DE1254673B

DE1254673B - Cathode ray color picture tubes whose screen is provided with a regular arrangement of strips of secondary electron-emitting material

Info

Publication number: DE1254673B
Application number: DEH47761A
Authority: DE
Inventors: Shozo Tamura; Ken Takano
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1961-12-25
Filing date: 1962-12-20
Publication date: 1967-11-23
Also published as: US3249787A; GB969138A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^jj^jj^ PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN ^ jj ^ jj ^ PATENT OFFICE

Int. Cl.: Int. Cl .:

Deutsche Kl.: 21 al - 32/54 German class: 21 al - 32/54

H04nH04n

Nummer:Number:

Aktenzeichen:File number:

Registration date:

Auslegetag:Display day:

Ausgabetag:Issue date:

H 47761 VIIIa/21 al
20. Dezember 1962
23. November 1967
22. Mai 1968H 47761 VIIIa / 21 al
December 20, 1962
November 23, 1967
May 22, 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift übereinThe patent specification corresponds to the patent specification

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre, deren Bildschirm mit einer regelmäßigen Anordnung von Streifen aus Sekundärelektronen emittierendem Material versehen ist und deren konische Innenfläche eine zweite Anode aufweist.The invention relates to a cathode ray color picture tube, the screen with a regular Arrangement of strips of secondary electron-emitting material is provided and their conical Has a second anode inside surface.

Beim Betrieb von Farbbild-Kathodenstrahlröhren wird der zeilenweise über den Bildschirm geführte Kathodenstrahl in bestimmten Lagen zeitlich erfaßt und mit einem Farbsignal moduliert, das zeitlich auf die so erfaßte momentane Lage bezogen ist.When operating color picture cathode ray tubes, the screen is guided line by line across the screen Cathode ray detected in time in certain positions and modulated with a color signal that is based on time the instantaneous situation detected in this way is related.

Eine bekannte Möglichkeit zur Durchführung dieses Prinzips besteht darin, daß man den Bildschirm an der Auftreffseite der Elektronen mit einer regelmäßigen Anordnung von vorzugsweise quer zu den Bildzeilen liegenden Streifen versieht, die beim Auftreffen des Elektronenstrahles Licht oder Sekundärelektronen emittieren, und das emittierte Licht oder die Sekundärelektronen außerhalb der Röhre zu weiterer Nutzbarmachung erfaßt.A known way of implementing this principle is to provide the screen on the side where the electrons hit with a regular arrangement of strips, preferably transverse to the image lines, which emit light or secondary electrons when the electron beam hits, and the emitted light or secondary electrons recorded outside the tube for further utilization.

Eine nach diesem Prinzap arbeitende Farbbildröhre ist in der deutschen Auslegeschrift 1 079 103 beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau einer solchen Röhre ist in der F i g. 1 im Schnitt dargestellt, die außerdem einen Ausschnitt aus dem Bildschirm in vergrößertem Maßstab ebenfalls im Querschnitt zeigt.A color picture tube that works according to this principle is shown in German Auslegeschrift 1 079 103 described. The basic structure of such a tube is shown in FIG. 1 shown in section, the also shows a section of the screen on an enlarged scale, also in cross section.

