NL8902721A

NL8902721A - Dynamisch focusserend elektronenkanon.

Info

Publication number: NL8902721A
Application number: NL8902721A
Authority: NL
Original assignee: Samsung Electronic Devices
Priority date: 1988-11-05
Filing date: 1989-11-03
Publication date: 1990-06-01
Also published as: KR910007800B1; JPH02183943A; NL190880C; NL190880B; US5025189A; KR900008600A; JPH0821340B2

Description

Dynamisch focusserend elektronenkanon.

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een dynamisch focusserend elektronenkanon, in het bijzonder een, die het scheidend vermogen van een kathodestraalbuis met lage astigmatie kan verbeteren.

Achtergrond van de uitvinding

Onder de dynamisch focusserende elektronenkanonnen is er een, die een quadrupoollens heeft zoals getoond in fig. 1. Dit elektronenkanon heeft een voorgeplaatst triodedeel, dat bestaat uit kathode K, stuurrooster G1 en schermrooster G2, en een hoofdlenssysteem, bestaande uit focusseringelektrode El, dynamische elektrode E2 en anode E3, welke respectievelijk een statische focusserings-spanning, een dynamische focusseringsspanning en een statische anodehoogspanning ontvangen.

Aan het bundeldoorlaatvlak van de bundeluitgaanszijde van genoemde focusseringselektrode El en in het bundeldoorlaatvlak van de bundel-ingaande zijde van genoemde dynamische elektrode E2 zijn aangebracht een vertikaal langwerpige bundeldoorlaatopening Hl en een zijdelings langwerpige bundeldoorlaatopening H2, die respectievelijk naar elkaar toegekeerd zijn voor het vormen van een quadrupoollens. Aan het bundeldoorlaatvlak van de bundel-uitgaande zijde van genoemde elektrode E2 en in het bundeldoorlaatvlak van de bundel-inkomende zijde van genoemde anode E3 zijn aangebracht zijdelings langwerpige gemeenschappelijke bundeldoorlaatopeningen H2' en H3, waaraan isolerende metaalplaatjes 12,12 en 13,13 respectievelijk vertiaal bevestigd zijn voor het vormen van drie separate bundeldoorlaatzones in de openingen H2' en H3'.

Daarnaast moet bij een gebruikelijk dynamisch focusserend elektronenkanon, geconstrueerd zoals boven beschreven, de dynamische elektrode een parabolisch-dynamische focusseringsspanning ontvangen, die gesynchroniseerd is met de horizontale en vertikale aftast-signalen in overeenstemming met de aftastpositie van de elektronenbundel. De genoemde dynamische focusserings- spanning wordt aangelegd aan de dynamische elektrode in toevoeging aan de statische focusseringsspanning op een zodanige wijze, dat, wanneer de elektronenbundel belandt op het centrale deel van het scherm, de dynamische spanning van 0 volt of een lage positieve potentiaal wordt aangelegd, en wanneer de elektronenbundel belandt op de omtrek van het scherm, een hoge dynamische spanning wordt aangelegd. Bijgevolg wordt er door de belandingspositie van de elektronenbundel bepaald, of er al dan niet een quadrupool-dynamische lens wordt gevormd tussen de focusserings-elektrode El en de dynamische elektrode E2. Indien er een quadrupoollens gevormd wordt, wanneer de elektronenbundel wordt afgetast aan de omtrek van het scherm, wordt de elektronenbundel daardoor vertikaal langwerpig door het asymmetrische dynamische elektrische veld, gevormd door de vertikaal lange bundeldoorlaatopeningen Hl,Hl,Hl en de zijdelings lange bundeldoorlaatopeningen H2,H2,H2.

De vertikaal langwerpige elektronenbundel, die aftast naar de omtrek van het scherm, gaat door het afbuigjuk, opdat de vervorming van de bundel wordt gerectificeerd door het niet-homogene magnetische veld, met als gevolg, dat een vrijwel volledig cirkelvormige bundel-stip wordt gevormd op het scherm. Bovendien stijgt, wanneer de elektronenbundel belandt op de omtrek van het scherm, genoemde dynamische spanning in hoge mate en daardoor wordt de sterkte van de eindversnellings- en focusseringslens, gevormd tussen de dynamische elektrode en de anode, zwakker.

