DE1015842B

DE1015842B - Elektronenstrahlroehre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern

Info

Publication number: DE1015842B
Application number: DEC11190A
Authority: DE
Inventors: Craig S Nunan
Original assignee: Chromatic Television Laboratories Inc
Current assignee: Chromatic Television Laboratories Inc
Priority date: 1954-05-10
Filing date: 1955-05-07
Publication date: 1957-09-19
Also published as: US2801355A; NL105209C; NL197037A; BE538028A; CH332357A; FR1123938A; GB787409A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern..

Es sind verschiedene Elektronenstrahlröhren bekannt, die zur Wiedergabe von Fernsehbildern in Farben, insbesondere in natürlichen Farben, fähig sind, ohne daß Filter oder optische Systeme verwendet werden, die zwei oder mehr monochrome Bilder zu einem einzigen Farbbild vereinigen. Die gemeinsame Eigenschaft dieser Röhren ist die, daß sie einen Bildschirm besitzen, auf dem zwei oder mehr Lumineszenzstoffe, die bei Elektronenaufprall in verschiedenen Farben aufleuchten, in diskreten, regelmäßig angeordneten Flächen angebracht sind. Indem diese Flächen sehr klein gewählt und in einem regelmäßigen Muster angeordnet werden, kombiniert das Auge die verschiedenen Farbteile des Bildes und bildet sich ein Farbbild.

Bei Elektronenstrahlröhren vorstehend geschilderter Art ist es erforderlich, die verschiedenen Farbflächen im Bildschirm unabhängig voneinander anzuregen. Dazu sind verschiedene Bauarten der Elektronenstrahlröhren vorgeschlagen worden. Einerseits gibt es Röhren, in denen eine gleiche Anzahl von Elektronenstrahlen erzeugt wird wie es Grundfarben im Bildschirm gibt, und andererseits gibt es Bauarten, in denen nur ein Elektronenstrahl erzeugt wird, der durch eine Steuerelektrode in der Nähe des Bildschirmes in verschiedenen Augenblicken auf verschiedene Farbflächen gerichtet wird. Bei dieser letzten Röhrenart werden also die Bilder in den einzelnen Grundfarben nacheinander erzeugt. Die Steuerelektrode besteht dabei häufig aus einem Gitter, das sich in einem gewissen Abstand vor dem Bildschirm, d. h. auf dessen Kathodenseite, befindet und aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, zwischen denen die Farbselektionsspannungen angelegt werden. Meistens werden diese zwei Teile durch parallele Drähte in einer einzigen Ebene gebildet, die der eine um den anderen miteinander verbunden sind.

Bei der erstgenannten Röhrenart ist vor dem Bildschirm eine sogenannte Maskenelektrode angeordnet. Diese Maskenelektrode enthält eine große Anzahl von Öffnungen, und die Elektronenstrahlen werden unter verschiedenen Winkeln durch diese Öffnungen hindurchgeführt und treffen darauf auf dem Bildschirm verschiedene Lumineszenzflächen. Auch diese Maske kann aus einer großen Anzahl paralleler Drähte bestehen.

Bei beiden Röhrenarten werden die Elektronenstrahlen mittels eines üblichen Ablenksystems über die ganze Oberfläche des Bildschirmes abgelenkt.

Es ist bekannt, daß es bei diesen Elektronenstrahlröhren ein großer Vorteil ist, in dem Raum zwischen dem Bildschirm und der vorangehenden, durchlochten

Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe
von Farbfernsehbildern

Anmelder:

Chromatic Television Laboratories Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Mai 1954

Craig S. Nunan, Berkeley, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Elektrode ein elektrisches Feld zu erzeugen, wodurch der Elektronenstrahl zusätzlich fokussiert wird. Es ist in diesem Falle nämlich möglich, das Verhältnis der Oberfläche des Durchlaßteiles der durchlochten Elektrode und ihres massiven Teiles groß zu bemessen, wodurch der Wirkungsgrad der Röhre größer als ohne Fokussierung wird.

