NL8902374A - Beeldweergave-inrichting en kathodestraalbuis. - Google Patents

Description

T.n.v. N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Beeldweergave-inrichting en kathodestraalbuis."

De uitvinding heeft betrekking op een beeldweergave-inrichting bevattende een kathodestraalbuis die een beeldscherm, terzijde van het beeldscherm emitteermiddelen voor het opwekken van een rij van elektronenbundels, waarbij iedere elektronenbundel een kolom beeldelementen van het beeldscherm aftast, en afbuigmiddelen om de elektronenbundels naar het beeldscherm af te buigen bevat.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een kathodestraalbuis geschikt voor gebruik in een beeldweergave-inrichting.

Een beeldweergave-inrichting van de in de eerste alinea vermelde soort is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0 288 095.

Daarin wordt een kleurenbeeldweergave-inrichting getoond waarin terzijde van het scherm emitteermiddelen opgesteld zijn voor het opwekken van een rij elektronenbundels. De emitteermiddelen bevatten voor iedere elektronenbundel één (halfgeleider)kathode. De elektronenbundels worden in bedrijf althans nagenoeg parallel aan het beeldscherm geëmitteerd. Vóór het beeldscherm is een kleurselektie-elektrode geplaatst. Op een wand parallel aan de kleurselektie-elektrode is een reeks afbuigstrippen geplaatst. De elektronenbundels bevinden zich in bedrijf tussen de afbuigstrippen en de kleurselektie-elektrode. Door aan de afbuigstrippen potentialen toe te voeren is het mogelijk de elektronenbundels selektief naar het beeldscherm af te buigen zodat de elektronenbundels het beeldscherm in een richting dwars op de rij elektronenbundels aftasten.

Een probleem dat bij dergelijke buizen optreedt is dat de banen van de elektronenbundels door magneetvelden kunnen worden beïnvloed. In de hierboven vermelde Europese octrooiaanvrage is de ruimte tussen de afbuigstrippen en de kleurselektie-elektrode door een magnetisch scherm, waarvan de kleurselektie-elektrode deel uitmaakt, omgeven.

Het is onder meer een doel van de uitvinding een beeldweergave-inrichting van de in de eerste alinea vermelde soort te verschaffen waarvoor de invloed van magnetische velden op de banen van de elektronenbundels verminderd is. Dit maakt het mogelijk het magnetische scherm weg te laten of te verkleinen of eenvoudiger of lichter uit te voeren.

Hiertoe is de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de afbuigmiddelen een eerste en een tweede elektrode bevatten die althans nagenoeg parallel aan elkaar zijn opges'teld en waartussen zich een afbuigruimte bevindt, de beeldweergave-inrichting middelen om aan deze elektroden een potentiaalverschil toe te voeren bevat en de emitteermiddelen geschikt zijn om de elektronenbundels onder een scherpe hoek met de parallele elektroden de afbuigruimte te doen binnentreden.

Zoals hieronder zal worden duidelijk gemaakt is door de symmetrie van de parabolische banen die de elektronenbundels in de afbuigruimte afleggen de invloed van magnetische velden op de banen van de elektronenbundels sterk verminderd en in sommige gevallen eenvoudig te compenseren.

Een uitvoeringsvorm van beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding waarbij de beeldweergave-inrichting van een zich voor het beeldscherm uitstrekkende kleurselektie-elektrode voorzien is, wordt gekenmerkt doordat één van de genoemde elektroden de kleurselektie-elektrode bevat en de emitteermiddelen geschikt zijn voor het emitteren van een rij van waaiers van elektronenbundels en de genoemde hoek ongeveer 45° is.

Voor een hoek van ongeveer 45° kruisen elektronenbundels die eenzelfde kinetische energie bezitten en onderworpen zijn aan eenzelfde elektrisch veld in de afbuigruimte elkaar na de afbuigruimte doorlopen te hebben in eerste orde benadering ter plekke van de kleurselektie-elektrode. Tweede orde afwijkingen hierop zijn op eenvoudige wijze te corrigeren, hetzij door een klein verschil in de kinetische energieën van de elektronenbundels, hetzij door een klein verschil in de elektrische velden waaraan de elektronenbundels onderworpen worden, of door een combinatie van deze maatregelen. Dit maakt een vereenvoudiging van de beeldweergave-inrichting mogelijk en vermindert de invloed van magnetische velden.

Een verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de emitteermiddelen zodanig zijn uitgevoerd dat de hoeken waaronder de elektronenbundels in de waaiers de afbuigruimte binnentreden symmetrisch ten opzichte van een hoek van 45° gelegen zijn.

Hierdoor is een verdere vereenvoudiging van de beeldweergave-inrichting mogelijk.

Een verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het gelijktijdig opwekken van tenminste twee van de een waaier vormende elektronenbundels.

