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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
und insbesondere auf eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung, wie sie im
Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, und die eine hochauflösende Elektronenkanone
aufweist.
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Die
meisten Farbkathodenstrahlröhren
haben eine Platte bzw. ein Panel 1 und einen Trichter 2, der
integral mit dem Panel 1 ausgebildet ist, wie 1 zeigt.
Ein Leuchtstoffschirm 3 ist als Target gegenüber der
Innenfläche
des Panels 1 vorgesehen. Der Leuchtstoffschirm 3 hat
eine Anzahl dreifarbiger Segmente, die jeweils aus drei Streifen
oder Punkten verschiedener Farben bestehen. Eine Lochmaske 4 mit
einer Anzahl von Öffnungen
ist gegenüber
der Innenfläche
des Leuchtstoffschirms 3 vorgesehen. Der Trichter 2 hat
einen Hals 2, in dem eine Elektronenkanonenanordnung 7 angeordnet
ist. Die Elektronenkanonenanordnung 7 ist so gestaltet,
dass sie drei Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R emittiert.
Ein Ablenkjoch 8 ist außerhalb des Trichters 2 vorgesehen. Das
Joch 8 erzeugt horizontale und vertikale Ablenk-Magnetfelder.
Die Magnetfelder lenken die von der Anordnung 7 emittierten
Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R in einer
horizontalen und einer vertikalen Richtung ab. Die so abgelenkten
Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R werden
durch die Lochmaske 4 zum Auftreffen auf den Leuchtstoffschirm 3 gebracht.
Der Schirm 3 wird dadurch sowohl in der Horizontalrichtung
als auch in der Vertikalrichtung abgetastet. Ein Farbbild wird dadurch
am Leuchtstoffschirm 3 wiedergegeben. Ein sogenannte In-Line-Farbkathodenstrahlröhre vom
selbst-konvergierenden Typ ist in der Praxis eingesetzt worden.
Die In-Line-Farbempfangsröhre hat
eine Elektronenkanonenanordnung 7, die einen mittleren
Strahl 6G und zwei Seitenstrahlen 6B und 6R emittiert,
deren Achsen sich in der gleichen horizontalen Ebene erstrecken.
Die Elektronenkanonenanordnung hat eine Haupt-Elektronenlinse mit
einem Niederspannungsgitter und einem Hochspannungsgitter, die jeweils
drei Strahl-Führungslöcher bzw.
Leitlöcher
aufweisen. Die Löcher
zum Führen
bzw. -Leiten der seitlichen Strahlen 6B und 6R, die
in dem Niederspannungsgitter eingebracht sind, sind exzentrisch
zu den Löchern
zum Leiten der seitlichen Strahlen 6B und 6R,
die in dem Hochspannungsgitter eingebracht sind. Dank dieser spezifischen
Positionierung von Strahl-Leitlöchern
werden die drei Elektronenstrahlen in einem mittleren Teil des Leuchtstoffschirms 3 fokussiert.
Ferner ist das Ablenkjoch 8 so gestaltet, dass es ein wie
ein Nadelkissen geformtes horizontales Ablenk-Magnetfeld und ein
in Fass- bzw. Tonnenform geformtes vertikales Ablenk-Magnetfeld
erzeugt. Das nadelkissenförmige Magnetfeld
und das tonnenförmige
Magnetfeld fokussieren die drei Elektronenstrahlen 6B, 6G und 6R auf
irgendeinen Teil des Leuchtstoffschirms 3.
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Eine
Elektronenkanonenanordnung zur Verwendung bei dieser Art von Farbkathodenstrahlröhre ist
bekannt. Sie wird als vom "erweiterten
elektrischen Feldtyp" (extended
electric-field typ) bezeichnet, um die Fokussierung von Elektronenstrahlen
auf irgendeinen Teil des Leuchtstoffschirms zu verbessern. Diese
Elektronenkanonenanordnung hat eine Haupt-Elektronenlinse mit einer langen Brennweite und
einer großen
Apertur. Die Haupt-Elektronenlinse wird durch ein Verfahren geformt,
wie es in der japanischen Patentanmeldung, KOKAI, Veröffentlichungsnummern
61-39346 und 61-39347 offenbart ist. D.h., die Fokussier-Gitterstruktur
besteht nicht nur aus einem Gitter, sondern besteht aus Gittersegmenten,
und die Anodenspannung wird in Teilspannungen durch einen im Hals
der Farbkathodenstrahlröhre
angeordneten Widerstand unterteilt. Die so erhaltenen Teilspannungen
werden auf die Gittersegmente der Fokussier-Gitterstruktur aufgebracht,
welche für
eine gemäßigte Potentialverteilung
sorgt.
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Die 2A und 2B zeigen
eine Elektronenkanonenanordnung des oben beschriebenen Typs mit
erweitertem elektrischen Feld. Wie in 2A gezeigt
ist, weist die Elektronenkanonenanordnung drei Kathoden KB, KG und
KR auf, erste bis fünfte
Gitter G1 bis G5, eine Zwischenelektrode GM, ein sechstes Gitter
G6 und eine Konvergenzschale (convergence cup) 90, die
koaxial in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Die Kathoden
KB, KG und KR umfassen jeweils ein Heizelement (nicht dargestellt).
Die Kathoden KB, KG und KR, die Gitter G1 bis G6, die Elektroden
GM und die Konvergenzschale 90 sind durch eine isolierende
Halterung (nicht dargestellt) gehaltert und an dieser befestigt.
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Wie
in 2B gezeigt ist, ist ein Widerstand 100 neben
der Elektronenkanonenanordnung vorgesehen. Ein Ende 110 des
Widerstands 100 ist mit dem sechsten Gitter G6 verbunden.
Das andere Ende des Widerstands 100 ist mit dem fünften Gitter G5
verbunden. Der Widerstand 100 ist an seinem Mittenpunkt 120 mit
den Zwischenelektroden GM verbunden. Das Ende 110 des Widerstands 100 ist ebenfalls
mit einer Spannungsquelle 131 verbunden, welche eine Betriebsspannung
an die Elektronenkanonenanordnung anlegt.