Daardoor wordt de brandpuntsafstand van de elektronenbundel langer, zodat het brandpunt van de elektronenbundel wordt gevormd op de omtrek van het scherm, dat verder af is van het elektronenkanon dan het centrale deel van het scherm, en zodoende wordt de bundelstip, die zich vormt op het scherm, zeer klein, waardoor een hoog scheidend vermogen van het beeld wordt gerealiseerd.

Er bestaan evenwel tekortkomingen bij het gebruikelijke dynamische focusseringselektronenkanon in die zin, dat het moeilijk is om de spanningsbesturingsinrichting te realiseren, welke de hoge spanning van de schakeling kan verdragen, wanneer de hoge resulterende parabolische spanning van de dynamische spanning en de statische focusseringsspanning moeten worden aangelegd aan de dynamische elektrode, en dat boogvorming kan optreden aan de hals van de kathodestraalbuis door stroomlek als gevolg van hoge spanning, zelfs indien een vervaardiging van hoge kwaliteit mogelijk wordt. Verder heeft het gebruikelijke dynamische focusseringselektronenkanon twee focusseringselektroden, en daardoor moet de vergroting van de hoofdlens, die de elektronenbundel een eind-versnelling geeft en focusseert, worden verhoogd. Zodoende bestaat er het gevaar, dat de kwaliteit van het beeld slechter wordt door het sterke effekt van de sferische aberratie als gevolg van de hoge vergroting van de hoofdlens.

Samenvatting van de uitvinding

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dynamisch focusserend elektronenkanon, waarbij de betrouwbaarheid en de beeldkwaliteit sterk verbeterd zijn doordat er uitstekende spanningsverdragings-eigenschappen zijn, en lage astigmatie en een lage sferische aberratie.

Teneinde bovengenoemd doel te bereiken, omvat het dynamisch focusserende elektronenkanon volgens de uitvinding een triodedeel, bestaande uit kathode, stuur-rooster en schermrooster, en een hoofdlenssysteem, omvattende de elektroden, welke de dynamische quadrupool-focusseringslens vormen, met het kenmerk, dat genoemde hoofdlens bestaat uit de eerste focusseringselektrode, de tweede focusseringselektrode, de statische elektrode en de dynamische elektrode, waarbij genoemde eerste focusseringselektrode geplaatst is dichtbij het schermrooster en genoemde tweede focusseringselektrode geplaatst is dicht bij de anode, welke de eindversnellingselektrode is, waarbij genoemde statische elektrode en dynamische elektrode zijn tussengeplaatst tussen genoemde eerste en tweede focusseringselektrode voor het vormen van de dynamische quadrupoollens.

Korte beschrijving van de tekening

Bovengenoemde doeleinden en verdere voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijker worden aan de hand van. de hierna volgende beschrijving van de voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding met verwijzing naar de bijgevoegde tekening, waarin: fig. 1 een gedeeltelijk doorgesneden aanzicht in perspectief is van het gebruikelijke dynamische focusse-ringselektronenkanon, fig. 2 een gedeeltelijk doorgesneden aanzicht in perspectief is van het dynamische focusseringselektrode-kanon volgens de onderhavige uitvinding, fig. 3A een vertikale doorsnee is van de onderhavige uitvinding, zoals getoond in fig. 2, fig. 3B een laterale doorsnee is van de uitvoering, getoond in fig. 2, fig. 4A een grafiek is, die de vertikale potentiaalverdeling geeft, die ontstaat bij de uitvoering volgens fig. 2, fig. 4B een grafiek is, waarin de horizontale potentiaalverdeling van de uitvoering van fig. 2 is weergegeven, en de fig. 5A, 5B de focusseringstoestand illustreren van de elektronenbundel, wanneer de dynamische spanning wordt aangelegd aan het dynamisch focusserende elektronenkanon, getoond in fig. 2, waarbij fig. 5A het geval Vd=0, en fig. 5B het geval Vd>0 illustreert.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Fig. 2 toont een dynamisch focusserend elektronenkanon volgens de onderhavige uitvinding, dat een voorgeplaatst drie-elektronendeel heeft, bestaande uit kathode K, stuurrooster G1 en schermrooster G2, en het hoofdlenssysteem, dat bestaat uit eerste focusseringselektrode El, statische potentiaalelektrode E2, dynamische potentiaal-elektrode E3, tweede focusseringselektrode E4, en anode E5.

