DE69531907T2

DE69531907T2 - Farbkathodenstrahlröhre mit niedrigen dynamischen Fokussierspannung

Info

Publication number: DE69531907T2
Application number: DE69531907T
Authority: DE
Inventors: Tutomu Chousei-gun Tojyou; Shoji Mobara-shi Shirai; Shinichi Mobara-shi Kato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: EP0693768A3; EP0986088A2; EP0693768A2; DE69531907D1; EP0986088A3; US6025674A; US5608284A; KR0173722B1; CN1120729A; EP0693768B1; KR960005721A; TW325925U; DE69519204D1; JPH0831333A; US6353282B1; EP0986088B1; US5739631A; DE69519204T2; US6331752B1; CN1134814C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbkathodenstrahlröhre und insbesondere eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Elektronenkanone, die mit einer vergleichsweise niedrigen dynamischen Fokussierspannung über das gesamte Bild eine zufriedenstellende Auflösung bietet.
Bei einer als Farbbildröhre oder Anzeigeröhre verwendeten Farbkathodenstrahlröhre ist es erforderlich, die Fokussiereigenschaften der Elektronenkanone entsprechend dem Ablenkwinkel der Elektronenstrahlen geeignet zu steuern, um über den gesamten Bildschirm stets eine zufriedenstellende Auflösung zu erzeugen.
3 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau dieser Art von herkömmlicher Farbkathodenstrahlröhre darstellt. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Vakuumhülle aus Glas, 2 einen vorderen Plattenabschnitt, der einen Schirm bildet, 3 einen Phosphorschirm, 4 eine Schattenmaske, 5 eine leitfähige Innenbeschichtung, 6, 7 und 8 Kathoden, 9 eine erste Gitterelektrode (eine Elektrode G1), 10 eine zweite Gitterelektrode (eine Elektrode G2), 11 eine dritte Gitterelektrode (eine Elektrode G3), 12 eine vierte Gitterelektrode (eine Elektrode G4), 13 eine fünfte Gitterelektrode (eine Elektrode G5), 14 eine Beschleunigungselektrode (eine Elektrode G6), 15 eine Abschirmschale, 16 ein Ablenkjoch, 17, 18 und 19 die ursprünglichen Bahnen der Elektronenstrahlen und 20 und 21 die Mittellinien von in der Beschleunigungselektrode 14 ausgebildeten (nachstehend als Öffnungen bezeichneten) Durchlaßöffnungen für die äußeren Elektronenstrahlen.
Gemäß der Figur wird an der Innenwand des vorderen Plattenabschnitts 2 der Vakuumhülle 1 aus Glas ein Phosphorschirm 3 mit einem abwechselnden Muster aus rot, grün und blau emittierenden Phosphorelementen gehalten. Die Mittellinien 17, 18 und 19 der Kathoden 6, 7 und 8 (die ursprünglichen Bahnen der Elektronenstrahlen) fallen mit den Mittellinien der den entsprechenden Kathoden zugeordneten Öffnungen der Elektrode G1 9, der Elektrode G2 10 und der Elektrode G3 11, der Elektrode G4 12 und der Elektrode G5 (der Fokussierelektrode) 13, wobei diese drei die Hauptlinse bilden, sowie der Abschirmschale 15 zusammen und sind annähernd parallel zueinander auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet (Inline-Anordnung).
Die Mittellinie der Öffnung in der Mitte der Elektrode G6 (der Beschleunigungselektrode) 14, die eine weitere Elektrode ist, aus der die Hauptlinse aufgebaut ist, fällt mit der Mittellinie 18 zusammen. Die Mittellinien 20 und 21 der beiden äußeren Öffnungen fallen jedoch nicht mit den ihnen entsprechenden Mittellinien 17 und 19 zusammen, sondern sind leicht nach außen versetzt.
Drei von den Kathoden 6, 7 und 8 emittierte Elektronenstrahlen treten entlang der Mittellinien 17, 18 und 19 in die zwischen der Elektrode G5 13 und der Elektrode G6 14 ausgebildete letzte Linse (die Hauptlinse) ein.
Eine Fokussierspannung Vf von ca. 5 bis 10 kV wird an die Elektrode G3 11 und die Elektrode G5 13 angelegt, und eine Beschleunigungsspannung Eb, die mit ca. 20 bis 30 kV die höchste Spannung ist, wird über die leitfähige Beschichtung 5 und die Abschirmschale 15, die in der gläsernen Vakuumhülle 1 angeordnet sind, an die Elektrode G6 14 angelegt.
Die Mittellinien der Öffnungen in den Mitten sowohl der Elektrode G5 13 als auch der Elektrode G6 14, die die letzte Linse zum Fokussieren der Elektronenstrahlen auf dem Phosphorschirm 3 bilden, sind koaxial, so daß eine im Öffnungsabschnitt in der Mitte aus gebildete Linse axial symmetrisch ist und ein Elektronenstrahl (der mittlere Strahl), der die Öffnung in der Mitte passiert, durch die letzte Linse fokussiert wird und gerade entlang der Achse verläuft.
