NL8201768A - ELECTRON GUN. - Google Patents

Description

........... ~ ' " ï V.0. 3180 Elektronenkanon............ ~ '"ï V.0. 3180 Electron gun.

De uitvinding heeft betrekking op een elektronenkanon, zoals dit in een kathodestraalbuis wordt toegepast, en meer in het bijzonder op een verbeterd bundelvormgebied voor een dergelijk elektronenkanon.The invention relates to an electron gun, as it is used in a cathode ray tube, and more particularly to an improved beam-forming area for such an electron gun.

De uitvinding kan worden toegepast bij een groot aantal verschillende 5 typen kathode s traalbui.zen, die op hun beurt in een groot aantal verschillende typen televisieontvangers kunnen worden ondergebracht.The invention can be applied to a large number of different types of cathode ray tubes, which in turn can be accommodated in a large number of different types of television receivers.

De uitvinding kan ook worden toegepast op een groot aantal verschillende typen elektronenkanonnen; in het hiernavolgende zal de uitvinding evenwel worden toegelicht voor een "in-line1- elektronenkanon, dat wordt 10 toegepast in een kathodestraalbuis met spleetmasker en lijnscherm, voorzien van een zelf-convergerend afbuigjuk, welk elektronenkanon op zijn beurt in een televisieontvanger wordt gebruikt.The invention can also be applied to a wide variety of electron guns; however, in the following the invention will be explained for an "in-line 1 electron gun, which is used in a cathode ray tube with a slit mask and line screen, provided with a self-converging deflection yoke, which electron in turn is used in a television receiver.

Een "in-line"-elektronenkanon is een elektronenkanon dat bestemd is voor het opwekken van ten minste twee en bij voorkeur drie elek-15 tronenbundels in een gemeenschappelijk vlak en om de bundels langs de convergerende banen naar een vlek met klein oppervlak op het scherm te richten. Een zelf-convergerend juk is een juk, dat bepaalde niet-unifor-miteiten ten aanzien van het veld bezit, die de bundels over de gehele rasteraftasting automatisch geconvergeerd houden zonder dat andere 20 convergentieorganen dan het juk zelf nodig zijn.An "in-line" electron gun is an electron gun designed to generate at least two and preferably three electron beams in a common plane and around the beams along the converging pathways to a small-area spot on the screen to target. A self-converging yoke is a yoke that has certain non-uniformities to the field that automatically keep the beams converging over the entire raster scan without the need for convergence members other than the yoke itself.

De werking van het elektronenkanon wordt aangegeven door de vlekdiameter van het gebied van een scherm, dat door een elektronenbundel uit het kanon wordt geëxiteerd. Het is bekend, dat deze werking wordt gedegradeerd door sferische aberraties en ruimteladingseffecten.The operation of the electron gun is indicated by the spot diameter of the area of a screen, which is excited from the gun by an electron beam. It is known that this action is degraded by spherical aberrations and space charge effects.

25 Deze effecten zijn in verschillende delen van een elektronenkanon waaronder de bundelvormings- en bundelfocusseringsgebieden van het elektronenkanon aanwezig.These effects are present in various parts of an electron gun, including the beam-forming and beam-focusing regions of the electron gun.

Bij een recent ontwikkeld elektronenkanon, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.234814, wordt het bundelvormgebied van 30 een elektronenkanon verbeterd door de aanwezigheid van een dikke G2-scherm roosterelektrode met als Sfmetingen0,508 mm, versus 0,127 mm. Ofschoon dit elektronenkanon met dikke G2-elektrode een elektronenbundel met een kleinere vlekdiameter levert is een verdere verbetering van de vlekaf-metingen zeer gewenst.In a recently developed electron gun, disclosed in U.S. Patent 4,234814, the beamforming region of an electron gun is enhanced by the presence of a thick G2 screen grating electrode with dimensions of 0.508 mm, versus 0.127 mm. Although this electron gun with a thick G2 electrode provides an electron beam with a smaller spot diameter, a further improvement of the spot dimensions is highly desirable.