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Das
erste Gitter G1 ist eine dünnplattige Elektrode
und hat drei kleine Strahl-Leitlöcher.
Das zweite Gitter G2 ist ebenfalls eine dünnplattige Elektrode und hat
drei Strahl-Leitlöcher. Das
dritte Gitter G3 umfasst eine napfförmige Elektrode 31 und
eine plattenförmige
Elektrode 32, die aneinanderliegen. Die napfförmige Elektrode 31 liegt
dem zweiten Gitter G2 gegenüber
und hat drei Strahl-Leitlöcher,
die geringfügig
größer sind
als die Strahl-Leitlöcher
des zweiten Gitters G2. Die Löcher
zum Leiten eines seitlichen Strahls, die in die ersten Gitter G1
bis G3 eingebracht sind, haben eine gemeinsame Achse. Desgleichen
haben die Löcher
zum Leiten des anderen seitlichen Strahls, die in diese Gitter G1
bis G3 eingebracht sind, eine gemeinsame Achse. Die beiden seitlichen
Strahlen wandern daher entlang den gemeinsamen Achsen der Seitenstrahl-Leitlöcher der ersten
bis dritten Gitter G1 bis G3. Die plattenförmige Elektrode 32 des
dritten Gitters G3, die dem vierten Gitter G4 gegenüberliegt,
hat drei Strahl-Leitlöcher mit
großem
Durchmesser. Das vierte Gitter G4 umfasst zwei napfförmige Elektroden 41 und 42,
die aneinanderliegen. Die Elektroden 41 und 42 weisen
jeweils drei Strahl-Leitlöcher
mit großem
Durchmesser auf. Das fünfte
Gitter G5 umfasst zwei napfförmige Elektroden 51 und 52,
eine dünnplattige
Elektrode 53 und eine dickplattige Elektrode 54.
Die napfförmigen Elektroden 51 und 52 haben
jeweils drei Strahl-Leitlöcher
mit großem
Durchmesser. Die dünnplattige Elektrode 53 hat
drei Strahl-Leitlöcher,
die in der In-Line-Richtung
länglich
sind. Die dickplattige Elektrode 54 hat drei Strahl-Leitlöcher mit
großem
Durchmesser. Die Zwischenelektrode GM ist eine dickplattige Elektrode
mit drei großen
Strahl-Leitlöchern.
Das sechste Gitter G6 umfasst eine dickplattige Elektrode 61,
eine dünnplattige
Elektrode 62 und zwei napfförmige Elektroden 63 und 64.
Die dickplattige Elektrode 61 hat drei Strahl-Leitlöcher. Die
dünnplattige Elektrode 62 hat
drei Strahl-Leitlöcher,
die in der In-Line-Richtung
länglich
sind. Die napfförmigen Elektroden 63 und 64 liegen
an ihren offenen Enden aneinander an. Die Konvergenzschale 90 ist
am Boden der napfförmigen
Elektrode 64 befestigt.
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Eine
Gleichspannung von beispielsweise etwa 100 bis 150 V wird an die
Kathoden KB, KG und KR angelegt. Ein Modulationssignal, das einem
Bild entspricht, wird ebenfalls an die Kathoden KB, KG und KR geliefert.
Das erste Gitter G1 ist mit der Erde verbunden. Das zweite Gitter
G2 und das vierte Gitter G4 sind in der Röhre miteinander verbunden.
Eine Gleichspannung von etwa 600 bis 800 V wird an das zweite und
vierte Gitter G2 bzw. G4 angelegt. Die Kathoden KB, KG und KR und
die ersten und zweiten Gitter G1 und G2 bilden einen dreipoligen
Abschnitt zum Emittieren von Elektronenstrahlen und zum Bilden eines
sog. Cross-Over. Das dritte Gitter G3 und das fünfte Gitter G5 sind in der
Röhre miteinander verbunden.
Eine Spannung von etwa 6 bis 9 V wird an das dritte und fünfte Gitter
G3 bzw. G5 angelegt und dient als Fokussierspannung. Eine Anodenspannung
von etwa 25 bis 30 kV wird an das sechste Gitter G6 angelegt.
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Das
zweite Gitter G2 und das dritte Gitter G3 bilden eine Vorfokussier-Elektronenlinse.
Die Vorfokussier-Elektronenlinse
führt eine
Vorab-Fokussierung an den von dem dreipoligen Abschnitt emittierten
Elektronenstrahlen aus. Das dritte Gitter G3, das vierte Gitter
G4 und das fünfte
Gitter G5 bilden eine Zusatz-Elektronenlinse, die eine weitere Vorfokussierung
an den Elektronenstrahlen ausführt.
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Der
neben der Elektronenkanonenanordnung vorgesehene Widerstand legt
eine Spannung an das Zwischengitter GM an. Die Spannung hat einen
Wert, der in etwa die Hälfte
der an das fünfte
und sechste Gitter G5 und G6 angelegten Spannung beträgt. In der
Elektronenkanonenanordnung bilden das fünfte Gitter G5, die Zwischenelektrode
GM und das sechste Gitter G6 zusammen eine Haupt-Elektronenlinse.
Die Haupt-Elektronenlinse fokussiert die Elektronenstrahlen schließlich auf
den Leuchtstoffschirm der Farbkathodenstrahlröhre, in die die Elektronenkanonenanordnung
aufgenommen ist. Die Haupt-Elektronenlinse
wird allgemein als Linse mit "erweitertem
elektrischen Feld" bezeichnet,
da sie um die Zwischenelektrode GM erweitert ist.
