NL7909232A - Kathodenstraalbuis. - Google Patents

Description

» PHN 9658 1 N.Y. Philips1 G-loeilampenfabrieken te Eindhoven Kathodenstraalbuis

De uitvinding heeft betrekking op een kathode-straalbuis voor bet weergeven van gekleurde beelden bevattende in een geëvacueerde omhulling, middelen voor het opwekken van een aantal elektronenbundels, een beeldscherm 5 bevattende een groot aantal in verschillende kleuren luminescerende gebieden en kleurselektiemiddelen bevattende een groot aantal openingen welke elke elektronenbundel toevoegen aan luminescerende gebieden van één kleur, in welke kleurselektiemiddelen een magnetisch quadrupool veld wordt opgewekt voor het vormen van een magnetische quadrupool elektronenlens in elke opening, welke luminescerende gebieden de vorm hebben van nagenoeg evenwijdige stroken ·.’ waarvan de lengterichting nagenoeg evenwijdig is aan de defocusserende richting van de quadrupoollenzen.

Een dergelijke kathodestraalbuis van het nafocus serings type , is bekend uit het Amerikaanse octrooi-schrift 4.135.111. Het doel van nafocussering is het vergroten van de helderheid van het weergegeven beeld door 2Q het vergroten van de transmissie van de kleürselektie-middeLen. Bij buizen zonder nafocussering wordt een zeer groot gedeelte, bijvoorbeeld 80 è. 85$, van de elektronen onderschept door het zogenaamde schaduwmasker. Door nafocussering toe te passen kunnen de openingen in de kleur-20 selektiemiddelen worden vergroot, aangezien ten gevolge van de focussering in de openingen de elektronenspots op het scherm aanzienlijk kleiner zijn dan de openingen, zodat er toch voldoende ruimte is tussen de elektronenspots van de verschillende elektronenbundels.

3Q Quadrupoollenzen zijn in vergelijking met axiaal- symmetrische lenzen, relatief zeer sterk aangezien het magnetische veld loodrecht op de elektronenbaan staat, waardoor met veel geringere magnetisatie kan worden vol 79 0 923 2.

PHN 9658 2 %' 9 t * staan dan bij axiaal symmetrische lenzen. Dat een quadru- poollens in één richting focusseert en in de richting loodrecht daarop defocusseert is in principe geen bezwaar als alle quadrupolen dezelfde oriëntatie hebben. Daarom 5 hebben de luminescerende gebieden van het beeldscherm de vorm van nagenoeg evenwijdige stroken waarvan de lengterichting nagenoeg evenwijdig is aan de defocusserende richting van quadrupoolienzen.

