AT391222B - Selbstkonvergierende fernsehwiedergabeeinrichtung - Google Patents

Description

Nr. 391 222

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstkonvergierende Femsehwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfemsehbildröhre, welche einen Glaskolben mit einem zylindrischen Halsteil eines vorgegebenen Nenn-Außendurchmessers am einen Ende der Röhre, ferner ein vom Halsteil umschlossenes Erzeugungssystem zum Erzeugen von drei in einer horizontalen Ebene verlaufenden Elektronenstrahlen, und einen sich an den Halsteil anschließenden erweiternden Kolbenteil mit einer abschließenden Frontplatte, auf deren Innenseite sich Farbleuchtstoffelemente befinden, aufweist, und mit einer selbstkonvergierenden Ablenkeinheit, welche ein kissenförmiges Horizontalablenkfeld sowie ein tonnenförmiges Vertikalablenkfelg erzeugt und im Betrieb beim Halsteil und dem sich erweiternden Kolbenteil der Farbfemsehbildröhre angeordnet ist, welche ferner zwei toroidförmig um einen Ferritkern gewickelte Vertikalablenkspulen sowie zwei bei der Innenfläche der Vertikalablenkspulen angeordnete, diametral gegenüberliegende sattelfömige Horizontalablenkspulen enthält, die jeweils zwei Gruppen von Windungsleitem enthalten, die im wesentlichen parallel zu den Strahlenachsen und mit etwa gleichem Abstand von diesen verlaufen und an ihren Ende durch Gruppen von Rückleitem verbunden sind und mit diesen einen Spulenfensterbereich mit einer bestimmten Längsabmessung bilden.

Es sind selbstkonvergierende Femsehwiedergabeeinrichtungen mit einer Inline-Farbfemsehbildröhre bekannt, in welcher drei in einer horizontalen Ebene verlaufende Elektronenstrahlen durch eine elektromagnetische Ablenkeinheit abgelenkt werden, die die Konvergenz dieser Strahlen während ihrer Ablenkung über einen Bildschirm der Bildröhre aufrechterhält. Um dies zu erreichen, sind die Horizontalablenkspulen der Ablenkeinheit so gewickelt, daß sie ein kissenförmiges Ablenkfeld liefern, während die Vertikalablenkspulen so gewickelt sind, daß sie ein tonnenförmiges Ablenkfeld erzeugen. Eine solche Ablenkfeldkombination ermöglicht generell eine Konvergenz der Elektronenstrahlen während der Ablenkung. Eine bevorzugte Form einer solchen Ablenkeinheit ist die sogenannte Sattel-Toroid-Ablenkeinheit. Bei einer solchen Ablenkeinheit sind die Horizontalablenkspulen sattelfömig gewickelt und haben daher zwei in Längsrichtung verlaufende Gruppen von aktiven Windungsleitem, welche vome und hinten durch Gruppen von querverlaufenden Verbindungs- oder Rückleitem verbunden sind. Die Vertikalablenkspulen sind toroidförmig auf einen sich generell erweiternden zylindrischen Ferritkern gewickelt. Die Vertikalablenkspulen und der Kern sind mit den Horizontalablenkspulen verschachtelt und umgeben diese.

