EP0198753B1 - Elektronenstrahlerzeuger für Kathodenstrahlröhre, insbesondere für das Farbfernsehen - Google Patents

Elektronenstrahlerzeuger für Kathodenstrahlröhre, insbesondere für das Farbfernsehen Download PDF

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EP0198753B1
EP0198753B1 EP19860400661 EP86400661A EP0198753B1 EP 0198753 B1 EP0198753 B1 EP 0198753B1 EP 19860400661 EP19860400661 EP 19860400661 EP 86400661 A EP86400661 A EP 86400661A EP 0198753 B1 EP0198753 B1 EP 0198753B1
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electron gun
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Olivier Trinchero
Gérard Proudhon
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    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48—Electron guns
    • H01J29/50—Electron guns two or more guns in a single vacuum space, e.g. for plural-ray tube
    • H01J29/503—Three or more guns, the axes of which lay in a common plane
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    • H01J29/48—Electron guns
    • H01J29/488—Schematic arrangements of the electrodes for beam forming; Place and form of the elecrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2229/00—Details of cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2229/48—Electron guns
    • H01J2229/4844—Electron guns characterised by beam passing apertures or combinations
    • H01J2229/4848—Aperture shape as viewed along beam axis
    • H01J2229/4872—Aperture shape as viewed along beam axis circular

