DE2608463B2

DE2608463B2 - Inline-Farbbildröhre

Info

Publication number: DE2608463B2
Application number: DE2608463A
Authority: DE
Inventors: John Lancaster Pa. Evans Jun. (V.St.A.) (Verstorben)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1975-03-03
Filing date: 1976-03-01
Publication date: 1980-02-21
Also published as: FR2303374A1; AU1156376A; FR2303374B1; JPS51118957A; IT1055315B; JPS607345B2; US4086513A; DE2608463A1; DE2608463C3; AU500254B2; GB1536754A

Description

Strahlflecke ist ferner aus dem »Journal of Applied Physics« Band 21 vom Februar 1950, Seiten 84 bis 89 bekannt Dort benutzt man dazu eine Schlitzelektrode, die vor den Ablenkplatten angeordnet ist. Schließlich ist in der US-PS 26 09 516 eine Bildaufnahmeröhre beschrieben, bei welcher scheibenförmige Elektroden als elektrostatische Linsen dienen und auf der kathodenseitigen Fläche einer dieser Scheibenelektroden beiderseits der Strahldurchtrittsöffnung parallele Stäbe angeordnet sind, welche eine Verzerrung des elektrischen Feldes zur Erzeugung elliptischer Strahlfleckverzerrungen bewirken.

Die Erfindung geht aus von einer Farbbildröhre, wie sie beispielsweise in der bereits erwähnten US-PS 37 72 554 beschrieben ist und deren grundsätzlicher Aufbau sich in den Zeichnungen, anhand deren die Erfindung erläutert wird, wiederfindet Ein geeignetes Ablenkjoch für eine solche Inline-Röhre ist beispielsweise in der US-PS 37 21 930 erläutert

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Angabe spezieller Ausbildangsmerkmale einer Elektrode des Foki'ssierlinsensystems einer solchen Inline-Röhre zur Verbesserung der Kompensation der elliptischen Strahlfleckverzerrungen, welche infolge des Einwirkens _t der Ablenkmagnetfelder auf den Strahlquerschnitt am "Bildrand auftreten und dort die Schärfe des wiedergegebenen Bildes verschlechtern.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst Bei einer solchen Ausgestaltung sind zusätzliche dynamisehe Korrekturmaßnahmen entbehrlich.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Axialschnitt einer Lochmaskenfarbbildröhre;

F i g. 2 und 3 Skizzen zur Erläuterung der Strahlfleckverzerrungen ohne und mit Kompensation der elliptischen Verformung am Bildrand;

F i g. 4 und 5 vergrößerte Axialschnitte des Strahlsysterne in zueinander senkrechten Schnittebenen;

Fig.6 eine perspektivische Detaildarstellung einer Elektrode des Strahlsystems mit parallel zur Strahlebene angeordneten Platten;

Fig.7 eine schematische Darstellung der elekirisehen Fokussier- und Konvergierfelder für ein Paar von Strahlöffnungen ohne Verwendung von Platten;

Fig.8 eine schematische Seitendarstellung der elektrischen Fokussier- und Konvergierfelder für ein Paar von Strahlöffnungen bei Verwendung von horizontalen Platten.

F i g. 1 veranschaulicht eine Rechteck-Farbbildröhre mit einem Glaskolben 1, der eine rechteckige Frontplatteneinheit 3, einen rechteckigen Konus 7 und einen Röhrenhals 5 aufweist Die Frontplatteneinheit 3 besteht aus einer Frontscheibe θ und einem Randfiansch 11, der mit dem Konus 7 verschmolzen ist Auf der Innenseite der Frontscheibe 9 bandet sich ein Leuchtschirm 13, der — wie in F i g. 2 und 3 gezeigt — ein Linienrasterschirm mit parallelen Leuchtstoffstreifen, die im wesentlichen parallel zur vertikalen kleinen Achse Y-Yder Röhre verlaufen, ist Vor dem Bildschirm 13 ist eine Lochmaske 15 mit herkömmlichen Mitteln lösbar befestigt Im Röhrenhals 5 ist ein In-Line-Strahlsystem 19 angeordnet, das drei Elektronenstrahlen 200, es 2Oi? und 20Cr erzeugt und über koplanare konvergierende Strahlengänge durch die Lochmaske 15 auf den Leuchtschirm 13 richtet