Een kleurenbeeld kan worden opgebouwd uit opeenvolgende beelden in de primaire kleuren of uit gelijktijdige beelden. De elektronenbundels die de waaier vormen kunnen hiertoe opeenvolgend worden opgewekt of gelijktijdig. Gelijktijdig weergeven van beelden in de primaire kleuren heeft het voordeel dat lagere frequenties voor het aansturen van de emitteermiddelen en/of voor het toevoeren van het potentiaalverschil aan de elektroden gebruikt kunnen worden. Omdat slechts kleine verschillen in de kinetische energieën hoeven te worden aangebracht is de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding hiervoor bijzonder geschikt. Bij voorkeur zijn de emitteermiddelen geschikt voor het gelijktijdig uitzenden van al de een waaier vormende elektronenbundels.

Een nog verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het opwekken van elektronenbundels waarbij de energieën van de elektronenbundels zoveel van elkaar verschillen dat de elektronenbundels elkaar bij een gegeven potentiaalverschil tussen de genoemde elektroden in het vlak van de kleurselektie-elektrode kruisen.

Een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de emitteermiddelen voorzien zijn van deflektie-elektroden.

Door middel van deflektie-elektroden is op eenvoudige wijze zowel de hoek waaronder een elektronenbundel in de afbuigruimte treedt als de energie van de elektronenbundel te beïnvloeden.

Een verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de elektroden ongeveer rechthoekig zijn en de afstand tussen de elektroden meer dan 1/4de maal de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels is.

Als de hier boven genoemde lengteverhouding kleiner dan 1/4de is, dan is het niet mogelijk ten volle gebruik te maken van de zich tussen de elektroden uitstrekkende afbuigruimte, zonder dat een elektronenbundel een elektrode raakt.

Bij voorkeur is de afstand tussen de elektroden minder dan 0,40 maal de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels.

Een verdere vergroting van deze afstand heeft tot gevolg dat een groter potentiaalverschil tussen de elektroden moet worden aangebracht.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding is de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels kleiner dan de lengte gezien in een richting dwars op de genoemde richting.

Hierdoor is het mogelijk de beeldweergave-inrichting relatief ondiep uit te voeren en vermindert de invloed van magnetische velden.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het quotiënt van de lengte van de elektroden in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels en de lengte van de elektroden in een richting dwars op de genoemde richting kleiner dan 3:4 is.

Een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat het genoemde quotient ongeveer 9:16 is.

Enige uitvoeringsvormen van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding worden nu bij wijze van voorbeeld beschreven aan de hand van een tekening.

Hierin toont

Figuur 1 toont in doorsnede de bekende kleurenbeeldweergave-inrichting;

Figuur 2 in doorsnede een kleurenbeeldweergave-inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 3 een detail van de kleurenbeeldweergave-inrichting getoond in figuur 2;

Figuren 4a en 4b een verder detail van de kleurenbeeldweergave-inrichting getoond in figuur 2;

Figuur 5 een verder detail van de kleurenbeeldweergave-inrichting volgens de uitvinding;

Figuur 6 een afbuigruimte.

De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend waarbij in de verschillende uitvoeringsvormen overeenkomstige delen ..als regel met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid.

Figuur 1 toont in doorsnede de bekende beeldweergave-inrichting. Kleurenbeeldweergave-inrichting 1 bevat in een kathodestraalbuis 2 een emitteermiddel 3 waarmee een rij elektronenbundels 4 in de afbuigruimte 5 tussen de afbuigstrippen 6 en de kleurselektie-elektrode 7 geëmitteerd worden. Voor iedere kolom beeldelementen wordt tenminste één elektronenbundel geëmitteerd.

In bedrijf worden aan de afbuigstrippen 6 spanningen toegevoerd en wel zo dat de elektronenbundels aanvankelijk na het binnentreden van de afbuigruimte 5 een rechte baan evenwijdig aan de afbuigstrippen 6 en de kleurselektie-elektrode 7 beschrijven. Door aan één of meerdere van de afbuigstrippen een hoge spanning toe te voeren worden de elektronenbundels gedwongen over een hoek van 90° naar de kleurselektie-elektrode af te buigen.

Magnetische velden veroorzaken afwijkingen in de banen van de elektronenbundels. Deze afwijkingen zijn althans gedeeltelijk te verminderen door de afbuigruimte te bevatten in een magnetisch scherm.

De kleurselektie-elektrode in figuur 1 is een onderdeel van het magnetische scherm. Vermindering van de invloed van de magnetische velden op de banen van de elektronenbundels kan tot gevolg hebben dat het magnetische scherm eenvoudiger of lichter kan worden uitgevoerd of zelfs kan worden weggelaten. De huidige uitvinding verschaft een beeldweergave-inrichting waarin de invloed van magnetische velden op de banen van de elektronenbundels verminderd is.