Andererseits sind die Mittellinien der äußeren Öffnungen der beiden die letzte Linse bildenden Elektroden in bezug aufeinander versetzt, so daß im äußeren Teil der Öffnung eine axial nicht symmetrische Linse gebildet wird. Dadurch läuft ein Elektronenstrahl (ein äußerer Strahl), der die äußeren Öffnungen passiert, durch einen in bezug auf die Mittellinie der Linse zum mittleren Strahl versetzten Abschnitt in dem auf der Seite der Beschleunigungselektrode (der Elektrode G6) 14 in dem Linsenbereich ausgebildeten, divergierenden Linsenbereich, so daß er gleichzeitig der Fokussierwirkung der Linse und der Konvergenzkraft zum mittleren Strahl unterliegt.
Ebenso ist ein Typ von Elektronenkanone bekannt, bei der jede der beiden Elektroden, aus denen die letzte Linse aufgebaut ist, eine einzige, längliche, horizontale Öffnung an ihren entgegengesetzten Enden und eine Plattenelektrode mit von den entgegengesetzten Enden nach innen zurückversetzten Strahldurchlaßöffnungen aufweist.
Ebenso ist bei diesem Typ von Elektronenkanone eine axial nicht symmetrische Linse in dem äußeren Öffnungsabschnitt der beiden Elektroden ausgebildet, die äußeren Elektronenstrahlen unterliegen der Konvergenzkraft zum mittleren Strahl, und die drei Elektronenstrahlen werden so gebündelt, daß sie auf der Ebene der Schattenmaske 4 übereinander liegen.
Der Vorgang zum Veranlassen einer Konvergenz jedes Elektronenstrahls durch einen derartigen Elektrodenaufbau wird als statische Konvergenz (STC) bezeichnet.
Überdies wird jeder Elektronenstrahl durch die Schattenmaske 4 einer Farbauswahl unterzogen, und nur ein Teil jedes Elektronen strahls passiert zur Erregung des Phosphorelements in der dem Elektronenstrahl entsprechenden Farbe auf dem Phosphorschirm zur Lumineszenz eine Öffnung der Schattenmaske 4 und erreicht den Phosphorschirm 3.
Ein magnetisches Ablenkjoch 16 zur Abtastung des Phosphorsschirms 3 durch die Elektronenstrahlen ist außerhalb des Trichterabschnitts der gläsernen Vakuumhülle 1 montiert.
Wie vorstehend erwähnt, ist bekannt, daß die Konvergenz durch Einstellen der Eigenkonvergenz der drei Strahlen in der Mitte des Bilds über das gesamte, übrige Bild gleichzeitig eingestellt werden kann, wenn eine Inline-Elektronenkanone, bei der drei Elektronenstrahldurchlaßöffnungen in einer horizontale Ebene angeordnet sind, und ein Ablenkjoch des sogenannten selbst konvergierenden Typs zur Erzeugung einer speziellen, nicht homogenen Magnetfeldverteilung kombiniert werden. Wird jedoch ein Ablenkjoch des sogenannten selbst konvergierenden Typs verwendet, tritt das Problem auf, daß aufgrund der Ablenkung durch die Ungleichmäßigkeit des Magnetfelds große Abbildungsfehler erzeugt werden und die Auflösung in den Ecken des Bildschirms verringert wird.
4 ist eine schematische Ansicht, die Strahlenpunkte eines aufgrund der Ablenkung Abbildungsfehlern unterliegenden Elektronenstrahls auf dem Schirm darstellt. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen (nachstehend als Schirm bezeichneten) Phosphorschirm, und 3a, 3b und 3c bezeichnen Strahlenpunkte. Gemäß der Figur ist der Strahlenpunkt 3a in der Mitte des Schirms 3 annähernd kreisförmig. In den Ecken des Schirms ist jedoch, wie durch die Strahlenpunkte 3b und 3c dargestellt, ein schraffiert dargestellter, sehr heller Bereich (der Kern) c in der horizontalen Richtung (der X-X-Richtung) erweitert, ein weniger heller Bereich (der Halo) h ist in der vertikalen Rich tung (der Y-Y-Richtung) erweitert, und die Auflösung ist geringer. In dem (der offengelegten japanischen Patentanmeldung Hei 4-43532 entsprechenden) US-Patent Nr. 5212423 ist eine Elektronenkanone offenbart, die ein herkömmliches Beispiel einer Lösung für dieses Problem darstellt.
5 ist eine Darstellung des Aufbaus einer Elektronenkanone gemäß dem Stand der Technik zur Reduzierung der Verringerung der Auflösung in den Ecken des Schirms.
Gemäß der Figur ist die Elektrode G5 13 von der Kathode zum Phosphorschirm in vier Teile, nämlich ein erstes Element 13h, ein zweites Element 13i, ein drittes Element 13j und ein viertes Element 13k unterteilt.
In der Endfläche des dritten Elements 13j ist gegenüber dem vierten Element 13k eine einzige Öffnung vorgesehen, in der eine Plattenelektrode 131 mit einer Elektronenstrahldurchlaßöffnung angeordnet ist.