Auf der Röhre sitzt in der Gegend der Verbindungsstelle zwischen Röhrenhals 5 und Konus» 7 ein elektromagnetisches Ablenkjoch 2i. Die Ausgangsablenkebene (bei Ablenkung Null) ist in F i g. 1 durch die Linie P-P ungefähr in der MiUe des Ablenkjoches 21 angedeutet Wegen Streufeldern erstreckt sich die Ablenkzone der Röhre axial vom Ablenkjoch 21 in den Bereich des Strahlsystems 19 hinein. Der Einfachheit halber ist die tatsächliche Krümmung der abgelenkten Strahlengänge 20 in der Ablenkzone in Fig. 1 nicht gezeigt

Fig.2 und 3 zeigen den Bildschirm 13 mit Strahlfleckformen, wie sie beim Auftreffen eines Elektronenstrahls 20Ä auf den Bildschirm ohne bzw. mit Kompensationsmaßnahmen entstehen. Gemäß Fig.2 ist der Querschnitt des Elektronenstrahls in der Mitte des Schirmes ohne Kompensation im wesentlichen rund, dagegen an den Seitenrändern des Schirmes horizontal elliptisch oder langgestreckt Horizontale Elliptizität ist definiert als eine Ellipse mit horizontaler Hauptachse.

Ein solches Auseinanderziehen des Strahlquerschnittes, das auf einer Unterfokussierung des Elektronenstrahls in Horizontalrichtung beruht, ist wegen des nachteiligen Einflusses auf die Bildauflösung unerwünscht Bei einer Vorverzerrung wird dagegen die Strahlform in den Seitenrandbereichen des Bildschirms wesentlich runder oder mindestens in Horizontalrichtung weniger langgestreckt Diese Kompensation führt aber meist dazu, daß der Strahl in der Schirmmitte vertikal elliptisch wird, d. h. die Form einer Ellipse mit vertikaler Hauptachse annimmt Jedoch bringt diese vertikale Elliptizität keine Auflösungsprobleme mit sich, da die vertikale Auflösung durch die Anzahl der Ablenkzeilen begrenzt ist

F i g. 4,5 und 6 zeigen Einzelheiten des Strahlsystems i9. Seine verschiedenen Elektroden sind an zwei ί --nen Stützstäben 23 montiert Diese Elektroden sind drei in einer Ebene in gleichen Abständen angeordnete Kathoden 25, eine Steuergitterelektrode 27, eine Schirmgitterelektrode 29 sowie je eine Gitterelektrode 31 und 33 für die Beschleunigung und Fokussierung der Elektronenstrahlen und einen AbschirmbedierSS.

Die Steuer- und Schirmgitterelektroden 27 und 29 sind zwei im dichten Abstand (ca. 0,23 mm) voneinander angeordnete flache Platten mit je drei öffnungen 59(7 '59/? und 595 bzw. 60(7, 60Ä und 6OB, die auf die Kathodenbeläge zentriert und mit ihr^n öffnungen aufeinander längs eines mittleren Strahlenganges 20Ä und zwei äußere Strahlengänge 2OG und 205 in Richtung mm Leuchtschirm 13 ausgerichtet sind. Die äußeren Strahlengänge 2OG und 205 haben gleichen Abstand vom mittleren Strahlengang 20Ä Vorzugsweise verlaufen die Anfangsteile der Strahlengänge 2OG, 20Ä und 205 im wesentlichen parallel mit einem gegenseitigen Abstand von ungefähr 5 mm, wobei der mittlere Strahlengang 2QR mit der Mittelachse A-A zusammenfällt

Die Gitterelektrode 31 besteht aus zwei Becherteilen 61 und 63, die an ihren offenen Enden miteinander verbunden sind. Das erste Becherteil 61 hat drei öffnungen 65G, 65Ä und 655mittlerer Größe (ungefähr 1,5 mm) dicht bei der Schirmgitterelektrode 29 und in jeweiliger Ausrichtung mit drei Strahlengängen 2OG, 20Ä bzw. 205, wie in Fig.5 gezeigt. Das zweite Becherteil 63 hat drei große (ungefähr 4 mm) öffnungen 67G, 67Ä und 675, ebenfalls in Ausrichtung mit den drei Strahlengängen.

