außenöffnungen,
8 eine Draufsicht eines Korrekturelementes nach der vorliegenden Erfindung,
9 eine schematische Darstellung der relativen Lagen von Bestandteilen der Außenöffnungen,
10a und 10b weitere Beispiele trichterförmiger Außenöffnungen.
Die Figuren sind nicht maßstabgerecht gezeichnet, wobei entsprechende Teile im Allgemeinen die gleichen Bezugszeichen haben.
1 ist ein Schnitt durch eine Farbwiedergaberöhre.
Die Farbwiedergaberöhre 1 umfasst eine evakuierte Hülle 2, die ein Wiedergabefenster 3, einen kegelförmigen Teil 4 und einen Hals 5 aufweist. In dem Hals 5 ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 vorgesehen zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen 7, 8 und 9, die (wenn nicht abgelenkt) in einer Ebene, in der In-Line-Ebene, in diesem Fall der Zeichenebene, liegen. Ein Wiedergabeschirm 10 ist auf der Innenseite des Wiedergabefensters 3 vorgesehen. Der Wiedergabeschirm 10 umfasst eine Vielzahl Phosphorelemente. Die in Rot, Grün und Blau aufleuchten. Die genannten Phosphorelemente können in Form von beispielsweise Linien oder Punkten sein. Auf ihrem Weg zu dem Wiedergabeschirm 10 werden die Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 mit Hilfe einer Ablenkeinheit 11 über den Wiedergabeschirm abgelenkt und durch eine Farbselektionselektrode 12 hindurch geführt, die vor dem Wiedergabeschirm 10 vorgesehen ist und eine dünne Metallplatte mit Öffnungen umfasst. Die drei Elektronenstrahlen gehen in einem kleinen Winkel gegenüber einander durch die Öffnungen 13 in der Farbselektionselektrode hindurch, treffen folglich je auf Phosphore nur einer einzigen Farbe. Die Farbselektionselektrode ist mit Hilfe von Aufhängemitteln 14 aufgehängt.
2 ist ein Schnitt durch ein In-Line Elektronenstrahlerzeugungssystem mit Korrekturelementen. Dieses Beispiel eines Elektronenstrahlerzeugungssystems umfasst drei Kathoden 22, 23 und 24 zum Emittieren drei koplanare Elektronenstrahlen 7, 8 und 9. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem umfasst weiterhin eine erste Gemeinschaftselektrode 25 für die drei Elektronenstrahlen, eine zweite Gemeinschaftselektrode 26, eine dritte Gemeinschaftselektrode 27 und eine vierte Gemeinschaftselektrode 28. Im Betrieb bilden die Elektroden 27, 28 ein elektronenoptisches Feld. Die genannten Elektroden 27 und 28 haben je drei Öffnungen zum Hindurchlassen der betreffenden Elektronenstrahlen. Das genannte elektronenoptische Feld fokussiert die Elektronenstrahlen auf den Wiedergabe schirm der Farbwiedergaberöhre. Die Elektrode 28 umfasst ein Korrekturelement 29 mit drei Öffnungen 30, 31, 32.
3 zeigt ein Korrekturelement, wie dies in EP-A 0 487 139 dargestellt ist. Wie in dem Bezugsmaterial erläutert, kann eine derartige Einfügung benutzt werden zum Feinabstimmen des Astigmatismus und zum Ausgleichen unerwünschter Sechspolanteile der Seitenlöcher der G3- und G4-Elektroden. Andere Effekte werden in EP-A 0 487 139 nicht beschrieben.
4 und 5 zeigen zwei Effekte, die auch für die Qualität der Röhre von Bedeutung sind, die sog. Strahlverlagerung (BD) und die Kernnebel-Asymmetrie (CHA).
Die Hauptlinse, in diesem Fall durch die Elektroden G3 und G4 gebildet, fokussieren die Elektronenstrahlen auf den Wiedergabeschirm. Bei diesem Fokussierungsvorgang können Fehler auftreten. Ein erster Fehler ist die sog. Strahlverlagerung. 4 zeigt schematisch diesen Fehler. In diesem Beispiel sind die Triode und die Hauptlinse durch die Linsen 61 und 62 schematisch angegeben. In dem Fall, dass der Elektronenstrahl in die Hauptlinse exzentrisch eintritt, ändert sich die Lage des Elektronenstrahles in der Mitte des Schirms 63, wenn die Stärke der Fokussierungslinse geändert wird, beispielsweise wenn die Spannung an G4 variiert wird (wobei die Spannungen an G3 sich nicht ändern). Die Strahlverlagerung BD wird gemeinsam gemessen als die Differenz in der Lage des Elektronenstrahles an dem Schirm 63, was auftritt, wenn eine Spannung an G4 von 20 auf 30 kV geändert wird. Der Hauptgrund, weshalb die genannte Strahlverlagerung ein Problem bildet, ist, dass die Strahlverlagerungen der außen liegenden Elektronenstrahlen R und B ein entgegengesetztes Vorzeichen haben. Dadurch führt eine Variation der Stärke der Linse, beispielsweise eine Schwankung der Spannung an G4, zu rot-blauen Konvergenzfehlern. In der Praxis kann eine Schwankung der Spannung an G4 von mehreren kV auftreten.
