DD151240A5

DD151240A5 - Vorrichtung und verfahren zum messen und einstellen der konvergenz der elektronenstrahlen in farbbildroehren

Info

Publication number: DD151240A5
Application number: DD80220848A
Authority: DD
Inventors: Jan Gerritsen
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-05-03
Filing date: 1980-05-02
Publication date: 1981-10-08
Also published as: FR2455835A1; JPS55149574A; IT8021717A0; DE3016439C2; CA1161489A; GB2048625B; IT1141949B; ES491096A0; DE3016439A1; ES8101350A1; NL7903468A; BE883078A; JPH0235516B2; GB2048625A; FR2455835B1; US4441120A

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die statische Konvergenz als auch die dynamische Konvergenz waehrend der Herstellung von Farbbildroehren und Ablenkspulen genau gemessen werden koennen. Ferner sollen zwei Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildroehre vom Maskentyp mit einer solchen Vorrichtung angegeben werden. Auszerdem soll eine Automatisierung moeglich sein. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dasz d. Vorrichtung mit einem Detektor versehen ist, der mindestens eine lichtempfindliche Zelle enthaelt, die mindestens aus zwei voneinander gesteuerten lichtempfindlichen Oberflaechenteilen aufgebaut ist, die symmetrisch zu der Mitte der Zelle liegen, wobei dieser Detektor optische Elemente zum Abbilden eines Teiles des Bildschirmes auf den lichtempfindlichen Oberflaechenteilen der lichtempfindlichen Zelle enthaelt und wobei diese lichtempfindlichen Oberflaechenteile von der Mitte der Zelle her im wesentlichen in der Lichtempfindlichkeit zunehmen, waehrend diese Vorrichtung auszerdem Mittel zur Bestimmung des Unterschiedes in der Lichtmenge auf den genannten Teilen enthaelt.

Description

Berlin, den 3-9.1980 57 267 / 13

Vorrichtung und Verfahren zum Messen und Einstellen der Konvergenz der Elektronenstrahlen in Farbbildröhren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Konvergenz der Elektronenstrahlen in einer Farbbildröhre vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf zwei Verfahren zum. Messen und Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Farbbildröhren vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode sind u· a» aus einem evakuierten Glaskolben aufgebaut, der aus einem Frontglas, einem Konus und einem Hals besteht. Auf der Innenseite des Frontglases wird ein aus einer Vielzahl von Leuehtelementen zusammengesetzter Bildschirm erzeugt. Dem Bildschirm gegenüber in dem Hals der Farbbildröhre sind Mittel zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen, z.B. drei llektronenstrahlerzeugungssysteme, angeordnet. Bei Röhren vom sogenannten "Delta"-Typ sind die drei Elektronenstrahl-' erzeugungssysteme auf einem Kegelmantel gemäß einem gleichseitigen Dreieck angeordnet.

2 2 OB 4 B _2- ' 3.9.Ϊ98Ο

57 267 / 13

In Röhren von "In*-linie"-Typ liegen die Achsen der drei Elektronenstrahlerzeugungssysteme in einer Ebene, und die Achsen schließen einen kleinen Winkel miteinander ein. Gerade vor dem Bildschirm ist eine Farbauswahlelektrode angeordnet, die meistens aus einer Metallplatte mit einer Vielzahl Reihen von Öffnungen besteht. Eine derartige Farbauswcfhlelektrode wird auch als Loch- oder Schlitzmaske bezeichnete Hinter jeder Öffnung befindet sich ein Trio von drei Leuchtelementen, und zwar ein rot, ein grän und ein blau aufleuchtendes Element.

In Röhren vom "Delta"-Typ bestehen die Trios meistens aus drei an den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks liegenden Leuchtstoffρunkten und in Röhren vom "In-linie"-Typ meistens aus einer Vielzahl paralleler Leuchtstoffstreifen. Dadurch, daß die Achsen der Elektronenstrahlerzeugungssysteme und also die Elektronenstrahlen einen kleinen Winkel miteinander einschließen, fällt, rein theoretisch betrachtet, jeder Elektronenstrahl nur auf Leuchtelemente einer bestimmten Farbe. In der Praxis hat sich aber herausgestellt, daß infolge von Toleranzen in der Herstellung der Farbbildröhren und der Ablenkspulen die Elektronenstrahlen häufig nicht nur auf Leuchtstoffgebiete einer bestimmten Farbe fallen*. In diesem Falle ist die Röhre nicht f ar br ein _e Auch ist oft die Konvergenz ungenügend, mit anderen Worten: Die von den drei Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm beschriebenen Teilbilder in den drei Grundfragen fallen nicht völlig zusammen. Es hat sich in vielen Fällen als notwendig erwiesen, während der Herstellung von Farbfernsehgeräten Korrekturen vorzunehmen, ein farbreines Bild und ein Bild mit einer guten Konvergenz zu erhalten« '

.220848 .j. 3.₉.₁₉₈₀

57 267 / 13

Die Farbreinheit und die Konvergenz auf dem mittleren Teil des Bildschirmes, die sogenannte statische Konvergenz, werden mit Hilfe einer Mehrpoleinheit eingestellt, die. rings um oder in dem Hals der Bildröhre hinter der Ablenkspuleneinheit angeordnet ist. Derartige Pariaeinheits- und statische Konvergenzeinheiten sind u. a. ausführlich in der NL-OS 77 07 476 (PHlI 8845) beschrieben und können aus einer Vielzahl magnetischer Ringe bestehen, die zusammen einen Mehrpol bilden, oder sie könnnen aus einem einzigen als Mehrpol magnetisieren King bestehen. Die Konvergenz auf dem verbleibenden Teil des Bildschirmes wird als die dynamische Konvergenz bezeichnet. Die Elektronenstrahlen müssen nämlich auch während der Ablenkung über den -Bildschirm nach wie vor konvergieren.