Die einfachste Weise zum Erzeugen des Fokussierungsfeldes besteht darin, daß der Bildschirm leitend gemacht wird, z. B. durch Anbringen einer dünnen Metallschicht und durch Anlegen einer Spannung zwischen der durchlochten Elektrode und der Bildelektrode, wobei die Bildelektrode gegenüber der durchlochten Elektrode positiv ist.

Bei dieser Nachfokussierung tritt eine Schwierigkeit ein, die mit der elektronenoptischen Wirkung des elektrischen Feldes zwischen dem Bildschirm und der vorangehenden Elektrode zusammenhängt, was weiter unten näher erläutert wird.

Es ist bekannt, daß ein elektrisches Feld zwischen einer Elektrode und einer vor ihr angeordneten Elektrode mit Öffnungen stets eine fokussierende Wirkung auf den Elektronenstrahl ausübt, der durch eine Öffnung letzterer Elektrode in den Raum zwischen den Elektroden eintritt, wenn die durchlochte Elektrode ein niedrigeres Potential als die andere Elektrode hat. Zwischen diesen Elektroden bilden sich nämlich Elektronenlinsen. Es hat sich ergeben, daß das Verhältnis zwischen den Brennweiten dieser Linsen und dem Abstand zwischen den Elektroden praktisch nur von dem

7,09' 697/119

Spannungsunterschied zwischen den beiden Elektroden abhängt. Man kann diesen Spannungsunterschied dabei z. B. derart wählen, daß die Brennpunkte der Elektronenlinsen auf .der z.weiten Elektrode liegen, in der Richtung der Elektronenbewegung gesehen. Jedes Elektronenbündel mit nahezu ausschließlich parallelen Elektronenbahnen, das die durchlochte Elektrode passiert, wird also genau auf der zweiten Elektrode fokussiert. Wird dieser Spannungsunterschied also mit mindestens zwei in diskreten, regelmäßig verteilten Flächen angebrachten Lumineszenzstoffen, die durch Elektronenaufprall in verschiedenen Farben aufleuchten und zwei in einem gewissen Abstand voneinander vor dem Bildschirm und praktisch parallel zueinander angeordnete Gitter enthält, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, d. h. das weiter von der Kathode entfernte Gitter ein höheres Potential besitzt als das erste, daß der Raum zwischen dem zwei

konstant gehalten und wird z. B. der Abstand io ten Gitter und dem Bildschirm nahezu feldfrei ist und

zwischen den Elektroden vergrößert, so bleiben die Brennpunkte trotzdem auf der zweiten Elektrode liegen.

Vorstehendes trifft jedoch nur bei Elektronenstrahlen zu, die senkrecht auf die Oberfläche der durchlochten Elektrode fallen. Fällt ein Elektronenstrahl schräg auf die durchlochte Elektrode, so durchläuft er zwischen den. beiden Elektroden eine krumme daß der Bildschirm auf der Seite der Elektronenspritze konkav und derart gekrümmt ist, daß er praktisch mit der Ebene der Brennpunkte der Elektronenlinsen zusammenfällt, die durch die zwei Gitter gebildet wird. Bei einer Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung ist die Funktion des leitenden Bildschirmes, wie dieser bei den vorstehend beschriebenen, bekannten Röhren verwendet wird, gleichsam in zwei Teile getrennt. Das erforderliche elektrische Feld wird mittels des zweiten

Bahn, da die Elektronen naturgemäß bestrebt sind,

den Kraftlinien zwischen diesen Elektroden zu folgen. 20 Gitters gebildet, und das Licht wird mittels eines

Es liegt also ein Unterschied in der Verweilzeit der Bildschirmes erzeugt, der keim höheres Potential als

Elektronen zwischen den beiden Elektroden vor, wenn das der vorangehenden Elektrode zu führen braucht,

die Elektronen eines senkrecht einfallenden Elek- Das elektrische Feld zwischen dem ersten und dem

tx-onenstrahls und wenn die Elektronen eines schräg zweiten Gitter bildet naturgemäß eine gekrümmte

einfallenden Elektronenstrahls der Wirkung der 25 Brennpunktebene. Es ist auf diese Weise also mög-