Die dargestellte Kathodenstrahlröhre besitzt eine vorderseitige Glasplatte 1, auf deren Innenseite dreifarbige Leuchtphosphorstreifen 2 angebracht sind. Auf den Streifen 2 ist eine elektrisch leitende, z. B. metallisierte Deckschicht 3 angeordnet. Bei den Leuchtphosphorstreifen 2 folgen rote (R), grüne (G) und blaue (B) Streifen in vorgegebener Reihenfolge und mit gleichmäßigen Abständen aufeinander. Die Innenseite der leitenden Deckschicht 3 ist in regelmäßigen Abständen mit Streifen 4 aus einem Material versehen, das Sekundärelektronen emittiert, wenn es von einem Kathodenstrahl getroffen wird. Als Material für die Streifen 4 eignet sich beispielsweise Magnesiumoxyd. In unmittelbarer Nachbarschaft der Leuchtphosphorstreifen 2 ist die Innenwandung der Röhre mit einem als erste Anode dienenden leitenden Belag 5 aus Graphit oder ähnlichem Material versehen, der elektrisch leitend mit der Deckschicht 3 verbunden ist und über einen äußeren Anschluß 6 an eine Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Die Innenfläche des konischen Röhrenteils ist mit einem als zweite Anode dienenden leitenden Belag 7 aus Graphit oder ähnlichem Material versehen, der als Kollektorelektrode für die Aufnahme der von den Streifen 4 emittierten Sekundärelektfonen dient. Über einen äußeren Anschluß 8 läßt sich der leitende Belag? mit einer Spannungsquelle verbinden. Die Iei-The cathode ray tube shown has a front glass plate 1, on the inside of which three-colored phosphor strips 2 are attached. On the strip 2 is an electrically conductive, z. B. metallized cover layer 3 is arranged. In the case of the luminous phosphor strips 2 , red (R), green (G) and blue (B) strips follow one another in a predetermined order and at regular intervals. The inside of the conductive cover layer 3 is provided at regular intervals with strips 4 made of a material which emits secondary electrons when it is hit by a cathode ray. Magnesium oxide, for example, is suitable as the material for the strips 4. In the immediate vicinity of the phosphor strips 2 , the inner wall of the tube is provided with a conductive coating 5 of graphite or similar material serving as the first anode, which is electrically connected to the cover layer 3 and can be connected to a voltage source via an external connection 6. The inner surface of the conical tube part is provided with a conductive coating 7 made of graphite or similar material, which serves as a second anode and which serves as a collector electrode for receiving the secondary electrons emitted by the strips 4. The conductive coating on an external terminal 8 is allowed? connect to a voltage source. The Iei-

Kathodenstrahl-Farbbildröhre, deren
Bildschirm mit einer regelmäßigen Anordnung
von Streifen aus Sekundärelektronen
emittierendem Material versehen istCathode ray color picture tube, their
Screen with a regular arrangement
of strips of secondary electrons
emitting material is provided

Patentiert für:
Hitachi, Ltd., Tokio
Vertreter:Patented for:
Hitachi, Ltd., Tokyo
Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht,
Patent Attorneys, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Shozo Tamura,
Ken Takano, TokioNamed as inventor:
Shozo Tamura,
Ken Takano, Tokyo

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Japan vom 25. Dezember 1961 (46516)Japan December 25, 1961 (46516)

tenden Belege 5 und 7 sind durch einen isolierenden Überzug 9 auf der Innenwandung der Kathodenstrahlröhre voneinander getrennt.Tending documents 5 and 7 are separated from one another by an insulating coating 9 on the inner wall of the cathode ray tube.

Beim Betrieb einer in dieser Weise aufgebauten Kathodenstrahlröhre trifft ein Kathodenstrahl 10, der von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Elektronenquelle herkommt und zeilenweise über den Bildschirm läuft, zunächst auf die Streifen 4 auf der leitenden Deckschicht 3 auf und löst dort die Emission von Sekundärelektronen aus. An den Anschluß 8 wird eine Anodenspannung zur Beschleunigung der Elektronen angelegt, während an dem Anschluß 6 eine etwas geringere Spannung als die Anodenspannung angelegt wird, so daß die von den Streifen 4 emittierten Sekundärelektronen an dem leitenden Belag 7 aufgefangen werden, von wo sie in Form eines Sekundärelektronensignals abgezogen und zur Auswertung der zeitlichen momentanen Lage des Kathodenstrahls 10 nutzbar gemacht werden können.When operating a cathode ray tube constructed in this way, a cathode ray 10, which comes from an electron source not shown in the drawing and runs line by line across the screen, first hits the strips 4 on the conductive cover layer 3 and triggers the emission of secondary electrons there. An anode voltage is applied to the connection 8 to accelerate the electrons, while a somewhat lower voltage than the anode voltage is applied to the connection 6 , so that the secondary electrons emitted by the strips 4 are captured on the conductive coating 7 , from where they are shaped a secondary electron signal can be subtracted and made usable for evaluating the temporal instantaneous position of the cathode ray 10.