Diese dynamische Konvergenz wird mit zusätzlichen Ablenkströmen durch das Ablenkspulensystem oder mit automatisch konvergierenden Ablenkspulen erhalten, wie ausführlich in der DE-PS 1 107 835 beschrieben ist. Die Messung der Farbreinheit und der Konvergenz erfolgte bisher meistens mit Hilfe eines Meßmikroskops, mit dem ein auf dem Bildschirm abgebildeter Linienraster beobachtet wurde. Diesem Verfahren haften einige Nachteile an, und daher wurden andere Lösungen gesucht. Eine der Lösungen,,,war eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art, die aus der GB-PS 1 220 900 bekannt ist. Bei dieser Vorrichtung ist das Meßmikroskop durch einen Detektor ersetzt, der gegen das Frontglas ge.-r setzt wird und der einen Teil des Bildschirmes beobachtet und die Farbreinheit mißt. Mit dieser Vorrichtung ist es aber nicht möglich, Konvergenzmessungen durchzuführen. .

-4- 3.9.1980

57 267 / 13

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten lachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl die statische Konvergenz als auch die dynamische Konvergenz während der Herstellung von Farbbildröhren und Ablenkspulen genau gemessen werden können.

Weiter besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zwei Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom Maskentyp mit einer derartigen Vorrichtung anzugeben.

Außerdem besteht die Aufgabe der Erfindung noch darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die sich besonders gut zur Automatisierung eignen.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mit einem Detektor verse-» hen ist, der mindestens eine lichtempfindliche Zelle enthält, die aus mindestens zwei voneinander getrennten lichtempfindlichen Oberflächenteilen aufgebaut ist, die zu der Mitte der Zelle symmetrisch liegen, wobei dieser Detektor optische Elemente zur Abbildung eines Teiles des Bildschirmes auf den lichtempfindlichen Oberflächenteilen der lichtempfindlichen Zelle enthält, und wobei diese lichtempfindlichen Oberflächenteile von der Mitte der Zelle her im wesentlichen hinsichtlich der Lichtempfindlichkeit zunehmen,

2 2 084 S -5- 3.9.1980

57 267/13

während diese Vorrichtung außerdem Mittel enthält, mit deren Hilfe der Unterschied in der Lichtmenge auf den genannten teilen bestimmt wird.

Mt einer derartigen Vorrichtung ist es möglich,· sehr genau sowohl Messungen der statischen als auch Messungen der dynamischen Konvergenz durchzuführen und dann anhand der Messungen die notwendigen Korrekturen vorzunehmen. Diese Vorrichtung weist den großen Vorteil auf, daß die Struktur der Farbauswahlelektrode die Messung nahezu nicht beeinflußt. Die Wirkung der Vorrichtung und dieser Vorteil werden nachstehend anhand einiger Beispiele und Figuren näher erläutert.

Vorzugsweise enthält die lichtempfindliche Zelle des Detektors vier voneinander getrennte lichtempfindliche Oberflächenteile, die von der Mitte her breiter werden. Die Zelle ist z. B. quadratisch, und die Diagonalen des Quadrats bilden die Trennlinien zwischen den vier lichtempfindlichen Oberflächenteilen der Zelle.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente des Detektors ein Farbtrennprismensystem oder eine Farbtrennspiegelvorrichtung enthalten, hinter dem oder der drei lichtempfindliche Zellen derart angeordnet sind, daß ein ^eil des Bildschirmes auf diesen drei Zellen abgebildet wird und, von dem Bildschirm her gesehen, die Mitten der lichtempfindlichen Zellen scheinbar zusammenfall* en.

!ach der Erfindung ist ein erstes Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom

58 4 8 -β- 3.9.1980

57 267 / 13

Typ mit einer Farbauswahlelektrode mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Videosignal und einem der Elektronenstrahlen ein erster Streifen auf dem Bildschirm abgebildet wird, der sich in einer der Ablenkrichtungen und über den mittleren Teil des Bildschirmes erstreckt ₉ und daß dem mittleren Teil dieses Bildschirmes gegenüber der Detektor der Vorrichtung derart angeordnet wird, daß zwei der lichtempfindlichen Oberflächenteile nahezu senkrecht zu der Längsrichtung des Streifens von der Mitte der Meßzelle her im wesentlichen in der Lichtempfindlichkeit zunehmen, wonach dieser Streifen derart verschoben wird, daß die zwei lichtempfindlichen Teile die gleiche Liehtmenge wahrnehmen, so daß die Längsachse des Streifens auf der lütte der lichtempfindlichen Zelle abgebildet Y/ird und dann zwei andere zu dem ersten Streifen parallele Streifen, die mit demselben Videosignal und den anderen Elektronenstrahl en erhalten v/erden, mit Hilfe der statischen Konvergenzeinheit derart verschoben werden, daß die zwei Teile der lichtempfindlichen Zelle eine gleiche Liehtmenge wahrnehmen, so daß auch die Längsachsen dieser Streifen auf der Mitte der Meßzelle abgebildet werden und dann für die drei Elektronenstrahlen die Abgleichung mit Streifen, die sich in der anderen Ablenkrichtung erstrecken, Y/iederholt wird. Bei diesem Verfahren wird die Vorrichtung als l'iulldetektor verwendet. Alle Streifen werden auf der Mitte'der Ph±ozelle(n) zentriert.