Es hat an Bemühungen nicht gefehlt, eine ideale Kombination von Spulen-, Kem- und Bildröhrenparametem zu finden, die die bestmögliche Konvergenz, den niedrigsten Leistungsverbrauch, den geringsten Bedarf an Ferrit und Kupferdraht, eine minimale Defokussierung der Strahlen durch die Ablenkeinheit und eine minimale Verzerrung, insbesondere eine möglichst geringe kissenförmige Verzeichnung des Rasters auf dem Bildschirm ergibt. Bei der Konstruktion einer Farbfemsehwiedergabeeinrichtung kommt es vor allem auf einen optimalen Kompromiß zwischen Betriebsverhalten, Leistungsbedarf und Kosten an. Dieses Problem ist umso schwieriger zu lösen, je größer der Ablenkwinkel ist, für den z. B. ein Wert von 110° gefordert wird, insbesondere wenn der Bildschirm groß ist. Das sogenannte "Konvergenz-Trilemma" ist in der Bidlröhrentechnik als wesentliches Problem bekannt. Dieses Trilemma-Problem ist in Fig. 1 dargestellt, die den oberen rechten Quadranten eines Rasters auf dem Bildschirm einer Femsehbildröhre zeigt. Es ist dabei angenommen, daß die Elektronenstrahlen, gesehen vom Bildschirmende, der Röhre von der Strahlerzeugungssystemanordnung in der dargestellten Reihenfolge emittiert werden und zwar der Blaustrahl (B) links, der Grünstrahl (G) in der Mitte, der Rotstrahl (R) rechts. Das Konvergenz-Trilemma-Problem besteht im Unterschied zwischen der Konvergenz des roten und des blauen Rasters. In Fig. 1 sind die Grenzen des roten Rasters ausgezogen und die des blauen Rasters gestrichelt dargestellt. Der horizontale Konvergenzfehler zwischen einer roten und einer blauen vertikalen Linie oben im mittleren Teil des Rasters ist mit (Cy) bezeichnet. An der rechten Seite des Rasters längs der X-Achse tritt ein Konvergenzfehler (Cjj) auf, der dem Abstand zwischen einer vertikalen roten Linie und einer vertikalen blauen Linie an dieser Stelle entspricht. In der oberen rechten Ecke des Rasters tritt ein mit (T) bezeichneter Konvergenzfehler auf, der als "Trapezfehler" bezeichnet wird und sich in erster Linie in einer vertikalen Trennung entsprechender horizontaler roter und blauer Linien äußert. In Fig. 1 ist der Trapezfehler bei der dargestellten Strahlorientierung negativ, da die Ecke des blauen Rasters tiefer als die des roten Rasters liegt. Das Konvergenz-Trilemma läßt sich wie folgt definieren:

Trilemma = CH - Cy + T.

Das Trilemma ist also die Summe der Konvergenzfehler auf den Achsen und des Trapezfehlers. Wenn auf den Achsen Konvergenz herrscht, ist das Trilemma gleich dem verbleibenden Trapezfehler. Dieser restliche Trapezfehler ändert sich von einem positiven Wert für Röhren mit kurzer Strahlwegstrecke zu einem negativen Wert für Röhren mit langer Strahlwegstrecke. Als Strahlwegstrecke wird hier der Abstand vom Ablenkzentrum der Ablenkeinheit bis zum Bildschirm definiert. Diese Strecke nimmt mit zunehmender Bildschirmgröße zu und mit zunehmendem Ablenkwinkel ab. Bisher hat man versucht, den durch das Trilemma-Problem verursachten Beschränkungen der Betriebseigenschaften dadurch Herr zu werden, daß man die in der Ablenkeinheit gespeicherte Energie und/oder den konstruktiven Aufwand und damit die Kosten der Ablenkrichtung erhöhte. Solche Kompromisse sind aber offensichtlich nicht wünschenswert.

Eine mathematische Untersuchung des Konvergenz-Trilemmas findet sich in der Veröffentlichung "Application of Aberration Theory to the Deflection Yoke Design of a Color Picture Tube" von Y. Nakamura et -2-

Nr. 391 222 al., SID 82 Digest, Seiten 64 - 65. Ferner wird eine Lösung des Konvergenz-Trilemma-Problems in einem Artikel mit dem Titel "New Self-Convergence Yoke and Picture Tube System With 110° In Line Feature" diskutiert, der auf der Frühlingskonferenz IEEEG-CE Chicago, 1977 verteilt wurde. Aus der US-PS 40 41 428 (Kikuchi et al.) ist es bekannt, daß die Konvergenz verbessert werden kann, wenn man eine toroidförmige Vertikalablenkspule verwendet, die kürzer ist als eine zugehörige sattelförmig gewickelte Horizontalablenkspule und die bei der vorderen Biegung der Horizontalablenkspule angeordnet ist. Bis heute ist noch keine voll befriedigende Lösung des geschilderten Problems gefunden worden.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine selbstkonvergierende Ablenkeinrichtung der eingangs genannten Art im Hinblick auf eine bessere Lösung des Trilemma-Problems weiterzubilden.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Einrichtung dadurch gelöst, daß die Längsabmessung der Windungsleiter neben dem sich erweiternden Kolbenteil höchstens das 1,2-fache des Nenn-Außendurchmessers des Halses ist und daß der Ferritkern eine Längsabmessung hat, die höchstens gleich dem Nenn-Außendurchmesser des Halses ist und sich innerhalb der Längsabmessung des Fensterbereiches befindet