Aan het elektronenbundelingangsvlak van genoemde statische potentiaalelektrode E2 en dynamische potentiaalelektrode E3 zijn drie lateraal langwerpige, rechthoekige bundeldoorlaatopeningen 2HF,3HF gevormd, waarvan de vertikale breedte Hl een laterale breedte W1 is, en aan het elektronenbundeluitgangsvlak daarvan zijn drie vertikaal langwerpige rechthoekige bundeldoorlaatopeningen 2HF,3HF gevormd met een vertikale breedte H2 en laterale breedte E2 op een zodanige wijze, dat de vertikale breedte en de laterale breedte van genoemde bundeldoor-laatopeningen als volgt zijn uit te drukken.

Hl < H2, W2 < W1, Hl ^ W2 en H2 H Wl

Intussen zijn aan het elektronenkanonuitgangsvlak van genoemde eerste focusseringselektrode El en aan het elektronenbundelingangsvlak van genoemde tweede focusseringselektrode E4 drie vertikaal langwerpige rechthoekige bundeldoorlaatopeningen 1H,4H gevormd met een vertikale breedte Hl en een laterale breedte W2, en zijn plaatvormige hulpelektrodeplaten E1'E4' met lateraal langwerpige bundeldoorlaatopeningen 1Η',4Η' bevestigd aan de bundeluitgangs- en ingangsvlakken respectievelijk op een zodanige wijze, dat de bundeldoorlaatopeningen worden overlapt. Hier moeten de boven- en onderranden van de bundeldoorlaatopeningen, die elkaar overlappen, in lijn gelegen zijn en de rechter en linker randen daarvan moeten niet in overeenstemming zijn, zoals getoond in fig. 2.

De spanning wordt aangelegd aan elke elektrode van genoemd dynamisch focusseringselektronenkanon van de onderhavige uitvinding op een wijze zoals in het onderstaande beschreven. Een statische focusseringsspanning Vf van hoge potentiaal wordt aangelegd aan de eerste focusseringselektrode El en de tweede focusseringselektrode E4, en een statische focusseringsspanning Vs, die lager is dan genoemde focusseringsspanning Vf, wordt aangelegd aan genoemde statische potentiaalelektrode E2. Parabolische dynamische spanning Vd wordt aangelegd aan genoemde dynamische potentiaalelektroden E3 samen met de statische spaning Vs. Intussen wordt de anodespanning Va van hogere potentiaal dan genoemde focusseringsspanning Vf aangelegd aan de anode E5.

Thans zal het elektronenkanon van de onderhavige uitvinding in meer detail worden beschreven in verband met de funktionering en effekten ervan. Allereerst zal met verwijzing naar de fig. 3A en 4A aandacht worden gewijd aan de besturing van de elektronenbundel in de vertikale richting.

In het VR1 gebied van fig. 3A is een divergerende * lens, die sterker in de vertikale richting is dan in de laterale richting, gevormd zowel door de bundeldoorlaat-opening 1H van de eerste focusseringselektrode El, waarvan de vertikale breedte en laterale lengte aan elkaar gelijk zijn, alsook de laterale langwerpige bundeldoorlaatopening 1H', die in overlapping is met genoemde bundeldoorlaatopening 1H. Dit komt, doordat de spanning snel afneemt zoals getoond in fig. 4A, door de lateraal langwerpige bundeldoorlaatopening 1H', waarvan de laterale breedte nagenoeg equivalent is aan de vertikale breedte van de bundeldoorlaatopening van de eerste focusseringselektrode El.