Nach der Erfindung ist ein zweites Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mit einem einzigen Videosignal und mit den Elektronenstrahlen

2 2 0048 -7- 3.9.1980

57 267 / 13

zugleich oder nacheinander drei Streifen auf dem bildschirm abgebildet v/erden, die sich in einer der Ablenkrichtungen über den mittleren Teil.des Bildschirmes erstrecken, und daß diesem mittleren '-L'eil des Bildschirmes gegenüber der Detektor der Vorrichtung angeordnet wird, derart, daß zwei der lichtempfindlichen Oberflächenteile nahezu senkrecht oder senkrecht zu der Längsrichtung der Streifen von der Mitte", der Meßzelle her im wesentlichen in der Lichtempfindlichicsit zunehmen, wonach die gegenseitige Lage der drei Streifen mit dem Detektor gemessen wird, dadurch, daß pro Streifen der Unterschied in der Lichtmenge auf den genannten - eilen gemessen wird, wobei diese Meßwerte ein Maß für die Einstellwerte der statischen Konvergenzeinheit sind, wonach für die drei Elektronenstrahlen das Verfahren mit Streifen, die sich in der anderen Ablenkrichtung erstrecken, wiederholt wird, worauf die Konvergenzeinheit mit Hilfe der erhaltenen Meßwerte eingestellt wird.

Bei diesem Verfahren wird die Vorrichtung als Meßvorrichtung für den Konvergenzfehler verwendet» Vorzugsweise wird einer der Streifen auf einer der lichtempfindlichen Zellen zentriert, bevor die Lage der Streifen gemessen wird.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform dieser beiden Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die drei parallelen ^treifen zugleich auf dem Bildschirm abgebildet werden und die optischen Mittel des Detektors ein ^arbtrennprismensystem enthalten, so daß die Streifen je auf einer besonderen lichtempfindlichen Zelle abgebildet werden, deren Mitten, von dem Bildschirm her gesehen, scheinbar zusammenfallen.

220B48 -8- 3.9.1980

57-267 / 13

Bei Anwendung der Verfahren nach der Erfindung hat sich herausgestellt, daß es schwierig ist, den ersten Streifen auf der lichtempfindlichen ZeIIe^ zentriert zu halten, Daher wird in einer zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform der Verfahren nach der Erfindung der erste Streifen dadurch auf der photoempfindlichen Zelle zentriert gehalten, daß das Signal der photoempfindlichen Zelle nach Verstärkung dadurch rückgekoppelt wird, daß ein Gleichstrom den AbIenks.trömen überlagert oder daß eine Verschiebung des Videosignals bewirkt v/ird. Eine Verschiebung im Viedeosignal kann auf einfache Weise durch eine Verschiebung der Synchronisationsimpulse erhalten werden.

Die Breite der Streifen ist vorzugsweise größer als oder gleich dem Vierfachen der waagerechten Steigung der -Reihen von Öffnungen in der Parbauswahlelektrode. Die Streifenbreite läßt sich sehr gut mit Hilfe eines Tiefpasses in der Videosignalleitung einstellen.

Eine letzte bevorzugte Ausführungsform der Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die statische Konvergenzeinheit ein magnetisierbarer Ring im Hals des Kolbens der Farbbildröhre ist, der, je nach den Meßwerten, auf an sich bekannte ^eise als Mehrpol magnetisiert wird. Mit diesem Verfahren ist eine vollständig automatische Einstellung der statischen Konvergenz möglich«

Ausführungsbeispiel . .

Einige Äusführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

V2 2.08* β „_9β 3.9.1980

57 267 / 13

Pig. . 1: eine Farbbildröhre vom "In-Iinie"-Typ in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung;

TSff

Pig. 2: einen Teil der Pig. 1;

Pig. 3: die mikroskopische Struktur eines Auftreffflecks auf dem ^ildschrim;

Pig· 4, 5 und 6: eine Ansicht einer Anzahl lichtempfindlicher Zellen;

Pig. 7 und 8: im Schnitt Detektoren für Vorrichtungen nach der Erfindung;

Pig. 9 bis 14: eine nähere Erläuterung der Wirkung der lichtempfindlichen Zelle;

Pig. 15: die Auftreffflecke in einer nicht-konvergierenden Farbbildröhre;

Pig. 16 bis 21: eine nähere Erläuterung eines Verfahrens nach der Erfindung und

Pig. 22 und 23: eine automatisierte Vorrichtung nach der Erfindung.

In Pig. 1 ist eine Farbbildröhre vom "In-linie"-Typ in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Röhre ist aus einem Glaskolben 1 aufgebaut, der aus einem Frontglas 2, einem Konus 3 und einem Hals 4 be-

34 8 -10- 3.9.1980

57 167 / 13

steht. In dem Hals befinden sich drei in einer Ebene liegende Elektonenstrahlerzeugungssysteme 5, 6 und 7, die drei Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 erzeugen. Diese Elektronenstrahlen schließen miteinander einen kleinen Winkel, den sogenannten Farbauswahlwinkel, ein und -beten durch die Öffnungen 11 in der Farbauswahlelektrode 12 hindurch, die vor dem Frontglas 2 angeordnet ist. Auf der Innenseite des Frontglases liegt der Bildschirm 13» der aus einer Vielzahl Trios von Leuchtstoffstreifen 14, 15 und 16 besteht. Die Keinen Öffnungen 11 in der Farbauswahlelektrode liegen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, zu den Leuchtstoffstreifen parallel, ^Dadurch, daß die Blektronenstrahlen einen kleinen Winkel miteinander einschließen, fällt der Elektronenstrahl 10 bei einer richtig eingestellten Röhre nur auf Leuchtstoffstreifen 14 aus einem rot aufleuchtenden Leuchtstoff, der Elektronenstrahl 9 nur auf Leuchtstoffstreifen aus einem grün aufleuchtenden Leuchtstoff und der Elektronenstrahl 8 nur auf Leuchtstoffstreifen 16 aus einem blau aufleuchtenden Leuchtstoff.