Figuur 2 toont in doorsnede een beeldweergave-inrichting, in dit voorbeeld een kleurenbeeldweergave-inrichting 20, volgens de uitvinding. Kleurenbeeldweergave-inrichting 20 bevat in een geëvacueerde omhulling 22 emitteermiddelen 23, voor het opwekken van een rij van waaiers van, in dit voorbeeld drie, elektronenbundels 24, 25 en 26. Er wordt opgemerkt dat deze emitteermiddelen 23 drie verschillende bronnen voor de drie elektronenbundels kunnen bevatten of één gemeenschappelijk bron voor de drie elektronenbundels. De kleurenbeeldweergave-inrichting 20 bevat verder een afbuigruimte 27 tussen een kleurselektie-elektrode 28 en een vlakke elektrode 29. In de afbuigruimte 27 wordt in bedrijf een elektrisch veld E aangelegd door een potentiaalverschil tussen de kleurselektie-elektrode 28 en de vlakke elektrode 29. De elektronenbundels 24, 25 en 26 treden de afbuigruimte 27 binnen onder een hoek met het vlak van de kleurselektie-elektrode dat wil zeggen onder een hoek α met de veldlijnen van het elektrische veld E. In de afbuigruimte doorlopen de elektronenbundels parabolische banen. Na de afbuigruimte doorlopen te hebben, treden de elektronenbundels 24, 25 en 26 door openingen in de kleurselektie-elektrode 28, divergeren in de ruimte tussen de kleurselektie-elektrode 28 en een beeldscherm 30 en treffen het beeldscherm 30.

De invloed van de magnetische velden op de banen van de elektronenbundels is gegeven door de kracht Fg die de magnetische velden op de elektronen in de elektronenbundels uitoefenen. Deze kracht is gegeven door

Fg= BXv, waarbij B het magnetische veld is en v de snelheid van de elektronen en X voor het vectorprodukt van B en v staat.

De elektronen bewegen zich in het vlak van tekening. De z-component van de snelheid van de elektronen, waarbij z de richting is loodrecht op het vlak van tekening, is derhalve 0. De x-component van de snelheid van de elektronen, waarbij x de horizontale richting is, is een constante νχ. De y-component van de snelheid van de elektronen varieert tussen een beginwaarde VyQ bij het binnentreden van de afbuigruimte en een eindwaarde -VyQ. Het magnetisch veld in de afbuigruimte heeft componenten Βχ, By en Bz in de x, y en z-richting respectievelijk. De resulterende krachten op de elektronen in de x-,y-en z-richting Fx, Fy en Fz zijn:

Fx = -vy®z Fy = -vxBz Fz = Bxvy-vxBy

De invloed van krachten of componenten van krachten gerelateerd aan de snelheid in de y-richting (Fx en Bxvy) op de plaats waar de elektronenbundels de kleurselektie-elektrode treffen en op de hoek waarmee de elektronenbundels de kleurselektie-elektrode treffen is nul, daar ieder effect van een dergelijke kracht op het eerste gedeelte van de elektronenbaan, dat wil zeggen tot aan het extremum van de elektronenbaan, gecompenseerd wordt door een tegengesteld effect op het tweede gedeelte van de elektronenbanen.

FyI de kracht in de y-richting, is een constante en eenvoudig te compenseren door een extra constant potentiaal verschil tussen de elektroden 28 en 29. Omdat het effect van Fv nul is en F,, te compenseren, waardoor het effect van Fy nul is, wordt de hoek waaronder de elektronenbundels de kleurselektie-elektrode treffen hierdoor niet beïnvloed. Slechts één component van de kracht in de z-richting Fz is dus van belang en ook deze component heeft een constante waarde en is derhalve relatief eenvoudig te compenseren. Een eventueel aanwezig magnetisch scherm hoeft derhalve indien gewenst slechts één component van het magnetisch veld af te schermen.

In de bekende beeldweergave-inrichting is de invloed van Fx en Βχν^ niet nul daar in de afbuigruimte Vy varieert van nul tot een maximale waarde, en νχ niet constant is maar varieert daar waar de elektronenbundels naar het scherm worden afgebogen. Fv en F„ beïnvloeden derhalve wel de hoek waarmee de elektronenbundels de kleurselektie-elektrode treffen. Dit heeft kleurfouten tot gevolg.

Verder is het belangrijk dat in de bekende beeldweergave-inrichting de elektronenbundel in een zeer klein gebied, waarin grote gradiënten in het afbuigveld optreden, naar het beeldscherm wordt afgebogen. Berekeningen hebben getoond dat kleine afwijkingen, als gevolg van de invloed van het magnetische veld, op de plaats waar de elektronenbundel het gebied waar de elektronenbundel naar het beeldscherm wordt afgebogen binnentreedt, grote afwijkingen op de plaats waar de elektronenbundel het beeldscherm treft tot gevolg hebben. De beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding is, daar het afbuigveld geen gradiënten vertoont voor dit effect veel minder gevoelig. Er wordt opgemerkt dat een onderdeel van de huidige uitvinding is dat de afbuigruimte gebruikt wordt in combinatie met emitteermiddelen die een rij van elektronenbundels uitzenden. De elektronenbundels treden nagenoeg direct uit de emitteermiddelen de afbuigruimte binnen. Zij doorlopen niet eerst een andere afbuigruimte om in een dwarsrichting (de z-richting) te worden afgebogen. Een dergelijke opstelling zou grotendeels het beoogde effect te niet doen.