Die Zahl der mit dem leitenden Belag 7 auffangbaren Sekundärelektronen ist bei einem solchen Aufbau der Kathodenstrahlröhre außerordentlich klein, und dementsprechend liegi die Stromstärke des von diesem Belag abnehmbaren Signals im allgemeinen in der Größenordnung einiger Mikroampere oder noch darunter. Infolgedessen muß der Signalstrom zunächstThe number of secondary electrons that can be captured by the conductive coating 7 is extremely small with such a structure of the cathode ray tube, and accordingly the current intensity of the signal that can be removed from this coating is generally in the order of magnitude of a few microamps or even less. As a result, the signal stream must first

809 561/46809 561/46

verstärkt werden, damit er einen Steuerkreis für die Schirmfarbe steuern kann. Auch wenn man die Sekundärelektronen emittierenden Streifen 4 durch Photonen emittierende Streifen oder Leuchtphosphorstreifen ersetzt und statt des leitenden Belages 7 einen Lichtdetektorbelag vorsieht und damit die -zeitliche Erfassung der momentanen Lage des Kathodenstrahls vornimmt, erhält man nur einen so kleinen Signalstrom, daß ein Verstärker zwischengeschaltet werden muß. Selbst bei Einschaltung eines solchen Verstärkers ist aber nicht in allen Fällen eine sichere und zuverlässige Farbsteuerung für die Röhre zu erreichen.be amplified so that it can control a control circuit for the screen color. Even if the secondary electron-emitting strips 4 are replaced by photon-emitting strips or luminous phosphor strips and instead of the conductive coating 7, one Provides light detector coating and thus the temporal detection of the current position of the cathode ray undertakes, the signal flow is so small that an amplifier is interposed got to. Even if such an amplifier is switched on, however, it is not always a safe and reliable one to achieve reliable color control for the tube.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahl-Farbbildröhre der obigen Art in der Weise auszubilden, daß an ihr ein Steuersignal für die Farbauswahl abgenommen werden kann, dessen Größe auch ohne Nachschaltung äußerer Verstärker zu einem sicheren und zuverlässigen Betrieb der Steuerkreise ausreicht.The invention is therefore based on the object of providing a cathode ray color picture tube of the above type in to train in such a way that a control signal for the color selection can be picked up at it, the size of which for safe and reliable operation even without downstream external amplifiers the control circuits are sufficient.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Anordnung zur Vervielfachung von Sekundärelektronen in Form einer Vielzahl von doppelreihig vorhandenen Ringen sich vor der zweiten Anode befindet und daß sich dieser Zweistufenvervielfacher dicht vor der zweiten Anode über deren gesamte Fläche erstreckt.This object is achieved in that a known arrangement for multiplying secondary electrons in the form of a A plurality of rings present in double rows is located in front of the second anode and that this is Two-stage multiplier extends over the entire surface of the second anode just in front of the second anode.

