DE2004880B2

DE2004880B2 - Elektrostatische elektronenlinse fuer elektronenstrahlbildroehren zum fokussieren und konvergieren mehrerer elektronenstrahlbuendel und deren verwendung

Info

Publication number: DE2004880B2
Application number: DE19702004880
Authority: DE
Inventors: Piet Gerard Joseph Eindhoven Barten (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1967-11-11
Filing date: 1970-02-03
Publication date: 1977-03-24
Also published as: US3678316A; NL6902025A; NL6715341A; DE2004880A1; GB1231985A; BE723666A; DE1805827A1; DE1805827B2; GB1178099A; NL164998B; NL151555B; US3678320A; FR1591049A; CH504777A; FR2034029A5; BE745656A; NL164998C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Elektronenlinse für Elektronenstrahlbildröhren zum Fokussieren und Konvergieren mehrerer Elektronenstrahlbündel mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmalen.

In einer Farbbildröhre wird jeder der Elektronenstrahlen für die einzelnen Farben, wobei jeder Elektronenstrahl genau genommen ein Elektronenstrahlbündel, wie nachfolgend beschrieben, darstellt, auf den Bildschirm oder wenigstens auf eine diesem Schirm naheliegende Ebene, z. B. die der Farbauswahlelektrode fokussiert. Dies erfolgt teilweise durch die Linsenwirkung zwischen aufeinanderfolgenden Gittern des Elektronenstrahlerzeugungssystems oder der -systeme, die somit eine Vorfokussierung bewerkstelligen. Eine durch gemeinsame, nahezu kreiczylindrische Elektroden aufgebaute Linse konvergiert die Elektronenstrahlbündel nahezu in der Ebene der Farbauswahlelektrode, z. B. einer Lochmaskenelektrode. Diese Linse kann durch ein nahezu kreiszylindrisches Gitter und einen leitenden Kolbenbelag, durch zwei kreiszylindrische Gitter, die in einem besonderen Fall nahezu gleiche Dirchmesser aufweisen, oder durch mehr als zwei nahezu kreiszylindrische Gitter gebildet werden. Diese Linse erteilt jedem Elektronenstrahlbündel außerdem die erforderliche Nachfokussierung.

Ein derartiges elektrostatisches Konvergenzsystem wird insbesondere verwendet, wenn die Strahlenbündel nahe beieinander liegen, da dann wenig Raum für die bei magnetischer Konvergenz notwendigen Polschuhe zur Verfügung steht Dies kann z. B. in einer Elektronenstrahlröhre der Fall sein, in der die unterschiedlichen Elektronenstrahlbündel von einem einzigen Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugt werden. Wenn im Falle von drei Elektronenstrahlbündeln die Strahlenbündel-Zentren in dem Eiektronenstrahlerzeugungssystem die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks bilden, so ist dynamische Konvergenz notwendig. Im Prinzip kann die dynamische Konvergens jedoch bei einer bestimmten Art von Ablenkspulen unterbleiben, wenn die Elektronenstrahlbündel in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem nahezu in der gleichen Ebene liegen.

Es hat sich ergeben, daß, wenn die Ränder jeder genannten nahezu kreiszylindrischen Elektrode, die an der Seite oder innerhalb der anderen zum Konvergenzsystem gehörenden Elektrode liegt, in ebenen Flächen senkrecht zur Zylinderachse liegen, zwar ein drehsymmetrisches Feld erzeugt wird, daß aber ein derartiges Linsenfeld bei der Nachfokussierung eines Strahlbündels, dessen Achse außerhalb der Zylinderachse liegt, eine Aberration hervorruft die in bezug auf die Strahlbündelachse nicht drehsymmetrisch ist. Infolgedessen nimmt der vom Strahlenbündel erzeugte Elektronenfleck eine astigmatische Gestalt an. Die in der durch die Strahlenbündelachse und die Zylinderachse gehenden Ebene liegenden einzelnen Elektronenstrahlen werden nämlich infolge der sphärischen Aberration der Linse stärker zur Strahlenbündelachse fokussiert als die einzelnen Elektronenstrahlen, die in der durch die Strahlenbündelachse gehenden, zur erstgenannten Ebene senkrechten Ebene liegen.

Eine durch die Zylinderachse gehende Ebene wird eine meridionale Ebene der Linse genannt und die erwähnte durch die Strahlenbündelachse und die Zylinderachse gehende Ebene ist somit die durch die Strahlenbündelachse gehende meridionale Ebene der Linse. Die in dieser Ebene liegenden einzelnen Elektronenstrahlen werden meridionale Elektronenstrahlen genannt. Eine Fläche senkrecht auf den meridionalen Ebenen der Linse wird eine sagittate Fläche der Linse genannt und die in einer solchen Fläche liegenden Elektronenstrahlen sagittale Elektronenstrahlen.