In de figuur 2, die een voorkeursuitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding toont, is dejioek waarmee de elektronenbundels de afbuigruimte binnentreden ongeveer 45°. Deze hoek α is voor elektronenbundel 5 45°. Voor de elektronenbundels 4 en 6 is de hoek 45° - δ respectievelijk 45° + δ. Na parabolische banen doorlopen te hebben treden de elektronenbundels door de kleurselektie-elektrode 8 en treffen een beeldscherm 10. δ, de hoek die elektronenbundels 4 en 6 maken met elektronenbundel 5 is in het algemeen klein, in de orde van grootte van enige tienden tot enige graden.

Figuur 3 toont een detail van de kleurenbeeldweergave-inrichting getoond in figuur 2. Van de elektronenbundels 24, 25 en 26 is in figuur 3 alleen elektronenbundel 25 getoond. Elektronenbundel 25 heeft een snelheid Vq, waarbij Vq evenredig is met de kinetische energie Ε^η van de elektronen. De snelheid in een richting loodrecht op het vlak van de kleurselektie-elektrode is Vyg = VQCOs(of); de snelheid in een richting parallel aan het vlak van de kleurselektie-elektrode is vxq - VQsin(a). De elektronenbundels ondervinden in de afbuigruimte een versnelling a gericht van de vlakke elektrode 29 naar de kleurselektie-elektrode 28. Deze versnelling is recht evenredig met de veldsterkte van het elektrische veld E.

De afstand in de richting parallel aan het vlak van de kleurselektie Sx die een elektronenbundel aflegt in de afbuigruimte 27 is:

Sx = 2*VQ/a*sin(a)cos(a) = constante*sin(2a)

Sy, de afstand die de elektronenbundel aflegt in een richting dwars op de elektroden is gegeven door:

Sy = 1/2*VQ/a*sin2(a)

Ontwikkeling van sin(2tr) om 45° (=π/4 radialen) geeft (a uitgedrukt in radialen): 9 sin(2cr) = 1- 2*(π/4 - or) + hogere orde termen

Deze formule toont dat voor een hoek van 45° in eerste orde benadering de afstand Sx voor alle drie de elektronenbundels 24, 25 en-26 gelijk is als de elektronenbundels 24, 25 en 26 eenzelfde energie bezitten en aan eenzelfde elektrisch veld in de afbuigruimte onderworpen zijn.

In tweede orde benadering is er een klein verschil Δ tussen de plaats waar bundel 25 door de kleurselektie-elektrode treedt en de plaats waar de bundels 24 en 26 door de kleurselektie-elektrode treden. Voor bundel 25 geldt: sx25 ~ constante

Voor bundels 24 en 26 geldt:

O

Sx24 26 = constante* ( 1 - 25 ),

Hieruit volgt: Δ = Sx25 " Sx24,26 = δχ25*2*δ2

Een schatting van δ en daarmee van Δ kan voor een bepaald type buis aan de hand van figuur 4a worden gemaakt. De elektronenbundels 24, 25 en 26 kruisen elkaar ter plekke van de kleurselektie-elektrode 28. Vervolgens divergeren de elektronenbundels, in dit voorbeeld langs rechte lijnen.

De afstand D tussen de trefvlekken van de elektronenbundels op het beeldscherm is D = 2*0^5 waarbij D^ de afstand tussen de kleurselektie-elektrode en het beeldscherm is.

Indien bijvoorbeeld D^ 1 centimeter is en de afstand D gelijk is aan de afstand tussen fosforen op het beeldscherm (=250 pm) is, dan is δ 1/80 radial (= 0.7°) en Δ is dan Sxg* 3.124 * 10-^. Δ is klein en in figuur 4a niet getoond, doch in sommige omstandigheden verdient het aanbeveling dit verschil te corrigeren. Voor een kleurenbeeldweergave-inrichting waarbij het beeldscherm een dimensie van ongeveer 50 cm heeft variert Δ van ongeveer 0 pm aan een rand van het beeldscherm tot ongeveer 156 pm aan een er tegenover gelegen rand, hetgeen ongeveer gelijk is aan de helft van de afstand tussen fosforen op het beeldscherm. Naarmate het beeldscherm groter wordt neemt Δ toe.

Het verschil Δ is kleiner indien bijvoorbeeld de elektronenbundels op het punt waar de elektronenbundels de afbuigruimte binnentreden op een afstand van elkaar gelegen zijn. Als in het bovenvermelde voorbeeld de elektronenbundels 24 en 26 bij het binnentreden van de afbuigruimte 78 pm van de elektronenbundel 25 gelegen zijn dan varieert Δ over het beeldscherm tussen ongeveer -78 pm en +78 pm, hetgeen een verbeterde beeldweergave tot gevolg heeft.

