DE936636C - Fernsehroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren und insbesondere auf Kathodenstrahlröhren, die in Fernsehempfängern oder Fernsehüberwachungsgeräten benutzt werden.

Für die Benutzung in Farbfernsehempfängern sind Kathodenstrahlröhren vorgeschlagen worden, welche eine Farbselektion dadurch bewerkstelligen, daß ein Elektronenstrahl eine Viellochblende durchsetzt, die sich vor einer Glasplatte befindet, auf welcher farbige Leuchtstoffbelegungen in gruppenweiser Anordnung angebracht sind. Die Farbselektion wird dabei durch eine vor der Abtastablenkung vor sich gehende und synchron mit der Übertragung der einzelnen den Grundfarben zugeordneten Bildhelligkeitssignale erfolgende Ablenkung bewerkstelligt, um die Einfallsrichtung des Strahls auf der Viellochblende derart zu steuern, daß der durch die Viellochblende hindurchfallende Strahl stets eine Leuchtstoff belegung von der gewünschten Farbe trifft. Neben vielen anderen Problemen bei der Konstruktion derartiger Kathodenstrahlröhren besteht vor allem das Problem, eine genaue Deckung zwischen den Löchern der Viellochblende und den Gruppen von Leuchtstoffbelegungen zu erreichen. Dieses Problem wird dadurch kompliziert, daß bei ebenen Viellochblenden und Leuchtschirmen die Parallaxe bei der Konstruktion der Viellochblende und bei der Ermittlung der jeweils richtigen Stellung für die Leuchtstoffbelegungen auf dem Schirm berücksichtigt werden muß. Diese Parallaxe ist darauf zurückzuführen, daß der Strahl auf die Ebene der Blende und des Schirms nicht senkrecht auftrifft. Außerdem erfordert in einer derartigen Röhre die Tatsache der Wärme-

ausdehnung der Blende und des Schirms noch eine Berücksichtigung. Weiterhin ist die Helligkeit einer derartigen Röhre beschränkt, da die lichte öffnung der Blendenlöcher, die vom Elektronenstrahl durchsetzt werden, theoretisch nur 33,3 °/o beträgt und aus praktischen Gründen sogar nur 10 bis 15%. Dementsprechend hat die Erfindung den Zweck, das Deckungsproblem in einer zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern dienenden Kathodenstrahlröhre zum Verschwinden zu bringen, eine Röhre zur Erzeugung hellerer Fernsehbilder zu schaffen und schließlich in einer Farbwiedergaberöhre mittels in ihr erzeugter Sekundärelektronen· Leuchtstoffbelegungen anzuregen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung soll eine Kathodenstrahlröhre mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Röhrenstirnfläche und einer in einem gewissen Abstand von ihr angebrachten Viellochelektrode mit verschiedenen Leuchtstoffbelegungen auf der der Röhrenstirnwand zugewendeten Seite der Viellochelektrode versehen werden. Auf der Innenseite der Röhrenstirnwand wird eine transparente leitfähige und se'kundäremissionsfähige Schiebt angebracht, die von den Elektronen, welche die Löcher in der die Leuchtstoffbelegungen tragenden Elektrode durchsetzen, beaufschlagt wird, und es wird die Sekundäremission dazu benutzt, die verschiedenfarbig leuchtenden Belegungen entsprechend dem Farb-Synchronisieranteil des empfangenen Fernsehsignals zu erregen.

Fig. ι zeigt schematiisch eine Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1, und Fig. 3 veranschaulicht eine mögliche Art der Anordnung der Leuchtstoffbelegungen auf der Viellochblende nach Fig. 1.

In Fig. ι ist eine Kathodenstrahlröhre dafgestellt, welche aus einem Kolben 1 mit einer kugelkalottenförmigen Stirnfläche 2 besteht, welche vorzugsweise aus Glas besteht. Konzentrisch zur Stirnwand 2 ist eine ebenfalls kugelkalottenförmige Viellochelektrode 3 vorhanden, auf welcher in regelmäßiger Verteilung die verschiedenfarbigen Leuchtstoffbelegungen zu mit 4 bezeichneten Gruppen zusammengefaßt sind. Innerhalb des Halses 5 der Kathodenstrahlröhre befindet sich ein Elektronenstrahlerzeuger, bestehend aus einem Heizfaden 6, einer Kathode 7, einer Steuerelektrode 8 und einer Fokussierungsanode 9. Die in üblicher Weise ebenfalls vorhandene zweite Anode der Kathodenstrahlröhre kann aus einem leitfähigen Überzug 10 auf der Innenseite des konusförmigen Teils des Kolbens bestehen.