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Wie
in 2A gezeigt ist, ist die Achse jedes Lochs zum
Leiten eines seitlichen Strahls, die an diesem Ende des fünften Gitters
G5, welches der Zwischenelektrode GM gegenüberliegt, eingebracht ist, um
einen Abstand Sg1 von der Achse des Lochs zum Leiten des mittleren
Strahls, das in dieses Ende eingebracht ist, beabstandet. Die Achse
jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen Strahls, das in die Zwischenelektrode
GM eingebracht ist, ist um einen Abstand Sg2 von der Achse des mittleren
Strahls beabstandet. Die Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen
Strahls, die an demjenigen Ende des sechsten Gitters G6 eingebracht
ist, welches der Zwischenelektrode GM gegenüberliegt, ist um einen Abstand
Sg3 von der Achse des Lochs zum Leiten des mittleren Strahls beabstandet,
das in das Ende des sechsten Gitters G6 eingebracht ist. Die Abstände Sg1,
Sg2 und Sg3 haben folgende Beziehung: Sg1 ≤ Sg2 ≤ Sg3,oder Sg1 < Sg2 ≤ Sg3.
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Beide
Seitenstrahlen werden daher zu dem mittleren Strahl hin abgelenkt,
so dass die drei Elektronenstrahlen am mittleren Teil des Leuchtstoffschirms
konvergieren können.
Die drei Elektronenstrahlen werden jedoch im mittleren Teil des
Leuchtstoffschirms nicht perfekt konvergiert. Vielmehr ist die Elektronenkanonenanordnung
so gestaltet, dass sie die drei Elektronenstrahlen entweder etwas
unangemessen oder übermäßig im Zentrum
des Leuchtstoffschirms konvergiert, bevor die Elektronenkanonenanordnung
in eine Farbkathodenstrahlröhre
aufgenommen wird.
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Nach
dem Röhreneinsetzprozess
("tube-up process"), oder sobald die
Anordnung in die Farbkathodenstrahlröhre eingesetzt worden ist,
wird die Anordnung so eingestellt, dass der zweipolige Konvergenzmagnet,
der vierpolige Konvergenzmagnet und der sechspolige Konvergenzmagnet
alle um den Hals der Röhre
herum angeordnet werden, aber schließlich die Elektronenstrahlen
in der Mitte des Leuchtstoffschirms konvergieren lassen. Somit wird der
Unterschied in der Strahlkonvergierung, die sich aus dem Unterschied
bei den Bedingungen, unter denen die Kanonenanordnungen hergestellt
worden sind, eliminiert.
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Vor
ihrem Einbau in die Röhre,
kann die Anordnung so gestaltet sein, dass die drei Elektronenstrahlen
unangemessen konvergiert werden, wie bei den meisten Elektronenkanonenanordnungen.
In diesem Fall wird die Anordnung nach dem Röhreneinsetzprozess so eingestellt,
dass die seitlichen Elektronenstrahlen zu dem mittleren Elektronenstrahl hin
abgelenkt werden und mittels der Konvergenzmagnete auf die Haupt-Elektronenlinse
auftreffen.
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Wie
in 3A gezeigt ist, werden die seitlichen Elektronenstrahlen
von dem strahlemittierenden Abschnitt auf die Haupt-Elektronenlinse
aufgebracht (d.h. das fünfte
Gitter G5, die Zwischenelektrode GM und das sechste Gitter G6).
Folglich durchlaufen die seitlichen Elektronenstrahlen einen Abschnitt
mit hoher Aberration in dem Fall, in dem sie zu dem mittleren Elektronenstrahl
hin abgelenkt werden. Im Ergebnis weist der Strahlfleck 11,
den der seitliche Strahl 6B auf dem Leucht stoffschirm bildet, einen
Halo 10 auf, wie in 3B gezeigt
ist. Wie in 3B dargestellt ist, erstreckt
sich der Halo in der dem mittleren Strahl 6G in der der
In-Line-Ebene entgegengesetzten Richtung. Das gleiche gilt für den durch
den seitlichen Strahl 6R, der auf der anderen Seite des
mittleren Strahls 6G verläuft, auf dem Leuchtstoffschirm
gebildeten Strahlfleck. Somit haben die beiden seitlichen Strahlen 6B und 6R Halos, die
sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken. Infolgedessen wird
das auf dem Leuchtstoffschirm erzeugte Bild stark beeinträchtigt.
In 3A ist CM ein Konvergenzmagnet.
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Aus
EP-A-0 119 276 ist eine In-Line-Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
bekannt, die einen Elektronenstrahl-Erzeugungsabschnitt mit einer
Steuerelektrode und einer Beschleunigungselektrode aufweist, deren
seitliche Strahllöcher
so angeordnet sind, das die den seitlichen Strahllöchern gemeinsamen
Mittelachsen von der Mittelachse der seitlichen Strahllöcher an
der Endfläche
der Beschleunigungselektroden einer Fokussierelektrode versetzt
sind. Die Elektronenkanone weist ferner eine letzte Beschleunigungselektrode mit
Seitenstrahllöchern
auf, die eine gemeinsame Mittelachse an den gegenüberliegenden
Endflächen der
Fokussierelektrode aufweisen, wobei die letzte Beschleunigungselektrode
und die Mittelachsen von den den seitlichen Strahllöchern der
Steuer- und Beschleunigungselektroden gemeinsamen Mittelachsen zu
der Röhrenachsenseite
hin versetzt sind. Dieses Dokument offenbart einen Haupt-Elektronenlinsenabschnitt
zum Fokussieren der Elektronenstrahlen auf ein Target, bietet jedoch
keine spezifischen Details hierzu.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
bereitzustellen, bei der die seitlichen Elektronenstrahlen keine
horizontalen Halos aufweisen, wenn die Konvergenzmagnete die drei
Elektronenstrahlen in der Mitte des Leuchtstoffschirms konvergieren
lassen, wodurch ein Farbbild mit hoher Auflösung auf dem gesamten Leuchtstoffschirm
erzeugt werden kann.