Die einzelnen Elektronenstrahlen, die in der erwähnten durch die Strahlenbündelachse gehenden, zu der durch die Strahlenbündelachse gehenden meridionalen Ebene der Linse senkrechten Ebene liegen, können als sagittale Elektronenstrahlen betrachtet werden. Bei der Nachfokussierung eines Elektronenstrahlbündels, dessen Achse nahezu mit der Zylinderachse zusammenfällt, tritt der vorerwähnte Unterschied in der Fokussierung nicht auf, da an dieser Stelle ein in bezug auf die Strahlenbündelachse drehsymmetrisches Feld vorhanden ist.

Aus der GB-PS 7 99 533 ist eine Farbbildröhre bekannt, in der drei Elektronenstrahlbündel auf dem Bildschirm fokussiert und konvergiert werden. Die Fokussierung der einzelnen Elektronenstrahlbündel erfolgt teilweise durch die Linsenwirkung zwischen aufeinanderfolgenden Gittern des Elektronenstrahlerzeugungssystems, das auf diese Weise eine Vorfokussierung bewirkt. Die mit Hilfe von zwei praktisch kreiszylindrischen Elektroden erhaltene Linse konvergiert die Elektronenstrahlbündel auf dem Bildschirm, d. h.. daß die drei Strahlenbündel in einem Punkt auf

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dem Bildschirm zusammentreffen.

Eine der kreiszylindrischen Elektroden hat die gestalt einer leitenden Bedeckung auf dem Kolben, jjer das ist nicht wesentlich auf die Wirkung der Linse, jj_{f aU}ch aus zwei zylindrischen Hülsen gleichen oder ,mgieichen Durchmessers bestehen kann. Diese die Strahlenbündel konvergierende Linse erteilt außerdem jedem Elektronenstrahlbündel die erforderliche Nachfokussierung, die nötig ist, um einen scharfen Auftreffleck auf dem Bildschirm zu formen. Ein derartiges elektrostatisches Konvergenzsystem wird insb. verwer.-det, wenn die Strahlenbündel einander sehr nahe liegen, _weil es dann vtcnig Raum für die bei magnetischer Konvergenz erforderlichen Polschuhe gibt Dies kann beispielsweise der Fall sein in einer Elektronenstrahlröhre, in der die unterschiedlichen Elektronenstrahlbündel durch ein einziges Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugt werden.

In der GB-PS 7 99 533 wird erwähnt, daß eine derartig Linse auf die achsenfern verlaufenden Strahlenbündel eine astigmatische Fokussieru.ig ausübt pie Maßnahme, die gemäß dieser Patentschrift getroffen werden, haben aber den Zweck, eine stärkere Konvergierung zu erreichen, und sie können die tstigniatische Fokussierung nur in geringem Maß korrigieren.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Elektronenlinse 4er eingangs erwähnten Art anzugeben, in der der genannte Astigmatismus der achsenfem verlaufenden Strahlbündel weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer elektrostatischen Elektronenlinse für Elektronenstrahibildröhren der eingangs genannten Art nach der Erfindung Maßnahmen ergriffen, die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruches 1 im einzelnen angegeben sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können Maßnahmen ergriffen werden, die in den Unteransprüchen 2,3,4 und 5 näher gekennzeichnet sind. Schließlich betrifft die Erfindung noch die Verwendung einer derartigen elektrostatischen Elektronenlinse in einer Farbbildröhre mit drei Elektronenstrahlbündeln zum Konvergieren der Strahlenbündel in der Ebene der Farbauswahlelektrode.

Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß der Unterschied in der Nachfokussierung der meridionalen Elektronenstrahlen und der sagittalen Elektronenstrahlen eines Sfahle.ibündels, dessen Achse außerhalb der Zyiii.d°^r^iise liegt, durch eine bestimmte Störung der Drehsymmetrie verringert werden kann. Es soll jedoch dafür gesorgt werden, daß, wenn eine Strahlenbündelachse sich mit der Zylinderachse deckt, trotz der erwähnten Störung der Drehsymmetnt an der Stelle der Zylinderachse das für dieses Strahlenbündel erwünschte Feld vorhanden ist. Das wird durch die Ausbildung der Linse entsprechend dem Anspruch 1 erreicht.