An der Endfläche des vierten Elements 13k sind Plattenkorrekturelektroden 13m so gegenüber dem dritten Element 13j angeordnet, daß sie die Elektronenstrahldurchlaßöffnung vertikal einschließen und sich durch die einzige Öffnung des dritten Elements in das dritte Element 13j erstrecken.
Eine Spannung Vd, die sich synchron mit dem an das Ablenkjoch angelegten Ablenkstrom dynamisch verändert, wird an das zweite Element 13i und das vierte Element 13k angelegt, und eine feste Spannung Vo wird an das erste Element 13h und das dritte Element 13j angelegt.
Durch die Verwendung einer derartigen Konstruktion wird zwischen dem dritten Element 13j und dem vierten Element 13k eine vierpolige elektrostatische Linse gebildet, deren Funktion die dem Grad der Ablenkung des Elektronenstrahls entsprechende Veränderung der Querschnittsform eines Elektronenstrahls in eine axial nicht symmetrische Form ist. Zwischen den beiden vorstehend erwähnten Spannungen Vo und Vd besteht die Beziehung Vo > Vd.
Die zwischen dem vierten Element 13k und der Elektrode G6 14 ausgebildete letzte Linse (die Hauptlinse) hat die Wirkung einer stärkeren horizontalen als vertikalen Fokussierung eines Elektronenstrahls.
Wenn der Grad der Ablenkung bei einer Elektronenkanone mit diesem Aufbau gering ist, ist die Spannungsdifferenz zwischen dem dritten Element 13j und dem vierten Element 13k groß, so daß der Querschnitt des Elektronenstrahls durch die vierpolige, elektrostatische Linse horizontal verlängert, aber durch den Astigmatismus der letzten Linse versetzt wird, die den Querschnitt des Elektronenstrahls vertikal stark verlängert, und eine Verschlechterung der Auflösung in der Mitte des Schirms wird verhindert.
Wenn andererseits der Grad der Ablenkung groß ist, steigt die Spannung Vd, die sich synchron mit dem Ablenkstrom dynamisch ändert, und die Potentialdifferenz zwischen dem dritten Element 13j und dem vierten Element 13k nimmt ab. Daher wird die Stärke der vierpoligen elektrostatischen Linse verringert, und die Querschnittsform des Elektronenstrahls wird durch die Funktion einer starken horizontalen Fokussierung der letzten Linse vertikal verlängert.
Der in dem Elektronenstrahl verursachte Astigmatismus hat die Wirkung, daß der Kern c vertikal und der Halo h horizontal verlängert wird. Daher können der durch die Ablenkung eines in 4 gezeigten Elektronenstrahls verursachte Astigmatismus eliminiert und die Auflösung in den Ecken des Schirms verbessert werden.
Bei der Farbkathodenstrahlröhre ist der Abstand zwischen der letzten Linse und den Ecken des Schirms größer als der Abstand zur Mitte des Schirms, wodurch sich die Fokussierbedingungen für den Elektronenstrahl, d. h. die Fokussierspannung, in der Mitte von denen in den Ecken des Schirms unterscheiden. Wenn die Fokussierspannung auf die Spannung festgelegt wird, bei der der Elektronenstrahl in der Mitte des Phosphorschirms fokussiert ist, tritt das Problem auf, daß der Elektronenstrahl in den Ecken des Bildschirms nicht fokussiert ist und daher die Auflösung abnimmt.
Wenn der Elektronenstrahl bei dem in 5 gezeigten Beispiel des Aufbaus einer herkömmlichen Elektronenkanone zu den Ecken des Bildschirms abgelenkt wird, wird das Potential des vierten Elements 13k gesteigert, so daß die Potentialdifferenz zur Beschleunigungsspannung Eb der Beschleunigungselektrode 14 abnimmt und die Stärke der letzten Linse verringert wird. Dadurch bewegt sich der Brennpunkt des Elektronenstrahls zum Phosphorschirm, und der Elektronenstrahl kann auch in den Ecken des Phosphorschirms fokussiert werden. Da die Elektronenkanone die Funktion hat, die Wölbung des Bildfelds zu korrigieren, kann die Verschlechterung der Auflösung in den Ecken nämlich auch unter diesem Gesichtspunkt verhindert werden.
Gleichzeitig nimmt die Stärke der beiden zwischen dem ersten Element 13h und dem zweiten Element 13i, die einen Teil der Elektrode G5 13 bilden, ausgebildeten Linsen und der zwischen dem zweiten Element 13i und dem dritten Element 13j, die einen weiteren Teil der Elektrode G5 13 bilden, ausgebildeten Linse ab, wenn die dynamisch veränderte Spannung (die dynamische Fokussierspannung) Vd zunimmt. Da die beiden zuvor genannten Linsen auch die Funktion haben, die Wölbung des Bildfelds zu korrigieren, kann nämlich eine effiziente Korrektur der Wölbung des Bildfelds vorgenommen werden. Diese beiden Linsen werden als Korrekturlinsen für die Wölbung des Bildfelds bezeichnet.