Fokussierung unterworfen sind. Dies tritt ein bei Elektronenstrahlröhren! der vorstehend beschriebenen Art, in denen der Elektronenstrahl oder die Elektronenstrahlen über einen großen Winkel abgelenkt lieh, ein Bild zu entwerfen, das praktisch über die ganze Oberfläche des Bildschirmes scharf ist. Da in dem Raum zwischen dem zweiten Gitter und dem Bildschirm keine Änderung der Fokussierung mehr

werden. In der Mitte des Schirmes fallen die Elek- 30 auftreten darf, muß dieser Raum feldfrei sein. Dies

tronenstrahlen praktisch senkrecht auf die durchlochte Elektrode, und an den Seiten schließen sie einen verhältnismäßig großen Winkel damit ein. Der Ablenkwihkel beträgt bei vielen Röhren 72° von einem läßt sich auf einfache Weise dadurch erzielen, daß der Bildschirm leitend gemacht und. elektrisch leitend mit dem zweiten Gitter verbunden wird. Man kann z. B. auf der der Kathode zugewendeten Seite des Bild-

Rande zum anderen des Bildes und bei modernen 35 schirmes eine dünne, für Elektronen durchlässige,

spiegelnde Metallschicht anbringen. Es könnte jedoch auch auf bekannte Weise eine dünne Metallschicht zwischen dem Träger des Bildschirmes und den Lumineszenzstoffen angebracht werden. Diese Metallschicht muß in diesem Falle selbstverständlich für die durch die Lumineszenzstofce ausgesandten Lichtstrahlen durchlässig sein. In gewissen Fällen ist es sogar möglich, ganz darauf zu verzichten, den Bildschirm leitend zu machen, nämlich wenn er eine hin-

Röhren sogar 90°. Dies hat zur Folge, daß ein Elektronenstrahl, der in der Mitte des Bildes genau auf den Bildschirm fokussiert wird, an den Schirmrändern überfokussiert wird. Der Brennpunkt fällt dabei also vor den Bildschirm.

Man könnte sich denken, daß die Bündel stets auf dem Bildschirm fokussiert gehalten werden könnten, wenn dieser Schirm eine bestimmte Krümmung hätte. Dies ist jedoch unmöglich, da, wie oben gesagt, das

Verhältnis zwischen den .Brennweiten der Elektronen- 45 reichend hohe, Sekundäremission besitzt, linsen und dem Abstand zwischen den Elektroden Indem der Potentialunterschied zwischen den zwei

vollständig durch das Spannungsverhältnis der durch- Gittern: geändert wird, kann die Stelle der Brennlochten Elektrode und des Bildschirmes bedingt wird. punktebene gegenüber dem zweiten Gitter geändert Man kann die Folgen der vorstehend geschilderten werden. Es ist z. B. möglich, diese Brennpunktebene falschen Abbildung, d. h. das Entstehen eines Bildes. 50 derart zu wählen, daß sie an den Gitterrändern durch das nur in der Mitte scharf und an den Seiten sehr das Gitter hindurchgeht. In der Mitte liegt die Ebene unscharf ist, auf ein Mindestmaß herabsetzen, indem dabei, von der Kathode aus gesehen, in einem geden Elektroden eine solche Spannung zugeführt wird. wissen Abstand hinter dem Gitter. Dies ist wesentlich, daß eine scharfe Fokussierung an einer Stelle zwischen da in diesem Falle eine einfache bauliche Lösung zum der Mitte des Schirmes und den Rändern auftritt. Da- 55 Anbringen des zweiten Gitters möglich ist. Es kann bei ist die Unscharfe in der Mitte und an den Rändern dabei nämlich an den Rändern des Bildschirmes beannähernd gleich, aber geringer als die Unscharfe an festigt werden.

den Rändern bei einem Schirm, bei dem die Mitte des Die konkave Form des Bildschirmes ist naturgemäß

Bildes scharf ist, von großer Bedeutung, wenn der Bildschirm unmittel-

Es ist klar, daß bei groß bemessenen Schirmen, die 60 bar auf dem Bildfenster angebracht wird. Dieses Fenalso große Ablenkwinkel erfordern, diese Lösung den- ster hat dabei eine Form, die dem atmosphärischen

noch nicht ganz zufriedenstellend ist. Die Erfindung schafft nun Mittel, durch welche die Fokussierung der Elektronenstrahlen über die ganze Oberfläche des Bildes wesentlich verbessert wird.

