DE2913162A1

DE2913162A1 - In-line-elektronenstrahlerzeugersystem fuer eine farbbildroehre

Info

Publication number: DE2913162A1
Application number: DE19792913162
Authority: DE
Inventors: Masaaki Yamauchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-02
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2019082B; JPS54133070A; GB2019082A; US4241275A; DE2913162C2; JPH0125183B2

Description

In-line-Elektronenstrahlerzeugersystem für eine Farbbildröhre

Die Erfindung betrifft eine Farbbildröhre der im Oberbegriff des vorstehenden Anspruchs 1 genannten Art.

Bekannte Farbbildröhren mit Schattenmaske wurden 1972 durch die Firma RCA,USA der Öffentlichkeit vorgestellt. Da diese Farbbildröhre vom selbstkonvergierenden Typ mit einem integralen In-line-Elektronenstrahlerzeugersystem war, hat es die Herstellung der Farbbildröhren und der Farbfernsehgeräte in radikaler Weise rationalisiert und ist heute im weitesten Maße verbreitet. Bei einer derartig konstruierten Farbbildröhre sind jedoch die Fokussiercharakteristiken verschlechtert, da die drei Elektronenstrahlerzeuger integral in einer Linie angeordnet sind, ohne daß der Innendurchmesser des bisher für die Delta-Konfiguration des Elektronenstrahlerzeugersystem verwendeten Halses modifiziert wurde, d.h. der Innendurchmesser des Halses der für die Aufnahme der drei in Delta-Konfigurationen angeordneten Elektronenstrahlerzeuger ausgelegt war wurde beibehalten. Damit wurde der Durchmesser der die Elektronenlinsen bildenden Elektrodenbaugruppe wesentlich kleiner und automatisch damit wurde die sphärische Aberration der gebildeten Elektronenlinse vergrößert.

Darüber hinaus bildet das selbstkonvergierende System eine sehr ausgeprägte Kissenverzerrung im horizontalen magnetischen Ablenkfeld und eine sehr starke Faß-Verzerrung in dem "vertika-

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len magnetischen Ablenkfeld aus. Dies bedeutet, daß die Elektronenstrahlen, die zuvor einen kreisförmigen Querschnitt aufwiesen, in Verzerrungen der magnetischen Ablenkfelder unterworfen werden und so die Form die Brennflecks im ümfangsbereich des Leuchtschirms der Farbbildröhre in großem Maße gestört ist, wodurch die Fokussierung auf dem Schirm verschlechtert wird.

die durch die sphärische Aberration verschlechterte Fokussiereigenschaft wieder zu erlangen, wird die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, die die Hauptlinse aufbauen, verringert und die Fokussierspannung erhöht, um die sphärische Aberration zu verkleinern, so daß der Durchmesser des Elektronenstrahls in der Hauptlinse vergrößert wird. Als Ergebnis wird die Wechselwirkungabstoßkraft der Elektronen in dem Elektronenstrahl verringert, so daß die Divergenz des Elektronenstrahls verringert wird und damit ein kleiner Brennfleckdurchmesser erzielt wird. Zu anderen Maßnahmen, die Fokussiereigenschaft zu verbessern, gehört der Vorschlag, die Hauptlinse in eine Vielzahl von Unterlinsen aufzuteilen, um den Elektronenstrahl allmählich zu fokussieren und damit die sphärische Aberration im wesentlichen zu verringern und den Elektronenstrahldurchmesser in der Hauptlinse zu vergrößern. Damit wird die Divergenz des Elektronenstrahls, der auf den Leuchtschirm zu fokussieren ist, verkleinert. Um dies zu erreichen, wird z.B. ein sogenannter mehrstufiger fokussierender Elektronenstrahlerzeuger eingesetzt, wie z.B. ein Elektronenstrahlerzeuger mit hohem Bi-Potential, ein Elektronenstrahlerzeuger mit einem hohen Potential und Elektronenstrahlerzeuger mit einem hohen Tri-Potential. Obwohl

