DE2264122A1

DE2264122A1 - Farbbildroehre vom matrix-typ mit nachfokussierung

Info

Publication number: DE2264122A1
Application number: DE19722264122
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kanai; Masao Tanigushi; Eiichi Yamazaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2166107B1; CA961088A; FR2166107A1; JPS4874783A

Description

Dr. !no. H. MoqsfKtenic

Dipl. Ing. H. H.-.«.-;.!: - '. ic! Pbys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Gra:.!i< -?;.;. Ing. V/. Wehnert

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Telefon 53

Hitachi Limited

5-1, 1-chome, 27. Dezember 1972

Anwaltsakte M-2475

Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokussierung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokusierung mit einer Frontschale, einem auf der Innenfläche der Frontschale ausgebildeten Leuchtschirm einschließlich einer Vielzahl von Leuchtstoffbereichen, von denen jeder kleiner als der Durchmesser eines auffallenden Elektronenstrahles ist und in deren Lückenbereichen eine nicht zum Leuchten anregbare und lichtabdeckende Substanz aufgebracht ist, einem Hals, einer in dem Hals angeordneten Elektronenstrahlkanone für die Erzeugung des Elektronenstrahls, einem sich zwischen Frontschale und Hals erstreckenden Trichter und einer in der Nähe des Leuchtschirms angeordneten Farbauswahlelektrode.

Zwischen der Farbauswahlelektrode und dem Leuchtschirm wird ein starkes elektrisches Feld aufgebaut, um den aus der Elektronenstrahlkanone austretenden Elektronenstrahl zu fokussieren und

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zu beschleunigen. Ein Teil der durch die Farbauswahlelektrode hin-^! durchtretenden Elektronen wird reflektiert und ein anderer Teil erzeugt Sekundärelektronen; reflektierte Elektronen und Sekundärelektronen werden durch das starke elektrische Feld beschleunigt und es werden daher unerwünschte Leuchtstoffbereiche zum Leuchten angeregt, wodurch die Farbeinheit der Wiedergabe in großem Umfange! verschlechtert wird.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist bereits eine Farbbildröhre

i vom Matrix-Typ entwickelt worden, bei der die Lückenbereiche zwi- j

sehen den den Leuchtschirm aufbauenden Dreifarben-Leuchtstoffbereichen mit einer nicht zum Leuchten anregbaren und lichtabdeckenden Substanz wie Graphit überzogen sind. Der Durchmesser des auf gewünschte Leuchtstoffbereiche längs der gesamten Oberfläche des Leuchtschirms auffallenden Elektronenstrahls wird größer gemacht als die Breite der Leuchtstoffbereiche. Da damit die Fläche des Leuchtschirms, die durch Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen zum Leuchten angeregt werden kann, verringert wird, ist es bei einer solchen Farbbildröhre möglich, die durch solche Elektronen hervorgerufene Verschlechterung der Farbreinheit zu verringern.

Da es aber erforderlich ist, den Durchmesser des Elektronenstrahl auf der Oberfläche des Leuchtschirms hinreichend größer als die Breite der Leuchtstoffbereiche zu machen, muß die Breite der Perforationen der Farbauswahlelektrode größer gemacht werden als bei Farbbildröhren üblicher Bauart. Die Vergrößerung der Perforations weite der Farbauswahlelektrode trägt zur Erhöhung des Elektronen-

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strahldurchlaßverhältnises bei. Zum Beispiel liegt das Durchlaßverhältnis bei einer Farbbildröhre mit üblicher Lochmaske bei 15 bis 18%, bei einer Farbbildröhre vom Matrix-Typ bei 20 bis 30% und einer Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokussierung bei 40 bis 85%. Mit dieser Konstruktion kann in einer Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokusierung ein Bild mit hohem Kontrast erreicht werden. Da aber die Breite der Perforationen groß ist, ist die mechanische Festigkeit der Farbauswahlekektrode gering, wenn ihre Dicke klein bleibt. Um daher die mechanische Festigkeit der Farbauswahlelektrode einer Farbbildröhre vom Matrix-Typ ,

mit Nachfokussierung zu erhöhen,muß nicht nur die Farbauswahl- I

elektrode eine größere Dicke aufweisen, sondern es ist auch vorzuziehen, daß die Wandung des dem Leuchtschirm zugewandten Teils einer jeden Perforation eine Neigung aufweist, die weit größer ist als die Neigung der Wandung des entgegengesetzten Abschnittes der Perforation. Insbesondere ist es für die Steigerung der mechanischen Festigkeit wünschenswert, daß die Wandung des gegenüberliegenden Bereiches der Perforation keine Neigung aufweist bzw. sich parallel zur Mittelachse der Farbbildröhre erstreckt. Bei Berücksichtigung der Erzeugung von Sekundärelektronen aber muß die gegenüberliegende Wandung der Perforation leicht bezüglich der Mitte der Farbauswahlelektrode geneigt sein. Unter diesen Umständen ist es wünschenswert, daß die Breite der Perforationen auf der dem Leuchtschirm zugewandten Seite kleiner ausgelegt wird als der Abstand der Perforationen.