Die Anordnung von Vervielfacherelementen im Bereich der inneren Wandfläche einer Kathodenstrahlröhre ist zwar bereits aus der deutschen Patentschrift 925 176 bekannt, mit der in dieser Patentschrift beschriebenen Anordnung der Vervielfacherelemente im Röhreninneren läßt sich jedoch keine genaue zeitliche Erfassung des Auftreffens eines zeilenweise über die Bildfläche laufenden Kathodenstrahls auf eine bestimmte Stelle des Bildschirms erreichen. Eine Verwendung dieser bekannten Anordnung von Vervielfacherelementen in einer Farbbildröhre scheitert dementsprechend an der instabilen Wiedergabe der Farbbilder. Eine Farbstabilität läßt sich beim Einsatz von in der Farbbildröhre untergebrachten Vervielfacherelementen vielmehr erst dann erreichen, wenn man erfindungsgemäß ringförmige Vervielfacherelemente doppelreihig dicht vor der zweiten Anode anordnet und sich über deren gesamte Fläche erstrecken läßt.The arrangement of multiplier elements in the area of the inner wall surface of a cathode ray tube is already known from German patent specification 925 176, but cannot be done with the arrangement of the multiplier elements in the interior of the tube as described in this patent specification Accurate timing of the impact of a line-by-line cathode ray across the screen on a specific point on the screen. A use of this known arrangement of multiplier elements in a color picture tube accordingly fails because of the unstable Reproduction of the color images. Rather, color stability can only be achieved with the use of multiplier elements accommodated in the color picture tube then achieve when, according to the invention, ring-shaped multiplier elements are double-row close in front of them the second anode and can extend over the entire surface thereof.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, durch die sich die Wiedergabequalität für Farbbilder noch weiter steigern läßt, besteht dabei darin, daß man den Durchmesser der Ringe in beiden Reihen vom Bildschirm weg nach hinten in der Weise stetig abnehmen läßt, daß sich der Abstand der Ringe von der mit der zweiten Anode versehenen Röhrenwand nicht wesentlich ändert.Another embodiment of the invention, through which the reproduction quality for color images Can further increase, consists in the fact that the diameter of the rings in both rows of Screen away to the rear in such a way that the distance between the rings is reduced the tube wall provided with the second anode does not change significantly.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden eine bevorzugte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Kathodenstrahl-Farbbildröhre näher beschrieben, die in den F i g. 2 und 3 veranschaulicht ist. Dabei zeigtTo further explain the invention, a preferred embodiment for a cathode ray color picture tube according to the invention described in more detail, which is shown in FIGS. 2 and 3 is illustrated. It shows

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kathodenstrahl-Farbbildröhre undF i g. 2 shows a longitudinal section through a cathode ray color picture tube according to the invention and

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines der Sekundärelektronen emittierenden Elemente der bei der Farbbildröhre nach F i g. 2 verwendeten Vervielfacher.F i g. 3 is a perspective view of one of the secondary electron-emitting elements of FIG the color picture tube according to FIG. 2 used multipliers.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Kathodenstrahl-Farbbildröhre ist die Anordnung zur Vervielfachung der Sekundärelektronen in ihrer Gesamtheit mit 11In the cathode ray color picture tube shown in Fig. 2, the arrangement is for multiplication of the secondary electrons in their totality with 11 bezeichnet und entlang der J.nnenwandung des Kolbens der Röhre in unmittelbarer Nähe des die zweite Anode bildenden leitenden Belages 7 angeordnet. Dabei erstreckt sich der Vervielfacher praktisch über die gesamte freie Wandfläche des Kolbens, er ist als Zweistufenvervielfacher aufgebaut, wobei die Sekundärelektronen emittierenden Elemente der ersten Vervielfacherstufe mit and along the inner wall of the piston of the tube in the immediate vicinity of the second Anode-forming conductive coating 7 is arranged. The multiplier practically extends over the entire free wall surface of the piston, it is constructed as a two-stage multiplier, with the secondary electron-emitting elements of the first multiplier stage r_v T₂, r,:.. r_n r _v T ₂ , r,: .. r _n und die der zweiten Λ7——ι ...t_ . _ ' _ / _ and that of the second Λ7 —— ι ... t_. _ '_ / _ ' ' bezeichnetdesignated

Vervielfacherstufe mit τγ, Multiplier with τγ, r₂ r ₂ , r., r.