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die verbesserte Fokussiereigenschaft recht wesentlich in dem Mittenbereich des Leuchtschirm?der Farbbildröhre ist, so verschlechtert sich die Fokussiereigenschaft doch deutlich zum Umfangsbereich des Leuchtschirms hin. Dies ist die Wirkung der selbst-konvergierenden magnetischen Äblenkfeider, in denen die vorstehend diskutierten Verzerrungen ausgeprägt sind. Mit anderen Worten: Da der Durchmesser des Elektronenstrahls in der Hauptlinse vergrößert wird, wächst auch der Winkel des Elektronenstrahls bezüglich des magnetischen Ablenkfeldes an, wenn die Elektronen des Elektronenstrahls das magnetische Ablenkfeld durchlaufen. Aus diesen Gründen ist der Elektronenstrahl von einem ovalen Kern in Richtung der x-Achse und einem Halo in. Richtung der y-Achse der Farbbildröhre z.s". in den Ecken der Farbbildröhre begleitet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend aufgeführten Nachteile auszumerzen und ein in-line-Elektronenstrahlerzeugersystem zu schaffen, das die Fokussiereigenschaften in der Mitte und dem ümfangsbereich des Leuchtschirms verbessert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Strahlerzeugersystem werden die nachteiligen Wirkungen der magnetischen Ablenkfelder korrigiert, die sonst die Fokussiereigenschaften verschlechtern würden.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Elektronenstrahlerzeugersystems.

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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren genauer beschrieben werden. Es zeigt:

Figur 1

eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugersystems, insbesondere eines Elektronenstrahlerzeugersystems mit hohem Bi-Potential;

Figur 2

eine Aufsicht auf rechteckige Öffnungen gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figuren 3a
und 3 b

Figur 3c

Diagramme von Elektronenstrahllecken im Mittenbereich bzw. am Rande des Leuchtschirms bei einem zum Stand der Technik gehörigen Elektronenstrahl-

erzeugersystem mit zwei hohen Potentialen (Immersionslinsentyp),

eine Aufsicht auf einen Leuchtschirm zur Angabe der Lage der Bereiche gemäß Figur 3a bzw. 3b,

Figuren 4a
und 4b

den Figuren 3a und 3b vergleichbare Diagramme bei einem erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeuger system ,

Figur 5

eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Elektronenstrahlerζeugersystems, nämlich ein Elektronenstrahlerzeugersystem vom Uni-Potentialtyp (Einzellinsentyp),

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Figuren 6a und 6b Diagramme für Brennfleckformen im

Mittenbereich und in den Ecken eines Leuchtschirms im Falle eines üblichen •Elektronenstrahlerzeuger vom Uni-Potentialtyp (Einzellinsentyp),

Figur 7a und 7b den Figuren 6a bzw. 6b vergleichbare

Diagramme bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugersystems und

Figur 8 eine Seitenansicht einer weiteren Aus

führungsform eines erfindungsgemäßen Elektronenstrahlerzeugersystems, bei dem eine Hilfselektrode für die Fokussiereinstellung vorhanden ist.

Bei dem in der Figur 1 gezeigten Elektronenstrahlerzeugersystem vom Bi-Potentialtyp (Immersionslinsen-Typ ) sind auf einem Träger 2 Strahlerzeuger für Rot, Blau und Grün in-line unabhängig voneinander angeordnet. Der Träger 2 wird mit dem nicht gezeigten Hals der Farbbildröhre verbunden und trägt das gesamte Elektronenstrahler zeuger system. Jeder Strahlerzeuger besteht aus einer Heizeinrichtung 3j einer Elektronen emittierenden Kathode 4, einer ersten Gitterelektrode (G1) 5 zur Steuerung des Elektronenstrahls, einer zweiten Gitterelektrode (G2) 6 zur Beschleunigung des Elektronenstrahls und einer dritten und einer vierten Elektrode (G3,G4) 7 bzw. 8, die bei Anlegen einer vorgegebenen