Ein zweiter Fehler ist die sog. Kernnebel-Asymmetrie. 5A und 5B zeigen schematisch diesen Effekt. Ein in dem Triodenteil 72 des Elektronenstrahlerzeugungssystems gebildeter Elektronenstrahl 71 tritt exzentrisch in die Hauptlinse 73 ein und wird auf den Schirm 74 fokussiert. Sphärische Aberration der Linse sorgt dafür, dass die Randstrahlen an der einen Seite durch die Hauptlinse stärker abgelenkt werden als an der anderen Seite, wodurch ein asymmetrischer Nebel 76 um den Kern 75 des Elektronenpunktes gebildet wird. Ein derartiger Nebel führt zu einer reduzierten Bildschärfe. Die Größe dieses Effektes kann als Potentialdifferenz ausgedrückt werden, d. h. eine Differenz zwischen den Potentialen an G3, so dass für die Mitte des Wiedergabeschirms die linke Seite des Kerns oder die rechte Seite des Kerns gerade nebelfrei sind. Wenn diese Differenz etwa 0 Volt ist, dann folgt der Elektronenstrahl einer sog. Koma-freien Strecke durch die Hauptlinse. Der Verlust an Schärfe wird verursacht durch die Tatsache, dass in der Praxis die höchste Spannung der zwei Fokusspannungen V_G3 eingestellt wird. 5B zeigt den Verlust an Schärfe. Die Spannung V_G3 ist auf der horizontalen Achse aufgetragen. Der Rand des Kerns 75 ist auf der vertikalen Achse dargestellt, und zwar mit Hilfe gezogener Linien; der Rand des Nebels 76 ist mit Hilfe gestrichelter Linien angegeben. Bei einem hohen Wert von V_G3 tritt kein Nebel auf. Die gezogenen Linien 81 und die gestrichelten Linien 82 stellen die Situation dar, wenn es überhaupt keine Kernnebel-Asymmetrie gibt. Wenn V_G3 < V_foc tritt ein Nebel auf. In einem derartigen Fall wird die Spannung an G3 derart eingestellt, dass V_G3 = V_foc. Die Punktgroße wird durch die Länge des Pfeils 83 angegeben. Die Linien 84 und 85 stellen die Größe der rechten Seite bzw. der linken Seite des Kerns des Punktes dar, wenn eine Kernnebel-Asymmetrie auftritt. Die Linien 86 und 87 stellen die Größe des Nebels an der rechten bzw. linken Seite des Punktes dar. In diesem Beispiel tritt Kernnebel-Asymmetrie auf, weil der Nebel auf der rechten Seite des Punktes größer ist als auf der linken Seite des Punktes. In diesem Beispiel tritt ein Nebel für die rechte Seite des Punktes auf, wenn V_G3 < V_foc.R ist und für die linke Seite des Punktes, wenn V_G3 < V_foc.L ist. Die Spannung an G3 wird derart eingestellt, dass überhaupt kein Nebel auftritt, d. h. V_G3 = V_foc.R. Die Punktgröße bei dieser Einstellung wird durch die Größe des Pfeiles 88 dargestellt. Es dürfte einleuchten, dass die Punktgröße gegenüber der idealen Größe vergrößert worden ist (keine Kernnebel-Asymmetrie). Die Kernnebel-Asymmetrie wird durch V_foc.R – V_foc.L = CHAX definiert.
6 zeigt die Beziehung zwischen der Kernnebel-Asymmetrie und der Strahlverlagerung für eine Fokussierungslinse mit einer Einfügung, wie in EP-A 0 487 139 dargestellt (die einfache Trapezform der Außenöffnungen ist in der rechten unteren Ecke der Graphik dargestellt). 7 zeigt die Beziehung für zwei verschiedene Mittenabstände p.
Für Korrekturelemente der in der rechten unteren Ecke der 6 dargestellten Form ist die Beziehung zwischen der Kernnebel-Asymmetrie und der Strahlverlagerung derart, dass es für jeden beliebigen praktischen Entwurf ein angemessener Betrag an Kernnebel-Asymmetrie und/oder Strahlverlagerung gibt.
7 zeigt die Beziehung zwischen CHA und BD für ein Korrekturelement mit trompetenförmigen Außenöffnungen, wie in der rechten unteren Ecke der genannten Figur dargestellt.