Definitions

  • the invention relates to an electron gun for cathode ray tube, in particular for color television.
  • a cathode ray tube is constituted by a vacuum glass vial having at its front part a screen slab the internal face of which is covered with cathodoluminescent materials (called phosphors) emitting a radiation of visible light when they are excited by a electron beam produced by one (or more) electron gun.
  • the screen is generally made up of triplets of phosphors, one for each fundamental color, usually red, green and blue.
  • three electron guns are provided, each intended to excite a particular color, the perforated mask placed in front of the screen allowing the electron beam intended for a color to excite only phosphors of this color.
  • An electron gun is formed, on the one hand, of a cathode with surface emitting electrons when it is heated by a filament and, on the other hand, of electrodes or grids denoted generally Gi, G 2 , Gs etc the index representing the position relative to the cathode, this index increasing with the distance from the cathode -of which the first two G 1 and G 2 perform a prefocusing of the electron beam and the following G s , G 4 , etc ... form electrostatic lenses for focusing and concentrating the electron beam.
  • the modulation of the electron beam as a function of the intensity of the point to be projected on the screen is obtained by modulating the potential of the cathode or by modulating the potential of the first grid G i (Wehnelt).
  • the electrodes of electrostatic lenses are usually brought to very high potentials, most often of the order of several kilovolts.
  • the invention relates more particularly to a tube of which at least one grid of the electrostatic lenses is, in normal operation, brought to a very high potential, of the order of 25 Kilovolts for example, and which retains a potential of the same order of greatness for a significant time after the power supply to this tube has been cut off.
  • the glass bulb has an internal conductive coating to which said grid is connected as well as an external conductive coating brought to ground potential; the glass bulb thus constitutes, with its coatings, a large capacity capacitor which retains its charge for a long period even after it has been disconnected from its power source; therefore the internal coating and the electrode connected to it retain the high potential.
  • the invention according to claim 1 makes it possible to suppress at low cost the phenomenon of cathode glow appearing when the tube supply is cut off.
  • the opening of this end wall closest to the cathode has a rim or flange, advantageously turned towards the inside of this elongated grid.
  • Another embodiment of the intermediate grid is as in claim 10. It has been found that good results are obtained when the ratio between these diameters is at most 0.92.
  • the example which will be described in relation to the figures relates to an electron gun for color television tube of the mask type, the three beams produced by the (triple) gun being said to be in line, that is to say - say coplanar.
  • Such an electron gun comprises, on the one hand, three cathodes K each having an emissive surface 10 perpendicular to the axis 11 of the tube and heated by a filament (not shown) and, on the other hand, a set of electrodes G 1 , G 2 , Gs, G 4 , Gs and Ge of which the first two, G 1 and G 2 , ef carry out the prefocusing and the following, G 3 to Gs, constitute electrostatic lenses for focusing and concentrating the electron beams.
  • a cathode K is along the axis 11 of the tube, while the axes of the other two are parallel to the axis 11, in the same plane, and in positions symmetrical with respect to this axis 11.
  • the electrodes G 1 , G 2 and G 4 of generally planar shape each have three circular openings centered on the axis of the corresponding cathode to let the electron beam coming from this cathode pass while the elongated electrodes, substantially in the shape of cylinders or parallelepiped, Gs, Gs and Ge have end walls, each of which also includes three circular openings centered on the axis of the corresponding cathode.
  • Figure 1 being a section along the axis of the tube shows only the central cathode and the corresponding openings of the electrodes.
  • the electrodes or grids G 3 and Gs are connected to a terminal 3 receiving a potential of average value, of the order of 8 Kilovolts, while the electrodes or grids G 4 and Ge are connected to a terminal 4 connected to a source of potential of high value, of the order of 25 Kilovolts.
  • the assembly formed by the electrodes or grids Gs, G 4 and Gs constitutes an electrostatic lens of the unipotential type, called Einzel, while the electrodes or grids G 5 and Ge constitute an electrostatic lens called the bipotential.
  • Each of the electrodes is metallic and is formed from a sheet of constant thickness.