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Spannung eine Hauptlinse bilden. Diese Bauteile sind hintereinander in vorgegebenem Abstand angeordnet und auf einem gläsernen Träger 9 befestigt, um das in-line-Elektronenstrahlerzeugersystem aufzubauen. In der ersten Gitterelektrode (G1) 5, der zweiten Gitterelektrode (G2) 6 und der dritten Gitterelektrode (G3) 7 sind öffnungen 5a, 6a bzw. 7a ausgebildet, die die Elektronenstrahlen hindurchlassen. Die öffnungen 5a der Elektronenstrahlerzeuger sind ebenso wie die öffnungen 6a und 7a jeweils in ein und derselben Ebene angeordnet. Die Enden der ersten und der dritten Gitterelektroden 5 bzw- 7, an denen die öffnungen ausgebildet sind, sind tassenartig ausgebildet, während die zweite Gitterelektrode 6 im wesentlichen flach ist. Vorgegebene Spannungen werden jeweils an die erste bis dritte Gitterelektrode angelegt, um eine Vorfokussierlinse aufzubauen. Erfindungsgemäß sind die öffnungen 5a,6a und 7a rechteckig mit Ecken 10 in Richtung der x- und y-Achsen der Farbbildröhre, wie dies für die öffnungen 5a in der Figur 2 dargestellt ist_o Die Darstellung gemäß Figur 2 gilt entsprechend für die öffnungen 6a und 7a. Die Diagonalrichtung x-x' durch die Ecken 10 der rechteckigen öffnung 5a fällt mit der Richtung des vertikalen Ablenkmagnetfeldes zusammen, während die Richtung y-y¹ mit der Richtung des horizontalen Ablenkmagnetfelds zusammenfällt. Die Dimensionen der Seitenlängen I₁ und I₂ der rechteckigen öffnung 5a bestimmen die Größe der öffnung und sind ein wenig größer als der Durchmesser der üblichen kreisrunden öffnungen. Die rechteckigen öffnungen 5a, 6a und 7a, die jeweils in der ersten Gitterelektrode(G1)-5, zweiten Gitterelektrode (G2) 6 bzw. der dritten Gitterelektrode (G3) 7 ausgebildet sind,weisen voneinander

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unterschiedliche Abmaße auf.

Z.B. gilt für die öffnungen 5a, 6a und 7a mit 1.. =1, eine Seitenlänge von 0,67 mm, 0,67 mm bzw.1,5 mm. Die aus der

Figur 2 ersichtlichen Winkel θ₁ und θ₉ zwischen einer Seite angeordneten ' ^

der karoartig öffnungen und der χ bzw. y-Achse können die folgende Beziehung aufweisen: Θ.. = 9„ = 45° und der Abstand S zwischen den in-line angeordneten Elektronenstrahlerzeugern beträgt ungefähr 6,6 mm,während' der Radius R der Ecken c der öffnungen 5a, 6a und 7a zwischen 0,02 bis 0,05 mm liegen kann.

Das bisher beschriebenen Elektronenstrahlerzeugersystem wird in eine Farbbildröhre eingebaut. Unter diesen Umständen betragen die Abstände zwischen der ersten Gitterelektrode 5 und der zweiten Gitterelektrode 6 und zwischen der zweiten Gitterelektrode 6 und der dritten Gitterelektrode 7 0,3 bzw. 1 mm. Beim Betrieb der Farbbildröhre wurden die Spannungen OV, 300 - 700 V, 7.000 V und 25 kV an die erste bis vierte Gitterelektrode 5,6,7 bzw. 8 angelegt und auf die Kathode 4 ein Videosignal in einer Größe von 140 bis 170 V angelegt und der Kathode ein Strom von 4mA zugeführt. Obwohl die Verzerrung in dem Elektronenstrahlbrennfleck infolge der verzerrten Magnetfelder für die Selbstkonvergenz in großem Maße in x-und y-Richtung bezüglich der Röhrenachse beeinflußt wird, wird der einzelnen Elektronenstrahl, der durch die öffnungen 5a, 6a oder 7a in eine im wesentlichen quadratische Form mit einer Neigung von 45° relativ zur x- und y-Achse vor Eintreten in das Ablenkmagnetfeld verzerrt worden ist, durch das Ablenkmagnetfeld in seiner Ver-

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zerrung abgeschwächt, so daß auf dem Leuchtschirm eine ausgezeichnete Brennfleckform erzielt wird.

Die durch übliche kreisförmige öffnungen in der ersten (G1), der zweiten (G2) und der dritten (G3) Gitterelektroden ausgebildeten Brennfleckformen werden in den Figuren 3a - 4b mit den Brennfleckformen verglichen, wie sie mit Hilfe der rechteckigen öffnungen 5a,6a und 7a ausgebildet werden. Die Figur 3c zeigt die Lage der Elektronenbrennflecke gemäß Figuren 3a und 3b auf dem Leuchtschirm.