8201768 < i -2-8201768 <i -2-

Volgens de uitvinding omvat een elektronenkanon ten gebruike bij een kathodestraalbuis, welke in een televisieontvanger kan worden opgenomen, een verbeterd bundelvormgebied en een bundel-focusserings-gebied. Het bundelvormgebied omvat bundelvormelektroden inclusief 5 een kathode, een stuurrooster bij de kathode, en twee schermroosters. Een eerste schermrooster bevindt zich bij de stuurrooster en een tweede schermrooster bevindt zich tussen de eerste schermrooster en het bun-delfocusseringsgebied. Een opening in de tweede schermrooster heeft de vorm van een gleuf. Elke schermrooster wordt elektrisch met een 10 andere elektrische potentiaal dan de de andere schermrooster geëxi-teerd.According to the invention, an electron gun for use with a cathode ray tube which can be incorporated in a television receiver comprises an improved beam shaping area and a beam focusing area. The beamforming region includes beamforming electrodes including a cathode, a control grid at the cathode, and two screen grids. A first screen grid is located at the control grid and a second screen grid is located between the first screen grid and the beam focus area. An opening in the second screen grid is in the form of a slot. Each screen grid is electrically operated with a different electric potential than the other screen grid.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een schematisch bovenaanzicht van een kathodestraalbuis 15 met een elektronenkanon volgens de uitvinding; fig. 2 een vertikaal langsaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een uitvoeringsvorm van een elektronenkanon volgens fig. 1, waarbij een G21-schermroosterelektrode is aangegeven; fig. 3 een vertikaal zijaanzicht van de G2-schermroosterelek-20 trode van het elektronenkanon volgens fig. 2; en fig. 4 een vertikaal zijaanzicht van de G2'-schermroosterelek-trode van het elektronenkanon volgens fig. 2.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: Fig. 1 shows a schematic top view of a cathode ray tube 15 with an electron gun according to the invention; FIG. 2 is a vertical longitudinal view, partly in section, of an embodiment of an electron gun of FIG. 1, showing a G21 shield grating electrode; FIG. 3 is a vertical side view of the G2 shield grid electrode of the electron gun of FIG. 2; and FIG. 4 is a vertical side view of the G2 'screen grid electrode of the electron gun of FIG. 2.

Fig 1 toont een kathodestraalbuis 10 met een glazen omhulsel voorzien van een rechthoekig grondplaatpanee1 12 en een buisvormige 25 hals 14, welke onderdelen door een rechthoekige trechter 16 met elkaar zijn verbonden. Het paneel 12 omvat een waameemfrontplaat 18 en een omtrekszijwand 20. Op het binnenoppervlak van de grondplaat 18 bevindt zich een mozaïkvormig driekleurenfosforscherm 22. Het scherm is bij voorkeur een lijnscherm, waarbij de fosforlijnen zich 30 loodrecht op de beoogde hoogfrequente aftastrichting uitstrekken.Fig. 1 shows a cathode ray tube 10 with a glass envelope provided with a rectangular base plate panel 12 and a tubular neck 14, which parts are connected to each other by a rectangular funnel 16. The panel 12 includes a sensing face plate 18 and a peripheral side wall 20. On the inner surface of the base plate 18 there is a mosaic tri-color phosphor screen 22. The screen is preferably a line screen, the phosphor lines extending perpendicular to the intended high-frequency scanning direction.

Een van een aantal openingen voorziene kleurkiesschaduwmaskerelektrode 24 vain het spleettype is verwijderbaar door gebruikelijke organen op een voorafbepaalde afstand van het scherm 22 opgesteld. Een "in-line"-elektronenkanon 26 volgens de uitvinding (en schematisch door een 35 stippellijn aangegeven) is centraal in de hals 14 opgesteld om drie 8201768 -3- S; ”---- ^ _ _ __ __ elektronenbundels 28 op te wekken en langs coplanaire convergente banen via het masker 24 op het scherm 22 te richten.A multi-apertured color pick shadow mask electrode 24 of the slit type is removably disposed by conventional means at a predetermined distance from the screen 22. An "in-line" electron gun 26 according to the invention (and schematically indicated by a dotted line) is arranged centrally in the neck 14 at three 8201768-3 S; To generate electron beams 28 and direct them along the coplanar convergent pathways through the mask 24 onto the screen 22.