Die dynamische Korrektur des Astigmatismus und die Korrektur der Wölbung des Bildfelds können nämlich durch eine vergleichsweise niedrige dynamische Fokussierspannung gleichzeitig realisiert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In jüngster Zeit besteht die Tendenz, den Ablenkwinkel und die dynamische Fokussierspannung zu erhöhen, da eine flache, dünne Kathodenstrahlröhre mit einem großen Schirm und eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit einer verbesserten Effizienz hinsichtlich der dynamischen Korrektur des Astigmatismus und der Korrektur der Wölbung des Bildfelds realisiert werden sollen.
Um die Wölbung des Bildfelds effizienter zu korrigieren, ist auch ein Elektrodenaufbau denkbar, bei dem eine Linse mit der Funktion, die Wölbung des Bildfelds zu korrigieren, zwischen dem jeweils vorstehend erwähnten zweiten Element 13i und dem dritten Element 13j und zwischen dem dritten Element 13j und dem vierten Element 13k und eine vierpolige elektrostatische Linse mit der Funktion, den Astigmatismus zu korrigieren, zwischen dem ersten Element 13h und dem zweiten Element 13i ausgebildet sind.
Bei einer Elektronenkanone für eine so aufgebaute Kathodenstrahlröhre ist jedoch die vierpolige elektrostatische Linse, die die Funktion hat, den Astigmatismus zu korrigieren, weiter von der letzten Linse zum Fokussieren eines Elektronenstrahls auf den Phosphorschirm entfernt, und die Empfindlichkeit der Korrektor des Astigmatismus nimmt ab. Daher ist zusätzlich zur Steigerung der Empfindlichkeit der Korrektur der Wölbung des Bildfelds auch eine weitere Steigerung der Empfindlichkeit der Korrektur des Astigmatismus erforderlich. Wenn die Länge der Plattenkorrekturelektrode 13m in der Axialrichtung erhöht wird, um die Korrekturempfindlichkeit zu verbessern, tritt das Problem auf, daß die Plattenkorrekturelektrode aufgrund ihrer übermäßigen Länge beim Einbau verformt wird und die Strahlenpunkte auf dem Schirm verzerrt sind.
Es ist vorstellbar, eine vierpolige elektrostatische Linse mit einem Aufbau zu verwenden, durch den die Möglichkeit einer Verformung der Korrekturelektroden ausgeschlossen und die Empfindlichkeit der Korrektur des Astigmatismus verbessert werden. Die Funktion einer herkömmlichen elektrostatischen Linse, zur Konvergenz der Elektronenstrahlen beizutragen, geht jedoch bei einer vierpoligen elektrostatischen Linse verloren, bei der die Empfindlichkeit der Korrektur des Astigmatismus gesteigert wird, und das Problem einer unzureichenden Strahlenkonvergenz tritt auf.
Das Problem der Strahlenkonvergenz ist, daß die Linsenstärke der letzten Linse bei einer Steigerung des Grads der Ablenkung eines Elektronenstrahls abnimmt und gleichzeitig die von den äußeren Öffnungen erzeugten, axial nicht symmetrischen Komponenten der Linsenwirkung und die Kraft zum Veranlassen einer Konvergenz der äußeren Elektronenstrahlen zum mittleren Strahl abgeschwächt werden. Dies wird unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
6 zeigt die Konvergenzkorrekturwirkung der vierpoligen elektrostatischen Linse der vorstehend besprochenen Elektronenkanone gemäß dem Stand der Technik. Wie in der Figur durch gestrichelte Linien dargestellt, wirkt das elektrische Feld auf die Elektronenstrahlen ein, um eine Konvergenz der äußeren Elektronenstrah len zum mittleren Strahl zu veranlassen, um zur Konvergenz beizutragen.
Andererseits werden bei dem Aufbau der vierpoligen elektrostatischen Linse, bei dem die Empfindlichkeit der Korrektur des Astigmatismus gesteigert wird, indem zusätzlich zu zwei horizontal ausgerichteten, parallelen Platten an den entgegengesetzten Seiten der drei Elektronenstrahlen vertikal ausgerichtete Platten an den entgegengesetzten Seiten jeder Öffnung angeordnet werden, die elektrischen Felder zum Veranlassen einer Konvergenz der äußeren Strahlen zum mittleren Strahl durch die vertikal ausgerichtete Plattenkorrekturelektrode eliminiert und können nicht zur Konvergenz beitragen.
Die vierpolige elektrostatische Linse ist neben dem weiter von der letzten Linse entfernten Triodenabschnitt angeordnet. Selbst wenn die Veranlassung einer Konvergenz der äußeren Strahlen durch die Elektroden der vierpoligen elektrostatischen Linse gewünscht wird, tritt daher das Problem auf, daß der Versatz der Bahn des äußeren Strahls in Bezug auf die Mittellinie der äußeren Linse in der letzten Linse groß ist, die Fokussiereigenschaften beeinträchtigt werden und die Konvergenzwirkung auf die äußeren Strahlen verringert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend dargelegten Situation entwickelt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer Elektronenkanone zu schaffen, durch die mit einer vergleichsweise geringen Fokussierspannung ohne Konvergenzprobleme über den gesamten Bildschirmbereich eine gute Auflösung erzielt wird.