In der Figur 3a begrenzt die gestrichelte Linie einen Brennfleck,, wie er im mittleren Bereich des Leuchtschirms durch einen Elektronenstrahl hervorgerufen wird,der durch übliche kreisrunde öffnungen hindurchgelaufen ist. Gemäß Figur 3a zeigt der Brennfleck im Mittenbereich eine ausgezeichnete Rundheit und einen kleinen Brennfleckdurchmesser. Wie aus der Figur 3b ersichtlich ist, ist die Brennfleckform in der Ecke des Leuchtschirms nicht mehr exakt rund und der Durchmesser ist stark vergrößert„

Die Figuren 4a und 4b zeigen die Brennfleckformen eines durch rechteckige öffnungen hindurchgetretenen Elektronenstrahl im mittleren Bereich eines Leuchtschirms bzw. in der Ecke des Leuchtschirms ο Bei den Darstellungen gemäß Figur 3a, 3b, 4a und 4b ist eine Fokussierspannung zur Verringerung des Brennfleckdurchmessers auf ein Minimum angelegt, welches Minimum nicht von einem Halo im mittleren Bereich des Leuchtschirms

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begleitet ist. Bei Vergleich der Elektronenbrennflecke gemäß Figuren 3a und 3b (Stand der Technik) und gemäß Figuren 4a und 4b (vorliegende Erfindung) wird deutlich, daß kaum Unterschiede in den Brennflecken im Mittenbereich des Leuchtschirms festzustellen sind, während die Brennfleckform gemäß Figur 4 deutlich zeigt, daß Verbesserungen sowohl hinsichtlich der Rundheit des Brennflecks als auch hinsichtlich des Brennfleckdurchmessers erzielt worden sind. Wie die' Figuren 4a und 4b deutlich zeigen, ist die Fokussiereigenschaft in einem solchen Maße verbessert worden, daß sie praktisch nutzbar ist.

Bei der Kennzeichnung des in der Figur 5 gezeigten Elektronenstrahlerzeugersystems vom Uni-Potentialtyp (Einzellinsentyp) sind zur Kennzeichnung vergleichbarer Bauteile die Bezugszeichen aus der Figur 1 herangezogen worden. Die Ausführungsform gemäß Figur 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 1 dadurch, daß eine fünfte Gitterelektrode (G5) 11 unter Ausrichtung auf dieselbe Achse auf dem Träger 9 in vorgegebenem Abstand von der vierten Gitterelektrode (G4) 8 angeordnet ist. Die zweite Gitterelektrode (G2) 6 ist ebenfalls tassenförmig ausgebildet, während die öffnungen 5a, 6a und 7a identisch mit.den in der Figur 2 gezeigten öffnungen auf der ersten Gitterelektrode (G1) 5, der zweiten Gitterelektrode (G3) 6 bzw. der dritten Gitterelektrode (G3) 7 sind. Das Elektronenstrahlerzeugersystem vom Einzellinsentyp mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird in eine Farbbildröhre eingebaut, wobei Abstände von 0,3 mm und 2,3 mm zwischen der ersten Gitterelektrode 5 und der zweiten Gitterelektrode 6 bzw.

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zwischen der zweiten Gitterelektrode 6 und der dritten Gitterelektrode 7 eingehalten werden. Spannungen von 0 V, 300 - 700 V, 25 kV, 9,5 kV und 25 kV werden an die erste bis fünfte Gitterelektrode 5,6,7,8 bzw. 11 angelegt. An die Kathode 4 wird ein Videosignal von 140 bis 170 V angelegt und der Kathode ein Strom von 4 inA zugeführt. Die erreichbaren Effekte sind mit den Effekten vergleichbar, wie sie mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erreichbar sind»

Die Figuren 6a und 6b zeigen Brennfleckformen im Mittenbereich und in der Ecke eines Leuchtschirms, die von einem durch den Stand der Technik gehörigen runden öffnungen geführten Elektronenstrahl herrühren, während die Figuren 7a und 7b Brennflecke in entsprechender Lage auf dem Leuchtschirm zeigen, die von einem durch die rechteckigen öffnungen hindurchgeführten Elektronenstrahl herrühren. Durch Vergleich der beiden Darstellungen wird wiederum deutlich, daß die Brennfleckform in den Ecken in einem Maße verbessert wird, so daß ein praktischer Einsatz wünschenswert ist, während im Mittelbereich die Brennfleckform unverändert bleibt. Beim Stand der Technik war die Fokussierspannung, die dem Umfangsbereich des Leuchtschirms zugeordnet war, größer als die dem Mittelbereich zugeordnete Fokussierspannung, da eine längere Fokussierstrecke vorlag. Bei der vorliegenden Erfindung werden die im wesentlichen quadratischen Verzerrungen an den öffnungen 5a,6a und 7a eingestellt, um den durch die Differenzen der Fokussierspannung hervorgerufenen Korrektureffekt zu bewirken, so daß eine Differenz in der Fokussierspannung zwischen dem Mittenbereich und dem Randbe-

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reich des Leuchtschirms in Fortfall kommen kann.

