Farbelektronenstrahlröhre mit Zentrierhülse
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbelektronenstrahlröhre mit
einem in einer evakuierten Hülle vorgesehenen
in-Line-Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen dreier in einer Ebene liegender Elektronenstrahlen, die einem
Wiedergabeschirm auf dem Innenteil der evakuierten Hülle zugeführt werden, und mit
einer Ablenkeinheit zum Ablenken der Elektronenstrahlen über den Schirm, wobei das
Elektronenstrahlerzeugungssystem an dem Ende des
Elektronenstrahlerzeugungssystems, das dem Wiedergabeschirm zugewandt ist, eine Zentrierhülse aufweist, die eine
zentrale und zwei Außenöffnungen hat zum Durchlassen der drei Elektronenstrahlen.
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Solche Farbelektronenstrahlröhren sind bekannt und werden u. a. in
Fernsehempfängern und Farbmonitoren verwendet.
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Im Betrieb erzeugt die Ablenkeinheit ein elektromagnetisches Feld zur
Ablenkung der von dem In-Line-Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugten
Elektronenstrahlen über den Wiedergabeschirm. Das Ablenkfeld induziert Wirbelstrom in
die Zentrierhülse. Diese Wirbelströme beeinträchtigen die Bildqualität. Die drei
Elektronenstrahlen werden am Wiedergabeschirm konvergiert. Die Bildqualität wird u. a.
durch die Konvergenz der Strahlen am Wiedergabeschirm bestimmt.
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Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die negativen
Effekte der Wirbelströme zu reduzieren, ohne dass wesentliche Änderungen in der
Konvergenz der Elektronenstrahlen verursacht werden.
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Dazu weist die Farbelektronenstrahlröhre nach der Erfindung das
Kennzeichen auf, dass
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Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass in einer
Farbelektronenstrahlröhre nach der Erfindung das Auftreten von Wirbelströmen in der
Zentrierhülse weitgehend reduziert wird, während keine oder nur geringfügige
Konvergenzfehler eingeführt werden.
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden nachstehend anhand
einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Farbelektronenstrahlröhre nach der
Erfindung,
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Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines in der
Farbelektronenstrahlröhre nach Fig. 1 verwendeten Elektronenstrahlerzeugungssystems,
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Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer Zentrierhülse ohne Schlitze,
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Fig. 4A bis 4C eine Seitenansicht, eine Draufsicht bzw. eine
schaubildliche Darstellung einer Zentrierhülse mit Schlitzen,
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Fig. 5 eine Graphik der Abhängigkeit des Konvergenzfehlers Δ von der
Lage der Schlitze,
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Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der
Farbelektronenstrahlröhre nach der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Farbwiedergaberöhre vom In-
Line-Typ. In einer Glashülle 1, die aus einem Wiedergabefenster 2 mit einer
Frontplatte 3, einem Konus 4 und einem Hals 5 besteht, enthält dieser Hals ein integriertes
Elektronenstrahlerzeugungssystem 6, das drei Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 erzeugt,
deren Achsen in der Zeichenebene liegen. Die Achse des zentralen Elektronenstrahls 8
trifft anfangs mit der Röhrenachse zusammen. Die Innenseite der Frontplatte 3 ist mit
einer Vielzahl von Phosphorelement-Triplets versehen. Die Elemente können aus
Linien oder aus Punkten bestehen. Jedes Triplet enthält ein Element, das aus einem
blaugrün leuchtenden Phosphor besteht, ein Element, das aus einem grün leuchtenden
Phosphor besteht und einem Element, das aus einem rotgrün leuchtenden Phosphor
besteht. Alle Triplets kombiniert bilden den Wiedergabeschirm 10. Die drei
koplanaren Elektronenstrahlen werden von Ablenkmitteln, beispielsweise einem System von
Ablenkspulen 11, abgelenkt. Angeordnet vor dem Wiedergabeschirm befindet sich die
Schattenmaske 12, in der eine Vielzahl länglicher Öffnungen 13 vorgesehen ist, durch
die hindurch die Elektronenstrahlen 7, 8 und 9 gehen, die je nur auf Phosphorelemente
ein und desselben Farbtons treffen. Die Schattenmaske ist mit Hilfe von
Aufhängemitteln 14 in dem Wiedergabefenster aufgehängt. Die Anordnung umfasst weiterhin
Mittel 16 zum Liefern von Spannungen zu dem Elektronenstrahlerzeugungssystem
über Durchführungen 17. Die Farbelektronenstrahlröhre umfasst ebenfalls einen sog.