In de bekende kathodestraalbuis zijn de kleur- 10 selektiemiddelen voorzien van nagenoeg vierkante openingen waarvan een diagonaal zich in de richting van de stroken uitstrekt. Vier magneetpolen welke cyclische noord-zuid- noord-zuid zijn gemagnetiseerd bevinden zich op zijden van de vierkante openingen. De fosfor stroken, welke samen het 15 beeldscherm vormen, worden zoals gebruikelijk met een fotografisch procédé aangebracht. De kleurselektiemiddelen worden daarbij afgebeeld op een lichtgevoelige laag op het venstergedeelte van de buis. In verband met de grote transmissie van de kleurselektiemiddelen en de vorm van de 20 openingen moet de toegepaste belichtingsmethode geschikt zijn de openingen of andere delen van de kleurselektie- j middelen sterk versmald af te beelden op de lichtgevoelige laag. Dit is bij de tot nu toe bekende kathodestraalbuizen zoals beschreven in het Amerikaans octrooischrift 4.135*111 25 zeer moeilijk gebleken, hetgeen nog nader zal worden toegelicht. De uitvinding beoogt dan ook een kathodestraalbuis aan te gevên waarbij nafocussering met behulp van magnetische quadrupoolienzen mogelijk is en waarbij met een eenvoudige belichtingsmethode egale fosforstroken kunnen 30 worden verkregen. Volgens de uitvinding wordt een kathodestraalbuis van de in de eerste alinea beschreven soort gekenmerk, doordat de openingen langwerpig, in hoofdzaak zeshoekig en symmetrisch ten opzichte van hun lengteas zijn en met hun lengteassen in een aantal evenwijdige rijen ge-35 legen zijn, welke nagenoeg evenwijdig aan de stroken verlopen en de openingen van twee naast elkaar gelegen rijen ten opzichte van elkaar verschoven zijn. De kleurselektie- 7909232 %r m PHN 9658 3 middelen worden gevormd door een ferromagnetische plaat welke is voorzien van genoemde openingen, welke plaat zodanig is gemagnetiseerd dat langs de rand van elke opening cyclisch, een noordpool, een zuidpool, een noordpool en een 5 zuidpool aanwezig is. De kleurselektiemiddelen kunnen ook worden gevormd door een niet-ferromagnetische plaat welke is voorzien van genoemde openingen en van een laag magne-tiseerbaar materiaal, welke laag zodanig is gemagnetiseerd dat langs de rand van elke opening cyclisch een noordpool, M een zuidpool, een noordpool en een zuidpool aanwezig is.

De hoeken van de zeshoekige openingen zijn bij voorkeur afgerond hetgeen elektronenoptisch gunstig is. Waarom met een kathodestraalbuis volgens de uitvinding egale fosforstroken verkregen kunnen worden, wordt bij wijze van voorbeeld aan ^ de hand van een tekening nader toegelicht, waarvan figuur 1 een horizontale doorsnede van een kathodestraalbuis voor het weergeven van gekleurde beelden volgens de uitvinding voorstelt.

figuur 2 de focussering met behulp van een magne- ^ tische quadrupooilens toelicht.

figuur 3 dient ter verduidelijking van het principe van de magnetische quadrupool-focussering, figuur 4 kleurselektiemiddelen volgens de stand van de techniek geplaatst voor een beeldscherm in perspectief 25 schematisch weergeeft, figuur 5a de kleurselektiemiddelen volgens figuur 4 in aanzicht laat zien, figuur 5h de lichtintensiteitsverdeling achter de kleurselektiemiddelen tijdens het belichten bij het aan-brengen van de fosforstroken toont, figuur 6a de kleurselektiemiddelen volgens de uitvinding in aanzicht laten zien, figuur 6b de lichtintensiteitsverdeling achter de kleurselektiemiddelen volgens de uitvinding tijdens het be-lichten bij het aanbrengen van de fosforstroken laat zien en figuur 7 kleurselektiemiddelen volgens de uitvinding 7909232 V .. · PHN 9658 4 in aanzicht toont, waarvan de openingen afgeronde hoeken hebben,

De in figuur 1 weergegeven buis bevat een glazen omhulling 1, middelen 2 voor het opwekken van drie elek-5 tronenbundels 3» 4 en 5 een beeldscherm 6, kleurselektie- middelen 7 en afbuigspoelen 8, De elektronenbundels 3» ^ en 5 worden opgewekt in één vlak, het vlak van tekening van figuur 1, en worden met behulp van de afbuigspoelen 8 over het beeldscherm 6 afgebogen. Het beeldscherm 6 bestaat uit een groot aantal rood, groen, blauw luminescerende fosfor- stroken waarvan de lengterichting loodrecht op het vlak van tekening van figuur 1 staat. Bij normaal gebruik van de buis staan de fosforstroken verticaal en geeft figuur 1 dus een horizontale doorsnede van de buis weer. De kleurselektie-15 middelen 7, welke aan de hand van de figuren 3» 4,5» 6 en 7 nader zullen worden beschreven, bevatten een groot aantal openingen 9 welke in figuur 1 slechts schematisch zijn aangegeven. De drie elektronenbundels 3» 4 en 5 passeren de openingen 9 onder een kleine hoek met elkaar en treffen dientengevolge elk slechts fosforstroken van één kleur. De openingen 9 in de kleurselektiemiddelen 7 zijn dus zeer nauwkeurig gepositioneerd ten opzichte van de fosforstroken van het beeldscherm 6. In het reeds vermelde Amerikaanse octrooischrift 4,135*111 worden in de openingen 9 magnetische Z5 quadrupoollenzen gevormd voor het focusseren van de elektronenbundels. Het op zichzelf bekende principe van de magnetische quadrupoollens wordt nog eens toegelicht aan de hand van figuur 2. Vier magneetpolen welke cyclisch noord-zuid-noord-zuid (N-S-N-S-) zijn gemagnetiseerd vormen