Eine Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern gemäß der Erfindung besteht aus einem entlüfteten Kolben·, von dem ein Teil als Fenster zur Beobachtung des.Bildes dient und der min

destens eine Elektronenspritze und einen Bildschirm 7° gen angelegt werden.

Druck gut Widerstand leisten kann.

Es ist möglich, bei der Bauart nach der Erfindung das erste Gitter als Maskenelektrode zu verwenden oder mittels dieses die Farbselektion durchzuführen. Im letzteren Falle wird das erste Gitter aus parallelen Drähten zusammengesetzt, die der eine um den anderen miteinander verbunden sind zur Bildung von zwei Gruppen, zwischen denen die Farbselektionsspannun-

Ein sehr wichtiger Vorteil, der gemäß der Erfindung dabei erzielt wird, ist der, daß die Ablenkung des Elektronenstrahls infolge der Farbselektionsspannungen über die ganze Oberfläche des Bildschirmes gleich ist, wenn die Anforderung einer gleichmäßigen Fokussierung auf den Bildschirm erfüllt ist. Es ergibt sich nämlich, sowohl aus Berechnungen als auch aus Versuchen, daß die Änderung der Brennweiten über die Oberfläche des Bildschirmes und die Änderung der Farbablenkempfindlichkeit einen gleichen Verlauf aufweisen.

Werden im ersten Gitter parallele Drähte verwendet, wobei es gleichgültig ist, ob das erste Gitter eine Maskenelektrode oder eine Farbselektionselektrode ist, so werden bekanntlich die verschiedenen Lumineszenzstoffe auf dem Bildschirm in Streifen parallel zu den Drähten des ersten Gitters angebracht. Es wird dabei naturgemäß dafür gesorgt, daß die Mitten der Öffnungen zwischen den Drähten des ersten Gitters und die Farbstreifen genau zusammenfallen.

Das zweite Gitter besteht vorzugsweise aus parallelen Drähten, und wenn das erste Gitter auch aus parallelen Drähten zusammengesetzt ist, wird die Richtung der Drähte des zweiten Gitters vorzugsweise senkrecht zur Richtung der Drähte des ersten Gitters gewählt, und zwar aus dem nachfolgenden Grunde. Die Öffnungen zwischen den Drähten im ersten Gitter bilden zylindrische Linsen, wodurch der Brennpunkt auf dem Bildschirm linienförmig ist. Die öffnungen zwischen den Drähten des zweiten Gitters bilden leicht divergierende, zylindrische Elektronenlinsen, wodurch diese Brennlinien etwa in der Längsrichtung ausgereckt werden. Dies wirkt jedoch nicht störend, da die Länge der Brennlinie bereits sehr gering ist und da die Farbstreifen senkrecht zur Richtung der Drähte des zweiten Gitters liegen und nicht die Gefahr vorliegt, daß die Elektronen andere Farbstreifen auf dem Bildschirm treffen werden.