De buis volgens -fig. 1 is bestemd om te worden toegepast met een uitwendig magnetische afbuigjuk 30 dat om de hals 14 ende trechter 5 16 in de buurt van de verbindingslijn daarvan is opgesteld, teneinde de drie elektronenbundels 28 in horizontale en vertikale richting een rechthoekig raster op het scherm 22 te laten aftasten. Het juk is bij voorkeur zelfconvergerend.The tube according to fig. 1 is intended to be used with an external magnetic deflection yoke 30 disposed about the neck 14 and funnel 5 16 near its connecting line so as to form the three electron beams 28 horizontally and vertically on the screen 22 scan. The yoke is preferably self-converging.

Afgezien van de later te beschrijven verbeteringen kan het elefc-10 tronenkanon 26 van het "in-line"-type met drie elektronenbundels zijnr overeenkomende met het elektronenkanon, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.772554 of het Amerikaanse octrooischrift 4.234814.In addition to the improvements to be described later, the electron beam gun of the "in-line" type with three electron beams may be similar to the electron gun described in U.S. Patent 3,7772554 or U.S. Patent 4,234814.

De buis 10 kan worden toegepast in een televisieontvanger, zoals beschreven in RCA Television Service Data, File 1981, C-7, Chassis 15 CTC 101 Series, uitgegeven door RCA Corporation, Consumer Electronics, 1981.Tube 10 can be used in a television receiver, as described in RCA Television Service Data, File 1981, C-7, Chassis 15 CTC 101 Series, published by RCA Corporation, Consumer Electronics, 1981.

Eventuele modificaties van het chassis, beschreven in deze publicatie, voor het. verkrijgen van de later toe te lichten excitaties, vallen binnen het terrein van de vakman.Any chassis modifications described in this publication for the. obtaining the excitations to be explained later are within the scope of the skilled person.

20 Fig. 2 toont een vertikaal aanzicht, gedeeltelijk in longitudi nale dwarsdoorsnede, van een elektronenkanon 26 met drie bundels, in een vlak loodrecht op het vlak van de coplanaire bundels. Als zodanig is het stelsel behorende tot slechts een enkele bundel van de drie bundels in de tekening weergegeven. Het elektronenkanon 26 is van het 25 bipotentiaal-type en omvat twee glazen steunstaven 32 waarop de verschillende elektroden zijn gemonteerd. De elektroden omvatten twee gebieden, een bundelvormgebied en een bundelfocusseringsgebied. De elektroden in het bundelvormgebied omvatten drie op gelijke afstanden van elkaar opgestelde coplanaire kathoden 34 (waarvan er een is weerge-30 geven), een stuurrooster- (Gl) elektrode 36 en een uit twee delen bestaande schermrooster voorzien van een eerste elektrode (G2) 38 en een tweede elektrode (G2r) 39. De elektroden in het bundelfocusseringsgebied omvatten een eerste lens- of focusserings-(G3) elektrode 40 en een tweede lens- of focusserings-(G4) elektrode 42. Aan de G4 elek-35 trode is een elektrische afschermkom 44 bevestigd. Al deze elektroden 82 0 1 7 ff 8 -4- * zijn gecentreerd op een centrale bundelhartlijn A-A en op een afstand van elkaar in de genoemde volgorde op de glazen staven 32 gemonteerd.FIG. 2 shows a vertical view, partly in longitudinal cross-section, of a three-beam electron gun 26, in a plane perpendicular to the plane of the coplanar beams. As such, the system belonging to only a single bundle of the three bundles is shown in the drawing. The electron gun 26 is of the bipotential type and includes two glass support rods 32 on which the various electrodes are mounted. The electrodes include two areas, a beam forming area and a beam focusing area. The electrodes in the beamform region include three equidistant coplanar cathodes 34 (one of which is shown), a control grid (G1) electrode 36 and a two-part screen grid provided with a first electrode (G2) 38 and a second electrode (G2r) 39. The electrodes in the beam focusing region include a first lens or focusing (G3) electrode 40 and a second lens or focusing (G4) electrode 42. At the G4 electrode an electrical shield cup 44 is attached. All these electrodes 82 0 1 7 ff 8 -4- * are centered on a central beam axis A-A and mounted on the glass rods 32 at a distance from each other in the order mentioned.

