NL8601091A

NL8601091A - Kleurenbeeldbuis met coma-correctie.

Info

Publication number: NL8601091A
Application number: NL8601091A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-04-29
Filing date: 1986-04-29
Publication date: 1987-11-16
Also published as: KR870010601A; EP0243541A2; CN86105584A; US4754189A; JPS62262350A; EP0243541B1; CA1265839A; YU110386A; DE3688976D1; EP0243541A3

Description

f - t PHN 11732 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Kleurenbeeldbuis met coma-correctie.

\ \ \

V

De uitvinding heeft betrekking op een kleurenbeeldbuis bevattende in een geëvacueerde omhulling een electronenkanonsysteem van het "in-line"-type voor het opwekken van drie met hun assen in één vlak gelegen electronenbundels, welke electronenbundels op een 5 op een wand van de omhulling aangebracht beeldscherm convergeren en in de werkende beeldbuis over dit beeldscherm worden afgebogen in twee onderling loodrechte richtingen met behulp van een afbuigeenheid met afbuigspoelen die een eerste en een tweede afbuigveld produceren, waarbij de richting van het eerste afbuigveld evenwijdig is 10 aan het genoemd vlak, welk electronenkanonsysteem aan het naar het beeldscherm gekeerde uiteinde rond de twee buitenbundels gepositioneerde correctie-elementen uit een magnetisch permeabel materiaal bevat.

Een dergelijke kleurenbeeldbuis is bekend uit het 15 Amerikaanse octrooischrift 4.196.370. Een veel voorkomend probleem bij kleurenbeeldbuizen met een electronenkanonsysteem van het “in-line“-type is de zogenaamde lijn- en beeldcoma. Deze coma komt tot uitdrukking in het feit, dat de afmetingen van de rasters die door de drie electronenbundels op het beeldscherm geschreven worden verschillend 20 zijn. Dit is het gevolg van de excentrische ligging van de buitenste electronenbundels ten opzichte van het veld voor respectievelijk de horizontale en verticale afbuiging. In het genoemd octrooischrift is een groot aantal octrooien opgesomd, waarin gedeeltelijke oplossingen zijn aangegeven. Deze oplossingen bestaan uit het toepassen van veldvormers 25 (Engels: field shapers). Dit zijn magneetveld geleidende en/of afschermende ring- en plaatvormige elementen die aan het kanonuiteinde zijn gemonteerd en die het afbuigveld of de afbuigvelden plaatselijk langs een deel van de banen van de electronenbundels versterken of verzwakken.

30 Bij kleurenbeeldbuizen kunnen voor de afbuiging van de electronenbundels diverse soorten afbuigeenheden gebruikt worden. Bij buizen met een "in-line"-electronenkanonsysteem zijn deze afbuigeenheden 8501081 ? PHN 11732 2 meestal zelf-convergerend. Eén van de veel gebruikte afbuigeenheidsoorten is de zogenaamde hybride afbuigeenheid. Deze omvat een zadelvormige lijnspoel en een toroide beeldspoel. Door de toegepaste wikkeltechniek voor het vervaardigen van de beeldspoel is het 5 niet mogelijk de spoel geheel zelf-convergerend te maken. Gewoonlijk wordt een wikkelingverdeling gekozen, die zodanig is dat er een bepaalde convergentiefout overblijft, de zogenaamde coma. Deze comafout komt bijvoorbeeld tot uitdrukking in een groter raster (horizontaal en verticaal) voor de buitenste bundels ten opzichte van de middenbundel.

10 De horizontale en verticale afbuiging van de middelste bundel is kleiner dan die van de buitenste. Dit wordt, zoals onder andere in het genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.196.370 is beschreven, onder andere gecorrigeerd door rond de buitenbundels elementen uit een materiaal met een hoge magnetische permeabiliteit aan te brengen (bijvoorbeeld van mu-15 metaal). Door deze elementen wordt het randveld ter plaatse van de buitenste electronenbundels wat afgeschermd, waardoor deze bundels wat minder worden afgebogen en de comafout wordt verminderd.