Het verschil Δ is kleiner, en zelfs geheel te compenseren, als de hierboven gegeven constante voor de elektronenbundels 24 en 26 een factor 1 + 25 groter is dan de constante voor de elektronenbundel 25, bijvoorbeeld als voor de elektronenbundels 24 en 26 de kinetische

O

energie Ε^η een factor 1 + 25 groter of de elektrische veldsterkte een factor 1 + 25 zwakker is dan voor elektronenbundel 25.

Figuur 4a toont een opstelling waarin de elektronen tussen elektrode 28 en het beeldscherm 30 een rechte baan volgen. Het is ook mogelijk dat tussen de elektrode en het beeldscherm een potentiaalverschil wordt aangelegd zodat de elektronen nadat zij door de kleurselektie-elektrode 28 getreden zijn naversneld worden. Een zogeheten naversnellingsbuis heeft als voordelen dat een relatief lage spanning tussen de elektroden 28 en 29 behoeft te worden aangelegd en dat de warmtetoevoer door de elektronen aan de kleurselektie-elektrode kleiner is. Vervormingen van de kleurselektie-elektrode als gevolg van temperatuurverschillen treden dan minder op. Figuur 4b toont een detail van een dergelijke kleurenbeeldweergave-inrichting. Omdat de elektronenbundels versneld worden divergeren zij in de ruimte tussen de kleurselektie-elektrode 28 en het beeldscherm 30 minder voor een gegeven hoek 5. De afstand tussen de elektronenbundels op het beeldscherm dient echter gelijk te zijn aan D, de afstand tussen de fosforen. Daarom is de hoek 5 tussen de elektronenbundels groter, ongeveer een factor 3 tot 5. Dit heeft tot gevolg dat Δ ongeveer met een factor 10 tot 20 toeneemt. Deze factoren en de waarden voor D^, D, 5 en Δ zijn hier slechts als voorbeeld gegeven en dienen niet als beperkend te worden beschouwd.

Figuur 5 toont een opstelling waarmee op eenvoudige wijze de energie van de elektronenbundels 24 en 26 te vergroten is en de hoek waarmee elektronenbundels de afbuigruimte binnentreden te beïnvloeden is. Het elektronenkanon 40 bevat een elektronenemitterend element 41, bijvoorbeeld een p-n emitter, een stelsel elektroden 42, 43,‘ 44, 45 en 46, die een door het element 41 uitgezonden elektronenbundel 47 versnellen, afbuigen en focusseren. Een elektronenbundel 47 heeft bij het verlaten van opening 48 een snelheid v0, dat wil zeggen een energie Eq. Achter opening 48 bevinden zich afbuigelektroden 49 en 50, die zich gedurende een periode op dezelfde spanning als opening 48 bevinden. De elektronenbundel wordt dan niet afgebogen door de afbuigelektroden. Na het verlaten van het elektronenkanon 40 treedt de elektronenbundel 47 de afbuigruimte, welke afbuigruimte in figuur 5 niet getoond is, binnen. Gedurende een daarop volgende periode wordt tussen de elektroden 49 en 50 een potentiaalverschil aangelegd. Het hierdoor opgewekte elektrische veld versnelt de elektroden in een richting dwars op voortbewegingsrichting van de elektronenbundel. De over een hoek δ afgebogen elektronen van elektronenbundel 47a bezitten een kinetische 2 energie Eq*(1 + δ ), indien de elektronen tussen opening 48 en elektroden 49,50 niet versneld worden. Door verder een klein potentiaal verschil van ongeveer Eq*(1 + δ ) tussen de opening 48 en de elektroden 49,50 aan te leggen is de kinetische energie eenvoudig met o nog eens een factor 1 + δ te verhogen. Het volgende voorbeeld toont aan dat hiervoor geringe potentialverschillen tussen de elektroden voldoen:

De versnelling a van de elektronen in een richting dwars op de bewegingsrichting tussen de elektroden 49 en 50 is: a = F/m = eE/m = eV/md (1) waarbij F de kracht op de elektronen is, E de veldsterkte tussen de elektroden, d de afstand tussen de elektroden, m de massa van een elektron en V het potentiaalverschil tussen de elektroden 49 en 50 is;

De snelheid dwars op de bewegingsrichting (hier als de T

(transversale) richting gedefinieerd) Vij. bij het verlaten van de elektroden 49 en 50 is: vT = at = al/vQ (2) waarbij t de tijd is die de elektronen tussen de elektroden 49 en 50 doorbrengen, 1 de lengte van de elektroden 49 en 50 in de richting van de elektronenbundel 47 en Vq de snelheid van de elektronen in de richting van de elektronenbundel 47.

Verder geldt: vT = δν0 (3) en 1/2irvq = eVele]ctron (4) waarbij velektron is aan potentiaal verschil tussen de bron waaruit de elektronen gekomen zijn, in dit voorbeeld het element 41, en de gemiddelde potentiaal van elektroden 49 en 50.