Die erwünschte Wirkung der Linse gründet sich darauf, daß die Schnittlinien der Äquipotentialflächen mit sagittalen Flächen in der Umgebung der Achse eines außerhalb der Zylinderachse liegenden Strahlenbündels in Richtung auf den Bildwiedergabeschirm konkav gekrümmt werden, so daß eine verstärkte Fokussierung der sagittalen Elektronenstrahlen auftritt, während die Schnittlinien der Äquipotentialflächen mit meridiorialen Ebenen in der Umgebung der Strahlenbündelachse in Richtung auf den Bildwiedergabeschirm konvex gekrümmt werden, wodurch die Fokussierung der

₁₀

,₅

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880 meridionalen Elektronenstrahlen geschwächt wird. Auf diese Weise wird der Nachfokussierungsunterschied der meridionalen und sagittalen Elefcronenstrahlen eines solchen Strahlenbündel verringert Gewünschtenfalls werden bei richtiger Bemessung die sagittalen und meridionalen Elektronenstrahlen nahezu in einem Punkt fokussiert

Die Mittellinie des von den beiden Linsenelektroden gebildeten Spaltes kann verschiedene Gestalten aufweisen. Sie kann z. B. rechteckförmig sein. Vorzugsweise hat die Grenzlinie eine fließende Gestalt da dann ein gleichmäßigerer Verlauf der Äquipotentialflächen erhalten wird. In dem besonderen Falle, in dem der Abstand zwischen der Mittellinie und dem Bildwiedergabeschirm vier gleiche Maxima aufweist, hat die Mittellinie vorzugsweise eine sinusförmige Gestalt, da der Verlauf der Äquipotentialflächen dann möglichst gleichmäßig ist.

Indem der Astigmatismus behoben wird, wird erreicht, daß ein runderer Elektronenfleck auf dem Bildschirm entsteht, und es hat sich außerdem ergeben, daß gleichzeitig ein kleinerer Elektronenfleck erzielt wird.

Wenn die Strahlenbündel nach dem Verlassen der Vorfokussierungslinse keine stigmatische Natur aufweisen, ergibt die beschriebene Form eier Linse die Möglichkeit, den Astigmatismus zu beheben, so daß auch in diesem Falle bei allen Strahlenbündeln runde E'ektronenflecken auf dem Bildwiedergabeschirm erhalten werden.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung naher erläutert, in der

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Elektronenstrahlrohre,

Fig. 2 bestimmte Teile des Schnittes nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 die Form der Konvergenzelektroden nicht nach der Erfindung,

F i g. 4 einen Querschnitt nach F i g. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht nach F i g. 3,

F i g. 6 eine Seitenansicht nach F i g. 3,

Fig. 7 den Strahlenverlauf eines Strahlenbündels schematisch nach F i g. 3,

F i g. 8 eine Ausbildung der Konvergenzelektroden nach der Erfindung,

F i g. 9 einen Querschnitt nach F i g. 8,

F i g. 10 eine Draufsicht nach F i g. 8,

F i g. 11 eine Seitenansicht nach F i g. 8,

F i g. 12 eine Abwicklung eines Teiles der F i g. 8,

Fig. 13 eine Abwicklung von zwei kreiszylindrischen Gittern und

Fig. 14 eine Abwicklung von zwei kreiszylindrischen Gittern zeigt.

Nach Fig. 1 enthält die Elektronenstrahlröhre 1 ein schematisch dargestelltes Elektronenstrahlerzeugungssystem 2, das drei Eleklronenstrahlenbünde! erzeugt, deren Mitten in einer durch die Achse des Elektronenstrahlcrzeugungssystems gehenden Ebene liegen, während die Achse des mittleren Elektronenstrahlbündels sich mit der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems deckt. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 2 kon>^rgiert diese drei Elektronenstrahlenbündel aul einer Schattenmaske 3, worauf sie je einen bestimmter Teil eines Leuchtschirmes 4 treffen. Die Abtastung de; Schirmes erfolgt durch eine schematisch dargestellte Ablenkvorrichtung 5.