Um den Hals 5 der Kathodenstrahlröhre ist in üblicher Weise ein Joch 11 angebracht, welches dazu dient, den Strahl entsprechend dem Farbsynchronisieranteil des empfangenen- Farbfernsehsignals zu versetzen, um einen neuen virtuellen > Ausgangspunkt für den Strahl zu schaffen, so daß dieser Strahl, und zwar noch bevor er seine Abtastablenkung erfährt, synchron mit dem Farbsynehronisieranteil des-Signals abgelenkt wird. Durch das Zusammenwirken des Jochs 11 und des zur Rück-. lenkung dienenden Jochs 12 wird die Auffallrichtung des Strahls auf der Elektrode 3 entsprechend dem Farbsynchronisieranteil verändert, so daß der Winkel, unter dem die Strahlen in die Löcher der Elektrode 3 eintreten, entsprechend der wiederzugebenden Farbe beeinflußt wird. Schließlich befindet sich im Röhrenhals 5 noch ein normales Ablenkjoch 13.

Der Röhre 1 wird eine hohe Gleichspannung an den Anoden 9 und 10 zugeführt, und zwar vom einer Stromquelle, die in üblicher .Weise als eine Batterie 23 dargestellt ist. Die Elektrode 3 soll vorzugsweise auf dasselbe Potential gebracht werden, wie die Innenbelegung 10, umd zwar durch eine innerhalb der Röhre liegende Verbindungsleitung 14 dieser beiden Elektroden. Die Kathode 7 ist über eine Leitung 15 geerdet.

In Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein Querschnitt durch einen Teil der Stirnwand 2 und der mit den Leuchtstoffen belegten Elektrode 3 veranschaulicht. Die Elektrode 3 ist mit symmetrisch angeordneten öffnungen 16 versehen, wobei die Leuchtstoffbelegungen jeder Belegungsgruppe 4 zu den öffnungen 16 in einer Weise symmetrisch angeordnet sind, die weiter unten an Hand der Fig. 3 noch beschrieben werden sollen. Die Innenfläche der Stirnwand 2 ist mit einer ersten Belegung 17 aus transparentem leitfähigem Material versehen, beispielsweise einem dünnen Zinnchloridfilm, .der auf die Glasoberfläche der Stirnwand aufgedampft ist. Dieser Film 17 trägt seinerseits eine Schicht 18 aus einem sekundäremissionsfähigen Stoff. Für diese Schicht 18 kann ein beliebiges transparentes sekundäremissionsfähiges Material mit einem Sekundäremissionsfaktor von etwa 5 oder 10 verwendet werden, welches auf dem Film 17 durch Aufdampfen und durch Kondensation aufgebracht werden kann. Unter anderem haben sich Magnesiumoxyd, Magnesiumfluorid, Aluminiumoxyd und Cakiumfluorid für diesen Zweck bewährt. Der tekfähige Überzug 17 wird an eine positive Gleichspannung angeschlossen, die zwischen dem Potential der Elektrode 3-und dem Potential der Kathode 7 liegt. Dieses Potential kann von der Spannungsquelle 23, wie in Fig. 1 angedeutet, durch eine Leitung 19 abgegriffen werden. - In Fig. 3 ist eine mögliche Art der Anordnung der Leuchtstoffbelegungen auf der Elektrode 3 dargestellt. Diese'Figur, welche einen Teil der Elektrode 3 von der Stirnwand 2 aus gesehen darstellt, zeigt die gegenseitige Lage der öffnungen 16, die um eine vorgegebene öffnung 16 herum in Form eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet sind. Die Leuchtstoffbelegungen 20, 21 und 22 für die rote, die blaue bzw. die grüne Lichtfarbe sind in gleichen Abständen von jedem Loch 16 angebracht. Bei einer praktisch ausgeführten Leuchtstoffelektrode nach Fig. 3 betrug der Durchmesser der Löcher ⁵/iooo Zoll (etwa 0,125 mm) und der Abstand der Löcher, von Mitte zu Mitte 'gemessen, ¹⁹/iooo Zoll (etwa 0,48 mm). Die Leuchtstoffbelegungen hatten ,

einen Durchmesser von etwa ⁸/iooo Zoll (etwa o,2 mm) und jede einzelne Belegung besaß von ihrer Mitte an bis zur Mitte der betreffenden Öffnung i6 gemessen eine Entfernung von ⁸/iooo Zoll (etwa o,2 mm).