Wenn die Erfindung bei Elektronenstrahlröhren mit parallelen Drähten im ersten Gitter und mit Phosphorstreifen auf dem Bildschirm durchgeführt wird, ist es möglich, der optimalen gleichmäßigen Fokussierung und Farbablenkempfindlichkeit nahezukommen, indem ein Bildschirm verwendet wird, der nur in einer einzigen Richtung gekrümmt ist, d. h. einen Teil einer geraden Zylinderfläche bildet, deren Achse zur Richtung der Drähte des ersten Gitters senkrecht ist. Bei Verwendung dieser Zylinderform des Bildschirmes kann bei einem Ablenkwinkel von 72° die Farbablenkempfindlichkeit und die Größe der Brennpunkte über den Schirm bis zu etwa 2,2°/o der Öffnungsbreite konstant gehalten werden. Dies bedeutet in der Praxis z. B., daß der Brennpunkt auf dem Schirm zwischen 0,0075 cm und 0,0088 mm schwanken kann. Bei einer Röhre mit einem flachen Schirm und einem flachen Gitter und im übrigen mit ganz ähnlicher Bauart würde diese Änderung anstatt 2,2 etwa 11 % betragen. Für eine Röhre mit einem Ablenkwinkel von 90° und mit zwei Gittern kann der Brennpunkt z. B. zwischen 0,0075 und. 0,01 cm konstant gehalten werden. Die Farbablenkempfindlichkeit ist dann bis zu 3%· konstant. Würde in diesem Falle nur ein einziges Gitter verwendet, so würde die Änderung der Farbablenkempfindlichkeit etwa 20% und die Änderung der Brennpunktgröße mehr als 100% betragen, d. h. von einem Medium von 0,0075 bis zu einem Medium von 0,0175.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnung ist als Beispiel eine Elektronenstrahlröhre angenommen, in der das erste Gitter ausschließlich parallele Drähte enthält, die der eine um den anderen miteinander verbunden sind, das zweite Gitter ausschließlich parallele Drähte enthält, deren Richtung senkrecht zu den Drähten des ersten Gitters ist, der Bildschirm unmittelbar auf dem Fenster angebracht und auf der Kathodenseite mit einer dünnen, leitenden, spiegelnden Metallschicht überzogen ist. Weiter ist die Röhre mit drei Lumineszenzstoffen auf dem Bildschirm versehen, die durch Elektronenaufprall Licht in drei Grundfarben aussenden, d. h. Rot, Grün und Blau, die derart gewählt sind, daß sie gemeinsam bei gleicher Anregung den Eindruck eines weißen Bildes geben.

In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Elektronenstrahlröhre vorstehend geschilderter Art;

Fig. 2 zeigt ein Bild eines Teiles eines Schnittes durch den Bildschirm einer Röhre nach Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Bild eines Teiles eines in zwei Richtungen gekrümmten Bildschirmes und eines zugehörigen Gittersatzes;

Fig. 4 ist ein Bild eines zylindrischen Bildschirmes mit den zugehörenden Gittern, und

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung mit einer Anzahl von Kurven die bei einer Röhre nach der Erfindung die Beziehung zwischen den Abständen der zwei Gitter und der Krümmung des Bildschirmes andeuten.

Nach Fig. 1 besteht die Elektronenstrahlröhre aus einem Kolben, der aus einem Glashals 1, einem Metallkonus 11 und einem Glasfenster 13 besteht, das nach außen gekrümmt ist. Im Hals 1 befindet sich die Elektronenspritze, die aus der Kathode 3, einer Steuerelektrode 5, einer ersten Anode 7 und einer zweiten Anode 9 zusammengebaut ist, wobei letztere mit einem Metallkonus 11 verbunden ist. Vor dem Fenster 13 befindet sich das Gitter 17 mit zur Zeichnungsebene parallelen Drähten. Zwischen diesem Gitter 17 und dem Röhrenhals befindet sich ein Gitter, das. ausschließlich Drähte senkrecht zur Zeichnungsebene enthält, die der eine um den anderen miteinander verbunden sind, so daß gleichsam zwei Gitter 19 und 20 gebildet werden. Diese Gitter 19 und 20 haben je einen Zuführungsdraht 21 bzw. 22, die mit der Quelle der Farbselektionsspannungen verbunden sind.

Der Zusammenbau des Bildschirmes ist deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich, welche einen kleinen Ausschnitt aus der Ansicht der Fig. 2 vergrößert darstellt, so daß die Schirmkrümmung nicht mehr zu sehen ist. Auf dem Fenster 13 befinden sich die Phosphorstreifen, wobei die Streifen 24 durch Elektronenaufprall rotes Licht, die Streifen 26 grünes Licht und die Streifen 28 blaues Licht aussenden. Auf diesen Streifen liegt auf der Kathodenseite eine dünne, spiegelnde Metallschicht 15.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten Röhre ist kurz folgende.