F i g. 2 zeigt den Halsteil der Röhre in einem Schnit durch die Achse des Ekktronenstrahlerzaugungssy

stems dargestellt. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält drei Kathoden 6,7 und 8, ein gemeinsames erstes Gitter 9, das für die von den Kathoden 6, 7 und 8 stammenden Strahlenbündeln mit Öffnungen 10,11 und 12 versehen ist, ein gemeinsames zweites Gitter 13, das mit Öffnungen 14, 15 und 16 versehen ist, und ein gemeinsames drittes Gitter 17, das mit Öffnungen 18,19 und 20 versehen ist. Die Mitten der Öffnungen 11, 15 und 19 liegen auf der Achse 21 des Elektronenstrahlerzeugungssystems, während die Mitten der Öffnungen 10,14 und 18 auf einer Linie 22 parallel zur Achse 21 und die Mitten der Öffnungen 12, 16 und 20 auf einer Linie

23 parallel zur Achse 21 liegen. In diesem Falle deckt sich die Linie 22 mit der Achse der Kathode 6, die Achse 21 mit der Achse der Kathode 7 und die Linie 23 mit dei Achse der Kathode 8. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem enthält weiterhin ein gemeinsames viertes Gitter

24 und ein gemeinsames kreiszylindrisches fünftes Gitter 25. Das vierte Gitter 24 besteht aus zwei miteinander verbundenen kreiszylindrischen Teilen 26 und 27. Von den Gittern 24 und 25 sind lediglich die Querschnittlinien dargestellt. Dabei erfolgt die Vorfokussierung jedes der Elektronenstrahlenbündel zwischen dem zweiten Gitter 13 und dem vierten Gitter 24, während eine Nachfokussierung in der konvergierenden is Linse erfolgt, die eine beschleunigende Linse ist und das vierte Gitter 24 und das fünfte Gitter 25 enthält, wobei das Linsenfeld zwischen dem kreiszylindrischen Teil 27 und dem kreiszylindrischen Gitter 25 erzeugt wird, die gleiche Durchmesser aufweisen.

F i g. 3 zeigt die Form des vierten und fünften Gitters nicl.; nach der Erfindung. Das vierte Gitter 30 besteht aus zwei miteinander verbundenen kreizylindrischen Teilen 32 und 33. Das fünfte Gitter 31 ist kreiszylindrisch und hat den gleichen Durchmesser wie der Teil 33. Die einander zugewandten Enden der Gitter 30 und 31 liegen in flachen zur Zylinderachse senkrechten Ebenen. Die Achsen der Strahlenbündel an der Stelle der Mitten des Spaltes sind mit 34, 35 und 36 bezeichnet, welche Punkte auf einer Linie 37 liegen.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Achse der Konvergenzlinse nach Fig.3; Fig.5 zeigt eine Draufsicht auf die Konvergenzlinse nach F i g. 3; F i g. 6 zeigt eine Seitenansicht der Konvergenzlinse nach Fig.3.

F i g. 4 zeigt den kreiszylindrischen Teil 33 des Gitters 30 mit den drei Strahlenbündeln 38, 39 und 40 an der Stelle des Spaltes zwischen den Gittern 30 und 31, wobei die Achsen der Strahlenbündel, an dieser Stelle in F i g. 3, mit 34,35 und 36 bezeichnet sind.

F i g. 5 zeigt die Draufsicht Die Schnittlinien einiger Äquipotentialflächen, die durch den Spalt infolge der Anlegung eines Spannungsunterschiedes zwischen den Gittern 30 und 31 gebildet werden, und der meridionalen Ebene durch die Achsen der Strahlenbündel 38, 39 und 40 sind mit 41,42,43,44,45,46 und 47 bezeichnet. Aus der Figur zeigt sich, daß diese Schnittlinien auf beiden Seiten des Spaltes symmetrisch liegen.

Fig.6 zeigt eine Seitenansicht Die Schnittlinien einiger Äquipotentialflächen, die durch den Spalt infolge des Anlegens des gleichen Spannungsunterschiedes zwischen den Gittern 30 und 31 gebildet werden und der Ebene, die durch die Achse des Strahlenbündels 38 an der Stelle der Spaltmitte geht und zu der durch die Achsen der Strahlenbündel 38, 39 und 40 gehenden meridionalen Ebene senkrecht ist, sind mit 48,49,50,51, 52,53 und 54 bezeichnet Aus der Figur zeigt sich, daß diese Schnittlinien beiderseits des Spaltes symmetrisch