In het VR2 gebied is door de statische potentiaal-elektrode E2 en de dynamische potentiaalelektrode E3 een quadrupoollens gevormd, waarvan de sterkte constant varieert in overeenstemming met de grootte van de dynamische spanning Vd, aangelegd aan de dynamische potentiaalelektrode E3. Indien de dynamische spanning Vd groter is dan OV, wordt een quadrupoollens met een sterke divergerende kracht en een zwakkere focusseringskracht in de vertikale richting gevormd door de vertikaal langwerpige bundeldoorlaatopeningen 2HR van de statische potentiaalelektrode E2 en de lateraal langwerpige bundeldoorlaatopeningen 3HF van de dynamische potentiaalelektrode E3. Wanneer de dynamische spanning OV is, wordt dan geen quadrupoollens gevormd, aangezien spanning van dezelfde potentiaal wordt aangelegd aan zowel de statische potentiaalelektrode E2 als de dynamische potentiaalelektrode E3.

In het VR3 gebied is een sterk divergerende lens gevormd met een sterkere divergerende kracht in de vertikale richting, zelfs hoewel er een gering verschil in sterkte is volgens de grootte van de dynamische spanning Vd.

Vervolgens wordt onder verwijzing naar de fig. 3B en 4B de besturing van de elektronenbundel in laterale richting uiteengezet.

In het HR1 gebied is een divergerende lens, die zwakker is in de horizontale richting, gevormd door de hulpelektrode El1, die de lateraal langwerpige bundel- doorlaatopeningen HR' heeft, en bevestigd is aan de eerste focusseringselektrode El.

In het HR2 gebied wordt dan, indien dynamische spanning wordt aangelegd aan de dynamische elektrode E2, dat wil zeggen, Vd is groter dan nul, een quadrupoollens met sterkere focusseringskracht en zwakkere divergerende kracht in de laterale richting gevormd tussen de statische potentiaalelektrode 14 en de dynamische potentiaalelektrode 15.

In het HR3 gebied is een focusseringslens met een sterkere focusseringskracht in de laterale richting, zelfs hoewel er een gering verschil in sterkte is volgens de grootte van de dynamische spanning Vd, gevormd.

Vervolgens zal de resulterende besturing van de elektronenbundel, die gaat door de bundeldoorlaatgebieden, worden beschreven met verwijzing naar fig. 5A en 5B, waarin de bovenhelft de baan van de elektronenbundel voorstelt in de vertikale richting en de benedenhelft die in de horizontale richting.

In het geval, dat Vd gelijk is aan nul, wordt de focusseringstoestand van de elektronenbundel in vertikale en horizontale richting gelijk als gevolg van het feit, dat de lens 22 van dezelfde focusseringskracht in vertikale en horizontale richting wordt gevormd in het HR2, VR2 gebied, zoals getoond in fig. 5A. Indien Vd groter is dan nul, wordt focusseringslens 21 gevormd in het HR2 gebied in de horizontale richting in toevoeging aan de vorming van een divergerende lens in het VR2 gebied in de vertikale richting, zoals getoond in fig. 5B. Indien Vd gelijk is aan nul, wordt zodoende de quadrupoollens niet gevormd in het VR2, HR2 gebied, zoals getoond in fig. 5A, zodat de vertikale en horizontale imaginaire voorwerpspunten elkaar ontmoeten aan hetzelfde punt (0=0H=0V), evenals de beeldpunten (I=IH=IV).

Indien Vd groter dan nul is, wordt daarentegen een quadrupoollens gevormd in het VR2, HR2 gebied, zoals getoond in fig. 5B, zodat het imaginaire voorwerps-punt OH in de horizontale richting verder van het VR2, VR2' gebied wordt gevormd dan het vertikale imaginaire voorwerpspunt OV, en het vertikale beeldpunt IV wordt gevormd verder van het HR2, HR2' gebied dan het horizontale beeldpunt IH.