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(1)
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung mit
den Merkmalen von Anspruch 1 oder Anspruch 8 bereitgestellt. Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Bei
der herkömmlichen
Elektronenkanonenanordnung kommt es unweigerlich zu einer starken Aberration,
wenn nur ein einseitiger Teil jedes seitlichen Strahls, der in den
Bereich der Haupt-Elektronenlinse abgelenkt wird, einen Teil des
Seitenstrahl-Führungslochs
durchläuft,
das in die Haupt-Elektronenlinse
eingebracht ist, welche eine starke Aberration aufweist, wenn die
Konvergenzmagnete die Seitenstrahlen zu der Achse des Mittelstrahl-Führungslochs
ablenken. Bei der Elektronenkanonenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist der Weg jedes Seitenstrahls im wesentlichen mit der Achse des
Lochs zum Leiten des Mittelstrahls ausgerichtet, nachdem die Konvergenzmagnete
die Seitenstrahlen abgelenkt haben. Die Haupt-Elektronenlinse hat
linke und rechte Bereiche, die den Aberrationsbereichen der Haupt-Elektronenlinse
in der In-Line-Ebene entsprechen, welche im wesentlichen die gleiche
Ablenkkraft haben. Daher werden die die beiden Bereiche der Haupt-Elektronenlinse
durchlaufenden Seitenstrahlen durch die Aberration gleich beeinflusst
und werden gleich fokussiert. Die auf dem Leuchtstoffschirm ausgebildeten
Strahlflecken, wenn die Elektronenstrahlen darauf aufgebracht werden, haben
im wesentlichen keine Halos, obwohl die seitlichen Strahlen durch
die Konvergenzmagnete zu dem mittleren Strahl hin abgelenkt worden
sind. Infolgedessen wird ein Farbbild hoher Qualität auf dem Leuchtstoffschirm
erzeugt.
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Ferner
sind bei der Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
gemäß der Erfindung
die Größen der Aperturen
in Abhängigkeit
von der Anordnung der jeweiligen Gitter in der Ausbreitungsrichtung
der Strahlen allmählich
vergrößert. Das
heißt,
die Mittelstrahl- und Seitenstrahl-Aperturen des zweiten Gitters
sind größer als
die des ersten Gitters, und die Mittelstrahl- und Seitenstrahl-Aperturen
des dritten Gitters sind größer als
die des zweiten Gitters. Somit kann die Linsenöffnung der Hauptlinse groß gestaltet
werden, so dass die im Hauptlinsenbereich, welchen die seitlichen
Strahlen durchlaufen, erzeugte Aberration gemindert werden kann.
Somit kann auch dann, wenn die seitlichen Strahlen durch den Konvergenzmagnet zu
dem mittleren Strahl hin abgelenkt werden, die auf die seitlichen
Strahlen im Hauptlinsenbereich einwirkende Aberration gemindert
werden, so dass die sich in der In-Line-Richtung erstreckenden Halos
der seitlichen Strahlen unterdrückt
werden können.
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Diese
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle erforderlichen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination
dieser beschriebenen Merkmale sein kann. Die Erfindung ist aus der
folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
besser verständlich,
in denen zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer herkömmlichen
Farbkathodenstrahlröhre,
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2A und 2B eine
Schnitt-Draufsicht bzw. eine Seiten-Schnittansicht, die schematisch
die in die herkömmliche
Farbkathodenstrahlröhre
aufgenommene Elektronenkanonenanordnung darstellen,
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3A und 3B Diagramme
zur Erläuterung
der Funktionsweise der in die herkömmliche Farbkathodenstrahlröhre aufgenommenen
Elektronenkanonenanordnung,
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4A und 4B eine
Schnitt-Draufsicht bzw. eine Seiten-Schnittansicht, die schematisch
die Elektronenkanonenanordnung gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung zeigen,
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5A und 5B Diagramme
zur Erläuterung
der Funktionsweise der in die in den 4A und 4B dargestellte
Farbkathodenstrahlröhre
aufgenommenen Elektronenkanonenanordnung,
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6A und 6B eine
Schnitt-Draufsicht bzw. eine Seiten-Schnittansicht, welche schematisch eine
Elektronenkanonenanordnung gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung darstellen, und
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7 eine
Schnitt-Draufsicht, die schematisch die Elektronenkanonenanordnung
nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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Eine
Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die 4A und 4B bzw. 5A und 5B beschrieben.
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Die 4A und 4B sind
schematische Schnittansichten der in der Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung vorgesehenen Elektronenkanonenanordnung. Die Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung ist
in dem Aufbau fast identisch mit der herkömmlichen, die in 1 gezeigt
ist. Daher wird der Aufbau der Röhre
nicht beschrieben. Hinsichtlich ihres Aufbaus wird auf 1 und
die dazugehörige
Beschreibung Bezug genommen.
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Wie
in 4A gezeigt ist, hat die Elektronenkanonenanordnung
drei Kathoden KB, KG und KR, erste bis fünfte Gitter G1 bis G5, eine
Zwischenelektrode GM, sechste Gitter G6 und eine Konvergenzschale,
die koaxial in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Die Kathoden
KB, KG und KR umfassen jeweils Einheitselemente (nicht dargestellt).
Die Kathoden KB, KG und KR, die Gitter G1 bis G6, die Elektroden
GM und die Konvergenzschale 90 sind an einer isolierenden
Halterung (nicht dargestellt) gehaltert und an dieser befestigt.
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Wie
in 4B gezeigt ist, ist ein Widerstand R neben den
Gittern vorgesehen. Ein Ende A des Widerstands R ist mit dem sechsten
Gitter G6 verbunden. Das andere Ende C des Widerstands R ist mit dem
fünften
Gitter G5 verbunden. Der Widerstand 100 ist an seinem Mittenpunkt
M mit den Zwischenelektroden GM verbunden.
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Das
erste Gitter G1 ist eine dünnplattige Elektrode
und hat drei kleine Strahl-Leitlöcher.
Das zweite Gitter G2 ist ebenfalls eine dünnplattige Elektrode und hat
drei Strahl-Leitlöcher. Das
dritte Gitter G3 umfasst eine napfförmige Elektrode und eine dickplattige
Elektrode, die aneinanderliegen. Die napfförmige Elektrode liegt dem zweiten
Gitter G2 gegenüber
und hat drei Strahl-Leitlöcher,
die geringfügig größer sind
als die Strahl-Leitlöcher
des zweiten Gitters G2. Die dickplattige Elektrode liegt dem vierten
Gitter G4 gegenüber
und hat drei Strahl-Leitlöcher
mit großem
Durchmesser. Die Löcher
zum Führen
bzw. Leiten eines seitlichen Strahls, die in die ersten bis dritten
Gittern G1 bis G3 eingebracht sind, haben eine gemeinsame Achse.