Daarbij doen zich twee problemen voor. Het eerste probleem is dat de afscherming van de buitenste electronenbundels ook 20 tot gevolg heeft dat deze bundels minder zijn afgebogen op de plaats waar in de beeldafbuigspoel het beeld astigmatisme wordt gecorrigeerd. Aangezien het (tonvormige = negatieve 6-pool) beeldafbuigveld alleen maar een astigmatisme correctie kan uitvoeren bij gratie van de voorafbuiging, wordt de astigmatisme correctie van de beeldspoel 25 minder. Nu kan dit wel gecorrigeerd worden door het electronenkanon als geheel verder van het scherm, en dus van de spoel af, te positioneren maar dat heeft dan een beeldbuis met een grotere inbouwdiepte tot gevolg. Een andere oplossing kan zijn het aanbrengen van een extra tonvormige component in het afbuigveld van de beeldspoel, maar dat doet 30 weer de behoeften aan coma-correctie toenemen. Een tweede probleem dat zich voordoet, is dat de correctie van de beeldcoma (Y-coma) anisotroop is. M.a.w. de correctie in de hoeken is minder dan de correctie op het einde van de beeldas. Dit wordt veroorzaakt door de positieve “lens1'-werking van de lijnspoel (ongeveer kwadratisch met de lijnafbuiging) 35 voor verticale bundelverplaatsingen. (De beeldspoel heeft een overeenkomstige lenswerking maar die draagt niet bij tot het onderhavige anisotrope effect). Het wegwerken van zo'n anisotrope Y-coniafout door ' > ·* 0 : "i

- V v J

r' < PHN 11732 3 aanpassen van de wikkelverdeling van de spoelen is een gecompliceerde zaak en introduceert vaak anisotrope X-coma.

De uitvinding beoogt een kleurenbeeldbuis aan te geven waarbij het mogelijk is de beeldcomafouten op de beeldas en in de hoeken 5 gelijkelijker te corrigeren en waarbij de coma-correctie, per mm gecorrigeerde beeldcoma, een verminderde invloed heeft op het beeldastigmatisme, zonder dat het nodig is de wikkelverdeling van de spoelen noemenswaard aan te passen.

Daartoe wordt een kleurenbeeldbuis van de in de eerste 10 alinea genoemde soort gekenmerkt, doordat de correctie-elementen zijn geplaatst op posities waar de buitenbundels een substantiële voorafbuiging hebben ondergaan. In veel gevallen zal deze voorafbuiging tenminste 1 mm moeten bedragen. In de praktijk werden zeer goede resultaten verkregen wanneer de correctie-elementen waren geplaatst op 15 posities waar de buitenbundels een voorafbuiging in verticale richting van 1 a 2 mm hadden ondergaan. Daardoor komen de (veldafschermende)elementen dichter bij of zelfs in het magnetische afbuigveld te staan. Een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt in dit verband gekenmerkt, doordat de axiale positie van de correctie-20 elementen nietverder van het beeldscherm verwijderd is dan de axiale positie van het kanonzijdige uiteinde van de afbuigspoel voor het tweede afbuigveld.

De uitvinding berust op het inzicht dat de beeldastigmatisme werking van de negatieve 6-pool component in het 25 beeldafbuigveld alleen werkt bij gratie van voorafbuiging ter plaatse van die 6-pool en dat deze minder wordt aangetast naarmate de correctie-elementen zich dichter bij het scherm bevinden. Verder berust de uitvinding op het inzicht dat het probleem van de anisotrope Y-coma is te reduceren door op geschikte wijze gebruik te maken van de Z-30 afhankelijkheid van de anisotrope Y-coma.

Deze afhankelijkheid houdt in dat naarmate de coma-correctie plaatsvindt op een grotere afstand (in de Z-richting) tot de door de lijnafbuigspoel gevormde "lens", de werking van die "lens" effectiever wordt, waardoor de coma-correctie een sterker anisotroop 35 karakter krijgt.

. Om de correctie-elementen op een positie te plaatsen die dichter bij het beeldscherm ligt dan gebruikelijk, kan men het S δ ö1091 ï ï· PHN 11732 4 (conventionele) electronenkanonsysteem dichter bij het beeldscherm positioneren. Een door de uitvinding geboden alternatief is om het electronenkanonsysteem naar het beeldscherm toe te verlengen, en wel zodanig dat de afstand tussen de correctie-elementen en de focusspleet 5 vergroot wordt. Bij conventionele systemen is deze afstand minder dan 10 mm. Een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de correctie-elementen op een afstand van tenminste 10 mm, en bij voorkeur nog verder, van de focusspleet van het electronenkanonsysteem liggen. In het kader van de uitvinding kan het electronenkanonsysteem op 10 verschillende manieren verlengd worden. Een praktische manier wordt gekenmerkt, doordat het elektronenkanonsysteem aan zijn naar het beeldscherm gekeerde zijde van een centreerbus met een van het beeldscherm afgekeerde bodem en een daartegenover gelegen deksel is voorzien, elk met openingen voor het doorlaten van de elektronenbundels, 15 en dat de correctie-elementen op het deksel zijn gemonteerd.