. T_n . T _n

ίο sind. Die Vervielfacherelemente der gleichen Stufe sind jeweils über am Umfang der Elemente liegende Anschlüsse elektrisch miteinander verbunden. Uber Außenanschlüsse 12 und 13 können den Elementen der beiden Stufen Spannungen E, und E₉ zugeführt werden.ίο are. The multiplier elements of the same stage are each electrically connected to one another via connections located on the circumference of the elements. _{Voltages E 1 and E 9 can be} fed to the elements of the two stages via external connections 12 and 13.

Jedes der Sekundärelektronen emittierenden Elemente Each of the secondary electron-emitting elements r r und r' besitzt die Form eines Ringes, wie er in F i g. 3 dargestellt ist. In jeder Stufe nehmen die Durchmesser der Ringe von der Bildschirmseite nachand r 'has the shape of a ring, such as he in Fig. 3 is shown. In each step, the diameter of the rings decrease from the side of the screen

»o hinten zu stetig ab, und die Ringe liegen im Bereich des konisch verlaufenden Teils der Röhre, ihr Abstand von der mit dem leitenden Belag 7 versehenen Kolbenwand ist also für alle Elemente der gleichen Stufe im wesentlichen gleich. Als Material für die»O too steadily at the rear, and the rings lie in the area of the conical part of the tube, their distance from that provided with the conductive coating 7 The piston wall is therefore essentially the same for all elements of the same stage. As material for the

as Vervielfacherringe eignen sich für beide Stufen Silber-Magnesium oder ein ähnliches Material, das eine hohe Sekundärelektronenemission liefert.he multiplier rings are suitable for both levels of silver-magnesium or a similar material, the one provides high secondary electron emission.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Sekundärelektronenvervielfacher 11 im Bereich des die zweiteThe arrangement according to the invention of the secondary electron multiplier 11 in the area of the second Anode bildenden leitenden Belags 7 der tragenden Innenwand der Röhre bringt eine erhebliche Verstärkung des Elektronensignals. Wenn der Kathodenstrahl 10 über einen der Sekundärelektronen emittierenden Streifen 4 auf der metallisierten Deckschicht 3 'Anode-forming conductive coating 7 on the supporting inner wall of the tube brings about a considerable amplification of the electron signal. If the cathode ray 10 is on one of the secondary electron-emitting strips 4 on the metallized cover layer 3 ' läuft und dabei dieser Streifen von den Primärelek-' tronen des Kathodenstrahls getroffen wird, emittiert die getroffene Stelle des Streifens 4 Sekundärelektronen 10', die zunächst von den Elementen r der ersten Vervielfacherstufe aufgefangen werden; diese emitruns and this strip is hit by the primary electrons of the cathode ray, is emitted the hit point of the strip 4 secondary electrons 10 ', which are initially from the elements r of the first Multiplier stage are collected; this emit tieren ihrerseits eine größere Anzahl von Sekundär elektronen, die nunmehr von den Elementen animals for their part a larger number of secondary electrons that are now from the elements r' r ' der zweiten Vervielfacherstufe aufgefangen werden. Diese emittieren wiederum eine größere Anzahl von Sekundärelektronen, die auf den leitenden Belag 7 auftref-the second multiplier stage are collected. These in turn emit a larger number of secondary electrons that strike the conductive coating 7- fen und von diesem abgezogen und außerhalb der Röhre als Signal ausgenutzt werden können..and can be withdrawn from this and used as a signal outside the tube.