wU

een magnetisch veld waarvan enkele veldlijnen met 10, 11, 12 en 13 zijn aangegeven. Een elektronenbundel waarvan de as samenvalt met de as 14 van de quadrupoollens en waarvan de elektronen loodrecht op het vlak van tekening naar achteren 25 bewegen, ondervindt de met de pijlen 15» 16, 17 en 18 aangegeven focusserende en defocusserende krachten. De doorsnede van de elektronenbundel wordt dus in de verticale richting uitgerekt en in de horizontale richting smaller 7909232 PHN 9658 5 gemaakt.

In figuur 3 is een dergelijke magnetische quadru-poollens schematisch in een opening 9 van de kleurselektie-middelen 7 getekend. Het verloop van de magnetisatie lang 5 de rand van de opening 9 is aangegeven met N, S, N, S zodanig dat een quadrupool veld wordt gevormd. De elektronenbundel welke de opening 9 passeert wordt gefocusseerd in het horizontaal getekende vlak en gedefocusseerd in het verticaal getekende vlak waardoor, als het beeldscherm zich 10 precies in het horizontale focuspunt bevindt, de elektronenspot 19 ontstaat. Het verdient aanbeveling niet precies op het beeldscherm 6 te focusseren, waardoor een iets bredere elektronenspot op het beeldscherm ontstaat. Het is slechts van ondergeschikte invloed op de focussering 15 wanneer de elektronenbundel de opening 9 onder een kleine hoek passeert, daardoor vindt de kleurselektie van de drie elektronenbundels 3» ^ en 5 op geheel analoge wijze plaats als in de bekende schaduwmaskerbuis. Door de sterke focussering kan de opening 9 echter veel groter zijn dan 20 in de bekende schaduwmaskerbuis waardoor veel meer elektronen het beeldscherm 6 treffen en een helderder beeld ontstaat. De defocussering in verticale richting behoeft daarbij geen bezwaar te zijn als fosforstroken worden toegepast welke evenwijdig zijn aan de lengterichting van de spot 19·