Die zweite Gitterelektrode 33 ist ebenfalls becherförmig und besteht aus einem Bodenplattenteil 69 in dichtem Abstand (ungefähr 1,5 mm) von der anderen Gitterelektrode 31 und einem Flansch 71, der nach vorn in Richtung zum Leuchtschirm der Röhre vorsteht. Der Bodenplattenteil 69 hat drei Öffnungen TiG, TiR und 732?, die vorzugsweise etwas größer (ungefähr 4,4 mm) sind als die benachbarten öffnungen 67G, 67R und 67B der Gitterelektrode 31. Die mittlere Öffnung TiR ist auf die benachbarte Mittelöffnung 67R (und den mittleren Strahlengang 20R) ausgerichtet, so daß sich beim Anlegen verschiedener Spannungen an die Elektroden 31 und 33 ein im wesentlichen symmetrisches elektrisches Strahlfokussierfeld zwischen den öffnungen 67Ä und 73Ä ergibt, während die Fokussierfelder für die beiden äußeren Strahlen infolge einer Versetzung der öffnungen TiG und 735 nach außen gegenüber den entsprechenden Öffnungen 67G und 675 asymmetrisch sind, so daß die beiden äußeren Strahlen 2OG und 2OS einzeln fokussiert und mit dem mittleren Strahl 2OR zur Konvergenz gebracht werden.

Zur Kompensierung der horizontalen elliptischen Strahlverzerrung mit zunehmendem Horizontalablenkwinkel wird jeder Strahl im Strahlsystem so vorverzerrt, daß er in der Schirmmitte vertikal defokussiert ist Diese Vorverzerrung oder Verformung der Strahlen wird dadurch erzielt, daß beiderseits der Strahlen zur Strahlebene parallele Platten 75 angeordnet sind, die von der Gitterelektrode 33 in Richtung zum Bildschirm vorstehen, und — wie die Fig.4,5 und 6 zeigen — an der Innenwand der becherförmigen Gitterelektrode 33 befestigt sind. Die Platten 75 verlaufen in Richtung der Reihe der Elektrodenöffnungen 73G, 73Ä und 735 und sind durch diese voneinander getrennt Diese Platten 75 bewirken eine Defokussierung längs der vertikalen Durchmesser der einzelnen öffnungen 73G, 73/? und 73Ä