Combinatie van formules 1, 2, 3 en 4 geeft:

'^elektron * “A

Voor een Vgj^tron van ongeveer 2 KeV en een δ van ongeveer 1/80 radiaal (0.7 graden) en een d:l verhouding van ongeveer 1:1 blijkt derhalve een potentiaal verschil tussen de elektroden 49 en 50 van ongeveer 25 Volt te voldoen. Voor een naversnellingsbuis waarvoor δ ongeveer 3 tot 5 graden kan zijn is een potentiaalverschil in de orde van grootte van 100 tot 200 Volt toereikend.

Tussen de opening 48 en de elektroden 49 en 50 kan verder voor de afgebogen elektronenbundel 47a een potentiaal verschil van ongeveer 0.3 V (of voor een naversnellinsbuis enige Volts) aangelegd worden.

De energie van de elektronen in de afgebogen elektronenbundels is dan nog eens een factor 1 + δ groter dan de energie van de niet afgebogen elektronenbundel. De elektronenbundels kruisen elkaar dan ter plekke van de kleurselektie-elektrode.

Het is ook mogelijk de voor de afgebogen elektronenbundels waarvoor de

, O

energie een factor 1 + δ vermeerderd is in de afbuigruimte een iets zwakker elektrisch veld (verzwakt met een factor 1 + δ ) aan te leggen. Indien bijvoorbeeld voor de elektronenbundel 47 het potentiaal verschil tussen de vlakke elektrode en de kleurselektie-elektrode 1 KV is dan is voor de afgebogen elektronenbundel 47a het potentiaalverschil ongeveer 0.15 V (en ongeveer 3 tot 9 Volt voor een naversnellingsbuis) lager. Er wordt opgemerkt dat in alle hierboven gegeven gevallen de snelheid van de elektronen in de x-richting voor de elektronenbundels 47 en 47a gelijk of vrijwel gelijk is. Als gevolg hiervan is de invloed van magnetische velden op de elektronenbundels althans nagenoeg gelijk.

In dit voorbeeld worden de elektronenbundels 47 en 47a achtereenvolgens opgewekt. De beelden in de verschillende primaire kleuren worden derhalve achtereenvolgens weergegeven. In een uitvoeringsvorm van de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding zijn de emitteermiddelen geschikt voor het gelijktijdig opwekken van tenminste twee van de elektronenbundels van de waaier. De emitteermiddelen kunnen bijvoorbeeld drie bronnen bevatten voor een waaier van drie elektronenbundels, waarbij bijvoorbeeld elektronenbundels 24 en 26 uit figuur 2 gelijktijdig worden opgewekt. Deze elektronenbundels kruisen elkaar ter plekke van de kleurselektie-elektrode 28. Het is dan mogelijk in ieder geval twee van de beelden in de primaire kleuren gelijktijdig weer te geven zonder dat een verschil in energieën van de elektronenbundels 24 en 26 nodig is. Hierdoor wordt of worden de frequentie(s) waarmee de emitteermiddelen of de elektroden 28 en 29 worden aangestuurd verlaagd. Bij voorkeur worden alle elektronenbundels gelijktijdig opgewekt. Zij doorlopen alle dan gelijktijdig de afbuigruimte. Een verdere vereenvoudiging van de kleurenbeeldweergave-inrichting is dan mogelijk. Correcties op de plaats waar de elektronenbundels door de kleurselektie-elektrode treden kunnen bewerkstelligd worden door bijvoorbeeld elektronbundel 25 ten opzichte van elektronenbundels 24 en 26 een iets lagere energie te geven of de plaats waar elektronenbundel 25 de afbuigruimte binnentreed ten opzichte van de plaats waar elektronenbundels 24 en 26 de afbuigruimte binnentreden te verschuiven. Het hierboven gegeven voorbeeld kan worden vergeleken met een beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding waarin de hoek α 20° is.

De afgelegde afstand Sx voor elektronbundel 25 is dan:

Sx = constante*sin(2*20°)= constante*sin(40°) voor elektronenbundel 24:

Sx = constante*sin(40° + 26) -constante*(sin(40°) + 2*cos(40°)*5) en voor elektronenbundel 26:

Sx = constante*(sin(40°) - 2*cos(40°)*5)

De elektronenbundels, mits de elektronenbundels dezelfde energie hebben en aan eenzelfde elektrisch veld onderworpen worden in de afbuigruimte, zullen elkaar niet kruisen ter plekke van de kleurselektie-elektrode, de afstand tussen de buitenste elektronenbundels 24 en 26 is ongeveer 2*2*cot(40°)*ö*Sx. Indien Sx als in het hierboven gegeven rekenvoorbeeld 50 cm is en δ ongeveer 1/80 radiaal, dan is deze afstand ongeveer 2 cm. Dit is ongeveer een factor 100 meer dan 156 pm zoals uit het hierboven gegeven voorbeeld volgde. Wil men deze afwijkingen corrigeren dan dient derhalve hetzij een ongeveer 100 maal groter potentiaal verschil tussen de opening 48 en de elektroden 49 en 50 te worden aangelegd, hetzij een ongeveer 100 maal grotere variatie op het potentiaalverschil tussen de vlakke elektrode 29 en de kleurselektie-elektrode 28 te worden aangelegd dan hierboven weergegeven. Dergelijke grote potentiaalverschillen hebben echter een aantal nadelen. Een groot potentiaalverschil tussen de opening 48 en elektroden 49 en 50 zal tot gevolg hebben dat er zich tussen deze elektroden een variërend lensveld vormt, hierdoor ontstaan verschillen in de vorm van de elektronenbundels, en dat is ongewenst. Bovendien is er een relatief groot verschil in de energieën van de elektronenbundels die de afbuigruimte binnentreden. Afwijkingen die optreden als gevolg van magnetische velden zijn afhankelijk van de snelheid van de elektronenbundels. Als de hoek 45° is dan zijn deze afwijkingen voor alle elektronenbundels ongeveer gelijk daar de snelheden slechts weinig verschillen. Vergroot men de energieverschillen dan treden verschillen in de afwijkingen ten gevolge van magnetische velden voor de verschillende bundels op. Het zal duidelijk zijn dat ook dit ongewenst is.