Da in dem anhand der F i g. 3,4,5 und 6 beschriebener Fall die Achsen der Strahlenbündel 38 und 40 in derr Linsenfeld zwischen dem vierten und fünften Gittei außerhalb der Achse der Zylinder liegen, ruft diese; Linsenfeld bei der Nachfokussierung dieser Strahlen bündel eine Aberration hervor. In F i g. 7 bezeichnet 55 die Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems. Der Kreuzungspunkt der Strahlenbündel 38 und 40 wird durch die Linsenwirkung zwischen dem zweiten und dem vierton Gitter annähernd am Punkt 56 auf der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems virtuell abgebildet. Diese gemeinsamen Kreuzungspunkte müssen durch die Linsenwirkung zwischen dem vierten und dem fünften Gitter an einem Punkt auf dem Schirm abgebildet werden. Diese Linsenwirkung muß die Strahlenbündel somit gleichzeitig konvergieren und fokussieren. Tatsächlich tritt die erwähnte Aberration auf, was aus dem für die Strahlenbündel dargestellten Strahlenbündelverlauf ersichtlich ist. Der Kreis 57 ist der Querschnitt des Strahlenbündels 38 mit der Hauptfläche der konvergierenden Linse. Die meridionalen Elektronenstrahlen des Strahlenbündels in der durch die Achse 58 des Sli ahlenbündels und die Achse 55 des Elektronenstrahlen-.eugungssystems gehenden Ebene — in der Figur sind die einzelnen Elektronenstrahlen 59 und 60 dargestellt — werden annähernd am Punkt 61 fokussiert. Die Elektronenstrahlen in der durch die Achse des Strahlenbündels gehenden sagittalen Fläche — in der Figur sind die einzelnen Elektronenstrahlen 62 und 63 dargestellt — werden infolge der Drehsymmetrie des Linsenfeldes um die Achse 55 am Punkt 64 auf dieser Achse fokussiert. Die meridionalen Elektronenstrahlen werden somit in stärkerem Maße zur Strahlenbündelachsi: fokussiert als die sagittalen Elektronenstrahlen. Auf diese Weise werden zwei Brennlinien 65—66 und 67—68 gebildet, die zum Astigmatismus des im Bildraum erhaltenen Elektronenflecks Anlaß geben. Ein Ähnliches gilt für das Strahlenbündel 40, dessen Querschnitt 69 mit der Hauptfläche der konvergierenden Linse dargestellt ist Die Mittelpunkte der Kreise 57 und i9 liegen auf einer Linie 70, die die Achse 55 des F.lektronenstrahlerzeugungssystems schneidet. Von dem Strahlenbündel 40 sind die meridionalen Elektronenstrahlen 71 und 72 und die sagittalen Elektronenstrahlen 73 und 74 angegeben. Das nicht dargestellte Strahlenbündel 39, dessen Achse sich mit der Achse 55 des Elektronenstrahlerzeugungssystem deckt, wird an einem Punkt fokussiert

Fig.8 zeigt die Form des vierten und des fünften Gitters nach der Erfindung. Das vierte Gitter 80 besteht aus zwei miteinander verbundenen kreiszylindrischen Teilen 82 und 83. Das fünfte Gitter 81 ist kreiszylindrisch und hat den gleichen Durchmesser wie der Teil 83. Die einander zugewandten Enden der Gitter 80 und 81 haben einen sinusförmigen Verlauf, und zwar komple mentär, so daß der Spalt eine konstante Breite aufweist und die Mitte des Spaltes in gleicher Weise einen sinusförmigen Verlauf hat. Die Achsen der Strahlenbündel an der Stelle der Spaltmitte sind mit 84,85 und 86 bezeichnet Diese Punkte liegen auf einer linie 87.

F i g. 9 zeigt einen Querschnitt senkrecht zur Achse der Konvergenzlinse nach Fig.& Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf die Konvergenzönse nach F i g. & F i g. i i zeigt eine Seitenansicht der Konvergenzifue nach Fig.a

F i g. 9 zeigt den knaizsylmdrischen Tefl 83 des Gitters 80. in dem die drei Strahlenbündel 88» 89 und » an der

Stelle des Spaltes zwischen den Gittern 80 und 81 liegen, wobei die Achsen dieser Strahlenbündel an dieser Stelle in F i g. 8 mit 84,85,86 bezeichnet sind.

F i g. 10 zeigt die Draufsicht. Die Schnittlinien einiger Äquipotentialflächen, die durch den Spalt infolge des Anlegens eines Spannungsunterschiedes zwischen den Gittern 80 und 81 gebildet werden, und der meridionalen Ebene durch die Achsen der Strahlenbündel 88, 89 und 90 sind mit 91,92,93,94,95, 96 und 97 bezeichnet. Aus der Figur zeigt sich, daß die Schnittlinien beiderseits des Spaltes nahezu symmetrisch liegen. Im Vergleich zu den Schnittlinien 41 bis 47 nach F i g. 5 sind diese an der Stelle der Achsen der Strahlenbündel 88 und 90 etwas gekrümmt, so daß die konvexe Seite dem fünften Gitter 81 zugewandt ist. Auf diese Weise wird die Fokussierung der meridionalen Elektronenstrahlen der Strahlenbündel 88 und 90 etwas geschwächt.