Die Elektronenspritze bildet einen Elektronenstrahl, der mittels eines nicht dargestellten' Ablenksystems, das sich annähernd an der Stelle der Trennung zwischen dem Konus und dem Hals 1 befindet, in zwei Richtungen abgelenkt wird, so daß der ganze Bildschirm abgetastet wird. Bevor der Elektronenstrahl den Bildschirm erreicht, durchläuft er den Zusammensatz der Gitter 19, 20 und 17. Wenn zwischen dem Gitter 17 und den Gittern 19 und 20 ein bestimmter Spannungsunterschied angelegt wird, wird der Strahl auf den Bildschirm fokussiert. Unter der Spannung der Gitter 19 und 20 wird hier die mittlere Spannung der Fläche dieser Gitter verstanden, denn über die Zu-

führungsdrähte 21 und 22 wird eine Wechselspannung zwischen den. Gittern 19 und 20 angelegt, wodurch der Elektronenstrahl auf einen der Streifenreihe 24, 26 oder 28 gerichtet wird.

Der Abstand zwischen den Drähten des Gitters 17 ist nicht kritisch, aber ist vorzugsweise gleicher Größe wie der Abstand zwischen der Mitte zweier aufeinanderfolgender grüner Phosphorstreifen, da es dann möglich ist, den Schatten des Gitters 17 auf dem Schirm praktisch unsichtbar zu machen. Die Drahte der Gitter 19 und 20 sind derart angeordnet, daß die Mitten der öffnungen zwischen zwei benachbarten Drähten elektronenoptisch gegenüber den Mitten der grünen Phosphorstreifen 25 liegen, d. h., die Drähte sind derart angeordnet, daß, wenn ein Elektronenstrahl durch die Mitte einer öffnung zwischen zwei Drähten geht und wenn kein Potentialunterschied zwischen dien Drähten vorherrscht, die Mitte des zu dieser Öffnung gehörenden grünen Phosphorstreifens getroffen wird.

Vorzugsweise wird das Potential der Gitter 19 und 20 200 bis 400 V niedriger gewählt als das Potential des Konus 11, der selbst eine Spannung von 5000 bis 8000 V gegenüber der Kathode hat. Zwischen den Gittern 19 und 20 wird eine Farbselektionsspannung von etwa 400 V von Spitze zu Spitze gelegt. Das Gitter 17 hat ein Potential, das wesentlich höher als das mittlere Potential der Fläche der Gitter 19 und 20 ist, und ist derart gewählt, daß der Elektronenstrahl an jedem beliebigen Punkt des Bildschirmes fokussiert ist. Der Abstand zwischen dem Gitter 17 und der Fläche der Gitter 19 und 20 wird vorzugsweise etwa zehn- bis fünfzehnmal den Abstand zwischen den Drähten der Gitter 19 und 20 gewählt.

ίο Zur Erläuterung der Erfindung folgt weiter unten eine kurze mathematische Auseinandersetzung der Krümmungsbedingung des Bildschirmes.

Wie vorstehend bereits bemerkt wurde, ist der Abstand zwischen den zwei Gittern nicht wesentlich.

Man wählt dazu einen geeigneten Wert, der mit D bezeichnet wird. Bei einer bestimmten Spannung zwischen den Gittern entsteht dann eine Brennpunktebene und die Bedingung der genauen Fokussierung ist also die, daß die Krümmung des Bildschirmes genau gleich der Krümmung dieser Brennpunktebene sein soll. Wird der Abstand eines beliebigen Punktes des Bildschirmes von dem zweiten Gitter mit F bezeichnet, so ergibt es sich, daß die Bedingung der genauen Fokussierung durch die Gleichung:

~D

ί + K sec² Θ

tg²/?

1 +

K see² Θ ]/l +K sec² Θ

j/l

dargestellt werden kann. Da der Abstand D, wie vorstehend gesagt, beliebig gewählt werden kann, ist nur das Verhältnis F[D von Bedeutung. In der vorangehenden Gleichung ist Θ der Einfallswinkel des Elektronenstrahls an einem beliebigen Punkt des ersten Gitters, d. h. der Winkel mit der Normalen in diesem Punkt; β bezeichnet den Winkel der Normalen in dem Aufprallpunkt am ersten Gitter mit der Projektion des Strahls auf die Fläche senkrecht zur Richtung der Drähte des ersten Gitters, K bezeichnet den Minimally

wert des Quotienten

bei dem der Elektronenstrahl an den Rändern des Bildschirmes auf diesen Schirm fokussiert wird, dabei ist V₁ der Spannungsunterschied zwischen dem ersten Gitter und der Kathode und V₂ der Spannungsunterschied zwischen dem zweiten und ersten Gitter.