De focusseringselektroden G3 en G4 dienen ook als versnellingselektroden in het bipotentiaal-elektronenkanon 26.The focusing electrodes G3 and G4 also serve as acceleration electrodes in the bipotential electron gun 26.

5 In het elektronenkanon 26 bevindt zich ook een aantal magnetische onderdelen 46, die op de bodem van de schermkom 44 zijn gemonteerd voor comacorrectie van het door de elektronenbundels verschafte raster wanneer deze bundels het scherm 22 aftasten. De magnetische,comacorrectie-onderdelen 46 kunnen bijvoorbeeld van het type zijn, als beschreven in 10 het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 3.772554.The electron gun 26 also includes a plurality of magnetic members 46 mounted on the bottom of the screen cup 44 for coma correction of the grating provided by the electron beams when these beams scan the screen 22. For example, the magnetic coma correction members 46 may be of the type described in the above-mentioned U.S. Pat. No. 3,7772554.

De buisvormige kathode 34 van het elektronenkanon 26 omvat een planair emitterend oppervlak 48 op een eindwand daarvan. De Gl-, G2- en G21-elektroden omvatten dwarsplaten met daarin respectieve gecentreerde openingen 54, 55 en 56 (en 41). De elektrode. G3 omvat twee langwerpige 15 rechthoekige komvormige onderdelen, die aan hun open uiteinden zijn bevestigd. Een eerste van deze G3-onderdelen bezit een dwarswand 58, bij de G2’-elektrode, met daarin een opening 60. De elektrode G4 omvat evenals de elektrode G3 twee rechthoekige komvormige onderdelen, die aan hun open uiteinden zijn bevestigd. De elektroden G3 en G4 bezitten res-20 pectieve openingen 62 en. 64 bij de naar elkaar gekeerde uiteinden van deze elektroden waartussen de hoofdfocusseringslens van het elektronenkanon wordt gevormd.The tubular cathode 34 of the electron gun 26 includes a planar emitting surface 48 on an end wall thereof. The G1, G2 and G21 electrodes comprise cross plates with respective centered openings 54, 55 and 56 (and 41) therein. The electrode. G3 includes two elongated rectangular cup-shaped parts, which are attached at their open ends. A first of these G3 parts has a transverse wall 58, at the G2 electrode, with an opening 60 therein. The electrode G4, like the electrode G3, comprises two rectangular cup-shaped parts, which are attached at their open ends. The electrodes G3 and G4 have respective apertures 62 and. 64 at the facing ends of these electrodes between which the main focusing lens of the electron gun is formed.

Bij een uitvoeringsvorm van het elektronenkanon 26 volgens de uitvinding, werden de in de onderstaande tabel I opgegeven afmetingen 25 gebruikt.In an embodiment of the electron gun 26 according to the invention, the dimensions 25 given in Table I below were used.

8201768 r ‘, -5-8201768 r ", -5-

TABEL ITABLE I

mmmm

Katohode - Gl-afstand (warm) 0,076Katohode - Gl Distance (Warm) 0.076

Gl-dikte 0,127G1 thickness 0.127

Gl-openingsdiameter 0,635 5 Gl-G2-afstand 0,279 G2-dikte 0,391 G2-G2'-afstand 0,127Gl opening diameter 0.635 5 Gl-G2 distance 0.279 G2 thickness 0.391 G2-G2 'distance 0.127

Dikte van. het buitenste gedeelte van G2' 0,508Thickness of. the outer part of G2 '0.508

Dikte van het centrale gedeelte van G2' 0,102 10 Diameter van de opening 55 van G2 0,635Thickness of the central portion of G2 '0.102. Diameter of the opening 55 of G2 0.635

Lengte van de opening 56 van G2' 2,134Length of the opening 56 of G2 '2.134

Breedte van de opening 56 van G2' 0,686 G2G3-afstand 0,737Width of the opening 56 of G2 '0.686 G2G3 spacing 0.737