Fig. 11 zeigt die Seitenansicht. Die Schnittlinien einiger Äquipotentialflächen, die durch den Spalt infolge des Anlegens eines gleichen Spannungsunterschiedes zwischen den Gittern 80 und 81 gebildet werden, und der Ebene, die durch die Achse des Strahlenbündels 88 an der Stelle der Spaltmitte geht und zur durch die Achsen der Strahlenbündel 88, 89 und 90 gehenden meridionalen Ebene senkrecht ist, sind mit 98, 99, 100, 101, 102, 103 und 104 bezeichnet. Aus der Figur zeigt sich, daß die Schnittlinien beidseits des Spaltes nicht symmetrisch sind. Im Vergleich zu den Schnittlinien 48 bis 54 in Fig.6 sind sie an der Stelle der Achse des Strahlenbündel 88 gekrümmt, so daß die konkave Seite dem fünften Gitter 81 zugewandt ist. Dies ergibt eine stärkere Fokussierung der sagittalen Elektronenstrahlen des Strahlenbündels 88. Auf diese Weise kann die Fokussierung der meridionalen und der sagittalen Elektronenstrahlen des Strahlenbündels 88 an einem Punkt bewerkstelligt werden.

Fig. 12 ist eine Abwicklung eines Teiles des kreiszylindrischen Teiles 83 des Gitters 80 und eines Teiles des kreiszylindrischen Gitters 81. Die Schnittlinie mit der Ebene, in der die Strahlenbündel liegen, sind mit

110 und 112 bezeichnet. Sie schneiden den Rand des Teiles 83 an den Punkten 106 und 108, was auch in F i g. 9 angegeben ist. Die Schnittlinien mit der Ebene, die zu der die Strahlenbündel enthaltenden Ebene senkrecht ist und durch die Achse der Gitter geht, sind mit 109 und

111 bezeichnet. Sie schneiden den Rand des Teiles 83 an den Punkten 105 und 107, was auch in F i g. 9 angegeben ist. Die Mittellinie des Spaltes zwischen den kreiszylindrischen Gittern ist die Linie 113 die mit den Linien 109, 110, 111, 112 bzw. die Schnittpunkte 114, 115, 116, 117 aufweist Die Abstände der Punkte 115 und 117 von dem nicht dargestellten Bildwiedergabeschirm sind relative Maxima und größer als der mittlere Abstand der Linie

113 von dem Bildwiedergabeschirm. Auf diese Weise wird erreicht, daß für die Strahlenbündel 88 und 90 eine schwächere Fokussierung der meridionalen Elektronenstrahlen und eine stärkere Fokussierung der sagittalen Elektronenstrahlen auftritt so daß die sagittalen und die meridionalen Elekironenstrahlen nahezu an einem Punkt fokussiert werden. Da die Abstände der Punkte

114 und 116 von dem Bildschirm relative Maxima und gleich denen der Punkte 115 und 117 von dem Bildschirm sind, wird die durch die Konfiguration an 115 und 117 hervorgerufene Störung der Drehsymmetrie für das auf der Achse der Gitter liegende Strahlenbündel 89 nahezu ausgeglichen. In diesem Fall weist das Feld der Konvergenzlinse vier Symmetrieebenen auf und ist zur Achse quasi drehsymmetrisch.

In einem bestimmten Fall haben die runden öffnungen 10, 11 und 12 im ersten Gitter 9 einen Durchmesser von 0,75 mm, die runden öffnungen 14,15, 16 im zweiten Gitter 13 einen Durchmesser von 0,75 mm und die runden öffnungen 18, 19 und 20 im dritten Gitter einen Durchmesser von 2,0 mm. Der Abstand der Linie 22 durch die Mitten der öffnungen 10 14 und 18 von der Achse 21 des Elektronenstrahlerzeugungssystems beträgt 3,5 mm und der Abstand der Linie

