DE3304209A1

DE3304209A1 - Farbbildroehre mit einem inline-elektronenstrahlerzeugungssystem

Info

Publication number: DE3304209A1
Application number: DE19833304209
Authority: DE
Inventors: Naim Zaki Assil; Richard Henry Lancaster Pa. Hughes
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-08-18
Also published as: JPH0158826B2; SU1279543A1; JPS58147944A; CA1189561A; US4449069A; DE3304209C2; IT1171052B; FR2521347A1; FR2521347B1; IT8319444A0; SU1279543A3

Description

RCA 78112/Dr,Zi/Ro.
US-Ser.No, 347 526
AT: 10. Februar 1982

RCA Corporation, New York, N.Y. (V,St,A.)

Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronen-

strahlerzeugungssystem. 10

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere auf eine Verbesserung von Elektronenstrahlerzeugungssystemen in Hinblick auf die Verminderung der horizontalen Abweichung von dem gemeinsamen Konvergenzpunkt der äußeren Elektronenstrahl-en, die durch Änderungen der am System anliegenden Fokussierungsspannung hervorgerufen wird.

Ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem soll vorzugsweise drei in einer gemeinsamen Ebene liegende Elektronenstrahlen liefern, die entlang konvergenter Bahnen in dieser Ebene auf einen Konvergenzpunkt oder kleinen Konvergenzbereich nahe des Bildschirms zulaufen. Bei einem aus der US-PS 3 873 879 bekannten Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem bilden zwei Elektroden, die als erste und zweite Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode bezeichnet werden, die wichtigsten elektrostatisch fokussierenden Linsen für die Elektronenstrahlführung. Diese Elektroden enthalten zwei becherförmig ausgebildete Elektrodenteile, die sich mit ihren Bodenflächen gegenüberliegen. Die Bodenflächen enthalten jeweils drei Löcher, um den Durchgang der drei Elektronenstrahlen zu gestatten und drei getrennte Hauptfokussie-

rungslinsen zu bilden, eine jeweils für jeden Elektronenstrahl. In solchen Elektronenstrahlerzeugungssystemen wird eine statische Konvergenz der äußeren Strahlen bezüglich des zentralen Strahles durch eine Versetzung der äußeren Löcher in der zweiten Fokussierungselektrode in bezug auf die äußeren Löcher in der ersten Fokussierungselektrode erreicht.

Bei Farbbildröhren mit dem oben beschriebenen Elektronenstrahlerzeugungssystem mußte man jedoch feststellen, daß sich die horizontalen Auftreffpositionen der äußeren Elektronenstrahlen mit der an dem Elektronenstrahlerzeugungssystem anliegenden Fokussierungsspannung ändern.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, solche Inline-Elektronenstrahlerzeugungssysteme so zu verbessern, daß diese Empfindlichkeit auf Änderungen der Fokussierungsspannung beseitigt, zumindest jedoch verringert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dies durch zwei zusätzliche schlitzförmige Löcher erreicht, die nach außen hin hinreichend nahe bei den beiden äußeren Löchern des dem Schirmgitter zugewandten Teils der Fokussierungselektrode angebracht sind, um eine Verzerrung des zwischen der ersten Fokussierungselektrode und dem Schirmgitter am Ort der beiden Löcher gebildeten elektrostatischen Feldes zu bewirken. Die Verzerrung des elektrostatischen Feldes bewirkt eine Konvergenz der beiden äußeren Elektronenstrahlen mit dem zentralen Elektronenstrahl.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Grundriß, teilweise als Axialschnitt, einer Ausführungsfarm einer Schattenmasken-Farbbildröhre gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Teil des in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Elektronenstrahlerzeugungssystems im Axialschnitt.

Fig. 3 zeigt einen Aufriß einer G3~Elektrode aus der in Fig. 2 mit der Linie 3-3 bezeichneten Sicht,

Fig. 4 ist eine vergrößerte geschnittene Draufsicht von Teilen der G2- und G3-Elektroden eines dem Stand der Technik entsprechenden Elektronenstrahlerzeugungs^- systems, sie zeigt auch die zugehörigen elektrostatischen Äquipotentialflächen.

Fig, 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von Teilen der G2- und G3-Elektroden des Elektronenstrahler zeugungssystems der Fig. 2 mit den zugehörigen elektrostatischen Äquipotentialflächen,

Die in Fig. 1 im Grundriß gezeigte rechteckige Farbbildröhre 10 enthält einen Glaskolben 11 mit einer rechteckigen Biläschirmplatte oder Frontglaswanne 12 und einem mit diesem über einen rechteckigen Röhrentrichter 16 verbundenen rohrförmigen Röhrenhals 14, Die Frontglaswanne enthält einen Bildschirm 18 und einen peripheren Flansch oder eine Seitenwand 2Oy die mit dem Trichter 16 dicht verschmolzen ist. Die Innenfläche des Bildschirmes 18 trägt einen mosaikartigen Dreifarben-Leuchtstoffschirm 22. Der Bildschirm ist

bevorzugt ein Linienrasterschirm mit Leuchtstoffstreifen, die sich im wesentlichen senkrecht zur hochfrequenten Rasterzeilenablenkung der Elektronenstrahlen erstrecken (senkrecht zur Ebene der Fig. 1). Eine mit einer Vielzahl von Löchern versehene Farbauswahlelektrode oder Maske 24 ist in einem vorgegebenen Abstandsverhältnis zum Schirm 22 durch eine konventionelle Vorrichtung lösbar montiert- Zentral innerhalb des Röhrenhalses 14 ist ein neuartiges Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem 26, wie in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, montiert, um drei Elektronenstrahlen zu erzeugen und längs koplanarer, konvergenter Bahnen durch die Maske 24 auf den Schirm 22 zu richten.

Die Bildröhre gemäß Fig. 1 ist für die Verwendung mit einer externen magnetischen Ablenkeinheit ausgelegt, wie einer Ablenkeinheit 30, die, wie schematisch angedeutet ist, den Röhrenhals 14 und den Röhrentrichter in der Nähe von deren Verbindungsstelle umgibt. Bei Erregung werden die drei Strahlen 28 durch den vertikalen und horizontalen magnetischen Fluß der Ablenkeinheit 30 horizontal und vertikal, d.h. also in einem rechtwinkligem Raster, über den Schirm 22 abgelenkt. Die ursprüngliche Ablenkebene der Elektronenstrahlen (bei der Ablenkung Null) ist in Fig. 1 durch die Linie P-P ungefähr in der Mitte der Ablenkeinheit 30 dargestellt. Der Einfachheit halber ist die tatsächliche Krümmung der Strahlbahnen in der Ablenkzone in Fig. 1 nicht gezeigt.

Einzelheiten des Elektronenstrahlerzeugungssystems 26 sind in Fig. 2 dargestellt. Die verschiedenen Elektroden sind auf zwei Glasträgerstäben 32, von denen einer gezeigt ist, montiert. Zu diesen Elektroden gehören drei gleich beabstandete, koplanare Kathodenanordnungen 34

(eine für jeden Strahl), eine Steuergitterelektrode (G1), eine Schirmgitterelektrode 38 (G2) , eine erste Beschleunigungs- und Fokussxerungselektrode 40 (G3) und eine zweite Beschleunigungs- und Fokussierungselektrode 42 (G4), diese Elektroden sind in der genannten Reihenfolge längs des Glasträgers 32 angeordnet. Jede der den Kathoden nachfolgenden Elektroden hat mindestens drei "Inline"-öffnungen, die den Durchgang der drei koplanaren Elektronenstrahlen erlauben. Die elektrostatische Haupt-Fokussierungslinse des Elektronenstrahlerzeugungssystems 26 wird zwischen der G3-Elektrode 40 und der G4-Elektrode 42 gebildet. Die G3-Elektrode 40 enthält zwei becherförmige Teile 44 und 46, die mit ihren offenen Enden verbunden sind. Die G4-Elektrode 42 ist ebenfalls becherförmig ausgebildet, aber ihr offenes Ende wird durch einen Abschirmbecher 48 abgeschlossen. Der der G3-Elektrode 40 zugewandte Teil der G4-Elektrode 42 ist mit drei Inline-Löcher 50 versehen, deren beide äußeren Löcher bezüglich der Löcher 52 in der G3-Elektrode 40 leicht nach außen versetzt sind. Der Zweck dieser Versetzung ist es. die äußeren Elektronenstahlen mit dem zentralen Elektronenstrahl zur Konvergenz zu bringen. Die der G2-Elektrode 38 zugewandten Seite der G3-Elektrode 40 ist mit drei Löchern 53, und 55 versehen, die mit den Löchern 56 in der G1-Elektrode 36 und den Löchern 58 der G2-Elektrode 38 fluchten.

Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 wird durch zwei zusätzliche, rechteckige und schlitzförmige Löcher und 62 verbessert, die wie Fig. 3 zeigt, in der G3-Elektrode 40 außerhalb und im Abstand von den äußeren Löchern 53 und 55 vorgesehen sind. Die dargestellten schlitzförmigen Löcher 60 und 62 haben zwar eine rechteckige Form, das ist jedoch nur eine mögliche Ausführungs-

Ι form der vorliegenden Erfindung, selbstverständlich fallen auch anders geformte zusätzliche öffnungen, z.B. oval, elliptisch oder kreisförmig in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Der Zweck und die Funktion der zusätzlichen Löcher 60 und 62 soll nun in bezug auf die Fig. 4 und 5 erläutert werden.

Fig. 4 zeigt die elektrostatischen Äquipotentiallinien 64 zwischen einer G2-Schirmgitterelektrode 38" und einer G3-Fokussierungselektrode 40' eines Elektronenstrahlerzeugungssystem gemäß dem Stand der Technik. (Teile/ die solchen des vorliegenden neuen Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 entsprechen, sind mit den entsprechenden Bezugsziffern mit Strich bezeichnet.) Die Äquipotentiallinien 64 an den beiden äußeren Löchern 53' und am mittleren Loch 54' der G3-Elektrode 40' sind im wesentlichen symmetrisch in bezug auf die Mittellinie der Löcher. Elektronenstrahlen, die durch die Mitte der Löcher laufen, werden daher symmetrische Kräfte erfahren und daher auf ihren geraden Bahnen weiterlaufen.

Fig. 5 zeigt die elektrostatischen Äquipotentiallinien zwischen der G2-Schirmgitterelektrode 38 und der G3-Fokussierungselektrode 40 des vorliegenden neuen Elektronenstrahlerzeugungssystems 26. Durch das zusätzlich vorgesehene schlitzförmige Loch 60 im äußeren Nahbereich des Loches 53 werden die Äquipotentiallinien 66 am äußeren Loch 53 der G3-Elektrode 40 verzerrt. Diese Feldverzerrung hat eine Verschiebung der Ausbuchtung oder des Maximums der Äquipotentiallinien am Loch 53 in Fig. 5 gesehen nach links zur Folge. Wegen dieser Verschiebung trifft der Elektronenstrahl, der durch die Mitte des Loches 53 geht, auf geneigte Äquipotentiallinien, die den äußeren Strahl auf den zentralen Elektronenstrahl hin,

der durch das Loch 54 läuft, konvergierend zulaufen lassen.

Die Konvergenz der beiden äußeren Elektronenstrahlen bewirkt, daß die Elektronenstrahlen nicht mehr gerade sondern unter einem kleinen Winkel in die Hauptfokussierungslinse eintreten. Es hat sich gezeigt, daß die Empfindlichkeit der horizontalen Bewegung der äußeren Elektronenstrahlen auf Änderungen der Fokussierungsspannung durch die Einführung dieses schrägen Einfalls in die Fokussierungslinse verringert wird.

Diese Empfindlichkeit von Farbbildröhren wurde durch Änderung der Fokussierungsspannung von minus 1000 bis plus 1000 Volt relativ zum Betriebssollwert der Fokussierungsspannung der Röhre (z.B. 7000 Volt) und Messung der daraus resultierenden horizontalen Abweichungen der äußeren Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm geprüft. Bei einer solchen Prüfung von Farbbildröhren, die mit einem Standard-RCA-Elektronenstrahlerzeugungssystem (Hi-PI Electron Gun Mount, PI-30R) ausgerüstet waren, ergab sich eine durchschnittliche Horizontalabweichung von 0,812 mm. Bei der Prüfung einer Farbbildröhre der gleichen Größe, die mit dem gleichen, aber durch Hinzufügung der schlitzförmigen Löcher in der G3-Elektrode modifizierten Elektronenstrahlerzeugungssystem ausgerüstet war, ergab sich eine durchschnittliche Horizontalabweichung von nur 0,137 mm. Die Hinzufügung der schlitzförmigen Löcher in der G3-Elektrode bewirkte also eine erheblich Verringerung der Empfindlichkeit der Röhre auf Änderungen der Fokussierungsspannung. In diesem speziellen, modifizierten Elektronenstrahlerzeugungssystem hatten die schlitzförmigen Löcher eine horizontale Weite von 2 mm und eine vertikale Weite von 1 ,524 mm und waren nach außen

-ιοί hin in einem Abstand von 0,762 nun (Rand zu Rand) zu den äußeren Löchern, die einen Durchmesser von 1,524 mm hatten, angeordnet.