In der beschriebenen Kathodenstrahlröhre lag der Krümmungsmittelpunkt der Elektrode 3 und der Röhrenstirnfläche 2 im Ablenkungszentrum des Ablenkjochs 13. Beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre wird die Elektrode 3 vorzugsweise auf dem hohen Potential der. zweiten Anode 10 gehalten, d. h. auf einer Gleichspannung von ganz ungefähr 10 000 Volt. Die leitfähige Schicht 17 auf der Innenseite der Stirnwand 2 wird auf ein solches Potential gegenüber der Kathode 7 gebracht, daß die Sekundäremission ein Maximum wird. Dieses Potential liegt gewöhnlich bei etwa 400 bis 600 Volt. Die Elektronen im Primärstrahl der Kathode 7 durchdringen, nachdem sie durch das Joch 11 eine Drehbewegung erfahren haben, die Löcher 16 und werden durch das Bremsfeld zwischen der Elektrode 3 und der Sekundäremissionsschicht 18 verzögert, so daß sie diese Schicht mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 500 Volt erreichen. Das elektrische Feld zwischen den beiden konzentrischen Kalottenflächen 3 und 17 besitzt einen gleichmäßigen Gradienten, so daß der Einfluß auf die Fokussierung vernachlässigbar ist. Außerdem ist dieses Feld so gerichtet, daß die vom primären Elektronenstrahl freigesetzten Sekundärelektronen in der Richtung auf die Elektrode 3 hin eine Geschwindigkeit erhalten, die nur um 500 Volt niedriger ist als die Geschwindigkeit des anfänglichen Strahls. Es wurde beobachtet, daß die Mehrzahl der Sekundär elektronen eine sehr geringe unregelmäßig gerichtete Anfangsgeschwindigkeit besitzen, so daß nur eine sehr geringe Aufspreizung des Strahls stattfindet.
Da jede öffnung 16 in der Elektrode 3 durch verschiedenfarbige Leuchtstoffbelegungen umgeben ist, wird eine Farbselektion durch Beeinflussung des Winkels, unter welchem die Primärelektronen auf die Elektrode 3 auffallen, möglich. Infolgedessen werden abhängig von dem Winkel, unter welchem der Strahl in eine der Öffnungen 16 eintritt, an einer dieser Öffnung schräg gegenüberliegenden Stelle der Schicht 18 Sekundärelektronen erzeugt, und es wird anschließend d'urch radiale Beschleunigung der erzeugten Sekundär elektronen nach der Elektrode 3 hin eine der Leuchtstoffbelegungen auf dieser Elektrode erregt. Man erkennt, daß, da jedes Loch in der Blende durch eine identische Anordnung von Leuchtstoffbelegungen umgeben ist, diese Leuchtstoffbelegungen alle mit den Löchern der Blende in der erforderlichen Deckung sind und das eingangs erwähnte Deckungsproblem somit gar nicht existiert.

Eine analytische Untersuchung der erforderlichen geometrischen Verhältnisse zeigt, daß Elektronen, welche durch die Löcher 16 in der Elektrode 3 hindurchtreten und in das Bremsfeld gelangen, die sekundäremissionsfähige Schicht genau gegenüber der jeweils zu erregenden Leuchtstoffbelegung erreichen müssen. Wegen der Verzögerung der Elektronen zwischen der Elektrode 3 und der Schicht 18 verlaufen die Elektronen nach einem schräg gerichteten Durchtritt durch eine öffnung 16 längs einer gekrümmten Bahnkurve und treffen die Schicht 18 etwa in dem doppelten Abstand von dem Durchstoßpunkt einer Normalen zur Elektrode 3 als es der Fall wäre, wenn die Elektronenbahnen in dem Gebiet zwischen der Elektrode 3 und der Schicht 18 gerade Linien wären. Infolgedessen kann die Ablenkung, die der Strahl erfahren muß, um die Farbselektion zu bewerkstelligen, erheblich verkleinert werden im Vergleich zu solchen Farbfernsehröhren, welche eine Viellochblende in Dekkung mit einer Metallplatte besitzen, welche der Träger der farbigen Leuchtstoffbelegungen ist. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird auch die zur Ablenkung erforderliche Leistung verkleinert.