ίο 23 durch die Mitten der Öffnungen 12,16 und 20 von der Achse 21 des Elektronenstrahlerzeugungssystems isl auch 3,5 mm. Der Innendurchmesser des Teiles 82 des vierten Gitters 80 beträgt 14 mm und der des Teiles 83 ist 20 mm. Der Innendurchmesser des fünften Gitters 81 beträgt auch 20 mm. Die Abmessung des Teiles 82 in Richtung der Achse des Elektronenstrahlerzeugungssystems beträgt 7 mm, die mittlere Abmessung des Teiles 83 in dieser Richtung ist 18 mm und die mittlere Abmessung des fünften Gitters 81 in dieser Richtung isl 10 mm. Der Abstand zwischen dem Teil 83 und dem fünften Gitter 81 beträgt 2 mm. Der sinusförmige Verlauf der Enden des Teiles 83 und des Gitters 81 hai eine Amplitude von 0,18 mm. Dieses Elektronen· Strahlerzeugungssystem kann mit den nachfolgender Spannungen betrieben werden:

Kathode, zwischen	OV und 140 V
Erstes Gitter	OV
Zweites Gitter	1 700 V
Drittes Gitter	350 V
Viertes Gitter	4 300V
Fünftes Gitter	25 000 V

Die veränderliche Spannung an der Kathode dieni zum Steuern des Strahlenbündels.

In diesem Beispiel sind die Strahlenbündel anfangs stigmatisch und die beschriebene Spaltform bringt mil sich, daß die erhaltenen Elektronenflecken eine stigmatische Natur aufweisen. Es gibt jedoch Fälle, ir denen gerade ein Elektronenfleck mit astigmatischei Natur erwünscht ist. Es gibt z. B. den Fall von dre Strahlenbündeln in einer horizontalen Ebene, die der Bildwiedergabeschirm längs horizontaler Zeilen abta sten. In bestimmten Fällen kann es z. B. zum Vermeider von Moir6 erwünscht sein, daß die Elektronenflecker die Form vertikaler Linien aufweisen. Bei anfang; stigmatischen Strahlenbündeln haben die Gitter dei Konvergenzlinse die nachfolgende Gestalt: Fig. 1; zeigt eine Abwicklung eines Teiles der beiderseits eine; Spaltes angeordneten, kreiszylindrischen Gitters 12( und 121 mit gleichem Durchmesser, von denen da! Gitter 121 dem Bildwiedergabeschirm am nächster liegt Die Schnittlinien mit der horizontalen Ebene dei Strahlenbündel sind mit 123 und 125 bezeichnet Die Schnittlinien mit der vertikalen Ebene durch die Achse der Gitter sind mit 122 und 124 bezeichnet Die effektiv« Grenzlinie der kreiszylindrischen Gitter ist die Lini« 126, die mit den Linien 122, 123, 124, 125 die Schnittpunkte 127, 128, 129 bzw. 130 aufweist Die Abstände der Punkte 128 und 130 von dem nich dargestellten Bildschirm sind gleich und sind relativ« Maxima und sind größer als der mittlere Abstand dei Linie 126 von dem Bildschirm. Die Abstände der Punkt« 127 und 129 von dem Bildschirm sind gleich und größei

6s als die Abstände der Punkte 128 und 130 von den Bildschirm und sie bilden relative Maxima. Wenn di« Gitter ein gerades Profil aufweisen würden, so würdet die meridionalen Elektronenstrahlen der außerhalb dei

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Achse der Gitter liegenden Strahlenbündel in stärkerem Maße zur Achse des Strahlenbündels fokussiert werden, als die sagittalen Elektronenstrahlen, wodurch der Elektronenfleck eine astigmatische Natur aufweisen würde. Da die Strahlenbündel in einer horizontalen Ebene durch die Achse der Zylinder liegen, wurden diese Strahlenbündel in einer Fläche, in der die meridionalen Elektronenstrahlen dieser Strahlenbündel fokussiert werden, eine vertikale Linie aufweisen, welche Strahlenbündel in einer weiter von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem entfernten Fläche, in der die sagittalen Elektronenstrahlen dieser Strahlenbündel fokussiert werden, eine horizontale Linie aufweisen. Infolge der Gestalt des i_v altes bei 128 und 130 wird der Unterschied der Nachfokussierung für die meridionalen und sagittalen Elektronenstrahlen dieser Strahlenbündel verringert. Die Lage einer vertikalen Linie in der Fläche, in der die meridionalen Elektronenstrahlen fokussiert werden, behauptet sich jedoch und diese Fläche ist dann die Fläche des Bildwiedergabeschirms. Infolge der Gestalt des Spaltes bei 128 und 130 ist das Feld auf der Achse der Gitter nicht mehr drehsymmetrisch, so daß der Elektronenfleck dec zentralen Strahlenbündels eine astigmatische Natur aufweist mit einer horizontalen Linie in einer Fläche, in der die vertikalen Elektronenstrahlen fokussiert werden, und einer vertikalen Linie in einer weiter von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem entfernten Fläche, in der die horizontalen Elektronenstrahlen fokussiert werden. Da die Abstände der Punkte 127 und 129 von dem Bildschirm relative Maxima sind, wird der Nachfokussierungsunterschied zwischen den horizontalen und vertikalen Elektronenstrahlen dieses Strahlenbündels verringert und da diese Abstände größer als die der Punkte 128 und 130 von dem Bildschirm sind, ist dieser Unterschied negativ, was bedeutet, daß das Strahlenbündel eine derart astigmatische Natur aufweist, daß die Fläche, in der die horizontalen