In Fig. 3 ist ein Auftrefffleck 17 des Elektronenstrahls 10 auf dem Bn^sc^im 13 dargestellt. Der Auf treff fleck weist einen Durchmesser von 2 bis 3 mm auf, und die Leuchtstoffstreifen haben eine Breite von etwa 270/um«, Die Öffnungen 11 in der i'arbauswahlelektrode v/erden von den Leuchtstoff streif en abgebildet. Der /¹Uftrefffleck weist dadurch eine mikroskopische Struktur auf, die aus den Abbildungen 18 besteht. Bei Farbbildröhren müssen die von den drei Elektronenstrahlen in den drei Grundfarben wiedergegebenen -bilder über den ganzen -bildschirm genau zusammenfallen, mit anderen V/orten: Die drei Elektronenstrahlen müssen über den

2 2 0848 _ii- 3.9.1980

57 267 / 13

ganzen Bildschirm konvergieren. Dadurch, daß die Auftreffflecke eine mikroskopische Struktur aufweisen, die der Anwendung einer Farbauswahlelektrode zuzuschreiben ist, war es bisher nahezu unmöglich, die Konvergenz sehr genau einzustellen, weil es nicht möglich war, die Lage der mit den Elektronenstrahlen beschriebenen Raster genau zu messen. Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist dies möglich.

Der Hauptgedanke der Erfindung ist die Anwendung eines Detektors, der einen Teil des Bildschirms auf einer lichtempfindlichen Zelle abbildet. Eine derartige lichtempfindliche Zelle zeigt Fig. 4· ^iese lichtempfindliche Zelle 19 besteht aus zwei voneinander getrennten lichtempfindlichen Oberflächenteilen 20 und 21, die symmetrisch zu der Mitte 22 der Zelle liegen. Wie nachstehend noch erläutert werden wird, ist es besonders wichtig, daß die Lichtempfindlichkeit der Oberflächenteile 20 und 21 von der Mitte 22 her im wesentlichen zunimmt, Diese Empfindlichkeitszunahme kann durch passende Wahl der ^orm der Teile erhalten werden. Es ist aber auch möglich, die Teile mit einem Filter mit einer zu der Mitte der Zelle hin abnehmenden Durchlässigkeit zu verseilen.

Pig. 5 zeigt eine aus vier Oberflächenteilen 23, 24, 25 und 26 bestehende quadratische lichtempfindliche Zelle, wobei sich diese Teile von der Mitte 27 her erstrecken und in zwei zueinander senkrechten Richtungen χ und y in der Lichtempfindlichkeit zunehmen. Die lichtempfindliche Zelle kann auch eine durch die gestrichelte Linie dargestellte Form aufweisen. Der Teil, mit dem gemessen werden kann, ist

2 2 OB 4 8 -¹²- 2.9.1980

57 267 / 13

aber auf die vier Oberflächenteile 23 Ms 26 beschränkte

E¹Ig. 6 zeigt eine aus nur zwei Oberflächenteilen 28 und 29 bestehende lichtempfindliche Zelle, wobei die Lichtempfindlichkeit dieser '^eile auch in zwei zueinander senkrechten Richtungen χ und y von der Mitte 30 her im wesentlichen zunimmt. Eine derartige Zelle ist aber weniger empfindlich als die in i'ig. 5 gezeigte Zelle.

Pig. 7 zeigt einen Detektor 31 für eine Vorrichtung nach der Erfindung«, Dieser Detektor 31 ist aus einem Gehäuse 32 aufgebaut, in dem eine Linse 33 angeordnet ist. Mit dieser Linse wird ein Teil des Bildschirmes 13 auf der Oberfläche der photoempfindlichen Zelle 34 abgebildet. Der Detekotor ist auf der Außenseite gegen das Prontg^las 2 gesetzt.. Mit diesem Detektor ist es möglich, nacheinander Teilbilder in den drei Grundfarben auf der photoempfindlichen Zelle abzubilden·.

Pig. 8 zeigt einen Detektor, mit dem es möglich ist, das Bild auf dem Bildschirm in die drei Grundfarben zu zerlegen und zu gleicher Zeit auf drei lichtempfindliche Zellen abzubilden. Der Detektor ist gegen das Irontglas 2 gesetzt. Der Halter 35 enthält eine Linse 36 und ein Farbtrennprismensystem, das aus drei Prismen 37, 38 und 39 besteht, die mit optisch flachen Prismenflächen, die Interferenzfilter aufweisenj aneinander befestigt sind. Der Verlauf der Achsen 40 gibt die Spaltung des Lichtes an. Derartige Parbtrennprismensysteme sind aus der I'ernsehksPeratechnik bekannt. Es ist aber auch möglich, statt eines Prismensystems ein Parbtrennsystem mit Spiegeln und Filtern anzu-

2 2 084 S -13- 3.9.1980

57 267 /13

wenden. Diese Farbtrennsysteme sind ebenfalls aus der Fernsehkameratecnnik bekannt. Der Detektor enthält außerdem drei photoempfindliche Zellen 19 mit einer in den Pig. 4, 5 oder 6 dargestellten Form. Die photοempfindlichen Zellen sind derart in dem Halter angeordnet, daß, von dem Frontglas her gesehen, ihre Mitten scheinbar zusammenfallen.