In figuur k zijncfekleurselektiemiddelen volgens de stand van de techniek weergegeven. Deze kleurselektie-middelen 7 bestaan uit een rooster van twee elkaar kruisende stellen 20 en 21 van evenwijdige strippen van zacht-magne 30 tisch materiaal. De strippen zijn op de kruispunten met elkaar verbonden met schijfjes 26, 27» 28 en 29 van permanent magnetisch materiaal. De magnetisatierichting van alle schijfjes staat loodrecht op het vlak van het rooster en is bij dit uitvoeringsvoorbeeld zodanig dat de noord-35 pool van de schijfjes naar de zijde van het elektronenkanon is gericht en de zuidpool naar de zijde van het beeldscherm Elk stel evenwijdige strippen 20 en 21 bevat 7909232 * Γ. * ΡΗΝ 9658 6 een groot aantal strippen waarvan in figuur 4 slechts de strippen 22 en 23 respectievelijk 24 en 25 die één van de vele openingen 9 van de kleurselektiemiddelen 7 definiëren zijn weergegeven. De strippen 22 en 23 vormen de noord-5 polen en de strippen 24 en 25 de zuidpolen van de quadru-poollens. Deze quadrupoollens focusseert de elektronenbundel in horizontale richting en def o-cusseert de elektronenbundel in verticale richting, waardoor de langwerpige spot 19 ontstaat op de fosforstrook Gr bestaande 10 uit een groen oplichtende fosfor. De andere elektronenbundels kunnen analoog een langwerpige spot op de fosfor-stroken R en B afbeelden respectievelijk van een rood en een blauw oplichtende fosfor. Het is duidelijk dat de langwerpige spot 19 nauwkeurig op de fosforstrook moet 15 vallen, om een kleurzuiver beeld te verkrijgen. Daarvoor is het nodig dat de fosforstroken nauwkeurig achter de openingen in de kleurselektiemiddelen zijn gelegen. Daarom wordt in de bekende schaduwmaskerkleurenbeeldbuizen steeds het schaduwmasker zelf als sjabloon gebruikt bij het langs 20 fotografische weg aanbrengen van de fosforstroken op de binnenzijde van het beeldvenster. Bij deze bekende schaduw- maskerbuizen waren de openingen echter zo smal, (ongeveer 185 yum) dat de fosforstroken verkregen konden worden door het afbeelden van rijen langwerpige door brugjes van elkaar 25 gescheiden openingen op een fotogevoelige laag op het beeldvenster met behulp van een langwerpige lichtbron in het deflektiepunt van de beeldbuis. De lengtebron wordt zo gekozen, dat de lichtverdeling achter de openingen en de brugjes een nagenoeg homogeen verloop heeft. Een 30 dergelijke belichtingstechniek is uitvoerig beschreven in de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage 7300484. Een belichting met een dergelijke langwerpige lamp door kleurselektiemiddelen volgens figuur 4 heeft echter een egaal verlicht scherm met lichtere verticale strepen tot gevolg. Dit is het gevolg van de grote maskertransraissie.

In figuur 5b is het lichtintensiteitsverloop I achter de kleurselektiemiddelen zoals weergegeven in 7909232 PHN 9658 7 figuur 5a als functie van de afstand d langs een horizontale as over het beeldvenster weergegeven. Het contrast tussen de lichtere verticale strepen en de rest van het beeldscherm is zo gering, dat zeer moeilijk goede egale ® fosforstrepen daarmee kunnen worden verkregen. De uitvinding geeft een oplossing voor deze belichtingsproblemen door een geschikte keuze van de vorm van de openingen in de kleurselektiemiddelen. In figuur 6a is de vorm van de openingen in de kleurselektiemiddelen volgens de uitvinding 10 weergegeven. Bij dergelijke openingen is het mogelijk om naast een hoge transmissie (+_ 45$) toch goede fosforstroken met behulp van de bekende fotografische technieken te verkrijgen. In figuur 6b is het intensiteitsverloop I analoog aan figuur 5"b weergegeven. Op de binnenzijde van het beeld-15 venster worden schaduwlijnen 30 verkregen welke met een positief werkend fotografisch afdruksysteem in fosforstroken kunnen worden omgezet. Voor het positief werkend afdruk-systeem kan bijvoorbeeld elektrofotografie gekozen worden.

Het zijn hier dus niet de openingen in de kleurselektie- 20 middelen die tijdens het belichten bij het aanbrengen van de fosforstroken worden afgebeeld, maar het materiaal 31 tussen de rijen openingen. In een dergelijke zeshoekige opening is het bovendien nog steeds mogelijk een goede magnetische quadrupoollens in de opening aan te brengen. In figuur 25 7 is het veldlijnenverloop schematisch aangegeven m een dergelijke zeshoekige opening. Deze opening heeft afgeronde hoeken hetgeen elektronenoptisch gunstig is. De zeshoekige openingen worden op de gebruikelijke wijze door middel van een etsproces verkregen. De in figuur 7 getoonde kleur-30 selektiemiddelen bestaan uit een 150 yum dikke plaat mag- netiseerbaar materiaal, bijvoorbeeld de bekende materialen

Cu Ni CO of Cu Ni Fe . De lengte van de openingen bedraagt ongeveer 1340 ^um en de breedte ongeveer 510yum.