Diameter van de opening 60 van G3 1,524 15 G3-lengte 23,495 G3-lensdiameter 5,436 G4-lensdiameter 5,766 G3-G4 afstand 1,270Diameter of the aperture 60 of G3 1,524 15 G3 length 23,495 G3 lens diameter 5,436 G4 lens diameter 5,766 G3-G4 distance 1,270

Fig. 3 toont verdere details van de G2-elektrode 38. De elek-20 trode G2 is weergegeven als een vlakke plaat doch kan voor een grotere vastheid zijn voorzien van een aantal verdikkingen. De G2-elektrode plaat bezit drie bijvoorkeur circulaire,op één lijn gelegen openingen 55, 55' en 55", welke met de elektronenbundelbanen zijn gecentreerd.Fig. 3 shows further details of the G2 electrode 38. The electrode G2 is shown as a flat plate but may be provided with a number of thickenings for greater stability. The G2 electrode plate has three preferably circular aligned apertures 55, 55 'and 55 "centered with the electron beam trajectories.

De plaat bezit voorts twee klauwgedee'lten 38', die normaliter in de 25 twee glazen steunstaven 32 zijn ingebed.The plate further includes two claw portions 38 'which are normally embedded in the two glass support rods 32.

Verdere details van de G2'-elektrode 39 vindt men in fig. 4.Further details of the G2 'electrode 39 can be found in Figure 4.

De elektrode G2' omvat, als aangegeven, een vlakke eerste plaat 50 met grote centrale openingen 41, 41' en 41" waarover een dunnere tweede plaat 43 is bevestigd. De tweede plaat 43 bezit gleufvormige 30 openingen 56, 56' en 56", welke op een lijn liggen met de openingen in de elektrode G2 en de elektronenbundelbanen. De plaat 50 omvat verder twee klauwgedeelten 39', die normaliter in de twee glazen steunstaven 32 zijn ingebed.The electrode G2 'comprises, as indicated, a flat first plate 50 with large central openings 41, 41' and 41 "over which a thinner second plate 43 is attached. The second plate 43 has slotted openings 56, 56 'and 56", which are aligned with the openings in the electrode G2 and the electron beam trajectories. The plate 50 further includes two claw portions 39 'normally embedded in the two glass support rods 32.

8201768 -6-8201768 -6-

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van het elektronenkanon 26 worden aan de elektroden daarvan elektrische potentialen aangelegd, als aangegeven in de onderstaande tabel II.In a preferred embodiment of the electron gun 26, electrical potentials are applied to their electrodes, as indicated in Table II below.

TABEL· IITABLE II

5 V 47,5 V5 V 47.5 V

KK

vi 0vi 0

V2 570 VV2 570 V.

V2, 900 VV2, 900 V.