Zum besseren Verständnis seinen die Verhältnisse anhand des in den Fig.7 und 8 dargestellten Feldlinienverlaufs erläutert F i g. 7 zeigt einen vertikalen Querschnitt einer Elektronenlinse aus den Elektroden 33 und 31 ohne die Platten 75. Es sind die Linien gleichen Potentials für die Elektronenlinse sowie deren Einwirkung auf zwei Elektronenstrahlengänge 79 und 81 gezeigt Der Strahlengang 79 liegt in der Mittellinie der Elektronenlinse, während der Strahlengang 81 exzentrisch ist Die Elektronenlinse hat keinen Einfluß auf den zentrischen Strahlengang 79, bewirkt Jedoch, daß die Elektronen in exzentrischen Strahlengängen gegen die Mitte der Linse konvergieren. Wenn man zur Elektrode 33 die Platten 75 hinzufügt, so werden die Linien gleichen Potentials in Richtung der Platten 75 gestreckt, wie in F i g. 8 gezeigt, wodurch das elektrostatische Feld der Elektronenlinse in der durch die Elektroden verlaufenden Vertikalebene defokussiert oder verzerrt wird. Diese Verzerrung der Elektroneniinse hat ebenfalls keinen Einfluß auf den zentrischen Strahlengang 79, verringert jedoch die Konvergenz der exzentrischen Strahlengänge, wie 81, in Richtung zur Linsenmitte. Da die Platten 75 einen Elektronenstrahl nur längs der Vertikalachse beeinflussen, ergibt die Verzerrung der Elektronenlinse längs dieser Achse eine Defokussierung mit der Folge, daß ein Elektronenstrahl in Vertikalrichtung gedehnt oder gestreckt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Inline-Farbbildröhre für Weitwinkelablenkung mit einer Lochmaske, einem rechteckigen Linienrasterbildschirm und einem Mehrstrahlsystem, das mehrere in einer senkrecht zur Linienrichtung des Rasters liegenden Ebene angeordnete Kathoden sowie Gitterelektroden mit öffnungen zum Durchtritt der Elektronenstrahlen aufweist, wobei zwei der Gitterelektroden Fokussierfelder für die Elektronenstrahlen bilden und so gestaltet sind, daß die Fokussierfelder eine Vorverzerrung der Strahlauftreffpunkte auf den Bildschirm zur Kompensation von durch das Ablenkmagnetfeld am Bildrand hervorgerufene Abweichungen von der Kreisform bewirken, dadurch gekennzeichnet daß an der bildschirrnseitigen Fläche der dem Bildschirm (13) näher liegenden (33) der beiden Gitterelektroden (31, 33) beiderseitig der Strahlenebene neben den Offnungen (73) der Gitterelektrode (33) je eine Platte (75) eines auf den Bildschirm zu ragenden, parallelen Plattenpaares angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft eine Inline-Farbbildröhre, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist

Seit geraumer Zeit besteht ein aligemeiner Trend nach Farbbildröhren mit größeren Ablenkwinkeln, damit man eine geringere Baulänge erhält Mit zunehmendem Ablenkwinkel werden jedoch die Auftreffpunkte der Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm gegen die Außenrandbereiche des Schirmes fortschreitend elliptisch in horizontaler Richtung verzerrt. Diese Verzerrungen beruhen zum Teil auf defokussierenden Wirkungen der vom Ablenkjoch der Röhre erzeugten Ablenkfelder bei großer Strahlablenkung.

Das Problem der horizontalen Elliptizität tritt bei horizontal-selbstkonvergierenden Ablenkjochen für Weitwinkelablenkung (z. B. 90°, 110°) vornehmlich für Röhren mit horizontal in einer Ebene liegende Strahlen mit rundem Querschnitt auf. Wegen der Röhrengeometrie muß ein solches Ablenkjoch nämlich ein Ablenkfeld erzeugen, welches einerseits die Strahlen in der Horizontalebene mit zunehmender Horizontalablenkung divergiert aber zugleich eine vertikale Konvergenz der Elektroden in jedem einzelnen Strahl bewirkt Allein genommen, hat diese vertikale Konvergenz der Elektronen in jedem Strahl keinen Einfluß auf den korizontalen Strahlabstand; jedoch bewirkt das astigmatische Feld bei der vertikalen Konvergierung oder Fokussierung zugleich eine horizontale Divergierung oder Defokussierung jedes einzelnen Strahles, die zu einer horizontalen Elliptizität des Strahlfeldes in den Bildecken von beispielsweise 2,9 :1 (Achsenverhältnis) führen kann.

Zwar kann man die Horizontalabmessung des Elektronenstrahlflecks durch Erhöhen der Fokussierspannung verringern, jedoch erhält man dann eine vertikale Überfokussierung, welche die vertikale Bildauflösung verschlechtert: durch Einstellung der Fokussierspannung allein erhält man also keine annehmbare Sirahlfleckform, Vielmehr bedarf es dazu weiterer Maßnahmen zur Veränderung der Form des Elektronenstrahlflecks. So kann man dem Strahlsystem einen ausreichenden Astigmatismus verleihen und kommt dann zu einer Fokussierspannung, die eine optimale Fokussierung des Elektronenstrahls sowohl in der Vertikal- als auch in der Horizonialrichtung ergibt. Bei Einstellung der Fokussierspannung auf optimale Fokussierung am Schirmrand wird der unabgelenkte Strahl-

fleck in der Schirmmitte vertikal langgestreckt. Die durch das Ablenkjoch an den Schirmrändern verursachte Strahlfleckverzerrung wird dadurch verringert, daß eine entgegengesetzte Kompensationsverzerrung im Strahlsystem in Form einer Vorformung des Strahles

ίο vor dessen Eintritt in das Ablenkjoch erzeugt wird.