  • the elongated part 12 of the electrode G s has the same thickness as the end walls 13 and 14.
  • the openings of the electrode G 4 and of the walls ends of the electrodes G 5 and Gs, as well as the openings in the end wall 15 of the grid G 3 which is furthest from the cathode K all have the same diameter.
  • the openings of the grids G 1 and G 2 as well as the openings of the wall 16 of the grid G s which faces the cathode K, have smaller diameters.
  • the grid G 3 has, like the grid G s , a generally substantially cylindrical or parallelepipedal shape with the same thickness of the cylindrical wall 17 and of the end walls 15 and 16. But at the wall 16, of the same thickness as the wall 15, is welded, according to an exemplary embodiment of the invention, a plate or insert 18 ( Figures 3 and 4) with openings 19, 20 and 21 corresponding to the openings of the wall 16, that is to say of same diameter and same relative arrangement.
  • the plate 18 is welded against the internal face of the wall 16, for example by four welding points in the vicinity of its corners.
  • This welding is carried out before the mounting of the electrodes, that is to say before the two cups 22 and 23 constituting the two parts of the electrode Ga are associated with one another.
  • the assembly constituted by the walls 16 and 18 has a thickness which is approximately three times greater than the thickness of the wall 15; in other words the insert 18 has a thickness which is approximately twice that of the walls of the original grid G 3 .
  • terminal 4 retains a potential of the order of 25 Kilovolts while the potentials of the other electrodes reach zero immediately (ground potential).
  • the limit 25 ′ of influence of the potential induced by the gate G 4 is much further from the cathode K, which considerably reduces the proportion of electrons which will reach the central part of the screen and thus there will be practically no stray glow visible in the center of this screen.
  • the thickness of the front wall of the grid G 3 is of the order of three times the thickness of its rear wall 15. A satisfactory result of eliminating cathode gleams is still obtained when this thickness of the anterior wall is about twice the thickness of the posterior wall.
  • the electrode G 3 is in two parts, the first comprising only the front wall 30 of greater thickness than the rest, 31, of the electrode Gs.
  • This second part 31 comprises the elongated part and the other end wall.
  • the parts 30 and 31 are associated for example by welding.
  • FIG. 6 represents yet another embodiment in which the front wall 16 'of the electrode G s has the same thickness as the other parts of this electrode but the openings of this front wall 16' are all bordered by a flange or rim 32.
  • the advantage of this embodiment is that it involves only a slight modification of the known electron gun.
  • the holes 19, 20 and 21 of the insert 18 have a diameter greater than the diameter of the corresponding holes of the wall 16. But in this case, it is preferable that the thickness of the insert be greater than that which it presents when the diameters are equal. In other words it is preferable that the thickness of the insert increases with the diameter of its opening.
  • the opening of the wall 15 of the grid G 3 has a diameter d 3 less than the diameter d 4 common to the opening of the grid G 4 and to the anterior opening, facing the cathode, of the grid Gs.
  • the ratio ds / d 4 is less than 1.
  • the equipotential line L 2 corresponding to the line 25 in FIG. 2a (or 25 ′ in FIG. 2 b ), intersects the z axis at a point B practically inside the grid Ga. It can be seen that there also, the influence of the high voltage of the gate G 4 is therefore reduced by the reduction in the diameter d a (if we compare with FIG. 2a). It has been found that a d s / d 4 ratio of 0.6875 makes it possible to obtain a good compromise between the quality of the cathode image in image formation and reduction of the parasitic phenomenon of cathode glow when the power supplies.
  • the hole in the wall 15 1 of the grid G 3 has, as in FIG. 1, a cylindrical collar which advances inside the cylinder G 3 .
  • This flange can be obtained during the manufacture of G 3 by extrusion. Its effect makes it possible to reduce the reduction in the ratio d 3 / d 4 necessary for the invention.
  • a ratio d a / d 4 of 0.844 was produced.
  • the invention achieves the desired result by limiting the influence of the high level equipotential lines in the beam forming area.
  • such an effect can be achieved in particular by increasing the dimensions of the holes of the grids following the very high voltage grid.
  • the invention also applies to the case where the grid G 4 is thick, for example made in the form of a cylinder. Its proximity to the filament being unchanged, the problem and the solution of the invention remain.