Ariodenknopf 18. Dieser Anodenknopf 18 ist eine Hochspannungsdurchführung, durch
die im Betrieb über eine leitende Schicht auf der Innenseite des Konus der Hülle, einer
dritten Fokussierungselektrode eine Hochspannung zugeführt wird.
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Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht eines
Elektronenstrahlerzeugungssystems, wie dies in der Wiedergaberöhre nach Fig. 1 verwendet wird.
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Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 umfasst eine gemeinsame
Steuerelektrode 21, die auch als G1-Elektrode bezeichnet wird, in der drei Kathoden
22, 23 und 24 befestigt sind. In diesem Beispiel bildet die G1-Elektrode die erste
Vorfokussierungselektrode des Vorfokussierungsteils des
Elektronenstrahlerzeugungssystems. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem umfasst weiterhin eine gemeinsame
plattenförmige Elektrode 25, die auch als G2-Elektrode bezeichnet wird, welche die
zweite Vorfokussierungselektrode des Vorfokussierungsteils des
Elektronenstrahlerzeugungssystems bildet. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem umfasst ferner eine
dritte gemeinsame Elektrode, die auch als G3-Elektrode bezeichnet wird, wobei diese
Elektrode zwei Subelektroden 26a und 26b umfasst (die auch als G3a- bzw. G3b-
Elektrode bezeichnet werden). Die Subelektrode 26a bildet die erste
Fokussierungselektrode und die Subelektrode 26b bildet die zweite Fokussierungselektrode. Das
Elektronenstrahlerzeugungssystem umfasst eine Endbeschleunigungselektrode 27 (die
auch als G4-Elektrode bezeichnet wird), welche die dritte Fokussierungselektrode
bildet. Alle Elektroden sind über Bügel 38 mit einem keramischen Träger 39 verbunden.
Nur einer dieser Träger ist in dieser Figur dargestellt. Der Hals der Hülle ist mit
elektrischen Durchführungen 17, wobei eine elektrische Verbindung zwischen den
Durchführungen und einigen der Elektroden in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. Das
Elektronenstrahlerzeugungssystem umfasst ebenfalls an dem dem Wiedergabeschirm
zugewandten Ende eine Zentrierhülse 28. Diese Hülse ist meistens mit Zentrierfedern
28' versehen, von denen einfachheitshalber nur eine in Fig. 2 dargestellt ist. Die
genannten Zentrierfedern bilden eine Verbindung mit der leitenden Schicht auf der
Innenseite des Konus.
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Fig. 3 zeigt eine schaubildliche Darstellung einer Zentrierhülse 28. Die
Zentrierhülse 28 ist mit drei Öffnungen 29, 30 und 31 versehen zum Durchlassen der
Elektronenstrahlen 7, 8 und 9. Die Öffnungen liegen in einer In-Line-Ebene, in dieser
Figur in der x-z-Ebene. Die Zentrierhülse besteht meistens aus einem Nicht-Eisen-
Magnetmaterial. Das von der Ablenkeinheit 11 erzeugte HF-Ablenkfeld induziert
Wirbelströme in die Zentrierhülse, wobei diese Ströme die Qualität des Bildes
beeinträchtigen. Fig. 3 zeigt mit Hilfe von Pfeilen die Intensität der Wirbelströme, wie diese
vom Erfinder berechnet wurden. Die Wirbelströme sind unter und über (gesehen in der
y-Richtung) der zentralen Öffnung 30 konzentriert.