Desgleichen haben die Löcher
zum Führen
bzw. Leiten des anderen seitlichen Strahls, die in diese Gitter
G1 bis G3 eingebracht sind, eine gemeinsame Achse.
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Das
vierte Gitter G4 umfasst zwei napfförmige Elektroden, die aneinanderliegen.
Die napfförmigen
Elektroden weisen jeweils drei Strahl-Leitlöcher mit großem Durchmesser
auf. Das fünfte
Gitter G5 umfasst zwei napfförmige
Elektroden, eine dünnplattige
Elektrode und eine dickplattige Elektrode, die in der genannten
Reihenfolge von den Kathoden KR, KG und KB angeordnet sind. Die
napfförmigen
Elektroden haben jeweils drei Strahl-Leitlöcher mit großem Durchmesser
und liegen aneinander an. Die dünnplattige
Elektrode hat drei Strahl-Leitlöcher,
die in der In-Line-Richtung
langgestreckt sind. Die dickplattige Elektrode hat drei Strahl-Leitlöcher mit
großem Durchmesser. Die Zwischenelektrode GM ist eine
dickplattige Elektrode mit drei großen Strahl-Leitlöchern.
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Das
sechste Gitter G6 umfasst eine dickplattige Elektrode, eine dünnplattige
Elektrode und zwei napfförmige
Elektroden, die in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Die
dickplattige Elektrode hat drei Strahl-Leitlöcher großen Durchmessers. Die dünnplattige
Elektrode hat drei große
Strahl-Leitlöcher,
die in der In-Line-Richtung länglich
sind. Die napfförmigen
Elektroden liegen an ihren offenen Enden aneinander an. Die napfförmigen Elektroden
weisen jeweils drei Strahl-Leitlöcher
auf.
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Eine
Gleichspannung (EK) von etwa 100 bis 150 V wird an die Kathoden
KB, KG und KR angelegt. Das erste Gitter G1 ist mit der Erde verbunden.
Eine Gleichspannung (Ec2) von etwa 600 bis 800 V wird an die zweiten
und vierten Gitter G2 bzw. G4 angelegt. Eine Fokussierspannung (Ec3)
von etwa 6 bis 9 V wird an die dritten und fünften Gitter G3 bzw. G5 angelegt.
Eine Anodenspannung (Eb) von etwa 25 bis 30 kV wird an das sechste
Gitter G6 angelegt. Der neben der Elektronenkanonenanordnung vorgesehene
Widerstand R legt eine Spannung an das Zwischengitter GM an. Diese
Spannung hat einen Wert, der annähernd
etwa die Hälfte
der an die fünften
und sechsten Gitter G5 und G6 angelegten Spannungen beträgt.
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Die
Achse jedes Lochs zum Leiten eines Seitenstrahls, das in diese Elektrode
des fünften
Gitters G5, welche der Zwischenelektrode GM gegenüberliegt,
eingebracht ist, ist um einen Abstand Sg1 von der Achse des in diese
Elektrode eingebrachten Lochs zum Leiten des mittleren Strahls beabstandet. Die
Achse jedes Lochs zum Leiten eines Seitenstrahls, das in die Zwischenelektrode
GM eingebracht ist, ist um einen Abstand Sg2 von der Achse des in
die Zwischenelektrode GM eingebrachten Lochs zum Leiten des mittleren
Strahls beabstandet. Die Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen Strahls,
das in die Elektrode des sechsten Gitters G6, welches der Zwischenelektrode
GM gegenüberliegt, eingebracht
ist, ist um einen Abstand Sg3 von der Achse des in diese Elektrode
des sechsten Gitters G6 eingebrachten Lochs zum Leiten des mittleren Strahls
beabstandet. Die Achsen der in die ersten und zweiten Gitter G1
und G2 eingebrachten Löcher zum
Leiten von Seitenstrahlen sind um einen Abstand Sg0 von der gemeinsamen
Achse der Löcher zum
Leiten des Mittelstrahls beabstandet, die in die ersten und zweiten
Gitter G1 und G2 eingebracht sind. Die Abstände Sg0 bis Sg3 haben die folgende Beziehung: Sg1 < Sg2 < Sg3 < Sg0.
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Gemäß dieser
Beziehung sind die Strahl-Leitlöcher
einschließlich
derjenigen zum Leiten des mittleren Strahls, die in die Gitter G5,
GM, G6 eingebracht sind, sequentiell in dieser Reihenfolge größer. Das
heißt,
die Strahl-Leitlöcher
des fünften Gitters
G5 sind kleiner als die der Zwischenelektrode GM, und die Strahl-Leitlöcher des Gitters
G2 sind kleiner als die des dritten Gitters G3. Somit wird die folgende
Beziehung hergestellt: DG1 < DG2 < DG3.
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Wobei
DG1 jede Dimension der seitlichen und mittleren Strahl-Leitlöcher des
fünften
Gitters G5 ist, DG2 die Dimension der seitlichen und mittleren Strahl-Leitlöcher der
Zwischenelektrode GM ist und DG3 die Dimension der seitlichen und
mittleren Strahl-Leitlöcher
des sechsten Gitters G6 ist.
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Bei
der herkömmlichen
Elektronenkanonenanordnung durchlaufen die seitlichen Strahlen denjenigen
Teil der Haupt-Elektronenlinse, der sich neben den Löchern zum
Leiten des mittleren Teils befindet und der eine starke Aberration
aufweist, wenn die Wege der seitliche Elektronenstrahlen durch die
Konvergenzmagnete zu dem mittleren Strahl hin abgelenkt werden.
Bei der Elektronenkanonenanordnung des in 4A und 4B gezeigten
Aufbaus werden die Wege der seitlichen Strahlen 6B und 6R durch
die Konvergenzmagnete abgelenkt und sind daher mit der Achse der
Löcher
zum Leiten des mittleren Strahls im wesentlichen ausgerichtet, wie 5A zeigt
(in 5A ist nur der Strahl 6B dargestellt).
Dies liegt daran, dass die Löcher
zum Leiten der seitlichen Strahlen näher an den Löchern zum Leiten
des mittleren Strahls in der Haupt-Elektronenlinse liegen. Daher
haben die Strahlflecken 11, welche die seitlichen Strahlen
auf dem Leuchtstoffschirm bilden, keine Halos 10, wie 5B zeigt.
Demgegenüber
haben bei der herkömmlichen
Elektronenkanonenanordnung die Strahlflecken, welche seitliche Strahlen
bilden, einen Halo 10 mit einer Aberration in der Richtung
entgegengesetzt zum mittleren Strahl 6G in der In-Line-Ebene,
wie 3B zeigt.
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Wie
oben angegeben ist, sind die Wege der seitlichen Strahlen im wesentlichen
mit der Achse der Löcher
zum Leiten des mittleren Strahls ausgerichtet, nachdem die Konvergenzmagnete
die seitlichen Strahlen abgelenkt haben. Die seitlichen Strahlen werden
auf die gleiche Weise in den Aberrationsbereichen der Haupt-Elektronenlinse
abgelenkt. Damit können
die seitlichen Strahlen auf die gleiche Weise fokussiert werden.
Deswegen haben die von den seitlichen Strahlen gebildeten Strahlflecken
keine Halos.
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Ferner
sind die Strahl-Leitlöcher
des fünften Gitters
kleiner als die der Zwischenelektrode, die ihrerseits kleiner sind
als die des sechsten Gitters, und zwar in der gleichen Beziehung
wie die Beziehung zwischen den Abständen Sg1, Sg2 und Sg3 jeweils zwischen
der Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen Strahls und der
Achse des mittleren Strahls, das heißt Sg1 < Sg2 < Sg3.
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Folglich
kann die Haupt-Elektronenlinse eine große Apertur aufweisen, und die
Aberration der Haupt-Elektronenlinse
kann vermindert werden.
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In
der vorliegenden Erfindung haben die Abstände Sg1, Sg2 und Sg3 die folgende
Beziehung, wobei jeder Abstand zwischen der Achse jedes Lochs zum
Leiten eines seitlichen Strahls und der Achse des mittleren Strahls
vorhanden ist Sg1 < Sg2 < Sg3
Sg0.
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Auch
mit diesem Aufbau werden die gleichen Vorteile erzielt wie bei dem
in den 4A und 4B dargestellten
Aufbau.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen spezifischen Fall beschränkt. Alternativ
können
die Abstände
Sg1, Sg2 und Sg3 einen Durchschnittswert aufweisen, der kleiner
ist als der Abstand Sg0.
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In
einer weiteren Alternative ist Sg1 ≤ Sg2 < Sg0 ≤ Sg3.
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Ferner
müssen
die Strahl-Leitlöcher
des fünften
Gitters nicht kleiner sein als diejenigen der Zwischenelektrode,
die sich kleiner sein müssen
als diejenigen des sechsten Gitters, mit der gleiche Beziehung Sg1 < Sg2 < Sg3.
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Wie
oben erwähnt
wurde, sind diejenige Elektrode des fünften Gitters G5, die der Zwischenelektrode
GM gegenüberliegt,
und diejenige Elektrode des sechsten Gitters G6, die der Zwischenelektrode GM
gegenüberliegt,
dickplattige Elektroden. Stattdessen kann die Elektronenkanonenanordnung
die in den 6A und 6B gezeigte
Struktur aufweisen.
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Wie
in den 6A und 6B dargestellt ist,
umfasst derjenige Endabschnitt des fünften Gitters G5, der der Zwischenelektrode
GM gegenüberliegt,
eine dickplattige Elektrode 52 und eine Ringelektrode 53.
Die Plattenelektrode 52 hat drei große Löcher zum Führen bzw. Leiten von Elektronenstrahlen,
während
die Ringelektrode 53 eine Öffnung zum Leiten aller Elektronen
hat. Die Zwischenelektrode GM umfasst eine Plattenelektrode m2 und
zwei Ringelektroden m1 und m3. Die dickplattige Elektrode hat drei
große
Löcher
zum Leiten von Elektronenstrahlen, während die Ringelektroden m1
und m3 jeweils eine Öffnung
zum Leiten aller Elektronen haben. Derjenige Endabschnitt des sechsten
Gitters G6, welcher der Zwischenelektrode GM gegenüberliegt,
umfasst eine Plattenelektrode 62 und zwei Ringelektroden 61 und 63.
Die dickplattige Elektrode 62 hat drei große Löcher zum
Leiten von Elektronenstrahlen, während
die Ringelektroden 61 und 63 jeweils eine Öffnung zum
Leiten aller Elektronen aufweisen.
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Die
Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen Strahls, die in die
Elektrode 52 des fünften Gitters
G5 eingebracht ist, welches der Zwischenelektrode GM gegenüberliegt,
ist von der Achse des mittleren Strahls um einen Abstand Sg1 beabstandet.
Die Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen Strahls, das in
die Elektrode m2 der Zwischenelektrode GM eingebracht ist, welche
sich zwischen den fünften
und sechsten Gittern G5 und G6 befindet, ist von der Achse des mittleren
Strahls um einen Abstand Sg2 beabstandet. Die Achse jedes Lochs
zum Leiten eines seitlichen Strahls, das in die Elektrode 72 des
sechsten Gitters G6 eingebracht ist, welche der Zwischenelektrode
GM gegenüberliegt,
ist von der Achse des mittleren Strahls um einen Abstand Sg3 beabstandet.
Die Achsen der Löcher
zum Leiten von seitlichen Strahlen, die in die ersten und zweiten Gitter
G1 und G2 eingebracht sind, welche einen Elektronenstrahl-Erzeugungsabschnitt
bilden, sind von der Achse des mittleren Strahls um einen Abstand
Sg0 beabstandet. Die Abstände
Sg0 bis Sg3 haben die folgende Beziehung: Sg1 < Sg2 < Sg3 Sg0.
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Gemäß dieser
Beziehung sind die Strahl-Leitlöcher,
wie z.B. diejenigen zum Leiten des mittleren Strahls, die in die
Gitter G5, GM, G6 eingebracht sind, sequentiell in dieser Reihenfolge
größer. Das
heißt,
die Strahl-Leitlöcher
des fünften
Gitters G5 sind kleiner als die der Zwischenelektrode GM, und die
Strahl-Leitlöcher
des Gitters G2 sind kleiner als die des dritten Gitters G3. Somit
wird folgende Beziehung hergestellt: DG5 < DGM < DG6,wobei
DG1 jede Dimension der Leitlöcher
des seitlichen und mittleren Strahls des fünften Gitters G5 ist, DG2 jede
Dimension der Leitlöcher
der seitlichen und mittleren Strahlen und der Zwischenelektrode
GM ist, und DG3 jede Dimension der Leitlöcher der seitlichen und mittleren
Strahlen des sechsten Gitters G6 ist. Auch mit diesem Aufbau können die
gleichen Vorteile wie bei dem in 4A und 4B dargestellten
Aufbau erzielt werden.
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In
der in den 4A und 4B gezeigten Ausführungsform
ist es nicht einschränkend,
dass die die Haupt-Elektronenlinse
bildende Zwischenelektrode GM nur von einer Zwischenelektrode GM gebildet
wird. Das heißt,
die die Haupt- Elektronenlinse
bildende Zwischenelektrode GM kann aus zwei oder mehr Zwischenelektroden
GM1 und GM2 gebildet sein, wie in 7 gezeigt
ist. Das heißt,
die Zwischenelektroden GM1 und GM2, welche die Haupt-Elektronenlinse
bilden, sind zwischen den fünften
und sechsten Gittern G5 und G6 entlang der Durchlaufbahnen der Elektronenstrahlen
angeordnet. Die Zwischenelektroden GM1 und GM2 haben zentrale Löcher mit
einer gemeinsamen ersten Mittelachse, um den mittleren Strahl durch
diese zu lassen, und Löcher
für seitliche
Strahlen, um diese durchzulassen. Die Seitenstrahllöcher der
Zwischenelektrode GM1 haben Achsen, die um einen Abstand Sg2 (1)
jeweils von der Mittelachse beabstandet sind, und die Seitenstrahllöcher der
Zwischenelektrode GM2 haben Achsen, die jeweils um einen Abstand
Sg2 (2) von der Mittelachse beabstandet sind, wobei die Abstände Sg0,
Sg1, Sg3, Sg2(1) und Sg2 (2) die folgende Beziehung aufweisen: Sg1 < Sg2(1) ≤ Sg2(2) ≤ Sg3oder Sg1 < Sg2(1)
und Sg2(2) < Sg3,wobei
mindestens einer der Abstände
Sg1, Sg2(1), Sg2(2), Sg3 kleiner ist als der Abstand Sg0, oder alle Abstände Sg1,
Sg2, Sg3 kleiner als der Abstand Sg0, und die Strahl-Leitlöcher der
Gitter G5 einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als die Strahl-Leitlöcher der
Elektrode GM1, die Strahl-Leitlöcher
der Elektrode GM1 kleiner sind als die Strahl-Leitlöcher der
Elektrode GM2 und die Strahl-Leitlöcher der Elektrode GM2 kleiner
sind als die Strahl-Leitlöcher der
Elektrode G6. Die Haupt-Elektronenlinse ist so angeordnet, dass
die Linsen-Aberrationen symmetrisch auf die seitlichen Strahlen
in der In-Line-Ebene einwirken, wobei die seitlichen Strahlen von
dem Elektronenstrahl-Erzeugungsabschnitt emittiert werden und durch
den Konvergenzmagnet zu dem mittleren Strahl abgelenkt werden. Auch
mit diesem Aufbau können
die gleichen Vorteile erzielt werden wie bei dem in den 4A und 4B dargestellten Aufbau.
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Die
Vorteile der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind nun beschrieben worden. Für ein weitergehendes
Verständnis
der Erfindung wird die Ausführungsform
mit der in den japanischen Patentanmeldungen, KOKAI, Veröffentlichungs-Nr. 59-51440 und
62-5849 offenbarten herkömmlichen Elektronenkanonenanordnungen
verglichen.
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Bei
den in den Veröffentlichungen
Nr. 59-51440 und 62-5849 offenbarten Anordnungen unterscheidet sich
der Abstand Sg zwischen der Achse des Lochs zum Leiten des mittleren
Strahls, das in die dem zweiten Gitter G2 äquivalente Beschleunigungselektrode
eingebracht ist, und der Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen
Strahls, das in die Beschleunigungselektrode eingebracht ist, von
dem Abstand GS zwischen der Achse des Lochs zum Leiten des mittleren
Strahls, das in die mit dem dritten Gitter G3 äquivalente Konvergenzelektrode
eingebracht ist und der Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen
Strahls, das in die Konvergenzelektrode eingebracht ist. Infolgedessen
werden die seitlichen Strahlen zum mittleren Strahl hin abgelenkt. Insbesondere
bei der in der japanischen Patentanmeldung, KOKAI Veröffentlichungsnummer 59-51440
offenbarten Elektronenkanonenanordnung werden die so abgelenkten
seitlichen Strahlen nicht weiter zu dem mittleren Strahl hin abgelenkt,
während
sie die Gitter durchlaufen. Dies liegt daran, dass die Abstände Sg für die Gitter
die gleichen sind.