De gewenste breedte b van het materiaal tussen twee rijen 35 “ openingen bedraagt ongeveer 300yum. De transmissie bedraagt in dit geval 42$. De openingen van twee naast elkaar gelegen rijen openingen zijn in dit geval een halve spoed 7909232 V -, "· PHN 9658 8 ten opzichtte van elkaar verschoven om moiré te voorkomen.

De spoed is de afstand tussen de middens van twee opeenvolgende openingen in een rij. Na het aanbrengen van de openingen wordt de plaat gemagnetiseerd, zodanig dat de in 5 figuur 7 met N en S aangegeven magneetpolen worden verkregen.

Het is ook mogelijk dergelijke kleurselektiemiddelen te vervaardigen uit materiaal dat voor magnetische registratie wordt gebruikt (zoals Ferroxdir bestaande uit BaFe^O-j^ een hard magnetische ferriet of 90$ kobalt en 10$ fosfor of 90$ nikkel en 10$ fosfor) op een niet-ferromagnetische drager van bijvoorbeeld aluminium waarin zeshoekige openingen zijn aangebracht. Het magnetiseren van dergelijke kleurselektiemiddelen geschiedt bijvoorbeeld zoals in het genoemde Amerikaans octrooischrift 4.135.111 is beschreven 15 met een soort schrijfkop met vier poolschoenen die van spoelen zijn voorzien die in de juiste richting door elektrische stroom worden doorlopen.

20 25 30 35 7909232

Claims (4)

1. Kathodestraalbuis voor het weergeven van ge kleurde heelden bevattende in een geëvacueerde omhulling, middelen voor het opwekken van een aantal elektronenbundels, een beeldscherm bevattende een groot aantal in 5 verschillende kleuren luminescerende gebieden en kleur-selektiemiddelen bevattende een groot aantal openingen welke elke elektronenbundel toevoegen aan luminescerende gebieden van één kleur, in welke kleurselektiemiddelen een magnetisch quadrupoo1 veld wordt opgewekt voor het vormen 10 van een magnetische quadrupool elektronenlens in elke opening, welke luminescerende gebieden de vorm hebben van nagenoeg evenwijdige stroken waarvan de lengterichting nagenoeg evenwijdig is aan de defocusserende richting van de quadrupoollenzen, met het kenmerk, dat de openingen langwerpig, in hoofdzaak zeshoekig en symmetrisch ten opzichte van hun lengteas zijn en met hun lengteassen in een aantal evenwijdige rijen gelegen zijn, welke nagenoeg evenwijdig aan de stroken verlopen en de openingen van twee naast elkaar gelegen rijen ten opzichte van elkaar ver- 20 schoven zijn.

2. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de hoeken van de zeshoekige openingen afgerond zijn.

3. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1 of 2, 25 met het kenmerk, dat de kleurselektiemiddelen worden gevormd door een ferromagnetische plaat welke is voorzien van genoemde openingen, welke plaat zodanig is gemagnetiseerd dat langs de rand van elke opening cyclisch een ^ noordpool, een zuidpool, een noordpool en een zuidpool aanwezig is.

4. Kathodestraalbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de kleurselektiemiddelen worden gevormd door een niet-ferromagnetische plaat welke is voorzien van genoemde openingen en van een laag magnetiseer- 35 baar materiaal, welke laag zodanig is gemagnetiseerd dat langs de rand van elke opening cyclisch een noordpool, een zuidpool, een noordpool en een zuidpool aanwezig is. 7909232