Durch diese Kombination werden der Trilemma-Effekt minimal gehalten, die gespeicherte Energie verringert und außerdem eine kompakte Ablenkeinheit mit geringen Ferrit- und Kupferkosten erhalten.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, auf die bereits Bezug genommen wurde, das Trilemma-Konvergenz-Problem, wie es sich im oberen rechten Quadrant einer Femseh-Wiedergabeeinrichtung äußert,

Fig. 2 eine generelle Ansicht einer Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine mehr ins Einzelne gehende Darstellung der Bestandteile einer Ablenkeinheit in Relation zu einer Bildröhre bei einer Ausfuhrungsform der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine selbstkonvergierende Wiedergabeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche eine Bildröhe mit einem Glaskolben (10) enthält. Der Glaskolben weist vorne eine Frontplatte (11) auf, auf deren Innenseite ein sich wiederholendes Muster aus Rot-, Grün- und Blau-Leuchtstoffelementen (13) angeordnet ist, welches den Bildschirm der Bildröhre bildet Der Kolben (12) weist ferner einen sich erweiternden Teil (Trichter) (12b) auf, der in einen zylindrischen Halsteil (12a) übergeht Im Kolben (12) ist eine Elektronenstrahlerzeugungssystemanordnung (15) montiert, die drei in Horizontalrichtung nebeneinander verlaufende Elektronenstrahlen liefert die mit (R), (B) und (G) bezeichnet sind und durch eine Lochmaske (14) auf zugehörige Farbleuchtstoffelemente fallen.

Beim Hals- und Trichterteil (12a) bzw. (12b) des Glaskolbens ist eine Ablenkjochanordnung oder Ablenkeinheit (16) angeordnet. Die Ablenkeinheit (16) enthält einen sich nach außen erweiternden zylindrischen oder ringförmigen Ferritkern (17), auf dem Leiterwindungen toroidförmig gewickelt sind, die zwei toroidförmige Vertikalablenkspulen bilden. Der sich erweiternde Kern und die Vertikalablenkspulen umgeben zwei Sattelspulen (18), die zur Horizontalablenkung der Elektronenstrahlen dienen. Der Kern und die Spulen sind in bezug auf einander durch eine Jochhalterung oder einen Rahmen (19) gehaltert Hinten an der Ablenkeinheit (16) ist eine Vorrichtung (20) zur statischen Konvergenzeinstellung und Farbreinheitseinstellung angeordnet, die in üblicher Weise ausgebilet sein kann. Die Ablenkeinheit kann so an der Bildröhre angebracht sein, daß ihr vorderes Ende bezüglich der Bildröhre gekippt werden kann, um die Konvergenzverteilung als Ganzes zu optimieren, dies ist jedoch nicht im Einzelnen dargestellt. Die Ablenkeinheit kann dann in der optimalen Position durch nicht dargestellte Gummikeile fixiert werden, die zwischen die Ablenkeinheit und den Glaskolben (12) eingesetzt werden.