In het geval dat de correctie-elementen tot een overcompensatie van de beeldcoma aanleiding zouden geven, biedt de uitvinding nog een correctie-mogelijkheid. Deze wordt gekenmerkt, doordat een verder correctie-element rond de positie van de middenbundel 20 is geplaatst, welk verdere correctie-element op een grotere afstand van het beeldscherm ligt dan de correctie-elementen rond de buitenbundels.

De beeldbuis volgens de uitvinding is zeer geschikt om te worden toegepast in combinatie met een afbuigeenheid van het hybride type, in het bijzonder als het om een combinatie gaat die raster-25 correctie vrij moet zijn.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van een tekening, daarin toont:

Figuur 1 een langsdoorsnede door een beeldbuis volgens de uitvinding; 30 Figuur 2 een perspectivisch aanzicht van een electronenkanonsysteem voor een buis volgens figuur 1;

Figuur 3a de stralengang in een conventioneel display systeem bij afbuiging naar een beeldasuiteinde;

Figuur 3b de stralengang in een conventioneel display 35 systeem bij afbuiging naar een schermhoek;

Figuur 4a de stralengang in een display systeem volgens de uitvinding bij afbuiging naar een beeldasuiteinde; FHN 11732 5 ψ i

Figuur 4b de stralengang in een display systeem volgens de uitvinding bij afbuiging naar een schermhoek;

Figuur 5a een langsdoorsnede door een gedeelte van een conventioneel electronenkanon; 5 Figuren 5b, 5cf 5d drie voorbeelden van uitvoeringsvormen van elektronenkanonnen voor een kleurenbeeldbuis volgens de uitvinding;

Figuren 6a, 6b twee varianten van coma-correctie-elementen die toegepast kunnen worden in het kader van de uitvinding.

In figuur 1 is een langsdoorsnede door een 10 beeldbuis volgens de uitvinding getoond. Het betreft een kleurenbeeldbuis van het “in-line"-type. In een glazen omhullling 1, welke is samengesteld uit een beeldvenster 2, een konus 3 en een hals 4, is in deze hals een geïntegreerd electronenkanonsysteem 5 aangebracht dat drie electronenbundels 6, 7 en 8 opwekt die vóór afbuiging met 15 hun assen in één vlak zijn gelegen. De as van de middelste electronenbundel 7 valt samen met de buisas 9. Het beeldvenster 2 is aan de binnenzijde van een groot aantal trio's van fosforelementen voorzien.

De elementen kunnen uit lijnen of dots bestaan. Elk trio bevat een element bestaande uit een blauw oplichtende fosfor, een element 20 bestaande uit een groen oplichtende fosfor en een element bestaande uit een rood oplichtende fosfor. Alle trio's samen vormen het beeldscherm 10. De fosforlijnen staan in hoofdzaak loodrecht op het genoemde vlak door de bundelassen. Voor het beeldscherm is een schaduwmasker 11 gepositioneerd, waarin een zeer groot aantal langwerpige openingen 12 is 25 aangebracht, waardoor de electronenbundels 6, 7 en 8 treden die ieder slechts fosforelementen van één kleur treffen. De drie in één vlak gelegen electronenbundels worden afgebogen door een afbuigspoelenstelsel 13 dat een lijnafbuigspoel 14, een yokering 15 en een beeldafbuigspoel 16 bevat.

30 In figuur 2 is een perspectivisch aanzicht gegeven van een uitvoeringsvorm van een erectronenkanonsysteem zoals toegepast in de kleurenbeeldbuis volgens figuur 1. Het electronenkanonsysteem bevat een gemeenschappelijke bekervormige stuurelektrode 20, waarin drie kathodes (hier niet zichtbaar) zijn bevestigd, en een gemeenschappelijke 35 plaatvormige eerste anode 21. De drie met hun assen in een vlak gelegen electronenbundels worden gefocusseerd met behulp van de voor de drie electronenbundels gemeenschappelijke tweede anode 22 en' derde anode -jölOfll.