Er zij opgemerkt, dat volgens de onderhavige uitvinding het dynamische focusseringselektronenkanon in staat is om een homogene en nagenoeg volledig cirkelvormige beeldstip te vormen op het gehele scherm door de elektronenbundel te besturen volgens de dynamische spanning, gesynchroniseerd aan het afbuigsignaal, aangelegd aan het afbuigjuk. Het elektronenkanon van de onderhavige uitvinding focusseert namelijk de elektronenbundel in normale toestand, wanneer de elektronenbundel wordt afgetast naar het centrale deel van het scherm en in vertikaal langwerpige toestand, wanneer afgetast naar de omtrek van het scherm, zodat het mogelijk is, dat de bundelstip overal een nagenoeg volledige cirkel wordt, als de elektronenbundel landt op het scherm na te zijn gegaan door het afbuigjuk, dat een niet homogeen magnetisch veld vormt.

Als gevolg wordt de realisering van een hoog scheidend vermogen van het beeld mogelijk door het verbeteren van de eigenschappen van de bundelstip over het gehele scherm.

Daarbij is het in het geval van het elektronenkanon van de onderhavige uitvinding mogelijk, dat de elektrische potentiaal van de dynamische spanning, aangelegd aan de dynamische potentiaalelektrode lager wordt dan bij het gebruikelijke elektronenkanon ten gevolge van het feit, dat het elektronenkanon voorzien is van een elektrostatische elektrode en een dynamische elektrode, die lage spanning ontvangen, in toevoeging aan de focusseringselektrode, die hoge spanning ontvangt, teneinde een quadrupoollens te vormen, in staat om de elektronenbundel te besturen met een lage elektrische veldsterkte. Daardoor kan de betrouwbaarheid van de kathodestraalbuis worden verhoogd doordat de kans op het ontstaan van hoge ontlading als gevolg van het aanleggen van hoge spanning is weggenomen.

- conclusies -

Claims

1. Dynamisch focusseringselektronenkanon met een triodedeel, bestaande uit een kathode, een stuurrooster en een schermrooster, en een hoofdlensinrichting, welke een aantal elektroden heeft, welke een dynamische quadrupoolfocusseringslens vormen, met het kenmerk, dat de hoofdlensinrichting omvat een eerste focusseringselektrode, gevormd dicht bij het schermrooster, een tweede focusseringselektrode, gevormd dicht bij de anode, welke de eindversnellingselektrode is, een statische potentiaalelektrode en een dynamische potentiaal-elektrode, welke statische potentiaalelektrode en dynamische potentiaalelektrode geplaatst zijn tussen genoemde eerste en tweede focusseringselektroden, en tezamen de dynamische quadrupoollens vormen.

2. Dynamische focusseringselektronenkanon volgens conclusie l,met het kenmerk, dat het bundel-uitgangsvlak van de statische potentiaalelektrode gevormd is met vertikaal langwerpige bundeldoorlaatopeningen, en het bundelingangsvlak van de dynamische potentiaalelektrode is gevormd met lateraal langwerpige bundeldoorlaatopeningen .

3. Dynamisch focusseringselektronenkanon volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat het bundelingangsvlak van de statische potentiaalelektrode gevormd is met lateraal langwerpige bundeldoorlaatopeningen.

4. Dynamisch focusseringselektronenkanon volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat zowel het bundeluitgangsvlak van de dynamische potentiaalelektrode als het bundelingangsvlak van de tweede focusseringselektrode gevormd zijn met vertikaal langwerpige bundeldoorlaatopeningen respectievelij k.

5. Dynamisch focusseringselektronenkanon volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat zowel het bundeluitgangsvlak van de eerste focusseringselektrode als het bundelingangsvlak van de tweede focusserings-elektrode zijn voorzien van een hulpelektrodeplaat, respectievelijk daaraan bevestigd, welke hulpelektrodeplaat gevormd is met lateraal langwerpige bundeldoorlaatopeningen.