Bei einer Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokussierung, bei der die Breite der Perforationen der Farbauswahlelektrode größer

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sein muß als bei einer gewöhnlichen Farbauswahlelektrode,muß also die Dicke der Farbauswahlelektrode erhöht werden, um deren mechanische Festigkeit zu vergrößern und den Eintritt von elektrischen Feldlinien in die Perforationen der Farbauswahlelektrode zu vermeiden. Es ist auch möglich, daß die Perforationen geneigt werden, um mit dem Ablenkwinkel des Elektronenstrahls zu fluchten, wodurch die Erzeugung von Sekundärelektronen und reflektierten Elektronen vermieden wird. Dieser Weg zur Verbesserung der Farbeinheit bereitet aber Schwierigkeiten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,eine Farbbildröhre der oben genannten Art zu schaffen, bei der auf einfache Weise die mechanische Festigkeit erhöht undder Eintritt von Feldlinien des elektrischen Feldes in die Perforationen vermieden wird.

Dabei soll auch das Auftreffen von Elektronen auf die Innenwandung der Perforationen der Farbauswahlelektrode vermieden werden, so daß keine Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen an der Innenwandung auftreten können.

Zur Lösung geht die Erfindung von einer Farbbildröhre der oben genannten Art aus, die infolge einer Vielzahl von Perforationen für den Durchlaß des Elektronenstrahls ein Elektronenstrahldurchlaßverhältnis von mehr als 401 aufweist.

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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede der Perforationen eine dem Leuchtschirm zugewandten Teil und einen der Elek- ! tronenstrahlkanone zugewandten Teil aufweist und die Achsen der ι beiden Teile gegeneinander versetzt sind, wobei die Versetzung in der Mitte der Farbauswahlelektrode im wesentlichen gleich Null und zum Randbereich hin stetig zunimmt.

Der Stand der Technik und die Erfindung soll nun anhand der bei- ;

gefügten Figuren näher beschrieben werden. Von den Figuren zeigen^

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bekannte Farbbildröhre mit Nachfokussierung;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Teil der in der Fig. 1 gezeiffen Farbbildröhre;

Fig. 3 vergrößerte Teilschnitte zur Darstellung verschiedener ¹¹¹¹ Ausführungsformen der Perforationen von zum Stand der Technik gehörigen Farbauswahlelektroden;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Perforation einer erfindungsgemäß ausgebildeten Farbauswahlelektrode;

Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf die Farbauswahlelektrode des in der Fig. 5 gezeigten Lochmaskentyps;

Fig. 7 ein Graph zur Darstellung der oberen und unteren Grenzwerte des Abstandes zwischen den Achsen der Vorder- und Hinterteile der Perforationen einer erfindungsgemäßen

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Farbauswahlelektrode.

Die in der Fig. 1 gezeigte und zum Stand der Technik gehörige Farbbildröhre weist einen aus einer Frontschale 1, einem Trichter 2 und einem Hals 3 bestehenden Röhrenkörper 4 au£Auf der Innenfläche der Frontplatte der Frontschale 1 ist durch das Aufbringen von drei Leuchtstoffen ein Farbleuchtschirm 5 ausgebildet. Im vorgegebenen Abstand von dem Leuchtschirm 5 ist eine Farbauswahlelektrode 6 angeordnet. Axial ausgerichtet ist in dem Hals eine Elektronenstrahlkanone 7 angeordnet. Auf der Innenwandung des Trichters 2 ist wie in der Fig. 1 schematisch gezeigt; ein leitender Film 8 aufgebracht. Die Nachfokussiereinrichtung besteht aus der Farbauswahlelektrode, einem Rahmenbauteil 9 zum Halten der Farbauswahlelektrode und Rahmenstützbauteilen 10, die der Befestigung des Rahmenbauteils 9 auf der Innenwandung der Frontschale dienen. Zwischen dem Leuchtschirm 5 und der Nechfokussiereinrichtung wird zum Aufbau eines starken elektrischen Feldes zwischen ihnen eine geeignete Spannung derart angelegt, daß der aus der Elektronenstrahlkanone 7 austretende Elektronenstrahl 11 fokussiert und beschleunigt wird. j