Diese Vorformung bringt ei"en gewissen Kompromiß hinsichtlich der Strahlfleckform in der Schirmmitte mit sich.

Derartige Maßnahmen sind aus der DE-OS 24 28 047

is bekannt. Hier werden die drei Elektronenstrahlen eines In-Line-Systems durch eine besondere Ausbildung der elektriscnen Fokussierlinsen gleichzeitig so verformt, da3 sie am Bildschirmrand keinen oval auseinandergezogenen, sondern vielmehr einen kreisförmigen Auftreffleck bilden. Zu diesem Zweck kann die mittlere von drei das Fokussierlinsensystem bildenden Elektroden mit einem gestreckt ovalen Querschnitt ausgebildet werden, wobei die lange Achse des Ovals entweder senkrecht (zur Ebene der drei Strahlen) stehen oder waagerecht (in der Ebene der drei Strahlen) liegen kann. Im ersten Fall erhält man eine Unterfokussierung, im zweiten eine Überfokussierung der Strahlen, und beide Fälle ergeben die Möglichkeit der gewünschten Kompensierutig der Strahlquerschnitte auf dem Schirm (also kreisrunde Querschnittsfläche am Schirmrand). Eine andere Möglichkeit zur Beeinflussung des Strahlquerschnittes besteht nach dieser Offenlegungsschrift darin, die dem Schirmgitter des Strahlsystems zugewandte Endfläche der diesem Gitter benachbarten Elektrode des Fokussierlinsensystems entweder mit einer rechteckigen gemeinsamen Durchtrittsöffnung für alle drei Strahlen auszubilden, oder aber drei rechteckige Einzelöffnungen vorzusehen, deren längere Seiten rechtwinklig zur Ebene der drei Strahlen verlaufen. Im ersten Fall muß wiederum mit Unterfokussierung, im zweiten mit Überfokussierung gearbeitet werden. Da nun diese Kompensation der horizontalelliptischen Strahlquerschnitte am Bildrand zu kreisrunden Querschnitten zur Folge hat daß in der Bildmitte die Strahlquerschnitte vertikalelliptisch verzerrt werden, ist gemäß dieser DE-OS 24 28 847 zusätzlich eine dynamische magnetische Kompensation vorgesehen. Zu diesem Zweck sitzt auf dem Röhrenhals eine zusätzliche Magnetspule, welche mit einem vom jeweiligen Ablenkwinkel abhängigen Kompensationsstrom gespeist wird, der in der Bildmitte kreisförmige Strahlquerschnitte erzwingt, an den Bildrändern jedoch unwirksam ist.
Die Verformung der Fokussierfelder mit Hilfe

entsprechend geformter Öffnungen in den einander zugewandten Endflächen elektronischer Linsen ist auch aus der US-PS 37 72 554 bekannt. Hierbei sind die beiden Strahldurchtrittsöffnungen für die beiden äußeren Strahlen des In-Line-Systems unterschiedlich groß und gegeneinander versetzt, so daß für die beiden äußeren Strahlen andere Fokussier- und Konvergenzbedingungen als für den mittleren Strahl erreicht werden. Durch eine zusätzliche tonnenförmige Ausbildung der einen Elektrodenendfläche sollen ferner die elliptischen Verzerrungen der Strahlauftreffpunkte minimal gehalten werden.

Der Gesanke einer Vorverzerrung des Strahlquerschnittes zum Zwecke der Kompensation elliptischer