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Die Fig. 4A bis 4C sind eine Seitenansicht, eine Draufsicht bzw. eine
schaubildliche Ansicht einer Zentrierhülse 28 mit Schlitzen 32, 33, 34 und 35. Im
Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass die Lage der Schlizte gegenüber der In-
Line-Ebene wichtig ist. Die vier Schlitze liegen im Wesentlichen spiegelsymmetrisch
gegenüber der In-Line-Ebene (der x-z-Ebene) und gegenüber einer Ebene senkrecht
zu der In-Line-Ebene durch die Mitte der zentralen Öffnung (der y-z-Ebene), wobei
eine Linie, gezogen durch zwei Schlitze gegenüber einander in Bezug auf die zentrale
Öffnung mit der In-Line-Ebene einen Winkel θslits zwischen 51 und 63 Grad
einschließt. Insbesondere ist der Winkel θslits, wobei es sich um den Winkel durch zwei
einander gegenüberliegende Schlitze und durch die zentrale Öffnung handelt, wichtig,
wie in Fig. 5 näher erläutert wird. Die Schlitze sind auf der Seite der Zentrierhülse, die
dem Wiedergabeschirm zugewandt ist, offen und haben vorzugsweise eine Länge von
wenigstens 50% der Länge der Zentrierhülse, wodurch die Effektivität der Schlitze in
Bezug auf die Reduktion der Wirbelströme gesteigert wird.
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Fig. 5 zeigt den Effekt der Einführung von Schlitzen auf den
Konvergenzfehler. Wenn ein Konvergenzfehler auftritt, treffen die Außen-Elektronenstrahlen
nicht am Wiedergabeschirm mit dem zentralen Elektronenstrahl zusammen, wobei
dieses Nicht-Zusammentreffen eine Beeinträchtigung des am Schirm wiedergegebenen
Bildes verursacht. Die Größe der Nicht-Konvergenz der Elektronenstrahlen am Schirm
in absolutem Wert ist in Fig. 5 in um gegeben. Die Punkte in Fig. 5, durch die, zur
Führung des Auges, eine gezogene Linie 51 gezeichnet ist, sind das Ergebnis von
Berechnungen für eine Zentrierhülse mit einer Länge von 20 mm. Die Kreuzungen, durch
welche die gestrichelte Linie 52 gezogen worden ist, sind das Ergebnis von
Berechnungen für eine Zentrierhülse mit einer Länge (Leistungsfaktor, siehe Fig. 3A) von 24
mm. Die Dreiecke (strichpunktierte Linie 53) entsprechen einer Zentrierhülse mit einer
Länge Leistungsfaktor von 28 mm. Zum Schluss stellen die Quadrate (Doppellinie 54)
Versuchsergebnisse dar für eine Zentrierhülse mit einer Länge Leistungsfaktor von 24
mm. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der Konvergenzfehler Δ , der aus der Einführung
der Schlitze herrührt, sehr groß (in der Größenordnung von 1000 bis 2000 um, was
deutlich beeinträchtigend ist für die Bildqualität) für einen Winkel von 90º (was zwei
Schlitzen über und unter der zentralen Öffnung 30 entspricht), ist etwas reduziert für
einen Winkel bis etwa 70º und hat ein scharfes Minimum zwischen 51º und 63º, und
wieder ansteigend zu großen Werten für kleinere Winkel. Es sei bemerkt, dass für sehr
kleine Winkel (um die 0º herum) die Konvergenzfehler ebenfalls klein sind
(Berechnungen und Versuchswerte für eine Zentrierhülse mit einer Länge von 24 mm sind in
Fig. 5 dargestellt), aber, für solche Winkel ist der wirbelstromreduzierende Effekt der
Schlitze vernachlässigbar. Ein Winkel θslits von 0º entspricht zwei Schlitzen links und
rechts der beiden Außenstrahlen. Wie aber aus Fig. 3 ersichtlich, sind in solchen Lagen
die Schlitze parallel zu den Wirbelströmen, so dass der Effekt auf die Wirbelströme
solcher Schlitze vernachlässigbar ist.
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Fig. 6 zeigt eine Elektronenstrahlröhre, für welche die Erfindung
insbesondere vorteilhaft ist. Um den Hals vor der Ablenkeinheit ist eine zusätzliche Spule
61 zum Erzeugen eines wechselnden elektromagnetischen Feldes vorgesehen. Eine
solche Spule kann beispielsweise eine Abtastgeschwindigkeitsmodulationsspule sein.
Wenn solche zusätzlichen Teilbilder verwendet werden, sind die Wirbelströme in der
Zentrierhülse besonders stark.
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Es dürfte einleuchten, dass im Rahmen der Erfindung viele
Abwandlungen möglich sind. So ist beispielsweise die Zentrierhülse mit vier Schlitzen in
Kreuzform versehen. Das Anbringen solcher Schlitze schließt zusätzliche Schlitze,
beispielsweise bei 0º und bei 90º, nicht aus.