Die Wirkung der beschriebenen Vorrichtung wird nun anhand der ^'ig. 9 bis 14 näher erläutert. Wie bereits bemerkt wurde, konvergieren die Elektronenstrahlen in einer Farbfernsehbildrohre, wenn die Auftreffflecke genau über den ganzen BiI dschi na.zusammenfallen. ^Auf verschiedene 'Weise könnte die gegenseitige Lage der Auftreffflecke auf dem Bildschirm gemessen werden. Es könnten vier in einem Quadranten angeordnete Photozellen ver?/endet v/erden, wobei die ^Auftreffflecke am Kreuzungspunkt der vier Dioden dadurch zentriert werden könnten, · daß die Signale der Photodioden miteinander verglichen wurden. Sine grundsätzliche Schwierigkeit bilden dabei aber die Struktur der Farbauswahlelektrode und die Mikrostruktur des Auftreffflecks auf dem Bildschirm. Bei Farbbildröhrentypen (20ΑΣ und 30AZ von Philips) ist der Abstand zwischen den Herzlinien der Reihen langgestreckter Öffnungen in der Farbauswahlelektrode, die waagerechte Steigung a-n- (siehe Fig. 2), etwa 0,8 mm. Dies erschwert das Messen der waagerechten Lage des Auftreffflecks, weil die Lage der Zell-e in bezug auf die Bildschirmstruktur eine wichtige Rolle spielt. Nur wenn die Mitte einer derartigen Zelle genau halbwegs zwischen den Projektionen zweier Leuchtstoffstreifen auf die lichtempfindliche Zelle fällt, wird die Lagebestimmung genau sein. Eine asymmetrische Lage der lichtempfindlichen Zelle in bezu auf die Leuchtstoffstreifen führt Fehler' in den Messungen

^y"⁰ -14-. 3.9-1980

57 267 / 12

der Lage eines auf dem Bildschirm abgebildeten Streifens bis zu etwa 0,3 mm und bei der Messung der Lage zweier Streifen verschiedener Farben in bezug aufeinander von höchstens 0,6 mm herbei, wobei dann die Ungenauigkeit viel zu groß ist _β

Bei einem. Verfahren nach der Erfindung wird ein senkrechter ^Dtreifen 41 (flg. 9) auf dem Bildschirm mit Hilfe eines sich bewegenden Auftreffflecks 17 abgebildet. Auch ein derartiger Streifen weist infolge der Farbauswahlelektrode eine MikroStruktur auf. Die schraffierten Gebiete in Fig. 10 stellen die Lichtintensität in verschiedenen Teilen des abgebildeten Streifens dar, Da die Oberflächenteile 42 und 43 der lichtempfindlichen Zelle von der Mitte her in Lichtempfindlichkeit zunehmen (siehe Fig. 11), wird die Lage der Achse des Streifens nicht mehr im wesentlichen durch den großen Lichtbeitrag 44 in der Nähe dieser Achse 45 (siehe Fig. 10), sondern auch durch die Lichtbeiträge 46und 47 an den Rändern des ^treifens bestimmt. Mit anderen Worten: Die lichtempfindliche Zelle in der Vorrichtung nach der Erfindung gleicht die zu der Achse hin zunehmende Helligkeit in dem Streifen 41 aus*

Auf den Teilen 42 und 43 der lichtempfindlichen Zelle wird ein Unterschied in auffallendem Licht gemessen. Dieser Unterschied ist ein genaues Maß für die Lage der Achse des abgebildeten Streifens,, Bei Messungen mit der Vorrichtung nach der Erfindung treten trotz der waagerechten Maskensteigung a_H von etwa 0,8 mm nur Dehler von etwa 10/um auf. Es hat sich herausgestellt, daß die Breite des Streifens vorzugsweise größer als oder gleich dem Vierfachen der Maskenstei-

848 _₁₅- 3.9.1980

57 267 / 13

gung sein muß, um diese sehr genaue Einstellung ²^ ermög lichen.

schraffierten Gebiete 48 in Fig. 11 stellen die auf die Zellenteile 42 und 43 einfallenden Lichtmengen dar. Die Fig. 12 bis 14 stellen die Situation dar, in der der Streifen auf der lichtempfindlichen Zelle zentriert ist. ^Auf die Zellenteile 42 und 43 in Fig. 14 fällt eine gleiche Lichtmenge ein.

Ein Verfahren nach der Erfindung wird nun beispielsweise anhand der Pig. 15 bis 21 näher erläutert. Wie anhand der vorhergehenden Fig_Uren ausführlich erörtert wurde, ist es mit der Vorrichtung nach der Erfindung möglich, die Lage eines auf dem Bildschirm einer Farbbildröhre abgebildeten Streifens genau zu bestimmen. Auch ist es möglich, eine Abbildung des ^treifens sehr genau auf der lichtempfindlichen Zelle zu zentrieren. Es wird von einer statisch nicht konvergierenden Farbbildröhre ausgegangen.

Jn Fig. 15 sind die Auftreffflecke 49, 50 und 51 der drei Elektronenstrahlen auf einem mittleren 2eil des Bildschirmes 13, der aus Leuchtstoffstreifen 14, 15 und 16 besteht, dargestellt. Diese Auftreffflecke fallen nicht zusammen. Die Röhre konvergiert weder waagerecht noch"^: senkrecht. Mit den drei Elektronenstrahlen werden, zugleich oder nacheinander, senkrechte Streifen 52, 53 und 54 auf dem Bildschirm abgebildet (Fig. 16). Die Streifen sind hier der Deutlichkeit halber in großer Entfernung voneinander dargestellt. In der Praxis überlappen sie sich, oder sie liegen direkt nebeneinander, wie auch aus Fig. 15 hervor-

Λ uw^ w _-ι6β 3.9.1980

57 267 / 13

geht. Die Achsen 55, 56 und 57 fallen, gleich wie die Auftreffflecke 49, 50 und 51, nicht zusammen.