Fig. 3 zeigt einen mehr ins Einzelne gehenden Längsschnitt der erfindungsgemäßen Ablenkeinheit-Bildröhren-Anordnung gemäß Fig. 2. Die Ablenkeinheit ist im betriebsfähigen, in der Bildröhre montierten Zustand dargestellt, in dem sie sich neben dem Halsteil (12a) und dem anschließenden, sich erweiternden Teil (12b) des Glaskolbens befindet. In der dargestellten Position ist die Ablenkeinheit (16) etwas vom sich erweiternden Kolbenteil (12b) in eine Lage zurückgezogen, die sowohl die Farbenreinheit gewährleistet als auch die Elektronenstrahlen bei der Ablenkung noch von der Wand des sich erweiternden Kolbenteils (12b) freihält, so daß kein Halsschatten entsteht. Das Fenster der sattelförmigen Horizontalablenkspulen (18) hat eine Längsabmessung (b), die durch die vordere und hintere Gruppe von Verbindungs- oder Rückleitem bestimmt wird, die in Fig. 3 durch die punktiert dargestellten Leiter versinnbildlicht sind. Der Ferritkern (17) mit den toroidförmig auf ihn gewickelten Vertikalablenkspulen (21) befindet sich außerhalb der Horizontalablenkspulen (18), welche in dem isolierenden Rahmen (19) montiert sind. Es ist ersichtlich, daß die Längsabmessung (e) des Kernes als Ganzes nicht größer als der Nenn-Außendurchmesser (d) des Halsteiles (12a) des Glaskolbens ist. Es ist ferner ersichtich, daß der Kern (17) innerhalb des Fensterbereiches (b) der Horizontalablenkspulen liegt. Die Horizontalablenkspulen haben einen Teil der sich beim Halsteil (12a) des Glaskolbens befindet (hinterer Teil), und einen sich nach außen erweiternden Teil, der sich beim sich erweiternden Teil (12b) des Glaskolbens befindet. Die Länge der aktiven Leiter der Spule, welche sich neben dem sich erweiternden Teü des Glaskolbens befinden, haben eine Längsabmessung (a). Die Längsabmessung (a) ist nicht größer als das 1,2-Fache des Außendurchmessers (d) des Röhrenhalses (12a).

Die Vertikalablenkspulen sind longitudinal oder axial bezüglich der Horizontalablenkspulen so angeordnet, daß das vertikale Ablenkzentrum (PV) sich in Strahlrichtung hinter dem horizontalen Ablenkzentrum (PH) -3-

Claims (2)

1. Nr. 391 222 befindet Diese Relativlage bewirkt eine Verringerung des in Fig. 1 dargestellten Trilemma-Konvergenzfehlers. Die Begrenzung der Längsabmessung des Kerns und der Vertikalablenkspulen reduziert gleichzeitig den Bedarf an Ferrit und Leitungskupfer. Ferner wird dadurch, daß der Kern (17) und die Vertikalablenkspulen (21) vom vorderen Ende des Fensters der Horizontalablenkspulen zurück versetzt sind, die Nord-Süd-Kissenverzeichnung verringert. Ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt eine Nord-Süd-Kissenverzeichnung, deren Größe mit zunehmender Horizontalablenkung zunimmt, wie etwa am Austrittsende der Ablenkeinheit. Dadurch, daß man das tonnenförmige Vertikalablenkfeld gemäß der in Fig. 3 dargestellten Anordnung rückwärts vom Austrittsende der Ablenkeinheit anordnet, ist es möglich, auf eine eigene Kissenverzeichnungskorrektureinrichtung, wie auf die am Austrittsende der Ablenkeinheit angeordneten Permanentmagnete, zu verzichten. Da die Menge der Horizonlal-Leiter, die neben dem sich erweiternden Teil des Glaskolbens angeordnet sind, in der Längsrichtung begrenzt ist, ist auch der maximale Durchmesser der Horizontalablenkspulen am Austrittsende der Ablenkeinheit begrenzt. Hierdurch verringert sich die Menge an Kupferdraht, die für die Horizontalablenkspulen benötigt wird. Da die Spulen auch entlang dem Halsteil (12a) des Glaskolbens verlaufen, ergibt sich wegen des geringeren Abstandes zwischen den felderzeugenden Leitern und den Elektronenstrahlen auch eine höhere Ablenkempfindlichkeit. Für die Ablenkung sind daher entsprechend niedrigere Ablenkströme erforderlich. Hierdurch wird die Horizontalablenkschaltung vereinfacht, da weniger Leistung für die Ablenkung benötigt wird. Die in den Horizontalablenkspulen gespeicherte Energie ist andererseits LI^/2, wobei (L) die Induktivität der Ablenkspulen und (I) der Ablenkstrom sind, d. h. also daß bei geringerem Ablenkstrom (I) auch die gespeicherte Energie geringer ist. Im Ergebnis wird auch die Verlustleistung und damit die Wärmeentwicklung geringer, was die Zuverlässigkeit erhöht. Die Abmessung (b) in Fig. 3 ist gleichzeitig auch die gesamte axiale oder longitudinale Länge der aktiven Leiterteile der Horizontalablenkspulen. Die Differenz (b - a) ist die Längsabmessung der geraden Leiterteile, die längs des zylindrischen Halsteiles (12a) des Glaskolbens verlaufen. Die Längenabmessung (b) ist gemäß der Erfindung höchstens das 1,6-Fache von (d). Die Längenabmessung (b) wird im allgemeinen mit zunehmender Strahlwegstrecke abnehmen, wobei ein gewisser Anstieg gespeicherter Energie in Kauf zu nehmen sein wird. Es wurde eine selbstkonvergierende Farbfemseh-Wiedergabeeinrichtung beschrieben, die eine Ablenkeinheit mit Sattelspulen und Toroidspulen enthält. Die Länge (a) der Horizontalablenkspulenleiter neben dem sich erweiternden Teil der Bildröhre ist begrenzt, um die gespeicherte Energie zu verringern. Ferner ist auch die Länge des Kerns (17) begrenzt und dieser in Längsrichtung zwischen den Wicklungsköpfen der sattelförmigen Horizontalablenkspulen (18) in einer Position angeordnet, die sowohl das Konvergenz-Trilemma als auch die Nord-Süd-Kissenverzeichnung weitgehend reduzieren. PATENTANSPRÜCHE 1. Selbstkonvergierende Femsehwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfemsehbildröhre, welche einen Glaskolben mit einem zylindrischen Halsteil eines vorgegebenen Nenn-Außendurchmessers am einen Ende der Röhre, ferner ein vom Halsteil umschlossenes Elektronenstrahlerzeugungssystem zum Erzeugen von drei in einer horizontalen Ebene verlaufenden Elektronenstrahlen, und einen sich an den Halsteil anschließenden erweiternden Kolbenteil mit einer abschließenden Frontplatte, auf deren Innenseite sich Farbleuchtstoffelemente befinden, aufweist, und mit einer selbstkonvergierenden Ablenkeinheit, welche ein kissenförmiges Horizontalablenkfeld sowie ein tonnenförmiges Vertikalablenkfeld erzeugt und im Betrieb beim Halsteil und dem sich erweiternden Kolbenteil der Farbfemsehbildröhre angeordnet ist, welche ferner zwei toroidförmig um einen Ferritkern gewickelte Vertikalablenkspulen sowie zwei bei der Innenfläche der Vertikalablenkspulen angeordnete, diametral gegenüberliegende sattelförmige Horizontalablenkspulen enthält, die jeweils zwei Gruppen von Windungsleitem enthalten, die im wesentlichen parallel zu den Strahlenachsen und mit etwa gleichem Abstand von diesen verlaufen und an ihren Enden durch Gruppen von Rückleitem verbunden sind und mit diesen einen Spulenfensterbereich mit einer bestimmten Längsabmessung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung (a) der Windungsleiter neben dem sich erweiternden Kolbenteil (12b) höchstens das 1,2-fache des Nenn-Außendurchmessers (d) des Halses ist und daß der Ferritkern (17) eine Längsabmessung (e) hat, die höchstens gleich dem Nenn-Außendurchmesser (d) des Halses ist und sich innerhalb der Längsabmessung (b) des Fensterbereiches befindet -4- 5 Nr. 391 222
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge (b) der Leiterwindungen in der Richtung parallel zu den Strahlenachsen höchstens gleich dem 1,6-fachen des Nenn-Außendurchmessers (d) ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-