Die vorstehend dargelegte Aufgabe wird gemäß der Offenbarung der Ansprüche 1 und 25 gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine schematische axiale Schnittansicht einer Elektronenkanone zur Veranschaulichung einer Ausführungsform einer Farbkathodenstrahlröhre, 1(b) ist eine Schnittansicht der in 1(a) gezeigten Elektronenkanone entlang der Schnittlinie 100–100, und 1(c) ist eine Schnittansicht der in 1(a) gezeigten Elektronenkanone entlang der Schnittlinie 200–200;
2 ist eine schematische axiale Schnittansicht der in 1 gezeigten Elektronenkanone aus der zur Richtung der Anordnung der Inline-Kanonen senkrechten Richtung;
3 ist eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Farbkathodenstrahlröhre illustriert;
4 ist eine schematische Ansicht, die Strahlenpunkte von Elektronenstrahlen auf dem Schirm zeigt, die Abbildungsfehler aufgrund einer Ablenkung aufweisen;
5 ist eine Darstellung des Aufbaus einer Elektronenkanone gemäß dem Stand der Technik zur Reduzierung der Verschlechterung der Auflösung in den Ecken des Schirms;
6 ist eine Darstellung der Konvergenzkorrekturwirkung einer vierpoligen elektrostatischen Linse einer Elektronenkanone gemäß dem Stand der Technik;
7 zeigt eine Schwingungsform einer Ausführungsform einer Fokussierspannung und einer dynamischen Fokussierspannung, die an eine erfindungsgemäße Farbkathodenstrahlröhre angelegt werden;
8 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Elektrodenaufbaus einer erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhre zeigt, durch den die Bahnen der äußeren Elektrodenstrahlen entsprechend einer Steigerung des Grads der Ablenkung der Elektronenstrahlen nach innen abgelenkt werden;
9 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Elektrodenaufbaus einer erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhre zeigt, bei dem die Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend einer Steigerung des Grads der Ablenkung der Elektronenstrahlen nach innen abgelenkt werden; und
10 ist eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Elektrodenaufbaus einer erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhre zeigt, bei dem die Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend einer Steigerung des Grads der Ablenkung der Elektronenstrahlen nach innen abgelenkt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Die 1(a) bis 1(e) sind schematische Ansichten einer Elektronenkanone zur Veranschaulichung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhre, 1(a) ist eine schematische axiale Schnittansicht aus der Richtung der Anordnung der Inline-Kanonen, 1(b) ist eine Schnittansicht entlang der in 1(a) gezeigten Schnittlinie 100–100, und 1(c) ist eine Schnittansicht entlang der in 1(a) gezeigten Schnittlinie 200– 200.
2 ist eine schematische axiale Schnittansicht der in 1(a) gezeigten Elektronenkanone aus der zur Richtung der Anordnung der Elektronenkanonen senkrechten Richtung.
In den Figuren entspricht jedes mit den in 5 verwendeten übereinstimmende Bezugszeichen dem gleichen Abschnitt, und die neben der Beschleunigungselektrode 14 angeordnete Fokussierelektrode 13 ist von der Kathode 7 (6, 8) zum Phosphorschirm in vier Teile, nämlich ein erstes Element 13a, ein zweites Element 13b, ein drittes Element 13c und ein viertes Element 13d, unterteilt.
Vertikal ausgerichtete Plattenkorrekturelektroden 13e (13e, 13e, 13e), die sich zum zweiten Element 13b erstrecken und elektrisch an das erste Element 13a angeschlossen sind, sind so angeordnet, daß sie die gegenüber dem zweiten Element 13b in der Oberfläche des ersten Elements 13a ausgebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen horizontal einschließen.
Horizontal ausgerichtete Plattenkorrekturelektroden 13f (13f), die sich zum ersten Element 13a erstrecken und elektrisch an das zweite Element 13b angeschlossen sind, sind so angeordnet, daß sie die gegenüber dem ersten Element 13a in der Oberfläche des zweiten Elements 13b ausgebildete Elektronenstrahldurchlaßöffnung vertikal einschließen.
Die vorstehend beschriebenen, vertikal und horizontal ausgerichteten Plattenkorrekturelektroden 13e und 13f sind so angeordnet, daß sie teilweise miteinander interdigitieren, jedoch nicht in Kontakt miteinander stehen.
Die Mittellinien der gegenüber dem vierten Element 13d in der Oberfläche des dritten Elements 13c ausgebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnungen sind in bezug auf die Mittellinien der gegenüber dem dritten Element 13c in der Oberfläche des vierten Elements 13d ausgebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnung nach innen versetzt.
In einer zwischen dem vierten Element 13d mit einer inneren Elektrode 13g und der Beschleunigungselektrode (einer zylinderför migen Elektrode 14a der Elektrode G6 14) mit einer inneren Elektrode 14b ausgebildeten Linse (der Hauptlinse) hat eine aus drei in der inneren Elektrode 13g des vierten Elements 13d ausgebildeten, langen, vertikalen Öffnungen, einer einzigen, langen, horizontalen, horizontal ausgerichteten Öffnung und drei, wie in den 1(a), 1(b) und 1(c) gezeigt, in der inneren Elektrode 14b der Elektrode G6 14 ausgebildeten, langen, vertikalen Öffnungen ausgebildete Elektronenlinse die Funktion, den Querschnitt der Elektronenstrahlen vertikal stark zu verlängern.