Der nächste Schritt des Verfahrens ist die genaue Zentrierung der Abbildung der Achse 56 des Streifens 53 auf der Mitte 59 der lichtempfindlichen Zelle 58 (Pfeil). Diese Verschiebung des Streifens 53, die Zentrierung, kann dadurch erfolgen, daß eine Gleichstromkomponente den waagerechten Ablenkstrom überlagert oder daß eine Verschiebung im Videosignal, z. B. eine Verschiebung der Synchronisationsimpulse, 'bewirkt .wird. Es ist auch möglich, den Detektor zu verschieben, aber dieser Vorgang ist viel schwieriger. Bei dieser Zentrierung wird, wenn ein Detektor nach Pig. 7 verwendet wird, nur der zu zentrierende Streifen abgebildet« Bei Anwendung des Detektors nach Pig. 8 ist es möglich, die drei Streifen stets zugleich abzubilden.

In Pig. 17 ist der auf der lichtempfindlichen Zelle 58 abgebildete zentrierte Streifen 53 dargestellt. Während dieser Verschiebung des °treifens 53 sind auch die Streifen 52 und 54 mitverschoben. Mt Hilfe einer Mehrpolkonvergenzeinheit werden die Streifen 52 und 54 auf der Lütte 59 der Zelle 58 zentriert abgebildet (nach den Pfeilen).

In Figo 18.fallen die drei Streifen 52, 53, 54 genau übereinander. Die Köhre konvergiert waagerecht.

Auf analoge Weise erfolgt, wie in. den Pig. 19, 20 und 21 dargestellt ist, die Einstellung der senkrechten Konvergenz. Die drei waagerechten Streifen 60, 61 und 62 müssen zusammen-

8 4 S

-17- 3.9.1980

57 267 /13

fallen und mit ihren Achsen auf der Mitte 59 der Zelle 58 abgebildet werden. Durch Anwendung einer lichtempfindlichen Zelle nach Pig. 5 ist es nicht erforderlich, die Zelle über 90° zu verdrehen, und die Oberflächenteile 63 und 64 können zum Zentrieren und Konvergieren der drei streifen verwendet werden·

In Fig. 21 sind die drei aufeinander und mit ihren Achsen auf der Mitte 59 der lichtempfindlichen Zelle 58 abgebildeten Streifen dargestellt. Die Farbbildröhre konvergiert nun auch senkrecht. Die drei Auftreffflecke 49» 50 und 51 nach ^ig. 15 werden nun wenigstens im mittleren ieil sehr genau zusammenfallen, ^i e statische Konvergenz der -farbbildröhre ist eingestellt. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird die Vorrichtung als Nulldetektor verwendet. Es ist aber mit einer Vorrichtung nach der Erfindung möglich, in nichtkonvergierten Situationen den fehler in der Konvergenz sehr genau zu messen. Diese Möglichkeit besteht, weil die Beziehung zwischen der Lage des Streifens und dem Signal der Photozelle um die Mitte herum nahezu linear ist. Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich daher auch besonders gut zum Messen der statischen und der dynamischen Konvergenz an verschiedenen Stellen auf dem Bildschirm. Mit der Vorrichtung kann festgestellt werden, ob Korrekturen der statischen und der dynamischen Konvergenz das gewünschte Resultat ergeben haben. Die Vorrichtung kann auch bei der Herstellung und Einstellung von Ablenkspulen verwendet werden. Die Spulen können derart abgeglichen werden, daß sie die gewünschte dynamische Konvergenz, die mit der Vorrichtung nach der Erfindung gemessen wird, der Elektronenstrahlen in einer Probenröhre herbeiführen.

-18- 3.9.1980

57 267 / 13

Wenn sich ein auf dem bildschirm abgebildeter. Streifen zu stark bewegt, um eine genaue Messung zu gestatten, kann diese Bewegung mit einer einfachen Rückkopplung von der photoempfindlichen Zelle auf die Ablenkspulen beseitigt werden (DC-Schleife). Die Breite des Streifens kann mit Hilfe eines einstellbaren i'iefpasses in der Videosignalleitung geändert und eingestellt .werden. Vorzugsweise weist der Streifen eine Breite auf, die viermal größer als die Maskensteigung ist.

Die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung eignen sich besonders gut dazu, eine völlig automatische Einstellung der statischen Konvergenz zu bewirken.

Pig. 22 zeigt schematisch, wie eine vollständig automatisierte Konvergenzeinsteilung wirkt. Gegen den mittleren 'Teil des Prontglases 13 einer farbbildröhre nach Pig. 1 ist ein Detektor 65 gesetzt. Dieser Detektor ist auf die oben beschriebene Weise aufgebaut und kann genau die Lage der waagerechten und senkrechten Streifen, die auf dem Bildschirm mit Hilfe der drei Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 abgebildet werden, bestimmen. Der detektor ist mit einem Mikroprozessor 66 verbunden. Der Mikroprozessor 66 regelt den den Ablenkströmen überlagerten Gleichstrom durch die Ablenkspulen 67 oder die Verschiebung im Videosignal zum Zentrieren des mit Hilfe des Elektronenstrahls 9 erhaltenen Streifens auf der lichtempfindlichen Zelle. Der Mikroprozessor erregt auch die inheit 68 zur Einstellung der statischen Konvergenzeinheit. Die statische Konvergenzeinheit ist in dieser Röhre ein magnetisierbarer Ring 70 (siehe Pig. 23), der sich am Ende der Eiektronenstrahlerzeugungssysteme 5, und 7 befindet und rings um die drei Siektrönenstrahlen 8,