V3 7,2 kVV3 7.2 kV

10 V„ 25 kV10 V 25 kV

44

Het is gebleken, dat het bundelvormgebied van het elektronenkanon 26 een grote verbetering levert bij de elektronenbundeluitbuiging, die een functie is van de afbuighoek. Een dergelijke verbetering verkrijgt men zonder de elektronenbundelvlek in het midden van de buis op 15 een significante wijze te degraderen. Gemeend wordt, dat de verbetering wordt veroorzaakt door het vergroten van de sterkte van een vierpoollens in het bundelvormgebied door tussen de G2- en G3-elektroden een afzonderli jk geëxciteerde, van gleuven voorziene G2'-rooster op te stellen. Door de spanning op de G2'-rooster te veranderen, wordt bundel-20 astigmatisme,dat door de G2'-rooster wordt geïntroduceerd, gevarieerd. Deze variatie in astigmatisme kan worden gebruikt voor het compenseren van het astigmatisme, dat door het jukafbuigveld wordt geïntroduceerd, waardoor de totale werking van de buis wordt verbeterd. In het algemeen maakt een variatie van de G2'-roosterspanning het mogelijk een compromis 25 te maken tussen de elektronenbundelvlekvorm in het midden van het scherm en de elektronenbundeluitbuiging bij de hoeken van het scherm. Indien evenwel de aan de G2'-elektrode aangelegde spanning wordt gemoduleerd, is het mogelijk een gereduceerde uitbuiging bij de hoeken van het scherm te verkrijgen en in het midden van het scherm een circulaire 30 bundelvlek te onderhouden.It has been found that the beam shaping area of the electron gun 26 provides a great improvement in the electron beam deflection, which is a function of the deflection angle. Such an improvement is achieved without significantly degrading the electron beam spot in the center of the tube. It is believed that the improvement is caused by increasing the strength of a quadrupole lens in the beamforming region by arranging a separately excited slotted G2 'grid between the G2 and G3 electrodes. By changing the voltage on the G2 'grid, beam astigmatism introduced by the G2' grid is varied. This variation in astigmatism can be used to compensate for the astigmatism introduced by the yoke deflection field, improving overall tube performance. In general, a variation of the G2 'lattice voltage makes it possible to compromise between the electron beam spot shape in the center of the screen and the electron beam deflection at the corners of the screen. However, if the voltage applied to the G2 'electrode is modulated, it is possible to obtain reduced deflection at the corners of the screen and maintain a circular beam spot in the center of the screen.

Het is duidelijk, dat bij het ontwerpen van de bovenbeschreven elektronenkanonuitvoeringsvormen verschillende wijzigingen mogelijk zijn. Zo kan bijvoorbeeld de roosterafstand worden gevarieerd voor variaties in roosterdikte of voor variaties in openingsdiameter, of omgekeerd.Obviously, various modifications are possible in the design of the above-described electron gun embodiments. For example, the grating spacing can be varied for variations in grating thickness or for variations in opening diameter, or vice versa.

- 8-2-0-1 7 6 8- 8-2-0-1 7 6 8

Claims (5)

1. Elektronenkanon ten gebruike bij een kathodestraalbuis, welk elektronenkanon een bundelvormgebied en een bundelfocusseringsgebied omvat, met het kenmerk, dat het bundelvormgebied is voorzien van een kathode (34), een stuurrooster (36) bij de kathode, en twee scherm- 5 roosters (38,39) waarbij een eerste van deze schermroosters (38) bij een zijde van de stuurrooster tegenover de kathode is opgesteld en een tweede schermrooster (39) tussen de eerste schermrooster en het bundel'· focusseringsgebied is opgesteld, waarbij de tweede schermrooster is voorzien van een gleufvormige opening (56, 56', 56"), die met een elektro-10 nenbundelbaan is gecentreerd, en de eersteen tweede schermroosters elk elektrisch op verschillende elektrische potentialen (V^, V^,) worden geëxiteerd.1. Electron gun for use with a cathode ray tube, said electron gun comprising a beamforming region and a beam focusing region, characterized in that the beamforming region is provided with a cathode (34), a control grid (36) at the cathode, and two screen grids ( 38,39) wherein a first of these screen grids (38) is disposed at one side of the control grating opposite the cathode and a second screen grille (39) is disposed between the first screen grille and the beam focusing area, the second screen grille being provided of a slot-shaped aperture (56, 56 ', 56 ") centered with an electron beam path, and the first and second screen grids are each electrically excited at different electrical potentials (V1, V1,). 2. Elektronenkanon volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste schermrooster (38) is voorzien van een ronde opening (55, 55', 15 55") , die met de genoemde bundelbaan is gecentreerd.Electron gun according to claim 1, characterized in that the first screen grid (38) has a round opening (55, 55 ', 15 55 ") centered with said beam path. 3. Elektronenkanon volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de stuurrooster (36) elektrisch is geaard.Electron gun according to claim 1 or 2, characterized in that the control grid (36) is electrically grounded. 4. Kathodestraalbuis voorzien van een elektronenkanon volgens een der conclusies 1-3.. 20Cathode ray tube provided with an electron gun according to any one of claims 1-3 .. 20 5. Televisie-ontvanger voorzien van een kathodestraalbuis volgens conclusie 4. 8201768A television receiver provided with a cathode ray tube according to claim 4. 8201768