Eine feste Spannung Vo wird an das erste Element 13a und das dritte Element 13c angelegt, und eine Spannung Vd, die sich synchron mit der Ablenkung der Elektronenstrahlen dynamisch verändert, wird an das zweite Element 13b und das vierte Element 13d angelegt. Ein Beispiel für die Schwingungsformen der vorstehend erwähnten Spannungen Vo und Vd ist in 7 gezeigt. In diesem Fall besteht die Beziehung Vo > Vd.
Wenn der Grad der Ablenkung der Elektronenstrahlen bei einem derartigen Aufbau der Elektronenkanone gering ist, ist die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Element 13a und dem zweiten Element 13b groß, so daß der Querschnitt der Elektronenstrahlen durch die vierpolige elektrostatische Linse horizontal verlängert wird. Er wird jedoch durch den Astigmatismus der Hauptlinse versetzt, der den Querschnitt der Elektronenstrahlen vertikal stark verlängert, und eine Verschlechterung der Auflösung in der Mitte des Schirms wird verhindert.
Andererseits nimmt die dynamisch veränderte Spannung Vd zu, wenn der Grad der Ablenkung der Elektronenstrahlen groß ist, und die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Element 13a und dem zweiten Element 13b nimmt ab, so daß die Stärke der vierpoligen e lektrostatischen Linse abnimmt und die Querschnittsform der Elektronenstrahlen durch die Funktion der letzten Linse, den Querschnitt der Elektronenstrahlen vertikal zu verlängern, vertikal verlängert wird.
Der in den Elektronenstrahlen verursachte Astigmatismus hat nämlich die Wirkung einer vertikalen Verlängerung der Kerne c und einer horizontalen Verlängerung der Halos h der in 4 gezeigten Strahlenpunkte, so daß der durch die Ablenkung der in 4 gezeigten Elektronenstrahlen verursachte Astigmatismus eliminiert und die Auflösung in den Ecken des Schirms verbessert werden können.
Wenn die Elektronenstrahlen zu den Ecken des Schirms abgelenkt werden, nimmt das Potential der vierten Elemente 13d und 13g der Fokussierelektrode 13 zu, so daß die Potentialdifferenz zwischen dem Potential des vierten Elements und der Beschleunigungsspannung Eb der Elektroden 14a und 14b, die die Beschleunigungselektrode 14 bilden, und die Stärke der letzten Linse abnehmen. Dadurch bewegen sich die Brennpunkte der Elektronenstrahlen zum Phosphorschirm, und die Elektronenstrahlen können auch in den Ecken des Phosphorschirms fokussiert werden. Die Elektronenkanone hat nämlich die Funktion, die Wölbung des Bildfelds zu korrigieren, so daß die Verschlechterung der Auflösung in den Ecken ebenfalls verhindert werden kann.
Gleichzeitig wird auch die Stärke der zwischen dem zweiten Element 13b und dem dritten Element 13c der Fokussierelektrode 13 ausgebildeten Linse und der zwischen dem dritten Element 13c und dem vierten Element 13d der Fokussierelektrode 13 ausgebildeten Linse vermindert, wenn die dynamisch veränderte Spannung Vd zunimmt. Die beiden vorstehend erwähnten Linsen haben nämlich auch jeweils die Funktion, die Wölbung des Bildfelds zu korrigieren, wobei sie neben der letzten Linse angeordnet sind, so daß eine effiziente Korrektur der Wölbung des Bildfelds vorgenommen werden kann.
Wenn die Länge L des dritten Elements 13c geringer als der Durchmesser seiner Öffnung D ist, können die beiden vor und hinter dem dritten Element 13c ausgebildeten Linsen zur Korrektur der Wölbung des Bildfelds nicht als zwei unabhängige Elektronenlinsen fungieren.
Daher tritt das Problem auf, daß nicht nur die Korrekturempfindlichkeit für die Wölbung des Bildfelds verringert wird, sondern auch die Form der Elektronenstrahlpunkte auf dem Bildschirm verzerrt wird. Die Korrekturempfindlichkeit der auf der Kathodenseite der Elektrode des dritten Elements 13c ausgebildeten Linse zur Korrektur des Bildfelds nimmt ab, wenn die Länge des dritten Elements 13c erhöht wird, und wenn es länger als das 2,5-fache des Durchmessers der Öffnung D ist, stimmt die Korrekturempfindlichkeit annähernd mit der einer herkömmlichen Elektronenkanone überein. Es ist wünschenswert, die Länge des dritten Elements 13c auf das Ein- bis 2,5-fache des Durchmessers der im dritten Element ausgebildeten Elektronenstrahldurchlaßöffnung einzustellen.
Die Mittellinie der mittleren Öffnung der durch die Elektroden 14a und 14b, die die Beschleunigungselektrode 14 bilden, gebildeten Linsenöffnung fällt mit der Mittellinie 18 der Kathode 7 zusammen. Die Mittellinien der beiden äußeren Öffnungen, die über jede Seitenkante der in 1(c) gezeigten inneren Elektrode 14b auf einer Linie liegen, sind jedoch in bezug auf die Mittellinien 17 und 19 der Kathoden 6 und 8, die den beiden äußeren Öffnungen entsprechen, leicht nach außen versetzt, und die äußeren Elektronenstrahlen konvergieren nach innen.