• '* PHN 11732 6 23. Anode 22 bestaat uit drie bekervormige gedeelten 24, 25 en 26. De delen 25 en 26 zijn met hun open uiteinden aan elkaar bevestigd. Deel 25 is coaxiaal t.o.v. deel 24 gepositioneerd. Anode 23 bevat één bekervormig deel 27 waarvan de bodem, net als de bodems van de-andere 5 bekervormige delen, van openingen is voorzien. Anode 23 bevat bovendien nog een centreerbus 28 die voor het centreren van het electronenkanonsysteem in de buishals wordt gebruikt. Deze centreerbus is daartoe van hier niet getoonde centreerveren voorzien. De electroden van het electrodenkanonsysteem zijn met behulp van beugels 29 en 10 glasstaafjes 30 op de gebruikelijke wijze aan elkaar bevestigd.

De bodem van de centreerbus 28 is van drie openingen 31, 32 en 33 voorzien. Tegenover centreerbus 28 bevindt zich een gespiegelde centreerbus 42 met een deksel met drie openingen 43, 44, 45. Rond de openingen 43 en 45 voor de buitenste electronenbundels zijn in hoofdzaak 15 ringvormige correctie-elementen 34, 34' aangebracht. In een buis met een halsdiameter van 29,1 mm zijn de centreerbussen 28, 42 b.v. 6,5 mm diep en hebben een buitendiameter van 22, 1 mm en een binnendiameter van 21,6 mm. De afstand tussen de middens van twee naast elkaar gelegen openingen in de bodem van centreerbus 28 bedraagt 6,5 mm.

20 In figuur 3a is het zijaanzicht gegeven van de drie bundels bij afbuiging naar een beeldasuiteinde, in een conventioneel display systeem waarbij de correctie-elementen op de bodem van centreerbus 28 geplaatst zijn. Achter in de buis worden rood en blauw benadeeld t.o.v. van groen, zodat op het scherm de bundels dan weer 25 samenvallen.

In figuur 3b is het zijaanzicht gegeven bij afbuiging naar een schermhoek. Door de toenemende focuswerking van lens L t.g.v. de lijnafbuiging en de afstand tussen G enerzijds en R en B anderzijds is de groene bundel op het scherm in de hoek minder ver afgebogen dan de 30 rode en blauwe bundels. Dit effect, t.o.v. de beeldas situatie, wordt "groene afzakker" genoemd.

In figuur 4a is, analoog aan figuur 3a, het zijaanzicht gegeven van de drie bundels, bij afbuiging naar een beeldasuiteinde in het geval van het display systeem van fig. 1 en 2. T.o.v. het 35 conventionele systeem zijn de correctie-elementen 13 mm naar voren geplaatst. Ook nu worden de rode en blauwe bundels benadeeld t.o.v. groen, maar op een axiale positie die dichter bij het beeldscherm ,f ; ^ 'f 'Ca- .J j 3 ^ ir -ψ PHN 11732 7 is. De totale discriminatie, zoals die zichtbaar is op het scherm is gelijk aan die in het oorspronkelijke geval (figuur 3a), maar ter plaatse van lens L, en ook ter plaatse van de negatieve beeldastigmatisme 6-pool van de beeldspoel (soms gegenereerd d.m.v. een 5 astigmatisme blik), is de discriminatie minder. Zoals te zien is in fig. 4a zijn de rode en blauwe bundels ter plaatse van de spoel (= ongeveer positie lens L) meer afgebogen dan in de conventionele situatie (fig. 3a). Deze extra afbuiging is van groot belang, omdat de beeldastigmatise werking van een beeld 6-pool evenredig is met de 10 afbuiging van de bundels ter plaatse van die 6-pool. Een grotere afbuiging betekent dat er minder beeld 6-pool veld nodig is om eenzelfde astigmatisme effect op te wekken.