Fig. 3 zeigt, wie der Schirm 13 in zwei zueinander senkrechten Richtungen gekrümmt ist, in der Weise, daß die vorstehend angegebene Gleichung erfüllt ist. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist an den Eckpunkten des Schirmes F Null. Dies ergibt eine einfache, bauliche Lösung für die Befestigung des Gitters 17 und außerdem eine Minimalstärke des Gefüges des Schirmes 13 und des Gitters 17.

Fig. 5 zeigt eine Anzahl Kurven, wobei die Werte des Quotienten F]D als Funktion von tga für verschiedene Werte von tg/? und des Spannungsverhältnisses K aufgetragen sind. Die Kurven 25, 27, 29 beziehen sich auf eine Röhre mit einem Ablenkwinkel von 90° und die Kurven 31, 33 und 35 auf eine Röhre mit einem Ablenkwinkel von 72°, d. h., daß für den ersten Satz von Kurven der Maximalwert des Winkels Θ 45° ist und für den zweiten Satz von Kurven 36°.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, wobei als Abszisse tga, d. h. der Tangenz des Winkels der Normalen am Aufprallpunkt des Elektronenstrahls am ersten Gitter und der Projektion des Strahls auf die Ebene durch den Aufprallpunkt senkrecht zum ersten Gitter und parallel zur Richtung der Drähte des ersten Gitters und als Ordinate der graphischen Darstellung das Verhältnis F/D aufgetragen sind.

Die Reihe von Kurven 25, 27 und 29 sind für einen Wert von A' = 1,829 und die Reihe von Kurven 31, 33 und 35 für einen Wert K = 2,210 berechnet. Bei der Kurve 25 ist der Parameter tg/?= 0, bei der Kurve 27 ist tgy# = 0,40, bei Kurve 29 ist tg_/ö = 0,60, bei der Kurve 31 ist tgß = 0, bei der Kurve 33 ist tg/S = 0,308 und bei der Kurve 35 ist tg/? = 0,346. Die Kurven 29 und 35 beziehen sich auf die Ränder des Bildschirmes.

Die Kurve 30 bezeichnet die Änderung des Verhältnisses F/D in Abhängigkeit von tg/?, wobei als Parameter tga = 0 gewählt ist bei einer Röhre mit einem Ablenkwinkel von 90°, wo die Krümmung am größten ist. Wie aus den Kurven der Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Krümmung des Bildschirmes gegenüber einer Achse parallel zu den Drähten des ersten Gitters bedeutend geringer als gegenüber der Achse senkrecht dazu. Aus dem praktischen Zusammenfall der Kurven 25, 27 und 29 am Rande des Schirmes, d.h. bei tga = 0,8, ergibt es sich, daß die Brennpunktebene praktisch keine Krümmung in diesem Teil aufweist.

Die maximale Krümmung der Ebene durch die Röhrenachse und parallel zu den Drähten des zweiten Gitters für genaue Fokussierung beträgt nur etwa ein Drittel von der in der horizontalen Ebene. Viele Vorteile der Erfindung können somit bereits erzielt werden, wenn ein Schirm verwendet wird, der einen Teil einer geraden Zylinderfläche bildet. Bei einer 90°-Ablenkröhre genügt die Krümmung eines solchen Zylinders den Werten, die durch die Kurve 27 bedingt werden, und für eine Röhre mit einem Ablenkwinkel von 72° die durch die Kurve 33. Diese Kurven gelten für Werte des Winkels ß, bei denen die Defokussierung auf der oberen und unteren Seite des Schirmes und auf der Achse etwa gleich ist. Der Elektronenstrahl ist dabei in der Mitte des Schirmes etwas unter-

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fokussiert und an dem oberen und unteren Rande etwas überfokussiert. Bei einer Röhre mit einem Ablenkwinkel von 90° findet man dann tgß 0,40, und bei einer Röhre mit einem Ablenkwinkel von 72° ist tg/? 0,308. Eine solche Bauart ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Anwendung eines zylindrischen Bildschirmes hat den Vorteil, daß er leichter genau angefertigt werden kann als ein Schirm, der in zwei Richtungen gekrümmt ist.