Die zwischen dem dritten Element 13c und dem vierten Element 13d der Fokussierelektrode 13 ausgebildete Linse veranlaßt eine Konvergenz der Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen nach innen, wenn der Grad der Ablenkung der Elektronenstrahlen zunimmt, wodurch die Verringerung der Konvergenz der beiden äußeren Strahlen aufgrund der Ablenkung der Elektronenstrahlen durch die letzte Linse kompensiert und eine Verschlechterung der Konvergenzeigenschaften verhindert werden können.
Der Elektrodenaufbau zur Ablenkung der Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen nach innen entsprechend einer Zunahme des Grads der Ablenkung der Elektronenstrahlen ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Mittellinien der äußeren Öffnungen des zweiten Elements 13b können in Bezug auf die Mittellinien 17 und 19 der Kathoden 6 und 8 für die äußeren Elektronenstrahlen nach innen versetzt sein, wie in 8 gezeigt, die Mittellinien der äußeren Öffnungen des dritten Elements 13c können auf der Seite des zweiten Elements 13b in Bezug auf die Mittellinien 17 und 19 der Kathoden 6 und 8 für die äußeren Elektrodenstrahlen nach außen versetzt sein, wie in 9 gezeigt, oder die Mittellinien der äußeren Öffnungen des vierten Elements 13d können auf der Seite des dritten Elements 13c in Bezug auf die Mittellinien 17 und 19 der Kathoden 6 und 8 für die äußeren Elektrodenstrahlen nach außen versetzt sein, wie in 10 gezeigt.
Wie die vorstehende Erläuterung zeigt, können durch die Verwendung einer Farbkathodenstrahlröhre mit einer erfindungsgemäßen Elektronenkanone die Fokussiereigenschaften mit einer vergleichsweise niedrigen dynamischen Fokussierspannung über den gesamten Bildschirmbereich verbessert werden, und gleichzeitig wird das Problem der Verschlechterung der Konvergenz behoben, so daß über den gesamten Bildschirmbereich ein Bild mit zufriedenstellender Auflösung wiedergegeben werden kann.

Claims

Farbkathodenstrahlröhre mit einer In-line-Elektronenkanone mit einer Strahlformungsregion (9,10) zum Erzeugen mehrerer Elektronenstrahlen von Kathoden (6,7,8) und zum Leiten der Elektronenstrahlen zu einem Phosphorbildschirm (3) längs anfänglicher Pfade in einer horizontalen Ebene, einer Hauptlinse (13d, 14a) zum Fokussieren der Elektronenstrahlen auf den Phosphorbildschirm (3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Mehrpollinse zwischen der Hauptlinse (13d, 14a) und der Strahlformungsregion angeordnet ist und so wirkt, dass sich mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen die Querschnittsform der Elektronenstrahlen ändert, zumindest eine Korrekturlinse (13b, 13c) für die Wölbung eines Bildfeldes zwischen der Hauptlinse und der Strahlformungsregion angeordnet ist, die die Fokussierwirkung auf die Elektronenstrahlen horizontal und vertikal entsprechend einer Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen schwächt und zumindest eine der zumindest einen Mehrpollinse und die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes einen Elektrodenaufbau hat, bei dem die Bahnen äußerer Elektronenstrahlen der Elektronenstrahlen entsprechend einer Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen verändert werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes den Elektrodenaufbau hat, bei dem die Bahn der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen entweder auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu oder von ihrer weg abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, bei der die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes den Elektrodenaufbau hat, bei dem die Bahnen der äußeren Elektrodenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen einwärts auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, bei der die Mittenlinien von äußeren Elektronenstrahldurchlassöffnungen in gegenüberliegenden Oberflächen zweier Elektroden, die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes bilden, voneinander in der horizontalen Ebene beabstandet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, bei der die zumindest eine Mehrpollinse so ausgelegt ist, dass sich deren Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abschwächt.
Farbkathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der die zumindest eine Mehrpollinse eine elektrostatische Quattropollinse ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, bei der die elektrostatische Quattropollinse Plattenelektroden aufweist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung stark und in vertikaler Richtung schwach fokussiert.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass ihre Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine Mehrpollinse den Elektrodenaufbau hat, bei dem die Bahnen der äu ßeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen entweder auf die Bahn des mittleren Elektronenstahls zu oder von ihr weg abgelenkt wird.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, bei der die zumindest eine Mehrpollinse den Elektrodenaufbau hat, bei dem die Bahn der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen einwärts auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, bei der die zumindest eine Mehrpollinse so ausgelegt ist, dass ihre Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die zumindest eine Mehrpollinse eine elektrostatische Quattropollinse ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 13, bei der die elektrostatische Quattropollinse Plattenelektroden aufweist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung stark und in vertikaler Richtung schwach fokussiert werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass die Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der mehreren Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der die zumindest eine Mehrpollinse und die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes den Elektrodenaufbau haben, bei dem die Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablen kung der Elektronenstrahlen entweder auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu oder von ihr weg abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, bei der die zumindest eine Mehrpollinse und die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes den Elektrodenaufbau haben, bei dem die Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen einwärts auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 18, bei der die Mittellinien der äußeren Elektronenstrahldurchlassöffnungen in gegenüberliegenden Oberflächen der zwei die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes bildenden Elektroden voneinander in der horizontalen Ebene beabstandet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, bei der die zumindest eine Mehrpollinse so ausgelegt ist, dass ihre Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei der die zumindest eine Mehrpollinse eine elektrostatische Quattropollinse ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 21, bei der die elektrostatische Quattropollinse Plattenelektroden aufweist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass sie die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung stark und in vertikaler Richtung schwach fokussiert.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 17, bei der die Hauptlinse eine Endlinse aufweist, die so ausgelegt ist, dass ihre Linsenstärke mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre mit einer In-line-Elektronenkanone, mit: einer Strahlformungsregion (9, 10) zum Erzeugen mehrerer Elektronenstrahlen von Kathoden (6, 7, 8) und zum Leiten der Elektronenstrahlen zu einem Phosphorbildschirm (3) längs anfänglicher Pfade in einer horizontalen Ebene; einer Hauptlinse zum Fokussieren der Elektronenstrahlen auf den Phosphorbildschirm (3); dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlinse eine Endlinse (13d, 14a) aufweist, die so ausgelegt ist, dass die Elektronenstrahlen in horizontaler und in vertikaler Richtung fokussiert werden, wobei die äußeren der Elektronenstrahlen auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls der Elektronenstrahlen zu abgelenkt werden und die Linsenstärke der selben mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt; zumindest eine Korrekturlinse (13b, 13c) für die Wölbung eines Bildfeldes zwischen der Endlinse und der Strahlformungsregion angeordnet ist und die Elektronenstrahlen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fokussiert und die Focusierwirkung auf die Elektronenstrahlen entsprechend einer Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen schwächt; die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes eine Elektrodenanordnung hat, bei der die Bahnen der äußeren der Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen verändert werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der eine Kraft, die von der Endlinse zur Ablenkung der äußeren Strahlen zum mittleren Elektronenstrahl ausgeübt wird, mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlen abnimmt.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der die Endlinse so ausgelegt ist, dass die den äußeren Elektronenstrahlen zugeordneten Elektronenstrahldurchlassöffnungen eine Linse bilden, die nicht achssymmetrisch ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 27, bei der die Mittenlinien der äußeren Elektronenstrahldurchlassöffnungen in den zwei gegenüberliegenden, die Endlinse bildenden Elektroden voneinander in der horizontalen Ebene beabstandet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der jede von zwei direkt gegenüberliegenden und beabstandeten Enden von die Endlinse bildenden Elektroden mit einer einzelnen horizontal länglichen Öffnung ausgebildet ist, die für die Elektronenstrahlen gemeinsam vorgesehen ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 29, bei der Endlinse aus zwei zylinderartigen Elektroden besteht, die beide so ausgebildet sind, dass sich die einzige horizontal längliche Öffnung am einen Ende derselben befindet, und wobei jede mit einer Plattenelektrode mit Elektronenstrahldurchlassöffnungen darin versehen ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 30, bei der die Plattenelektrode vom Ende der zylinderartigen Elektrode aus einwärts zurückgezogen ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 31, bei der die Elektronenstrahldurchlassöffnungen vertikal länglich sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 32, bei der die Endlinse die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung stärker fokussiert als in vertikaler Richtung.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes eine Elektrodenanordnung hat, bei der die Bahnen der äußeren Elektronenstrahlen entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen einwärts auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu abgelenkt werden.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 34, bei der Mittenlinien äußerer Elektronenstrahldurchlassöffnungen in gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Elektroden, die die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes bilden, voneinander in der horizontalen Ebene beabstandet sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 35, bei der die Mittenlinien der äußeren Elektronenstrahldurchlassöffnungen, die in einer der zwei Elektroden ausgebildet und mit einer ersten Spannung versehen sind, einwärts auf die Bahn des mittleren Elektronenstrahls zu bezüglich der Mittenlinien der äußeren Elektronenstrahldurchlassöffnungen in der anderen der zwei Elektroden, die mit einer zweiten Spannung, die geringer als die erste Spannung ist, versorgt wird, in der horizontalen Ebene versetzt sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes mit einer Elektrodenauslegung so, dass die Bahn der äußeren Elektronenstrahlen zur Bahn des mittleren Elektronenstrahls entsprechend der Zunahme der Ablenkung der Elektronenstrahlen zu abgelenkt werden, neben der Endlinse angeordnet ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes neben der Endlinse angeordnet ist.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 25, bei der eine der Elektroden der mehreren Elektroden, die die zumindest eine Korrekturlinse für die Wölbung des Bildfeldes bilden, mit einem festen Potential versorgt wird und eine Länge hat, die das 1 bis 2,5-fache des Durchmessers einer darin ausgebildeten Elektronenstrahldurchlassöffnung hat.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der die Strahlformungsregion eine erste Elektrodeneinrichtung (9) ist.