Er wordt opgemerkt dat de idee om de waaiers van elektronenbundels onder een hoek van 45° de afbuigruimte te doen binnentreden en de"hieruit voortvloeiende voordelen op zich niet afhankelijk zijn van de wijze waarop de elektronenbundels opgewekt zijn of de vorm van de emitteermiddelen en derhalve in het algemeen voor beeldweergave-inrichtingen waarin een waaier van elektronenbundels in een afbuigruimte tussen twee vlakke elektroden wordt afgebogen van toepassing zijn.

Evenzo is de idee om de energieën van de elektronenbundels die de waaier vormen dusdanig te beïnvloeden dat zij elkaar ter plekke van de kleurselektie-elektrode kruisen en de daaruit voortvloeiende voordelen op zich niet afhankelijk van de wijze waarop de elektronenbundels opgewekt zijn of de vorm van de emitteermiddelen en derhalve in het algemeen voor beeldweergave-inrichtingen waarin een waaier van elektronenbundels onder een hoek de afbuigruimte binnentreedt en hierin wordt afgebogen van toepassing zijn.

Figuur 6 toont schematisch de afbuigruimte. Deze is een bij benadering doosvormige ruimte 60 bepaald door ribben a, b en c. De ribben a en b komen ongeveer overeen met de zijden van de elektroden 28 en 29 (figuur 2), de ribbe c komt overeen met de afstand tussen de elektroden 28 en 29. In bedrijf treden elektronenbundels 61 ongeveer aan de ribbe b althans nagenoeg parallel aan ribbe a de afbuigruimte binnen. De lengtes van de ribben a en c verhouden zich als 1:x waarbij x zo gekozen is dat de lengte van ribbe c iets groter is dan de maximale afstand tussen het grondvlak 62 van de doosvormige ruimte 60 en het extremum 63 van een elektronenbaan (in figuur 6 met Sy aangeduid).

Voor een intreehoek α gelijk aan 45 graden is de hierboven genoemde afstand Sy ongeveer gelijk aan 1/4 maal de parallel aan het grondvlak 62 afgelegde afstand (in figuur 6 met Sx aangeduid). Indien x kleiner is dan 1/4de dan is het niet mogelijk ten volle gebruik te maken van de afbuigruimte. De maximale waarde voor Sx dient dan kleiner te zijn dan de lengte van ribbe a. Bij voorkeur is x niet groter dan 0.40. Een grotere waarde voor x betekent dat de beeldweergave-inrichting groter wordt en dat een groter potentiaalverschil over de elektroden 28 en 29 moet worden aangelegd. Teneinde de beeldweergave-inrichting zo plat mogelijk te maken is de lengte van de ribbe a bij voorkeur kleiner dan de lengte van de ribbe b. In een uitvoeringsvorm is de verhouding van de lengten van de ribben a en b kleiner dan 1: 1.333 bijvoorbeeld 9:16.

Voor een beeldweergave-inrichting met een beeldoppervlak van bijvoorbeeld 45 bij 80 cm (en derhalve een diagonaal van ongeveer 1 meter) is de lengte van ribbe c ongeveer 12 cm is. De "diepte" van de beeldweergave-inrichting kan dan tot ongeveer 15 tot 20 cm beperkt zijn. Een verder voordeel is dat de invloed van storende magnetische velden klein is. Des te korter de afgelegde weg in de afbuigruimte is, des te minder invloed hebben magnetische velden op de banen van de elektronenbundels.

Er wordt opgemerkt dat de ideeën aangaande de dimensies van de afbuigruimte en de daaruit voortvloeiende voordelen op zich niet afhankelijk zijn van de wijze waarop de elektronenbundels gevormd zijn of het aantal elektronenbundels of de vorm van de emitteermiddelen en derhalve ook voor andere typen beeldweergave-inrichtingen waarin een elektronenbundel onder een hoek van ongeveer 45° de afbuigruimte binnentreedt en hierin wordt afgebogen van toepassing zijn.