Zum besseren Verständnis der verschiedenen Winkelwerte und anderen Faktoren in der oben angegebenen Beschreibung ist in Fig. 6 in vergrößertem Maßstab ein kleiner Teil einer Röhre gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Figur ist die Fläche des ersten Gitters mit 40 angedeutet und enthält die Gitterdrähte 41. Mit 42 ist die Fläche des zweiten Gitters mit den Gitterdrähten 43 angedeutet. Der Leuchtschirm ist mit 44 bezeichnet. Er enthält die Lumineszenzstreifen 45 für die verschiedenen Farben. Ein abgelenkter Elektronenstrahl ist mit 46 angedeutet. Er schneidet die Flächen 40 42 und 44 in den Punkten 47 bzw. 48 bzw. 49. Durch den Punkt 47 sind zwei Flächen 50 und 51 senkrecht auf der Fläche 40 aufgerichtet. Diese· Flächen 50 und 51 sind; senkrecht zueinander. Eine Fläche 52 ist in einem willkürlichen Punkt der Schnittlinie der beiden Flächen 50, 51 parallel zu der Fläche 40 aufgerichtet. Die Schnittgerade 47-53 bildet die Normale auf der Fläche 40 in dem Schnittpunkt 47 des Elektronenstrahls 46 mit der Fläche 40. Die Linie 47-54 gibt die Projektion des Elektronenstrahls auf die Fläche 51 und die Linie 47-55 die Projektion auf die Fläche 50. Ist der Schnittpunkt des Elektronenstrahls 46 mit der Fläche 52 gegeben durch 56, dann schließen die Linien 47-56 und 47-53 den Winkel Θ, die Linien 47-53 und 47-55 den Winkel β und die Linien 47-53 und 47-54 den Winkel α ein.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbfernsehbildern, die aus einem entlüfteten Kolben besteht, von dem ein Teil als Fenster zur Beobachtung des Bildes dient und welcher mindestens eine Elektronenspritze, sowie einen Bildschirm

F D

see² θ

1 +

mit mindestens zwei in diskreten, regelmäßig verteilten Flächen angebrachten Lumineszenzstoffen, die durch Elektronenaufprall in verschiedenen Farben aufleuchten, und zwei in einem gewissen Abstand voneinander vor dem Bildschirm und praktisch parallel zueinander angeordnete Gitter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite, d. h., das weiter von der Kathode entfernte Gitter ein höheres Potential als das erste Gitter hat, daß der Raum zwischen dem zweiten Gitter und dem Bildschirm nahezu feldfrei ist und der Bildschirm auf der Seite der Elektronenspritze konkav und derart gekrümmt ist, daß er sich praktisch mit der Ebene der Brennpunkte der Elektronenlinsen deckt, die durch die zwei Gitter gebildet werden.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm sich auf dem Fenster befindet.

3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm auf der Kathodenseite mit einer dünnen, für Elektronen durchlässigen, spiegelnden Metallschicht überzogen ist, die mit dem zweiten Gitter elektrisch leitend verbunden ist.

4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gitter aus parallelen Drähten besteht, die einer um den anderen miteinander verbunden sind, so· daß zwei Gruppen entstehen, zwischen denen Steuerspannungen angelegt werden können.

5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gitter aus parallelen Drähten besteht, deren Richtung zur Richtung der Drähte des ersten Gitters senkrecht ist.

6. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm einen Teil der Oberfläche eines geraden Zylinders bildet, dessen Achse parallel zur Richtung der Drähte des zweiten Gitters verläuft.

7. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung des Bildschirmes derart ist, daß über einen großen Teil seiner Oberfläche die Gleichung:

1 + tg»0

|/T+i£sec²0

' sec² Θ

1 + X see²©

erfüllt wird.

8. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Ränder des zweiten Gitters vom Bildschirm den Abstand Null hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen