DE3614700C2

DE3614700C2 -

Info

Publication number: DE3614700C2
Application number: DE3614700A
Authority: DE
Inventors: Kuniharu Mobara-Shi Chiba Jp Osakabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1993-01-21
Also published as: DE3614700A1; USRE34339E; JPS61250933A; US4772827A; JPH0719541B2; KR860008589A; KR900006172B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Kathodenstrahlröhren sind zum Beispiel aus der DE 29 05 479 C2 bekannt und werden in Fernsehempfängen, verschiedenen Anzeigegeräten und Oszilloskopen verwendet, um Fernsehbilder aufzuzeichnen. Dabei ist es wünschenswert, daß der Strahlpunkt auf der Zielelektrode über deren gesamte Flächenausdehnung im wesentlichen gleichförmig ist, und daß Haloerscheinungen am Strahlpunkt aus Gründen eines Bildes von hoher Abbildungsqualität vermieden werden. Fig. 1 zeigt unterschiedliche Strahlpunkte auf der Zielelektrode einer bekannten in-line Farbfernsehröhre. Dabei hat der Strahlpunkt 101 im Zentrum der Elektrode 100 eine völlig kreisförmige Gestalt, während die in horizontaler Richtung versetzten Strahlpunkte weitgehend verzerrt sind und einen in Fig. 1 schwarz dargestellten Kern 103 und einen Haloabschnitt 104 am Rand aufweisen. Solche ungleichförmigen Strahlpunkte bilden sich infolge des Astigmatismus und der durch die Ablenkung des Elektronenstrahls hervorgerufenen Defokussierung und liefern eine schlechte Bildqualität.

Wie aus Japan OS 85 666/1979 und 85 667/1979 hervorgeht, wird zur Verbesserung eine Kathodenstrahlröhre vorgeschlagen, bei der eine asymmetrische Linse von einem ersten und zweiten Gitter im Strahlsystem gebildet wird, um den durch Ablenkung verursachten Astigmatismus zu kompensieren. Dieses Maßnahme kann die Gleichförmigkeit des Strahlpunktes auf der Gesamtfläche der Zielelektrode verbessern, doch wird der Strahldurchmesser im Zentrum der Elektrode größer als bei Anwendung eines symmetrischen Linsensystems.

Japan OS 1 98 832/1983 stellt eine Verbesserung insofern dar, als eine vordere Fokussierstufe zwischen einer Beschleunigungsstufe und einer hinteren Fokussierstufe vorgesehen ist, die von drei Gitterelektroden gebildet ist, wobei eine konstante Fokussierspannung an die ersten und dritten Gitterelektroden angelegt wird, während eine sich graduell mit der konstanten Fokussierspannung bei größer werdender Abweichung des Strahls vergrößernde oder verkleinernde dynamische Spannung der zweiten Gitterelektrode aufgeschaltet wird. Diese Anordnung vermeidet den Astigmatismus, aber nicht das Problem der Defokussierung lösen, die durch die Strahlablenkung verursacht wird. Um dieses Problem zu lösen, hat man die Maßnahme getroffen, daß man am Rande, wo die Strahlablenkung groß ist, die Fokussierspannung hoch wählt, um den Linseneffekt zu verringern und die Brennweite zu vergrößern, so daß der Strahl auf der Zielelektrode fokussiert bleibt. Diese Maßnahme ist jedoch aufwendig, weil die Notwendigkeit einer weiteren dynamischen Spannung und die Berücksichtigung der Wirkung der dritten Gitterelektrode, welche die Brennweite verkürzt, zu Schwierigkeiten führt.

Ferner ist aus der DE-OS 26 08 463 eine Kathodenstrahlröhre bekannt, bei der zwei Gitter der Fokussierelektrode auf den einander gegenüberliegenden Seiten plattenartige Vorsprünge neben den Öffnungen für die Elektronenstrahlen aufweisen, wodurch der Astigmatismus der Elektronenstrahlen behoben werden kann. Vorkehrungen, mit denen die durch die Ablenkung hervorgerufene Defokussierung der Elektronenstrahlen vermindert werden könnte, sich bei dieser Kathodenstrahlröhre nicht vorgesehen.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 derart zu verbessern, daß der zu nicht punktförmiger Abbildung führende Astigmatismus und die Probleme der Ablenkungsdefokussierung vermieden werden.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt aus den Merkmalen des Anspruchs 2.

Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre eignet sich insbesondere als Farbfernsehröhre mit einem Strahlsystem, wie es in der US-PS 37 72 554 erläutert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung der Strahlpunkte auf dem Bildschirm einer bekannten Fernsehröhre,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das in Fig. 2 dargestellte Strahlsystem,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Gitterelektroden des Strahlsystems,

Fig. 5A die Wellenform des Ablenkstroms,

Fig. 5B die Wellenform der dynamischen Fokussierspannung,

Fig. 6 eine Darstellung des zwischen den Gitterelektroden der Fig. 4 erzeugten elektrischen Feldes,

Fig. 7 eine Darstellung der asymmetrischen Fokussierung des Elektronenstrahls und

Fig. 8 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des Strahlsystems.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer in-line-Farbfernsehröhre, deren Glaskolben 1 aus einer mit einem fluoreszierenden Schirm 12 versehenen Frontseite 2, einem Trichter 3 und einem Hals 4 mit den Strahlsystemen 5, 6 und 7 besteht. Die Achsen der drei Systeme 5, 6 und 7 liegen in der gleichen Ebene, d. h. in der Zeichenebene und die Achse des mittleren Systems 6 fällt im wesentlichen mit der Röhrenachse 11 zusammen.

Die von den Systemen 5, 6 bzw. 7 emittierten Elektronenstrahlen 8, 9 und 10 laufen geradewegs auf den fluoreszierenden Schirm 12 und werden in horizontaler Richtung (in der Zeichenebene) und in vertikaler Richtung von einer Ablenkspule 15 abgelenkt. Vor dem Schirm 12 ist eine Schattenmaske mit vielen Öffnungen 14 angeordnet. Die Elektrodenstrahlen werden von der Farbselektionsfunktion der Öffnungen 14 ausgewählt und treffen dann auf den fluoreszierenden Schirm 12 auf und bringen entsprechende fluoreszierende Bildelemente zum Aufleuchten, so daß sich das gewünschte Bild ergibt.

Fig. 3 zeigt die Anordnung 17 der Strahlsysteme 5, 6 und 7. Die Anordnung 17 in Fig. 3 besteht aus drei Kathoden 18, 18′ und 18′′, einem ersten Gitter 19, einem zweiten Gitter 20, einer vorderen Fokussierstufe 21 und einer hinteren Fokussierstufe 22, die in horizontaler Richtung geradlinig angeordnet sind. Die vordere Fokussierstufe 21 besteht aus einer dem zweiten Gitter 20 zugekehrten Gitterelektrode 23 und einer der hinteren Fokussierstufe 22 zugekehrten Gitterelektrode 24. Fig. 4 zeigt die Ausbildung der Gitterelektroden 23 und 24 und ihre gegenseitige Anordnung. Die Gitterelektrode 23 ist mit Öffnungen 25, 25′ und 25′′ für den Durchgang der von den Kathoden 18, 18′ und 18′′ emittierten Elektrodenstrahlen versehen, die durch die Öffnungen der ersten und zweiten Gitter 19 und 20 hindurchtreten. Auf der der Gitterelektrode 24 zugekehrten Seite der Gitterelektrode 23 sind plattenförmige Vorsprünge 27-1, 27-2, 27-3 und 27-4 auf beiden Seiten der Öffnungen 25, 25′ und 25′′ vorgesehen, wobei jeder Vorsprung länger ist als der Durchmesser der Öffnungen 25, 25′ und 25′′ und eine Breite aufweist, die etwas kleiner ist als der Abstand zwischen den Gitterelektroden 23 und 24.

Die Gitterelektrode 24 ist mit Öffnungen 26, 26′ und 26′′ gegenüber den Öffnungen 25, 25′ und 25′′ der Gitterelektrode 23 versehen und weist plattenförmige Vorsprünge 28-1 und 28-2 auf der der Gitterelektrode 23 zugekehrten Seite auf. Die Vorsprünge 28-1 und 28-2 erstrecken sich parallel zu einer die Mittelpunkte der Öffnungen 26, 26′ und 26′′ verbindenden Linie und sind länger als der Abstand zwischen den Vorsprüngen 27-1 und 27-4 auf den entgegengesetzten Enden der Gitterelektrode 23. Die Breite jedes Vorsprungs 28-1 und 28-2 ist etwas kleiner als der Abstand zwischen den Gitterelektroden 23 und 24. Die Gitterelektroden 23 und 24 sind derart angeordnet, daß die Vorsprünge 27-1 bis 27-4 der Gitterelektrode 23 zwischen den Vorsprüngen 28-1 und 28-2 zu liegen kommen, diese aber nicht berühren, so daß auf diese Weise der mittlere Abschnitt der Fokussierstufe 21 gebildet wird, die in Fig. 3 dargestellt ist. Die Bezugszeichen 32, 32′ und 32′′ in Fig. 3 bezeichnen ein symmetrisches Linsensystem (symmetrisch zur Strahlachse konvergierend), das zwischen der vorderen Fokussierstufe 21 und der hinteren Fokussierstufe 22 angeordnet ist.

Gemäß Fig. 4 wird eine konstante Fokussierspannung V_foc einer Gleichspannungsquelle 29 an die Gitterelektrode 23 angelegt, während eine dynamische Fokussierspannung V′_foc einer Wechselspannungsquelle 30, die entsprechend der Strahlablenkung veränderlich ist, der Gleichspannung V_foc überlagert und auf die Gitterelektrode 24 geschaltet wird.

Fig. 5A zeigt die Wellenform des Ablenkstroms, während Fig. 5B die Wellenform der dynamischen Fokussierspannung V′_foc darstellt, wobei beide Spannungen über die gleiche Zeitachse aufgetragen sind. Gemäß Fig. 5A und 5B ist die dynamische Fokussierspannung V′_foc gleich der an die Gitterelektrode 23 angelegten Spannung V_foc, wenn der Ablenkstrom Null ist, d. h., wenn der Elektrodenstrahl im Zentrum des Schirms 12 positioniert ist. Die dynamische Fokussierspannung V′_foc wird größer, wenn der Elektrodenstrahl aus dem Zentrum des Schirms infolge des anwachsenden Ablenkstroms auswandert. Wenn somit der Strahlpunkt im Zentrum des Schrims 12 positioniert ist, haben die Gitterelektroden 23 und 24 gleiche Spannung und zwischen den Gitterelektroden 23 und 24 tritt keine Linsenbildung durch das elektrische Feld auf, so daß der Strahlpunkt im Zentrum des Schirms 12 völlig kreisförmig ist. Mit steigender Spannung V′_foc bei größerer Ablenkung des Strahls wird ein Potentialunterschied zwischen den Elektroden 23 und 24 erzeugt, so daß zwischen den Gitterelektroden 23 und 24 drei vierpolige elektrische Felder gebildet werden. Jedes vierpolige elektrische Feld wirkt auf seinen Elektronenstrahl ein.

Fig. 6 zeigt die vierpoligen elektrischen Felder, wobei die Pfeile 31 Äquipotentiallinien bezeichnen. Unter der Einwirkung dieser elektrischen Felder wird jeder durch die Öffnungen 25, 26, 25′, 26′ und 25′′ und 26′′ hindurchtretende Elektronenstrahl in vertikaler Richtung divergiert, und in horizontaler Richtung konvergiert. Infolgedessen sind die Brennpunkte in der vertikalen und horizontalen Richtung unterschiedlich. Dies ist in Fig. 7 erläutert, in der der Strahlquerschnitt mit 34 und eine der drei Linsen mit 33 bezeichnet ist, die durch das Zusammenwirken der vorstehend beschriebenen Linsen 32, 32′ und 32′′ und der von den Gitterelektroden 23 und 24 entstehen. Beim Durchtritt des Elektronenstrahls 34 durch ein derart gebildetes Linsensystem 33 wird der Strahl einem schwachen Fokussiereffekt in der vertikalen Richtung und einem starken Fokussiereffekt in der horizontalen Richtung unterworfen. Der Brennpunkt 35 in vertikaler Richtung wird also in einem Punkt entworfen, der weiter entfernt ist als der Brennpunkt 36 in der horizontalen Richtung. Demzufolge wird der in Fig. 1 dargestellte Astigmatismus eliminiert, der von den vierpoligen magnetischen Feldern der Ablenkspule 15 verursacht ist.

Die dynamische Fokussierspannung V′_foc wird folgendermaßen eingestellt. Wie anhand der bekannten Fernsehröhre erwähnt wurde, ist der Abstand zwischen dem Ablenkzentrum und dem Schirm 12 im Zentrum und in den Randgebieten des Schirms 12 unterschiedlich, weshalb der Elektronenstrahl schon vor dem Auftreffen auf die Randgebiete des Schirms fokussiert ist. Um diese Abweichung zu kompensieren, war es bekannt, die Fokussierspannung für das Randgebiet zu vergrößern. Erfindungsgemäß kann jedoch die vom Unterschied des Fokussierabstandes herrührende Abweichung des Brennpunktes mit dem Astigmatismus korrigiert werden, indem man die dynamische Fokussierspannung V′_foc auf einen entsprechenden Wert einstellt. Da der Astigmatismus von der Ablenkspule 15 und dem Glaskolben 1 bestimmt ist, kann sowohl der Astigmatismus als auch die Ablenkungsdefokussierung gleichzeitig korrigiert werden, indem die vordere Fokussierstufe 21 derart ausgebildet wird, daß die für die Korrektur des Astigmatismus erforderliche dynamische Fokussierspannung V′_foc mit der Spannung zum Korrigieren der Ablenkungsdefokussierung übereinstimmt.

Wie bereits beschrieben, ermöglicht es das Strahlensystem der Erfindung, daß der Strahlpunkt im wesentlichen völlig kreisförmig auch in den Randgebieten ist, daß sich eine ausgezeichnete Strahlpunktausbildung auf der gesamten Schirmfläche ergibt, um bessere Bilder zu erhalten.

Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch ein Strahlsystem in einer abgeänderten Ausführungsform. Hier ist als Beispiel ein mehrstufiges Fokussier-in-line-Strahlsystem dargestellt, bei dem die vordere Fokussierstufe von Elektroden 21A und 21B mit einer zwischen ihnen angeordneten Gitterelektrode 40 gebildet ist. Die hintere Fokussierelektrode 21B wird von den Gitterelektroden 23 und 24 gebildet, die ähnlich wie die vordere Fokussierstufe 21 in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ausgebildet sind. Eine Konstantspannung V_foc ist an die Gitterelektrode 23 angelegt, während eine dynamische Fokussierspannung V′_foc, die sich mit dem Grad der Strahlablenkung verändert, der Gitterelektrode 24 aufgeschaltet ist. Eine Hochspannung der Spannungsquelle 41 ist an die Gitterelektrode 40 und die hintere Fokussierstufe 22 angelegt.

Die Erfindung ist für eine in-line-Farbfernsehröhre erläutert worden, doch soll hier keine Begrenzung gesehen werden, da die Erfindung auch auf alle anderen Kathodenstrahlröhren anwendbar ist, bei denen von einem oder mehreren Elektronenstrahlen Gebrauch gemacht wird.

Claims

1. Kathodenstrahlröhre, bei der mindestens ein Strahlsystem im Hals eines Glaskolbens angeordnet ist, von denen jedes eine Kathodenstufe, eine vordere aus mindestens zwei Elektroden bestehende Fokussierstufe und eine hintere an Hochspannung angeschlossene Fokussierstufe aufweist, wobei die Elektroden der vorderen Fokussierstufe an eine konstante Fokussierspannung und an eine dynamische Fokussierspannung angeschlossen sind, die abhängig von der Ablenkspannung für den Elektrodenstrahl veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Fokussierstufe mindestens eine erste Gitterelektrode (23) und eine zweite Gitterelektrode (24) aufweist, deren einander zugekehrte Flächen mit plattenförmigen Vorsprüngen (27, 28) neben den Öffnungen (25, 26) für den Elektronenstrahl versehen sind, daß beide Gitterelektroden (23, 24) an eine konstante Fokussierspannung (V_foc) angeschlossen sind und daß die zweite Gitterelektrode (24) an eine dynamische Fokussierspannung (V′_foc) angeschlossen ist, die der konstanten Fokussierspannung überlagert und abhängig von der Strahlablenkung derart veränderlich ist, daß der Elektronenstrahl in horizontaler und vertikaler Ebene unterschiedlich konvergiert und eine durch die Ablenkung des Elektronenstrahls bedingte Defokussierung kompensiert wird.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der zweiten Gitterelektrode (24) zugekehrten Seite der ersten Gitterelektrode (23) vertikal verlaufende plattenförmige Vorsprünge (27) beidseitig der Öffnung (25) für den Elektronenstrahl angeordnet sind und daß an der der ersten Gitterelektrode (23) zugekehrten Seite der zweiten Gitterelektrode (24) obere und untere horizontal verlaufende plattenförmige Vorsprünge (28) angeordnet sind, derart daß die Vorsprünge beider Gitterelektroden rechtwinklig zueinander berührungsfrei übereinandergreifen.