Landscapes

  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Claims (17)

1. Elektronenstrahlerzeuger für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für das Farbfernsehen, wobei dessen elektrostatische Linsen eine Elektrode (G4) umfassen, an der nach Abschalten der Versorgungsspannung der Röhre ein hohes Potential verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß, um die Auswirkung des hohen Potentials auf die Kathode (K) zu vermindern, die an der genannten Elektrode (G4) nach Abschalten der Versorgungsspannung verbleibt, der Elektronenstrahlerzeuger Mittel umfaßt, um dem Abstand zwischen der Kathode und einer Äquipotentialfläche, welche die Grenze des Einflußbereichs des durch die genannte, auf hohem Potential verbleibende Elektrode induzierten Potentials bildet, einen solchen Wert zu verleihen, daß dieses hohe Restpotential, das an der betreffenden Elektrode (G4) nach dem Abschalten der Versorgungsspannung anliegt, eine nur geringe Auswirkung auf die Kathode hat, wobei diese Mittel Maskierungseinrichtungen umfassen, die zu einer Elektrode des Elektronenstrahlerzeugers gehören, die sich zwischen der Elektrode (G4) mit hohem Restpotential und der Kathode befindet, und wobei die auf Massepotential liegende Zwischenelektrode (Gs) eine längliche Form entlang der Achse (11) des Elektronenstrahlerzeugers zusammen mit zwei Endwänden (15, 16, 18) aufweist, wobei die der Kathode zugekehrte Endwand, um die betreffende Maskierung zu bewirken, eine größere Dicke als die von der Kathode abgewandte Wand (15) aufweist.
2. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Dicken der Endwände der Zwischenelektrode (Gs) mindestens von der Größenordnung 2 ist.
3. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (Gs) einen Hauptteil mit Endwänden (15, 16) von gleicher Dicke und einen Einsatz (18), der auf der zur Kathode gerichteten Endwand (16) angebracht ist, umfaßt.
4. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) auf der Endwand angelötet ist.
5. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) auf der Innenfläche der Endwand der Zwischenelektrode (Gs) angebracht ist.
6. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (Gs) zwei Teile umfaßt, von denen ein Teil von der dickeren Endwand (30) gebildet wird und der andere (31) aus dem Längsteil und der anderen Endwand besteht.
7. Elektronenstrahlerzeuger für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für das Farbfernsehen, wobei dessen elektrostatische Linsen eine Elektrode (G4) umfassen, an der nach Abschalten der Versorgungsspannung der Röhre ein hohes Potential verbleibt, dadurch gekennzeichnet, daß, um die Auswirkung des hohen Potentials auf die Kathode (K) zu vermindern, die an der genannten Elektrode (G4) nach Abschalten der Versorgungsspannung verbleibt, der Elektronenstrahlerzeuger Mittel umfaßt, um dem Abstand zwischen der Kathode und einer Äquipotentialfläche, welche die Grenze des Einflußbereichs des durch die genannte, auf hohem Potential verbleibende Elektrode induzierten Potentials bildet, einen solchen Wert zu verleihen, daß dieses hohe Restpotential, das an der betreffenden Elektrode (G4) nach dem Abschalten der Versorgungsspannung anliegt, eine nur geringe Auswirkung auf die Kathode hat, wobei diese Mittel Maskierungseinrichtungen umfassen, die zu einer Elektrode des Elektronenstrahlerzeugers gehören, die sich zwischen der Elektrode (G4) mit hohem Restpotential und der Kathode befindet, und wobei die auf Massepotential liegende Zwischenelektrode (Gs) eine längliche Form mit je zwei Endwänden (15,16') aufweist, wobei die Öffnung der der Kathode zugewandten Endwand einen Rand (32) aufweist, der die Maskierung bewirkt.
8. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (32) ins Innere der Zwischenelektrode (Gs) ragt.
9. Elektronenstrahlerzeuger nach irgendeinem vorausgegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der kreisförmigen Öffnung der Elektrode (G4), an der ein hohes Potential anliegt, gleich dem Durchmesser der entsprechenden Öffnung der rückwärtigen, der Kathode abgewandten Endwand (15) der Zwischenelektrode (Gs) gleich ist.
10. Elektronenstrahlerzeuger für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für das Farbfernsehen, wobei dessen elektrostatische Linsen eine Elektrode (G4) umfassen, an der nach Abschalten der Versorgungsspannung der Röhre ein hohes Potential verbleibt, wenn der Elektronenstrahlerzeuger in die Röhre eingebaut und mit der inneren leitenden Schicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß - wenn die betreffende Elektrode (G4) bei normalem Betrieb die höchste Spannung aufweist - um die Auswirkung des hohen Restpotentials auf die Kathode (K) zu vermindern, die an dieser Elektrode (G4) nach dem Abschalten der Versorgungsspannung verbleibt, der Elektronenstrahlerzeuger Mittel umfaßt, um dem Abstand zwischen der Kathode und einer Äquipotentialfläche, welche die Grenze des Einflußbereichs des durch die genannte, auf hohem Potential verbleibende Elektrode induzierten Potentials bildet, einen solchen Wert zu verleihen, daß dieses hohe Restpotential, das an der betreffenden Elektrode (G4) nach dem Abschalten der Versorgungsspannung anliegt, eine nur geringe Auswirkung auf die Kathode hat, wobei diese Mittel Maskierungseinrichtungen umfassen, die zu einer Elektrode des Elektronenstrahlerzeugers gehören, die sich zwischen der Elektrode (G4) mit hohem Restpotential und der Kathode befindet, und wobei die auf Massepotential liegende Zwischenelektrode (Gs) eine längliche Form entlang der Achse des Elektronenstrahlerzeugers und zwei Endwände hat, wobei ferner die Wand, welche die genannte Maskierung bewirkt und die der Elektrode (G4) mit hohem Potential zugekehrt ist, ein Loch mit einem solchen Durchmesser (ds) besitzt, daß das Verhältnis dieses Durchmessers (ds) zu dem Durchmesser (d4) des benachbarten Lochs an dem auf hohem Potential liegenden Gitter merklich kleiner als 1 ist.
11. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers (da) des Lochs des ersten Gitters zum Durchmesser (d4) des benachbarten Lochs am zweiten Gitter maximal 0,92 beträgt.
12. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis von der Größenordnung 0,69 ist.
13. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis von der Größenordnung 0,85 ist.
14. Elektronenstrahlerzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung an der Wand des Zwischengitters, das der Elektrode oder dem Gitter mit hohem Restpotential zugekehrt ist, umrandet ist mit einem Kragen, der sich ins Innere dieses Zwischengitters (Gs) erstreckt.
15. Elektronenstrahlerzeuger nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er nach bekannter Art eine Doppelpotentiallinse (Gs, Ge) und eine Linse vom Typ Einzel (Ga, G4, Gs) umfaßt, wobei die Elektrode (G4), die auf hohem Potential liegt, und die Zwischenelektrode (Gs) alle beide zur Einzel-Linse gehören.
16. Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Elektrodenstrahlerzeuger nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche umfaßt.
17. Farbfernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Röhre nach Anspruch 17 umfaßt.
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FR8504848A FR2579823B1 (fr) 1985-03-29 1985-03-29 Canon a electrons et tube de television utilisant un tel canon
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FR8512419A FR2586326B1 (fr) 1985-08-14 1985-08-14 Canon a electrons pour tube a rayons cathodiques, notamment pour la television en couleurs

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