Het zal duidelijk zijn dat binnen het raam van de uitvinding voor de vakman vele variaties mogelijk zijn. Zo is bij voorbeeld de uitvinding niet beperkt door de hier getoonde vorm van de omhulling, niet beperkt door het aantal elektronenbundels, niet beperkt door een bepaalde uitvoering van de emitteermiddelen, anders dan hierdoor dat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het uitzenden van een rij elektronenbundels, waarbij nog vermeld wordt dat aan sommige van de uitvoeringsvormen ideeën ten grondslag liggen waarvan zoals hierboven vermeld ingezien wordt dat deze op zich ook voor andere typen beeldweergave-inrichtingen toepasbaar zijn, niet beperkt tot een intreehoek van 45° tenzij anders vermeld, en voor die uitvoeringen waarin de intreehoek ongeveer 45° is niet beperkt tot een uitvoering waarin de intreehoeken symmetrisch ten opzichte van een hoek van 45° gelegen zijn. Het aantal elektronenbundels kan bij voorbeeld twee zijn, één elektronenbundel die een hoek van 45° - 5, en één elektronenbundel die een hoek van 45° + δ met het vlak van de kleurselektie-elektrode maakt. Indien er drie elektronenbundels geëmitteerd worden dan kunnen de hoeken die de elektronenbundels met het vlak van de kleurselektie-elektrode maken 45° - δ, 45° + δ, en 45° + 3δ zijn. Er kunnen vier elektronenbundels geëmitteerd worden onder hoeken van 45° -25, 45° -5, 45° + 5, en 45° +25. De elektronenbundels kunnen zoals hierboven reeds vermeld op een kleine afstand van elkaar de afbuigruimte binnentreden, of op hetzelfde punt. De emitteermiddelen kunnen voor iedere elektronenbundel één-bron bevatten, of een gemeenschappelijke bron voor een waaier van elektronenbundels.

In de hier gegeven voorbeelden bevat de beeldweergave-inrichting een kleurselektie-elektrode. In andere uitvoeringen kan de kleurselektie-elektrode afwezig zijn. Het beeldscherm kan dan voorzien zijn van een geleidende laag en de afbuigruimte gevormd zijn tussen deze geleidende laag en de vlakke elektrode 29.

Claims (13)

1. Beeldweergave-inrichting bevattende een kathodestraalbuis die een beeldscherm, terzijde van het beeldscherm emitteermiddelen voor het opwekken van een rij van elektronenbundels, waarbij iedere elektronenbundel tenminste een kolom beeldelementen van het-beeldscherm aftast, en afbuigmiddelen om de elektronenbundels naar het beeldscherm af te buigen bevat, met het kenmerk, dat de afbuigmiddelen een eerste en een tweede elektrode bevatten die althans nagenoeg parallel aan elkaar zijn opgesteld en waartussen zich een afbuigruimte bevindt, de beeldweergave-inrichting middelen om aan deze elektroden een potentiaalverschil toe te voeren bevat en de emitteermiddelen geschikt zijn om de elektronenbundels onder een scherpe hoek met de parallele elektroden de afbuigruimte te doen binnentreden.

2. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 1, waarbij de beeldweergave-inrichting van een zich voor het beeldscherm uitstrekkende kleurselektie-elektrode voorzien is, met het kenmerk, dat één van de genoemde elektroden de kleurselektie-elektrode bevat en de emitteermiddelen geschikt zijn voor het emitteren van een rij van waaiers van elektronenbundels en de genoemde hoek ongeveer 45° is.

3. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de emitteermiddelen zodanig zijn uitgevoerd dat de hoeken waaronder de elektronenbundels in de waaiers de afbuigruimte binnentreden symmetrisch ten opzichte van een hoek van 45° gelegen zijn.

4. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het gelijktijdig opwekken van tenminste twee van de een waaier vormende elektronenbundels.

5. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het gelijktijdig uitzenden van al de een waaier vormende elektronenbundels.

6. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de emitteermiddelen geschikt zijn voor het opwekken van elektronenbundels waarbij de energieën van de elektronenbundels zoveel van elkaar verschillen dat de elektronenbundels elkaar bij een gegeven potentiaalverschil tussen de genoemde elektroden in het vlak van de kleurselektie-elektrode kruisen.

7. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 2, 3, 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de emitteermiddelen voorzien zijn van deflektie-elektroden.

8. Beeldweergave-inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elektroden ongeveer rechthoekig zijn en de afstand tussen de elektroden meer dan 1/4de maal de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels is.

9. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de afstand tussen de elektroden minder dan 0.40 maal de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels.

10. Beeldweergave-inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de lengte van de elektroden gezien in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels kleiner dan de lengte gezien in een richting dwars op de genoemde richting.

11. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het quotient van de lengte van de elektroden in de voortbewegingsrichting van de elektronenbundels en de lengte van de elektroden in een richting dwars op de genoemde richting kleiner dan 3:4 is.

12. Beeldweergave-inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het genoemde quotient ongeveer 9:16 is.

13. Kathodestraalbuis geschikt voor toepassing in een beeldweergave-inrichting volgens één der voorgaande conclusies.