Für die Anwendung der vorliegenden Erfindung sollten verschiedene, allgemeine Gesichtspunkte beachtet werden. Zunächst müssen, wie schon vorhin erwähnt, die schlitzförmigen öffnungen hinreichend nahe an den äußeren Löchern für die Elektronenstrahlen in der G3-Elektrode angebracht sein, so daß die elektrostatischen Linsen in den äußeren Löchern verzerrt werden. Der größte Abstand zwischen einer Strahlöffnung und einer Schlitzöffnung, der zum Erzeugen einer signifikanten Verzerrung der elektrostatischen Linse in einem Elektronenstrahlerzeugungssystem wie dem PI-3OR benutzt werden kann, ist im allgemeinen ungefähr 1,5 mm. Größere Abstände haben eine vernachlässigbare Wirkung. So ist es z.B. üblich, Löcher zur Ausrichtung in der G3-Elektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems vorzusehen, die ebenfalls außerhalb der Strahllöcher angeordnet sind. In einem bekannten Elektronenstrahlerzeugungssystem vom Typ PI-3OR hatten diese Ausrichtungslöcher einen Durchmesser von 1,27 mm und waren von den äußeren Strahllöchern 1,643 mm entfernt. Diese Ausrichtungslöcher haben jedoch eine vernachlässigbare Wirkung auf die elektrostatischen Linsen der äußeren Strahllöcher. Weiterhin muß beachtet werden, daß der Abstand zwischen einer Strahlöffnung einer Schlitzöffnung groß genug sein sollte, so daß noch genug Material zum Sperren von Streuelektronen zur Verfügung steht und die Elektrodenstruktur genügend stabil bleibt, so daß sich die Strahllochformen während des Betriebs der Röhre nicht ändern. Es wurde festgestellt, daß die untere Grenze des Abstandes für Elektronenstrahlerzeugungssysteme vom Typ PI-30R bei ungefähr 0,60 mm

liegt. Zur Erreichung einer zufriedenstellenden Strahlkonvergenz ist schließlich zu beachten, daß der Schlitzloch-Strahlloch-Abstar.d, sowie die Größe und die Form der schlitzförmigen Löcher, die erforderlich sind, um eine gewünschte Strahlkonvergenz zu erreichen, vom Abstand zwischen der G2-Elektrode und der G3-Elektrode abhängt. Die vorhin erwähnten Abmessungen für das PI-30R-Elektronenstrahlerzeugungssystem gelten für einen G2-G3-Elektrodenabstand von 1,22 mm.

Leerseite

Claims

RCA 78112/Dr.Zi/Ro.
US-Ser.No. 347 526
AT: 10. Februar 1982

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

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Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstränierzeugungssystem.

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Patentansprüche

iy) Farbbildröhre mit einem Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystern,welches mindestens eine Fokussierungselektrode und ein Schirmgitter enthält, die in einander gegenüberliegenden Teilen mehrere, in einer Reihe nebeneinander liegende Löcher aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß das dem Schirmgitter (38) gegenüberliegende Teil (44) der Fokussierungselektrode (40) mindestens ein zusätzliches Loch (60, 62) aufweist, welches hinreichend nahe und außerhalb eines

außerhalb der Achse liegenden Loches der in einer Reihe nebeneinander liegenden Löcher (53, 54, 55) so angeordnet ist, daß es eine Verzerrung des sich zwischen der Fokussierungselektrode (40) und dem Schirmgitter (38) ausbildenden elektrostatischen Feldes am Ort des außerhalb der Achse liegenden Loches bewirkt.
2.) Farbbildröhre nach Anspruch 1, bei der drei in einer Reihe nebeneinander liegende Löcher (53, 54, 55) in dem der Fokussierungselektrode (40) zugewandten Teil (44) der Schirmgitterelektrode (38) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schirmgitter (38) gegenüberliegende Teil (44) der Fokussierungselektrode (40) mit zwei zusätzlichen Löchern (60, 62) versehen ist, die außen hinreichend nahe bei den äußeren (53, 55) der in einer Reihe nebeneinander liegenden Löcher (53, 54, 55) angeordnet sind, um eine solche Verzerrung des sich zwischen der Fokussierungselektrode (40) und der Schirmgitterelektrode

(38) ausbildenden elektrostatischen Feldes am Ort der äußeren Löcher (53, 55) zu bewirken, daß Verzerrung des elektrostatischen Feldes eine Konvergenz der beiden äußeren Elektronenstrahlen (28) auf den zentralen Elektronenstrahl (28) hin bewirkt.
3.) Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen jedem zusätzlichen Loch (60, 62) und dem angrenzenden äußeren Loch (53, 55) im Bereich zwischen ungefähr 0,60 mm bis ungefähr 1,50 mm liegt.