Bei der in der Figur 8 gezeigten Ausführungsform des Elektronenstrahlerzeugersystems ist eine Hilfselektrode 15 zur Einstellung der Fokussierung zwischen der zweiten Gitterelektrode 6 und der dritten Gitterelektrode 7 eingeschaltet. Bei Vorsehung der rechteckigen öffnungen kann auch bei einem Elektronenstrahlerzeugersystem dieser Bauart derselbe Effekt wie bei den beiden vorher beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden. Obwohl die vorliegende Erfindung bisher an Ausführungsformen beschrieben worden ist, bei denen rechteckige öffnungen in der ersten Gitterelektrode (G1) 5, der zweiten Gitterelektrode (G2) 6 und der dritten Gitterelektrode (G3) 7 vorgesehen sind, ist die Erfindung nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt. Wenn die rechteckige öffnung in wenigstens einem Satz der vorstehend beschriebenen Elektroden vorgesehen ist, wird sich eine Wirkung zeigen, wobei jedoch das Ausmaß der Wirkung verschieden sein kann. Weiterhin ist festzuhalten, daß der erreichbare Effekt umso größer sein wird, je Kleiner der Radius R an den Ecken 10 der rechteckigen öffnung sein wird. Die Wirkung hängt auch von der Größe der Neigungswinkel Θ. bzw. θ₂ ab.

Bei den bisher beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen war die öffnung rechteckig und karoartig angeordnet. Weiterhin werden alle rechteckigen Formen, die symmetrisch bezüglich der x-Achse sind, die vorstehend beschriebenen Effekte bewirken. Die öffnungen können auch diamant- bzw. rautenförmig sein.

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Claims

Dip«. Phvs ν·" ::wnnei"t Hitachi Ltd. Dr ,'i& "· Carstens L»r.-/ng. w. Döring 5-T7 Marunouchi 1-chome Sn1fo:£artstraßaa3 8000 München 2 Chiyoda-ku Anwaltsakte M-4906 Tokyo, Japan 29. März 1979 In-line-Elektronenstrahlerzeugersystem für eine Farbbildröhre PATENTANSPRÜCHE

1.) In-line-Elektronenstrahlerzeugersystem für eine Farbbildröhre/ bei dem jeder Elektronenstrahlerzeuger aus einer Kathode, einer Vorfokussierlxnsenbaugruppe einschließlich einer ersten, zweiten und dritten Elektrode, die nacheinander in Ausfluchtung mit und gegenüber der Kathode angeordnet sind und bei Anlegung einer vorgegebenen Spannung an die Elektroden eine Vorfokussierlinse bilden, und einer Hauptlinsenbaugruppe, die eine Hauptlinse bildet, wenn eine vorgegebene Spannung an die dritte Elektrode und zusätzliche Elektroden angelegt ist, wobei die erste bis dritte Elektrode jedes Elektronenstrahlerzeuger in derselben Ebene angeordnete öffnungen für den Durchtritt des zugeordneten Elektronen- . Strahls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Satz der einander entsprechenden Elektroden (5;6;7) der

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ORIGINAL INSPECTED

einzelnen Strahlerzeuger, die als erste bis dritte Elektroden die Vorfokussierlinse bilden, jeweils eine öffnung (5a;6a; 7a) mit Ecken (10) in den Richtungen der horizontalen und vertikalen Ablenkmagnetfelder aufweist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (5a;6a;7a) in der ersten, zweiten und dritten Elektrode (5,6,7) ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (5a;6a;7a) rechteckig ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (5a;6a;7a) rautenförmig ist.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptlinse vom Bi-Potentialtyp ist (Immersionslinse).

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptlinse vom Unipotentialtyp (Einzellinse) ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Hilfselektrode (15) zwischen der zweiten Elektrode (6) und der dritten Elektrode (7) für die Fokussierexnstellung aufweist.

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