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Somit
unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von den in den japanischen
Patentveröffentlichungen,
KOKAI Veröffentlichungsnummern 59-51440
und 62-5849 offenbarten Elektronenkanonenanordnung in folgender
Hinsicht:
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1.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Abstand zwischen der Achse
des Lochs zum Leiten des mittleren Strahls, das in das zweite Gitter
G2 eingebracht ist, und der Achse jedes Lochs zum Leiten eines seitlichen
Strahls, des in das zweite Gitter G2 eingebracht ist, der gleiche
wie der Abstand zwischen den Achsen des Lochs zum Leiten des mittleren
Strahls, das in das dritte Gitter G3 eingebracht ist, und jedem
Loch zum Leiten eines seitlichen Strahls, das in das dritte Gitter
G3 eingebracht ist. Daher werden die seitlichen Strahlen nicht zu
dem mittleren Strahl hin abgelenkt, während sie von dem zweiten Gitter
G2, das äquivalent
mit der Beschleunigungselektrode ist, zum dritten Gitter G3 hin
wandern, das äquivalent
mit der Konvergenzelektrode ist. Im Ergebnis werden die seitlichen
Strahlen nicht von der Aberration der Elektronenlinse beeinflusst,
wenn sie von der Elektronenlinse abgelenkt werden.
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Allgemein
haben eine Beschleunigungselektrode G2 und eine Konvergenzelektrode
kleine Strahl-Leitlöcher
und die Elektronenstrahlen passieren diese Elektroden mit geringer
Geschwindigkeit. Die seitlichen Strahlen sind daher stark durch
die Aberration der Elektronenlinse beeinflusst, wenn sie von dieser
Elektronenlinse abgelenkt werden. Infolgedessen verschlechtert sich
der Fokussierzustand der seitlichen Strahlen stark. In Anbetracht
dessen ist es erwünscht,
dass die seitlichen Strahlen nicht von der Aberration der Elektronenlinse
an Positionen beeinflusst werden, an denen die Aberration stark
ist, so dass die seitlichen Strahlen einen guten Fokussierzustand
annehmen können.
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2.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die seitlichen Strahlen zu
dem mittleren Strahl nicht durch ein einziges Mittel abgelenkt.
Vielmehr werden sie durch zwei Mittel abgelenkt. Genauer gesagt
werden die seitlichen Strahlen zuerst durch die Konvergenzmagnete
CM abgelenkt, und dann durch die Haupt-Elektronenlinse, nachdem
sie das erste Gitter G1 (das heißt, eine Steuerelektrode),
das zweite Gitter G2 (das heißt,
eine Beschleunigungselektrode) und das dritte Gitter G3 (das heißt, eine
Konvergenzelektrode) durchlaufen haben. Mit anderen Worten werden
die seitlichen Strahlen durch mindestens zwei Mittel zum mittleren
Strahl hin abgelenkt. Falls die in der Elektronenkanonenanordnung
verwendete Haupt-Elektronenlinse vom erweiterten Typ sein kann,
der eine Zwischen-Elektronenlinse aufweist, so lenkt dieser die
seitlichen Strahlen zweimal ab. In diesem Fall werden die seitlichen
Strahlen durch drei Mittel abgelenkt.
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Da
beide seitlichen Strahlen allmählich
von mindestens zwei Ablenkmitteln abgelenkt werden, kann die Linsen-Aberration jedes
Ablenkmittels so weit wie möglich
reduziert werden. Somit kann die gesamte Linsen-Aberration, die
sich aus der Ablenkung der seitlichen Strahlen ergibt, stark vermindert werden.
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Wie
oben beschrieben wurde, umfasst die Farbkathodenstrahlröhrenvorrichtung
gemäß dieser Erfindung
eine Elektronenkanonenanordnung vom In-Line-Typ und ein Joch zum
Erzeugen von Magnetfeldern, welche die von der Kanonenanordnung
emittierten Elektronenstrahlen ablenken und sie auf ein Ziel bzw.
Target hin fokussieren. Die Kanonenanordnung hat einen Strahl-Erzeugungsabschnitt
und einen Haupt-Elektronenlinsenabschnitt.
Der Strahl-Erzeugungsabschnitt emittiert die drei Elektronenstrahlen,
die in der gleichen Horizontalebene verlaufen, das heißt, zwei
seitliche Elektronenstrahlen und einen mittleren Elektronenstrahl.
Der Haupt-Elektronenlinsenabschnitt
umfasst mehrere Gitter, welche die Elektronenstrahlen auf das Target
fokussieren.
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Bei
der herkömmlichen
Elektronenkanonenanordnung kommt es unweigerlich zu einer starken Aberration,
wenn nur ein einseitiger Teil jedes seitlichen Strahls, die in den
Haupt-Elektronenlinsenbereich
abgelenkt werden, diesen Teil des in die Haupt-Elektronenlinse eingebrachten
Seitenstrahl-Leitlochs
durchläuft,
der eine starke Aberration hat, wenn die Konvergenzmagnete die seitlichen Strahlen
zu der Achse des Leitlochs für
den mittleren Strahl hin ablenken. Bei der Elektronenkanonenanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Weg jedes seitlichen Strahls im wesentlichen mit
der Achse des Lochs zum Leiten des mittleren Strahls ausgerichtet,
nachdem die Konvergenzmagnete die seitlichen Strahlen abgelenkt
haben. Die Haupt-Elektronenlinse hat linke und rechte Bereiche,
die den Aberrationsbereichen der Haupt-Elektronenlinse in der In-Line-Ebene
entsprechen, welche im wesentlichen gleiche Ablenkungskraft aufweisen.
Daher werden die seitlichen Strahlen, welche beide Regionen der Haupt- Elektronenlinse durchlaufen,
gleich durch die Aberration beeinflusst und gleich fokussiert. Der
auf dem Leuchtstoffschirm erzeugte Strahlfleck, weist im wesentlichen
keine Halos auf, wenn die drei Elektronenstrahlen auf ihn aufgebracht
werden, obwohl die seitlichen Strahlen durch die Konvergenzmagnete
zu dem mittleren Strahl hin abgelenkt wurden. Infolgedessen wird
ein Farbbild hoher Qualität
auf dem Leuchtstoffschirm erzeugt.