Die Tatsache, daß die Elektrode 3 und die Schicht 18 kugelkalottenförmige Gestalt haben, bringt zahlreiche wichtige Vorteile mit sich. Diese bestehen unter anderem darin, daß der Primärstrahl auf die Elektrode 3 im Mittel senkrecht auftrifft und alle Löcher sowie Gruppen von Leuchtstoffbelegungen geometrisch identisch sind. Ferner erleichtert die erwähnte Tatsache die Aufrechterhaltung eines Elektronenbrennpunktes über die ganze abgetastete Fläche und ermöglicht eine besser lineare Ablenkung als es bei ebenen Röhrenstirnflächen und ebenen Schirmen möglich ist.

Eine Größe des Krümmungsradius, die sich bewährt hat, betrug etwa 24 Zoll (etwa 61 cm) für eine Röhre mit 16 Zoll (etwa 40,5 cm) Durchmesser der Stirnwand.

Außer für Farbfernsehröhren kann die Erfindung auch für Kathodenstrahlröhren für Schwarzweißempfang angewendet werden. Durch geeignete An-Ordnung der Löcher und der Leuchtstoffbelegungen auf der Elektrode 3 einer solchen Röhre läßt sich die Helligkeit nämlich ungefähr auf das Vierfache steigern, wenn man einen Sekundäremissionsfaktor von 5 für die Schicht 18 verwendet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Glaskolben mit transparenter Stirnfläche, einem Elektronenstrahlerzeuger innerhalb dieses Kolbens zur Erzeugung eines auf diese Stirnfläche hin gerichteten Elektronenstrahls und einer Viellochelektrode zwischen der Röhrenstirnfläche und dem Elektronenstrahlerzeuger, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode auf ihrer der Röhrenstirnfläche !gegenüberliegenden Seite mit Leuchtstoff belegt ist und sich ein transparenter sekundäremissionsfähiger Überzug auf der Innenseite der Röhrenstirnfläche befindet.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 für die Wiedergabe von Farbfernsehsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäremissionsfähige Überzug auf einem transparenten leitfähigen Überzug angebracht ist, daß eine Viellochelektrode zwischen dem Kathodenstrahlerzeuger und der Röhrenstirnwand" liegt, daß

auf dieser Viellochelektrode verschieden farbig leuchtende Leuchtstoffbelegungen auf der der Stirnfläche gegenüberliegenden Seite angebracht sind, und zwar in einer zu den öffnungen dieser Elektrode symmetrischen Anordnung, daß die Elektrode sich auf einer hohen Gleichspannung gegenüber der Kathode des Elektronenstrahlerzeugers befindet und der sekundäremissionsfähige Überzug auf einem Potential,

ίο welches zwischen demjenigen der Kathode und der Viellochelektrode liegt, so daß die Elektronen von der Kathode aus nach der Viellochelektrode beschleunigt werden, deren Löcher durchsetzen und die von den Primärelektronen gebildeten Sekundärelektronen von der Viellochelektrode angezogen werden und deren Leuchtstoffbelegungen· erregen, und ferner gekennzeichnet durch Mittel zwischen der Kathode und der Viellochelektrode zur Beeinflussung des Win-" 20 kels, unter welchem der Elektronenstrahl auf die Viellochelektrode auftrifft.

3. Bildröhre nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Potentials der Viellochelektrode, welches positiv gegenüber dem des Elektronenstrahlerzeugers ist, und durch Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines Potentials des sekundäremissionsfähigen Überzugs, das zwischen dem der Viellochelektrode und dem des Elektronen-Strahlerzeugers liegt, so daß die Sekundärelektronen von der Viellochelektrode angezogen werden.

4. Kathodenstrahlröhre- nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Versetzung des Strahls, um den Winkel, unter welchem die Elektronen in die öffnungen der Viellochelektrode eintreten, entsprechend dem Farbsynchronisieranteil eines empfangenen Farbfernsehsignals zu- beeinflussen, und schließlich gekennzeichnet durch eine solche Lage der verschiedenfarbigen Leuchtstoffbelegungen auf der Elektrode, daß ein Farbfernsehbild aus den empfangenen Signalen erzeugt wird.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche auf ihrer Innenseite mit einem leitfähigen Überzug aus Zinnchlorid versehen ist und daß ein transparenter Überzug aus sekundäremissionsfähigem Material auf dieser Zinnchloridschicht angebracht ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Röhrenkolben eine kugelkalottenförmige Stirnwand besitzt und eine ebenfalls kugelkalottenförmige Viellochelektrode zwischen der Kathode und der Stirnwand angeordnet ist, und daß die Krümmungsmittelpunkte der Röhrenstirnwand und der Viellochelektrode im wesentlichen mit dem Ablenkungszentrum des Kathodenstrahls zusammenfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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