Elektronenstrahlen fokussiert werden, und in der eine vertikale Linie liegt, dem Elektronenstrahlerzeugungssysiem näher liegt als die Fläche, in der die vertikalen Elektronenstrahlen fokussiert werden und in der eine horizontale Linie liegt. Auf diese Weise gilt für die drei Strahlenbündel, daß die vertikale Linie in der dem Elektronenstrahlerzeugungssystem am nächsten liegenden Fläche auftritt.

Fig. 14 bezieht sich auf eine andere Konfiguration nach der Erfindung. Diese Figur ist eine Abwicklung eines Teiles beiderseits eines Spaltes liegender kreiszylindrisoher Gitter 140 und 141 gleichen Durchmessers, von denen das Gitter 141 dem Bildschirm am nächsten liegt. Die Schnittlinien mit der horizontalen Ebene, in der die Strahlenbündel liegen, sind mit 143 und 145 bezeichnet. Die Schnittlinien mit der vertikalen, durch die Achse der Gitter gehenden Ebene sind mit 142 und 144 bezeichnet. Die Mittellinie des Spaltes zwischen den kreiszylindrischen Gittern ist die Linie 146, die mit den Linien 142,143,144 und 145 die Schnittpunkte 147,148,

149 bzw. 150 aufweist. Die Abstände der Punkte 148 und

150 von dem nicht dargestellten Bildschirm sind gleich und relative Maxima und sind größer als der mittlere Abstand der Linie 146 von dem Bildschirm. Die Abstände der Punkte 147 und 149 von c'em Bildschirm sind gleich, kleiner als die Abstände der Punkte 148 und 150 von dem Bildschirm und sind relative Maxima. Diese Konfiguration der Gitter wird z. B. zum Erzeugen von Elektronenflecken mit einer stigmatischen Natur verwendet, wobei die Strahlenbündel vor dem Eintritt in die durch diese Gitter gebildete Linse eine solche astigmatische Natur aufweisen, daß ihre Ausdehnung in vertikaler Richtung größer als in horizontaler Richtung ist. Dies kann auf vertikale, elliptische öffnungen in dem Vorfokussiergitter zurückzuführen sein, wodurch eine zu große Vorfokussierung der in einer horizontalen Ebene liegenden Elektronenstrahlen entsteht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Elektronenlinse für Elektronenstrahlbildröhren zum Fokussieren und Konver- s "gieren mehrerer Elektronenstrahlbündel, die zwei kreiszylindrische, zueinander koaxiale Elektroden aufweist und derart nicht rotationssymmetrisch gestaltet ist, daß der Astigmatismus der linse in den Bereichen des Strahlbündelverlaufs korrigiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Strahlbündel in einer Ebene liegen, daß die Achse eines Strahlbündels mit der Achse der Linsenelektrcden zusammenfällt und daß die beiden Linsenelektroden in Abstand hintereinander angeordnet und derart ausgebildet sind, daß der Abstand der Mittellinie des von den beiden Elektroden gebildeten Spaltes vom Bildschirm in der Ebene der Strahlbündel und in der hierzu um 90° um die Achse der Linsenelektroden verdrehten Ebene Maxima aufweist

2. Elektrostatische Elektronenlinse nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maxima in der Ebene der Elektronenstrahlen und in der hierzu um 90° um die Achse der Linsenelektroden verdrehten Ebene gleich sind.

3. Elektrostatische Elektroneniinse nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie sinusförmiger Gestalt ist

4. Elektrostatische Elektronenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie die Gestalt zweier überlagerter Sinuslinien aufweist

5. Verwendung einer elektrostatischen Elektronenlinse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 in einer Farbbildröhre mit drei Elektronenstrahlbündeln zum Konvergieren aller drei Strahlbündel in einem Punkt in der Ebene der Farbauswahlelektrode.