8 ist eine Draufsicht eines Korrekturelementes nach der vorliegenden Erfindung. Die Außenöffnungen sind trichterförmig. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet "trichterförmig", dass die Außenöffnungen von der zentralen Öffnung in Richtung des Außenrandes 33 des Korrekturelementes sich erweitern, wobei die oberen und unteren Ränder 34, 35 der Außenöffnungen konkav sind ("einwärts gerichtet, hohl"). Mit anderen Worten: eine derartige Form wird meistens als "trichter- oder trompetenförmig" bezeichnet, wobei das weite Ende des Trichters von der zentralen Öffnung weg gerichtet ist. In dem in 8 dargestellten Beispiel sind die Außenöffnungen als Hexagon gebildet. Dies ist eine einfach herzustellende Form. In diesem Beispiel sind die Abmessungen y1, y2, x und k etwa 3,9; 5; 5,5 bzw. 2,75 mm.
Die Öffnungen in einem Korrekturelement nach der vorliegenden Erfindung können als durch ein rechteckiges Element und ein dreieckiges Element gebildet betrachtet werden. In dem Korrekturelement nach der vorliegenden Erfindung sind das rechteckige Element und das dreieckige Element gegenüber einander verschoben, wobei das dreieckige Element in Bezug auf das rechteckige Element auswärts geschoben ist. 9 zeigt schematisch die relativen Lagen dieser Elemente. Die Auswärtsverschiebung des dreieckigen Elementes (B) gegenüber dem rechteckigen Element (A) bedeutet, dass das von dem Korrekturelement erzeugte Vierpolfeld und Sechspolfeld gegenüber einander verschoben werden. Diese Verschiebung ermöglicht eine wesentliche Änderung der CHA gegenüber der BD.
Die 10A und 10B zeigen weitere Beispiele trichterförmiger Außenöffnungen. 10B zeigt eine trichterförmige Öffnung mit gerundeten Rändern, 10A zeigt ein Oktagon.
Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung eine Farbwiedergaberöhre mit einem In-Line Elektronenstrahlerzeugungssystem mit einer Hauptfokussierungslinse mit zwei Elektroden, die je drei Öffnungen haben zum Hindurchlassen der Elektronenstrahlen, wobei wenigstens eine der genannten Elektroden ein Korrekturelement zum Korrigieren von Astigmatismus aufweist, wodurch die Verbreitung von Astigmatismus reduziert wird, wobei das genannte Korrekturelement drei Öffnungen zum Hindurchlassen der Elektronenstrahlen aufweist. Die Außenöffnungen sind trichter- oder trompetenförmig, wobei das weite Ende des Trichters oder der Trompete von der zentralen Öffnung in dem Korrekturelement weg gerichtet ist. Dadurch werden das von dem genannten Korrekturelement erzeugte Vierpolfeld und Sechspolfeld gegenüber einander verschoben. Dadurch kann Kernnebel-Asymmetrie und/oder Strahlverlagerung reduziert werden.

Claims

Farbwiedergaberöhre (1) mit einem Wiedergabeschirm (10) und einem In-Line Elektronenstrahlerzeugungssystem (6) zum Erzeugen eines zentralen, eines ersten und eines zweiten äußeren Elektronenstrahls als drei koplanare Elektronenstrahlen (7, 8, 9), mit einer Hauptlinsenstruktur mit einer ersten und einer zweiten Linsenelektrode (27, 28) zum Erzeugen eines Hauptfokussierungs-Linsenfeldes zum Fokussieren der Elektronenstrahlen an dem Wiedergabeschirm, wobei wenigstens eine der genannten ersten und zweiten Linsenelektroden einen Teil mit drei Öffnungen zum Hindurchlassen der betreffenden Elektronenstrahlen aufweist, wobei der genannte Teil der anderen Linsenelektrode der genannten Linsenelektroden zugewandt ist, und wobei an einer Stelle, die weiter von der anderen Elektrode der genannten Linsenelektroden entfernt ist als der genannte Teil, ein Korrekturelement (29) zum Feinregeln des Astigmatismus des Hauptlinsenfeldes eine zentrale, einer erste und eine zweite äußere Öffnung als drei koplanare Öffnungen (30, 31, 32) zum Hindurchlassen der betreffenden Elektronenstrahlen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Öffnungen des Korrekturelementes sich von den zentralen Öffnungen in Richtung des Außenrandes (33) des Korrekturelementes erweitern, wobei der obere und der untere Rand (34, 35) konkav ist.
Farbwiedergaberöhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Öffnungen (30, 31, 32) des Korrekturelementes (29) eine hexagonale Form haben, wobei der obere und der unterer Rand der Öffnungen konkav ist.