In figuur 4b is, analoog aan fig. 3b, het zijaanzicht gegeven bij afbuiging naar de hoek van het beeldscherm in het geval van 15 het display systeem van fig. 1 en 2. Omdat ter plaatse van lens L de verticale afstand tussen de groene bundel enerzijds, en de rode en blauwe bundels anderzijds, minder is geworden, t.o.v. de oorspronkelijke situatie (fig. 3b) is ook het groene afzakker effect verminderd. D.w.z. het verschil in Y-coma tussen schermhoeken en beeldas is minder 20 geworden.

In figuur 5a is het bovenaanzicht van een conventioneel comacorrectie systeem gegeven. De comacorrigerende elementen 34, 34' liggen op de bodem van de centreercup 28.

In figuur 5b is centreercup 28 voorzien van een deksel 25 29, waarop de coma-correctie-elementen 34 , 34' zijn geplaatst. De maat van de elementen 34 moet worden aangepast om een ongeveer, op het scherm gemeten, gelijk comacorrectieniveau te krijgen als in geval van fig. 5a.

In figuur 5c is op de centreercup 28 een omgekeerde cup 42 geplaatst, waarop de coma-corrigerende elementen 34, 34' zijn 30 geplaatst. Ook in dit geval is de grootte van de (ringvormige) elementen 34, 34' aangepast om het gewenste coma-correctieniveau te krijgen.

In figuur 5d is een 3e variant getekend, daar is onderdeel 27' verlengd, en is niet meer gelijk aan onderdeel 26.

Doorgaans zijn onderdelen 26 en 27 identiek om hoofdlenzen die gevormd 35 worden door de spleet tussen 26 en 27 symmetrisch te laten zijn. We beschouwen het onderdeel 27 als verlengd in het kader van coma-correctie-verbetering als de afstand tussen centreercup en de tussen 36 Oir: * * PHN 11732 8 onderdelen 26 en 27, resp. 26 en 27', gevormde focusspleet meer dan 10 mm bedraagt. In conventionele systemen is deze afstand altijd minder dan 10 mm. Een gebruikelijke waarde is ongeveer 8 mm. Hierbij dient te worden opgemerkt, dat de kanonlengte min of meer gelijk is voor alle 5 conventionele typen kanonnen, mits op dezelfde hoogspanning bedreven, zowel in het geval van mini-neck buizen als van narrow-neck buizen.

De figuren 6a en 6b laten zien dat de elementen 34, 34' niet per se een zuivere ringvorm hoeven te hebben. De vormen zoals geschetst in 6a en 6b zijn bedoeld om lijncoma-effecten te kunnen 10 corrigeren.

/ • > Λ ' .

Claims

1. Kleurenbeeldbuis bevattende in een geëvacueerde omhulling een electronenkanonsysteem voor het opwekken van drie met hun assen in êén vlak gelegen electronenbundels, welke electronenbundels op een op een wand van de omhulling aangebracht beeldscherm convergeren 5 en in de werkende beeldbuis in twee onderling loodrechte richtingen over dit beeldscherm worden afgebogen met behulp van een afbuigeenheid die een eerste en een tweede afbuigveld produceert, waarbij de richting van het eerste afbuigveld evenwijdig is aan het genoemd vlak, welk electronenkanonsysteem aan het naar het beeldscherm gekeerde uiteinde 10 rond de twee buitenbundels gepositioneerde correctie-elementen uit een magnetisch permeabel materiaal bevat, met het kenmerk, dat de correctie-elementen zijn geplaatst op posities waar de buitenbundels een substantiële voorafbuiging hebben ondergaan.

2. Kleurenbeeldbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat de axiale positie van de correctie-elementen niet verder van. het beeldscherm verwijderd is dan de axiale positie van het kanonzijdige uiteinde van de afbuigspoel voor het tweede afbuigveld.

3. Kleurenbeeldbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de correctie-elementen op een afstand van tenminste 10 mm 20 van de focusspleet van het electronenkanonsysteem liggen.

4. Kleurenbeeldbuis volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het electronenkanonsysteem aan zijn naar het beeldscherm gekeerde zijde van een centreerbus met een van het beeldscherm afgekeerde bodem en een daartegenover gelegen deksel is voorzien, elk met openingen 25 voor het doorlaten van de electronenbundels, en dat de correctie-elementen op het deksel zijn gemonteerd

5. Kleurenbeeldbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een verder correctie-element rond de positie van de middenbundel is geplaatst, welk verdere correctie-element op een grotere afstand van het 30 beeldscherm ligt dan de correctie-elementen rond de buitenbundels. 860. i