d. y ο η ο _₁₉_ 3.9.1980

57 267 / 13

und 10 in der Zentrierbuchse 69 angeordnet ist. Die statische Konvergenzeinheit wird, dadurch eingestellt, daß auf bekannte Weise der %ng 70 mit einer Magnetisiereinheit 71 derart magnetisiert wird, daß diese Einheit das gewünschte korrigierende Mehrpolmagnetfeld, das für die statische Konvergenz benötigt wird, aufrechterhält· Das Magnetisierungsverfahren ist ausführlich in der DE-OS 28 28 710 beschrieben. Das Videosignal (YS) zum Erhalten der Streifen wird über einen Tiefpaß 73 den ¹^t euergit tern der drei Elektronenstrahlen zugeführt, wodurch die Streifen genügend breit gemacht werden können.

* ' " . '*

Pig. 23 zeigt einen Schnitt durch Pig. 22, in dem die Lage des Ringes 70 in bezug auf die Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 deutlich sichtbar ist.

Die automatische Einstellung geht z. B. wie folgt vor sich:

a) mit dem Strahl 9 wird ein senkrechter Streifen auf dem Bildschirm abgebildet;

b) mit dem Detektor 65 wird die Lage der Achse des Streifens in bezug auf die Mitte der lichtempfindlichen Zelle bestimmt, wie in den Fig. 9 bis 14 dargestellt ist;

c) der Mikroprozessor bestimmt, welcher Gleichstrom I mit Hilfe der Speiseschaltung 72 dem Ablenkstrom durch die Ablenkspulen überlagert werden muß, um den Strahl 9 derart abzulenken, daß der senkrechte Streifen auf der lichtempfindlichen Zelle zentriert wird;

d) die Lagen der mit den Elektronenstrahlen 8 und 10 auf dem Bildschirm abgebildeten senkrechten Streifen werden mit dem Detektor gemessen;

2 2 084 8 -20« 3.9.1980

57 267 / 13

e) der Mikroprozessor speichert die Daten, die diese Lagen festlegen, in seinem Speicher;

f) mit dem Strahl 9 wird ein waagerechter Streifen auf dem Bildschirm abgebildet;

g) mit dem detektor 65 wird die Lage der Achse des Streifens in bezug auf die Mitte der lichtempfindlichen Zelle bestimmt, wie in den Fig. 9 bis 14 dargestellt ist;

h) der Mikroprozessor bestimmt, welcher Gleichstrom I dem Strom durch die Ablenkspulen überlagert werden muß, um den Strahl 9 derart abzulenken, daß der waagerechte Streifen auf der lichtempfindlichen Zelle zentriert wird;

i) die Lagen der mit den Elektronenstrahlen 8 und 10 auf dem Bildschirm abgebildeten waagerechten Streifen werden mit dem detektor gemessen;

j) der Mikroprozessor speichert die Daten, die diese Lagen speichern, in seinem Speicher;

k) der Mikroprozessor berechnet aus den unter e) und J) gespeicherten Daten die gewünschten Korrekturen und die öafür benötigten Ströme durch die Magnetisierungseinheit;

1) der Hing wird magnetisiert, und

m) mit Hilfe des Detektors 65 wird die Konvergenz geprüft, und die oben genannten Vorgänge werden gegebenenfalls einmal oder mehrmals wiederholt, wenn die Konvergenz noch nicht genügend ist.

Es ist auch, möglich, nach dem Schritt d) die Konvergenzeinheit bereits derart einzustellen, daß die ?/aagerechte Konvergenz genügend ist und n.ach dem Schritt i) die Konvergenzeinheit auch für die senkrechte Konvergenz einzustellen.

2 084 8 -21- 3.9.1980

' 57 267 / 13

Der Schritt c) kann durch den folgenden Schritt c) ersetzt werden: Der Mikroprozessor bestimmt, welche Verschiebung im Synchronisierimpuls stattfinden muß, um das Videosignal derart zu verschieben, daß der senkrechte Streifen auf der lichtempfindlichen Zelle zentriert wird.

Der Schritt h) kann durch einen analogen Schritt ersetzt werden·

Es ist einleuchtend, daß die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung auch bei der Einstellung anderer bekannter Typen von Konvergenzeinheiten verwendet werden können, die aus einer Anzahl dauermagnetischer ^inge rings um den Röhrenhals bestehen, die zusammen eine einstellbare Mehrpoleinheit bilden.

Um ein noch genaueres Ergebnis zu erzielen, können ein Schritt oder niehrere Schritte des Verfahrens mehrere LIaIe •wiederholt werden.

Claims

-22- 3.9.1980

57 267 / 13

.Erfindungsanspruch

ο Vorrichtung zum Messen der Konvergenz der Elektronen-Strahlen in einer Farbbildröhre vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung mit einem Detektor versehen ist, der mindestens eine lichtempfindliche Zelle enthält, die mindestens aus zwei voneinander getrennten lichtempfindlichen Oberflächenteilen aufgebaut ist, die symmetrisch zu der Mitte der Zelle liegen, wobei dieser Detektor optische Elemente zum Abbilden eines ¹CiIeS des Bildschirmes auf den lichtempfindlichen Oberflächenteilen der lichtempfindlichen Zelle enthält und wobei diese lichtempfindlichen Oberflächenteile von der Mitte der Zelle her im wesentlichen in der Lichtempfindlichkeit zunehmen, während diese Vorrichtung außerdem Mittel zur Bestimmung des Unterschiedes in der Lichtmenge auf den genannten feilen enthält,
2. Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zelle vier voneinander getrennte lichtempfindliche Oberflächenteile enthält, die von der Mitte her breiter irerden.

