<Desc/Clms Page number 1>
Beeldbuis met korrektiespoel voor het in bedrijf opwekken van een axiaal korrektieveld.
De uitvinding heeft betrekking op een beeldbuis met een beeldscherm enmet een hals waarin zieh een elektronenkanonsysteem voor het uitzenden van een elektronenbundel naar het beeldscherm bevindt, met een coaxiaal om de beeldbuis geplaatste afbuigeenheid welke afbuigeenheid een lijnafbuigspoelenstelsel dat bij bekrachtiging de elektronenbundel in een eerste richting afbuigt en een beeldafbuigspoelenstelsel dat bij bekrachtiging de elektronenbundels in een tweede richting, dwars op de eerste richting, afbuigt omvat, welke afbuigeenheid verder een de baan van de elektronenbundel omvattende ringvormige spoel omvat die verbindbaar is met een een korrektiestroom verschaffende schakeling voor het opwekken van een korrektieveld in de asrichting van de beeldbuis.
De uitvinding betreft zowel monochrome beeldbuizen waarin een elektronenbundel wordt opgewekt, als kleurenbeeldbuizen waarin drie elektronenbundels worden opgewekt.
Bij kleurenbeeldbuizen van het in-line type is het elektronenkanonsysteem ingericht om drie co-planaire elektronenbundels op te wekken die op het beeldscherm konvergeren. De om de beeldbuis geplaatste afbuigeenheid voor het afbuigen van de elektronenbundels wordt gebruikt om de elektronenbundels in de ene of in de andere richting van hun normale onafgebogen rechte baan af te buigen, zodat de bundels geselecteerde punten van het beeldscherm treffen om daarop visuele indicaties te verschaffen. Door de magnetische afbuigvelden op geschikte wijze te variëren kunnen de elektronenbundels omhoog of omlaag en naar links of naar rechts over het (vertikaal geplaatste) beeldscherm bewogen worden. Door tegelijkertijd de intensiteit van de bundels variëren kan een visuele presentatie van informatie of een beeld op het beeldscherm gevormd worden.
De om het konusgedeelte van de beeldbuis bevestigde afbuigeenheid omvat om de elektronenbundels in twee dwars op elkaar staande richtingen af te kunnen buigen twee afbuigspoelenstelsels. Elk stelsel bevat twee spoelen
<Desc/Clms Page number 2>
die aan tegenover elkaar gelegen zijden van de buishals zijn geplaatst, waarbij de stelsels ten opzichte van elkaar 90 om de buishals verschoven zijn. Bij bekrachtiging produceren de twee afbuigspoelenstelsels orthogonale afbuigvelden.
De velden staan in wezen loodrecht op de baan van de onafgebogen elektronenbundels. Een cilindrische kern van magnetiseerbaar materiaal die, als het lijnafbuigspoelenstelsel van het zadeltype is om het lijnafbuigspoelenstelsel heen ligt, wordt meestal toegepast om de afbuigvelden te concentreren en de fluxdichtheid in het afbuiggebied te vergroten.
De afbuigspoelen kunnen van het zadeltype zijn, of (in het bijzonder de beeldafbuigspoelen) van het type dat toroidaal op de ringkern is gewikkeld.
Na montage van een van beeldafbuigspoelen en lijnafbuigspoelen voorziene afbuigeenheid op de beeldbuis waar hij voor bestemd is, blijken er in bedrijf soms twistfouten op te treden. In het kort kan men zeggen dat het probleem is dat de drie elektronenbundels bij het verlaten van het kanon niet in een horizontaal vlak liggen, maar in een iets (bijvoorbeeld maximaal l graad) gekanteld vlak (gekanteld om de buisas). De bundels zijn wel netjes naar het midden van het scherm gericht, dus in het scherm-midden is de konvergente goed ; bij afbuiging uit de kanteling zieh echter als (voornamelijk) vertikale blauw-rood fouten over alle verdere schermpunten, z. g. BRyfouten. Dit probleem wordt urgent als er aan de konvergente zeer hoge eisen worden gesteld zoals bij CMT en HDTV toepassingen.
Een effectief twist korrektiemiddel dat de mogelijkheid biedt om bij iedere beeldbuis apart de juiste (qua grootte en teken) korrektie in te stellen wordt verschaft doordat nabij de intreezijde van de afbuigeenheid een de banen van de elektronenbundels omvattende ringvormige spoel is geplaatst die verbindbaar is met een een twist korrektiestroom verschaffende schakeling voor het opwekken van een korrektie-magneetveld in de asrichting van de beeldbuis.
De werking is als volgt : door de hoek die de zijbundels maken met de veldlijnen van het korrektiespoeltje worden ze eerst in een eerste gebied (links van de gestippelde lijn in figuur 2) iets de ene kant uit afgebogen (bijvoorbeeld blauw omhoog en rood omlaag) en iets later, in een tweede gebied rechts van de gestippelde lijn de
EMI2.1
andere kant uit. Als beide effekten de goede sterkte-verhouding hebben, liggen de drie 0
<Desc/Clms Page number 3>
bundels na het verlaten van het veld van het korrektiespoeltje in een horizontaal vlak, en konvergeren ze nog steeds naar het midden van het scherm. In een aantal gevallen is de genoemde sterkteverhouding niet precies goed, hetgeen zieh in dit geval uit in een vertikale blauw-rood fout (BRy-fout) in het midden van het scherm.
De fout hangt af van z-positie en afmetingen van het korrektiespoeltje en kan (op een 32"9 : 16, 110 buis) bijvoorbeeld 0, 5 ä 1, 5 mm bedragen. Daar het mechanische spoelontwerp vastligt, zijn deze in het algemeen niet vrij te kiezen en niet te gebruiken om de BRy-fout in het centrum te reduceren. De uitvinding verschaft hier een oplossing voor die gekenmerkt wordt door het toevoegen van een extra korrektiemiddel.
Een in het kader van de uitvinding toe te voegen extra korrektiemiddel is : a. Korrigeren van de fout met twee statische (4 pool) magneetringen.
Nadeel : ringen nodig + afregelproces van de ringen. b. Bedrijven van de korrektiespoel niet met gelijkstroom, maar met wisselstroom, zodanig dat de waarde van de stroom nul is als de bundels zieh in het midden van het scherm bevinden. Er is dan ook geen bijwerking in het midden van het scherm. De stroomvorm wordt dan bijvoorbeeld parabolisch, variërend met de frequentie van de horizontale en/of vertikale afbuiging. De schakeling om zo'n wisselstroomvorm op te wekken is duurder en gebruikt meer energie dan nodig is in het geval van gelijkstroom. c. Toevoegen van een 4-pool y component aan het (axiale) twistkorrektieveld.
Bewuste, kleine, vervormingen van de (zieh normaliter in een vlak, dwars op de buisas, uitstrekkende) korrektiespoel kunnen een extra 4-pool-y komponent in het axiale spoelveld produceren, die in sterkte en teken ingesteld wordt door de mate en richting van de vervormingen. De benodigde vervormingen hoeven vaak maar klein te zijn (bijvoorbeeld 1, 5 mm). De totale vervorming wordt gekarakteriseerd doordat de windingen van de ringvormige korrektiespoel een weg met vier voorafbepaalde, afwisselend naar het beeldscherm en naar het kanonsysteem gekeerde, golvingen volgen.
Die 4-pool-y komponent korrigeert precies de BRy-bijwerking in het midden van het scherm. De resulterende korrektie, bij gelijkstroomsturing, (voor het hele scherm) is dan nagenoeg exact de benodigde korrektie zonder dat magneetringen of een wisselstroomschakeling nodig zijn.
<Desc/Clms Page number 4>
Uitvoeringsvormen :
Een draad, gewikkeld om een cilindrische kunststofdrager, waarbij de vervorming is aangebracht door te wikkelen in gleufjes, die zijn aangebracht in ribben die in lengterichting over de buitenkant van de drager lopen. De drager is bijvoorbeeld de drager van een zogenaamde scan velocity modulation spoel.
Een andere uitvoeringsvorm is : een spoeltje, met de gewenste golvingen gewikkeld in een mal, en zelfdragend gemaakt door het in de mal te'bakken' (verhitten door stroomdoorgang, waardoor de windingen aan elkaar plakken) op de manier waarop spoelen voor deflektie units worden gebakken (draad met zgn. thermoplac laag). Het zelfdragende spoeltje kan dan ergens in, aan of op de kunststof kap van de deflektie unit gemonteerd (bijvoorbeeld gelijmd) worden.
Toepassingsgebieden : Toepasbaar bij alle kleurenbeeldbuizen, zowel met in-line kanon als met delta-kanon. In die gevallen waarin het nauwkeurig korrigeren van'twist'noodzakelijk is, in het bijzonder bij buizen met een 9 : 16 aspect ratio van het beeldscherm.
De uitvinding is in het voorgaande toegelicht aan de hand van een kleurenbeeldbuis voorzien van een twist-korrektiespoel. De uitvinding is echter evenzeer van toepassing op elke beeldbuis waarbij een korrektiespoel gebruikt wordt die een in hoofdzaak axiaal veld (veld in de lengterichting van de beeldbuis) opwekt. Een voorbeeld hiervan is een beeldbuis met een aardveldkompensatiespoel, of meer algemeen : beeldrotatiespoel. Beeldrotatie, die zowel bij kleurenbeeldbuizen als bij monochrome buizen kan optreden, wordt vaak veroorzaakt door de horizontale component (de veldkomponent evenwijdig aan de lange beeldschermas) van een uitwendig magnetisch veld, een bron waarvan het aardmagnetisch veld is.
Bij gebruik van een korrektie- of kompensatiespoel om de veroorzaakte beeldrotatie te kompenseren, waarbij een axiaal veld wordt opgewekt, kan eveneens een beeldfout (in het geval van een kleurenbeeldbuis een BRy-fout) in het centrum van het beeldscherm geintroduceerd worden en deze kan op de wijze zoals hiervoor beschreven bestreden worden. Op te merken is dat beeldrotatiespoelen in het algemeen niet nabij de intreezijde van de afbuigeenheid gearrangeerd worden, maar op posities tussen de intreezijde van de afbuigeenheid en het beeldscherm, meer naar het beeldscherm toe, b. v. nabij de uittreezijde van de afbuigeenheid. Een voorbeeld van zo'n arrangement
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
wordt getoond in het Philips Display Components Data Handbook van September 1990, blz. 429 en 430.
Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, hierin toont Figuur 1 schematisch een aanzicht van een dwarsdoorsnede (langs het x-z vlak) van een kleurenbeeldbuis met een daarop gemonteerde afbuigeenheid en (twist) korrektiespoel Figuur 2 het effekt van de korrektiespoel op de elektronenbundeis Figuur 3A een boven/onder aanzicht en Figuur 3B een zijaanzicht van een buisomhulling met een speciale uitvoeringsvorm van een (twist) Figuur 4 een schematisch perspectivisch aanzicht van cilindrische drager met een (twist) van het in Figuur 3 getoonde type Figuur 5A schematisch een op het venster van een kleurenbuis weergegeven raster met een twistfout en Figuur 5B het korrektiepatroon van een uitvoeringsvorm van een twistkorrektiespoel Figuur 6 het door een spoel van het in fig. 3 of 4 op te wekken 4pool-y veld.
Figuur 1 toont in dwarsdoorsnede een kleurenbeeldbuis 1 met een van een smal halsgedeelte waarin een elektronenkanonsysteem 3 is gemonteerd, naar een wijd kelkvormig gedeelte 4, dat van een beeldscherm 5 is voorzien, verlopende omhulling 6.
Op de buis is op de overgang tussen het smalle en wijde gedeelte een afbuigeenheid 7 gemonteerd. Deze afbuigeenheid 7 bevat een drager 8 van elektrisch isolerend materiaal met een voorste uiteinde 9 en een daar tegenover gelegen achterste uiteinde. Tussen deze voorste en achterste uiteinden bevindt zieh aan de binnenzijde van de drager 8 een afbuigspoelenstelsel 11, 11'voor van een (lijn)-afbuigveld voor afbuiging in horizontale richting van door het elektronenkanonsysteem 3 geproduceerde elektronenbundels. In dit voorbeeld liggen de drie elektronenbundels R, B en G in een vlak, dat wil zeggen dat het elektronenkanon van het in-één-lijn type is. Het kan echter ook van het delta type zijn.
Het afbuigspoelenstelsel 11, 11'is omgeven door een
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
ringkem 14 van magnetiseerbaar materiaal waarop in dit voorbeeld een spoelenstel 12'voor opwekking van een (beeld-) voor afbuiging in vertikale richting van door het elektronenkanonsysteem 3 geproduceerde elektronenbundels toroïdal is gewikkeld. De spoelen 11, 11'van het lijnafbuigspoelenstelsel zijn opgebouwd uit een eerste zijpakket en een tweede zijpakket, en een achterste (naar het kanon 3 gekeerde) eindsectie en een voorste (naar het beeldscherm 5 gekeerde) eindsectie die tezamen een venster definieren. In de figuur is de achterste eindsectie vergeleken met de voorste eindsectie neergeslagen.
De uitvinding heeft echter evenzeer betrekking op lijnafbuigspoelen met een opstaande achterste eindsectie, of op welke uitvoeringsvorm van lijn-en beeldafbuigspoelen dan ook, bijvoorbeeld ook spoelen die in groeven van de drager 8 gewikkeld zijn.
Aan de afbuigeenheid 7 is in dit geval een ringvormige twist korrektiespoel 15 toegevoegd die rond de buishals is geplaatst.
'Twist'is het konvergentie-foutenpatroon dat ontstaat op het scherm als gevolg van bijvoorbeeld het iets geroteerd insmelten van het kanon. Twist uit zieh als rood-blauw-y fouten op alle schermpunten, behalve het centrum. Behalve insmeltspreiding leiden ook kanon-op-plaatstel fouten, spreidingen in de positionering van kanononderdelen t. elkaar, en spreidingen in de deflektie-unit tot'twist'.
Twist is een grote, misschien wel de grootste, individuele bron van konvergentiespreiding.
De genoemde oorzaken van twist ontlopen elkaar niet veel in grootte.
Daarom is het erg lastig, of niet haalbaar, gebleken de twistfouten bij de oorzaken aan te pakken en richt de aandacht zieh op korrektie-methoden achteraf.
Een ringvormig spoeltje rond de hals van de buis (ergens in het gebied voorbij de hoofdlens, nabij de intreezijde van de afbuigspoel) geeft een twist-effekt bij bekrachtiging met gelijkstroom. Zo'n spoeltje kan dus voor twistkorrektie gebruikt worden. Er kleeft het nadeel aan van BRy-bijwerking in punt A (centrum beeldscherm).
Het laatste nadeel kan op voordeliger wijze jze dan met de andere genoemde middelen worden geëlimineerd door een extra 4-pool-y component aan het korrektieveld toe te voegen, b. op de hierna beschreven wijze.
Wat nodig is, is een extra 4py-werking, van het juiste teken en de juiste sterkte. Dit is te realiseren door het spoeltje iets te vervormen zoals schematisch aangegeven in Figuren 3 en 4. In deze gevallen is uitgegaan van een ringvormig
<Desc/Clms Page number 7>
met een cirkelvormige basisvorm waarvan de windingen zieh in een vlak dwars op de buisas uitstrekken. De uitvinding is echter niet beperkt tot een spoeltje met een cirkelvormige basisvorm. Iedere spoel die in hoofdzaak een axiaal gericht veld opwekt is bruikbaar, b. v. ook een spoel met een vierkante basisvorm.
Uitleg : het verschil tussen het vervormde spoeltje 15'en het, gestippeld getekende, onvervormde spoeltje 15 komt neer op 4 stroomlussen respektievelijk boven, links, onder en rechts, waarvan de richting van het magneetveld afwisselend naar de ene en naar de andere kant gericht is. Deze 4 lussen genereren precies een 4py component. De sterkte en oriëntatie van deze 4py is in te stellen door de keuze van de grootte van de "lusjes"en de richting waarin de stroom er doorloopt. Figuur 6 toont een voorbeeld van het 4-pool y veld dat er door wordt opgewekt en de buitenbundels in tegengestelde vertikale (y) richtingen verplaatst.
Afhankelijk van de BRy (A) afwijking die men wil toelaten, en de z-positie ten opzichte van de intreezijde van de afbuigeenheid ligt dz in praktische gevallen tussen 0 en 10 mm en in het bijzonder tussen 0, 5 en 5 mm. De grootte en richting van de stroom in de lusjes is zodanig te kiezen dat het effekt op BRy (A) van het spoeltje als geheel nul is.
Bij gebruik van een onvervormde ringvormige korrektiespoel blijkt de bijwerking in punt A afhankelijk van de z-positie en de diameter van de spoel. Met bovenvermelde oplossing is er nu veel meer vrijheid in de keuze van z-positie en diameter, omdat men niet op minimale bijwerking in A hoeft te ontwerpen.
Als de afbuigeenheid al een zogenaamde scan velocity modulation inrichting bevat, die een holle cilindrische kunststof drager 16 (Fig. 1, Fig. 4) omvat die op z'n binnenoppervlak een scan velocity spoelenstelsel draagt, is het praktisch om de twistkorrektiespoel15'op het buitenoppervlak van de drager 16 aan te brengen (Fig.
4). De drager 16 kan bijvoorbeeld van (in dit geval vier) uitwendige langsribben 17a .... 17d voorzien zijn waarin gleuven zijn aangebracht voor het opnemen van de windingen van de spoel 15'.
Figuur 5B geeft een grafische weergave van het korrektiepatroon van dit spoeltje en ter vergelijking geeft Figuur 5A het te korrigeren foutenpatroon zoals dat optreedt bij bijvoorbeeld kanonrotatie : beide patronen zijn zo goed als identiek.
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
<tb>
<tb>
Twistfout <SEP> bij <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> Effekt <SEP> van <SEP> korr.
<tb> kanonrotatie <SEP> spoel <SEP> (13 <SEP> A. <SEP> w) <SEP>
<tb> BRy <SEP> (B/C) <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> mm <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> mm
<tb> BRy <SEP> (F/G/H/J) <SEP> 0, <SEP> 49 <SEP> mm <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> mm
<tb> BRy <SEP> (D/E) <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> mm <SEP> 0, <SEP> 11 <SEP> mm <SEP>
<tb>
TABEL : VERGELUKING VAN HET EFFEKT VAN EEN TWIST-KORREKTIESPOELTJE OP POSITIE z=19, 5 M EN DZ =1, 54 MM MET HET TE KORRIGEREN BRY-FOUTENPATROON DAT HET GEVOLG IS VAN 0, 60 KANONROTATIE.
Bij voorkeur is het benodigde vermogen voor de aansturing max. 1 Watt (uit een 5V of 13V spanningsbron). Dit heeft consequenties voor de keuze van draaddiameter en aantal windingen van het spoeltje. Voor een korrektie van 0, 5 tot 1 mm lijntwist (BRy in de punten B en C) blijken in de praktijk enkele tientallen tot enkele honderden windingen, afhankelijk van de draaddikte, nodig te zijn.