Es versteht sich von selbst, daß die an die unterschiedlichen Elemente oder Stufen des Elektronenvervielfachers angelegten Spannungen in bestimmtenIt goes without saying that the voltages applied to the different elements or stages of the electron multiplier are in certain limits Verhältnissen zueinander stehen; diese Spannungen müssen der Beziehung E₄ < E₂ < E₁ <. E₃ genügen, in der E₁ die Spannung an dem Anschluß 12, E₂ die Spannung an dem Anschluß 13, E₃ die Spannung an dem Anschluß 8 und E₄ die Spannung an dem AnRelationships to one another; these voltages must have the relationship E ₄ <E ₂ < E ₁ <. E ₃ suffice, in which E _{1 is} the voltage at terminal 12, E _{2 is} the voltage at terminal 13, E _{3 is} the voltage at terminal 8 and E _{4 is} the voltage at An schluß 6 bezeichnet. Demnach liegen die Ringe r' der zweiten Stufe auf einem höheren Potential als die der ersten Stufe und auf einem niedrigeren Potential als der zweite leitende Belag 7.circuit 6 designated. Accordingly, the rings are r 'the second stage at a higher potential than that of the first stage and at a lower potential than the second conductive coating 7.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß sich mit derIn practice it has been shown that with the

oben beschriebenen Vervielfacheranordnung ein Signalelektronenstrom erhalten läßt, der um einen Faktor in der Größenordnung von 100 oder darüber größer ist als der Signalstrom, der sich allein durch die Sekundäremission der Streifen 4 am BildschirmAbove described multiplier arrangement can be obtained a signal electron current by one Factor on the order of 100 or more is greater than the signal current that goes through alone the secondary emission of the strips 4 on the screen erzielen läßt, deren Elektronen unmittelbar von dem zweiten leitenden Belag. 7 aufgefangen werden, wie dies bei der bekannten Röhre nach Fig. 1 der Fall ist.can achieve whose electrons directly from the second conductive covering. 7 are collected, as is the case with the known tube according to FIG. 1 of the Case is.

Claims

If the secondary electron-emitting strips 4 on the back of the luminescent screen are replaced by strips made of cadmium sulfide CdS or a similar material which emits light when bombarded by the electrons of the cathode beam 10, the elements τ of the first multiplier stage are silver , Cesium or other material that emits secondary electrons when irradiated with light or photons, the secondary electrons emitted by the elements of the first multiplier stage being multiplied at the elements of the second stage in the same way as was previously described for the case that strips 4 are used, which in turn directly emit secondary electrons when the cathode ray strikes. As can be seen from the description of the cathode ray color picture tube according to the invention, the impingement of the cathode ray running line by line across the picture surface on a certain point ao of the screen can be detected with an extremely high sensitivity or a strong signal, resulting in a highly stable reproduction of color images. Patent claims:

1. Kathodenstrahl-Farbbildröhre, deren Bildschirm mit einer regelmäßigen Anordnung von Streifen aus Sekundärelektronen emittierendem Material versehen ist und deren konische Innenfläche eine zweite Anode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich bekannte Anordnung zur Vervielfachung von Sekundärelektronen in Form einer Vielzahl von doppelreihig vorhandenen Ringen (r, bis r„, r/ bis r/) sich vor der zweiten Anode (7) befindet und daß sich dieser Zweistufenvervielfacher (11) dicht vor der zweiten Anode (7) über deren gesamte Fläche erstreckt.1. Cathode ray color picture tube whose screen is provided with a regular arrangement of strips of secondary electron-emitting material and whose conical inner surface has a second anode, characterized in that a known arrangement for multiplying secondary electrons in the form of a plurality of double rows of rings (r, to r ", r / to r /) is located in front of the second anode (7) and that this two-stage multiplier (11) extends over its entire surface just in front of the second anode (7).

2. Kathodenstrahl-Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand der im konischen Teil der Röhre mit stetig abnehmendem Durchmesser angeordneten Ringe von der mit der zweiten Anode versehenen Röhrenwand nicht wesentlich ändert.2. cathode ray color picture tube according to claim 1, characterized in that the Distance between those arranged in the conical part of the tube with a steadily decreasing diameter Rings from the tube wall provided with the second anode does not change significantly.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 925 176; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 079 103.Considered publications: German Patent No. 925 176; German interpretative document No. 1 079 103.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

709 689/317 11.67 Q Bundesdruckerei Berlin709 689/317 11.67 Q Bundesdruckerei Berlin