•3· Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zelle quadratisch ist und die Diagonalen des Quadrats die Trennlinien zwischen den vier lichtempfindlichen Oberflächenteilen bilden.

4· Vorrichtung nach einem der Punkte 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die optischen Elemente des Detektors ein -^arbtrennprismensystem oder eine Spiegelvor-

22 084 8 -23- 3.9.1980

* 57 267 /13

richtung enthalten, hinter dem oder der drei lichtempfindliche Zellen angeordnet sind, derart, daß ein Teil des Bildschirmes auf diesen drei Zellen abgebildet wird und, von der Mtte des Bildschirmes her gesehen, die Mitten der lichtempfindlichen Zellen scheinbar zusammenfallen·

Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom Typ mit einer ^arbauswahlelektrode mit einer Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4j gekennzeichnet dadurch, daß mit einem Videosignal und einem der Elektronenstrahlen ein erster Streifen auf dem Bildschirm abgebildet wird, der sich in einer der Ablenkrichtungen und.über den mittleren Seil des Bildschirmes erstreckt, und daß diesem mittleren '^eil des Bildschirmes gegenüber der Detektor der Vorrichtung angeordnet wird, derart, daß zwei der lichtempfindlichen Oberflächenteile nahezu senkrecht oder senkrecht zu der Längsrichtung des Streifens von der Mitte der Meßzelle her im wesentlichen in der Lichtempfindlichkeit zunehmen, wonach dieser Streifen derart verschoben wird, daß die zwei lichtempfindlichen Teile eine gleiche Lichtmenge wahrnehmen, so daß die Längs-, achse des Streifens auf der Mitte der lichtempfindlichen Zelle abgebildet wird und dann zwei andere zu dem ersten Streifen parallele Streifen, die mit demselben Videosignal und den beiden anderen Elektronenstrahlen erhalten werden, mit Hilfe der statischen Konvergenzeinheit derart verschoben werden, daß die zwei Teile der lichtempfindlichen Zelle eine gleiche Lichtmenge wahrnehmen, so daß auch die Längsachsen dieser ^etreifen auf der Mitte der

j α er ο _₂₄_ 3.9.1980

57 267 /13

Meßzelle abgebildet werden, wonach für die drei Elektronenstrahlen die Abgleichung mit Streifen, die sich in der anderen Ablenkrichtung erstrecken, wiederholt wird·

6_e Verfahren zum Einstellen der statischen Konvergenzeinheit einer Farbbildröhre vom Typ mit einer Farbauswahlelektrode mit einer Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß mit einem Videosignal . und mit den Elektronenstrahlen zugleich oder nacheinander drei Streifen auf dem Bildschirm abggbildet werden, die sich in einer der Ablenkrichtungen über den mittleren

eil des Bildschirmes erstrecken, und daß diesem mittleren Teil des -Bildschirmes gegenüber der Detektor der Vorrichtung angeordnet wird, derart, daß zwei der lichtempfindlichen Oberflächenteile nahezu senkrecht oder senkrecht zu der Längsrichtung der Streifen von der Mitte der Meßzelle her im wesentlichen in Lichtempfindlichkeit zunehmen, wonach die gegenseitige Lage der drei Streifen mit dem Detektor gemessen wird, dadurch, daß pro Streifen der Unterschied in der Lichtmenge auf den genannten Teilen gemessen wird, wobei diese Meßwerte ein Maß für die Einstellwerte der statischen Konvergenzeinheit sind, worauf für die drei Elektronenstrahlen das Verfahren mit Streifen, die sich in der anderen Ablenkrichtung erstrecken, wiederholt wird, v/onach die Konvergenzeinheit mit Hilfe der erhaltenen Meßwerte eingestellt wird. ·
7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß zum Blessen der Lage einer der treifen auf einer der lichtempfindlichen Zellen zentriert wird«

2 2 0848 _₂₅_ 3.9.1980

57 267 / 13
8. Verfahren nach den Punkten 5> 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, daß die drei parallelen ^streifen zugleich auf dem Bildschirm abgebildet werden und die optischen Mittel des Detektors ein Farbtrennprisma enthalten, derart, daß die Streifen auf je einer besonderen lichtempfindlichen Zelle abgebildet werden, deren Mitten, von dem Bildschirm her gesehen, scheinbar zusammenfallen.

9· Verfahren nach den Punkten 5, 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Streifen dadurch auf der photoempfindlichen Zelle zentriert gehalten wird, daß das Signal der photoempfindlichen Zelle nach Verstärkung dadurch rückgekoppelt wird, daß ein Gleichstrom den Ablenkströmen überlagert oder eine Verschiebung im Videosignal bewirkt wird.
10. Verfahren nach den Punkten 5, 6, 7, 8 oder 9» gekennzeichnet dadurch, daß in der Videosignalleitung zum Erzeugen der Streifen ein Tiefpaß zur Einstellung der Streifenbreite angeordnet ist.
11. Verfahren nach einem der Punkte 5 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die statische Konvergenzeinheit ein magnetisierbarer Ring im Hals des Kolbens der Farbbildröhre ist, der, je nach den Meßwerten, auf an sich bekannte Weise als Mehrpol magnetisiert wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Punkte 5 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einer der Verfahrensschritte mehrere Male wiederholt wird.

0 848

uw __26- 3.9.1980

57 267 / 13

13· farbbildröhre, die mit einer statischen Konvergenzeinheit versehen ist, die unter "Verwendung eines Verfahrens nach einem der Punkte 5 bis 12 eingestellt wird.