Wie insbesondere aus der Fig. 2 zu ersehen ist, trifft der auf j den Randbereich der Farbauswahlelektrode 6 abgelenkte Elektro- j

nenstrahl 11 auf die Farbauswahlelektrode unter einem größeren Einfallswinkel (£> auf als in dem mittleren Bereich der Farbauswahlelektrode. Wie weiterhin aus der Fig. 3 ablesbar ist, trifft ein Teil des durch die Perforationen 12 der Farbauswahl-

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elektrode 6 hindurchtretenden Elektronenstrahls 11 auf die Wandfläche der einzelnen Perforation auf, so daß Sekundärelektronen erzeugt und Elektronen 13 am Auftreffpunkt reflektiert werden. Da diese Elektronen ungewünschte Leuchtstoffbereiche des Leuchtschirms zum Leuchten anregen, wird die Farbreinheit herabgesetzt.

Zur Lösung dieser Probleme müssen die Perforationen 12 so ausgelegt werden, daß die folgende Bedingung erfüllt ist:

Ta (t - s) tan θ (1)

wobei T die Projektion der geneigten Wandfläche der einzelnen Perforation auf die Oberfläche der Farbauswahlelektrode ist,

t die Dicke der Farbauswahlelektrode charakterisiert, s die Dicke des nicht geneigten Teils der Farbauswahlelektrode charakterisiert, und

θ der Einfallswinkel des Elektronenstrahls auf die Farbauswahlelektrode ist.

Der Wert von T, der die Gleichung (1) erfüllt, ist sehr groß. Da

der Wert T gemäß Fig. 4 durch den Abstand (pi tdVJder Perforationen j

■ ι

; begrenzt wird, ist es oft sehr schwer die durch die Gleichung (1)

j ausgedrückte Bedingung zu erfüllen.

In der Fig. 5 ist der Querschnitt durdieine Perforation einer erfindungsgemäßen Farbauswahlelektrode 14 gezeigt. Die Achse 16 ist der Elektronenstrahlkanone 7 zugewandten Teils der Perforation 12!

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und die Achse 17 des dem Leuchtschirm zugewandten Teils der Perforation weisen einen Abstand von D voneinander auf, der zu dem Umfangsbereich der Farbauswahlelektrode hin zunimmt. Mit anderen Wor ten: Der Abstand D zwischen den Achsen 16 und 17 ist Null in der Mitte der Farbauswahlelektrode und nimmt allmählich zu deren Rand-: bereich hin zu. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schließt der auf der Innenwandung der Frontschale ausgebildete Leuchtschirm^

mehrere Leuchtstoffpunkte und einen nicht zum Leuchten anregbare Substanz ein, die in die Lückengebiete zwischen den Leuchtstoffpunkten aufgebracht ist. Ein aus der Elektronenstrahlkanone austretender Elektronenstrahl trifft auf die Leuchtstoffpunkte durch die Farbauswahlelektrode vom Lochmaskentyp auf, die eine Vielzahl von kreisförmigen Perforationen aufweist. Die allmähliche Vergrößerung des Abstandes D bei einer Farbauswahlelektrode vom

in
Lochmaskentyp ist schematisch/der Fig. 6 dargestellt.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Leuchtschirm eine Vielzahl von Leuchtstoffstreifen und zum Leuchten anregbare Substanz auf, die in den Lückenbereichen zwischen den Streifen aufgebracht ist. Dabei besteht die Farbauswahlelektrode aus einer Vielzahl von streifenförmig ausgebildeten Perforationen für den Durchtritt des Elektronenstrahls, wobei jede Perforation mit Hilfe von Brücken unterteilt ist.Wenn die Leuchtstoffstreifen längs der vertikalen Ablenkrichtung z.B. über die gesamte Innenfläche der Frontschale ausgebildet sind und die Längsrichtung der streifenförmigen Perforationen so gewählt ist, daß sie mit der vertikalen Ablenkrichtung zusammenfällt,

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ist der Elektronenstrahl gegenüber Störungen durch das magnetische Erdfeld geschützt.

Um die mechanische Festigkeit der Farbauswahlelektrode zu verbessern und die Erzeugung von unerwünschter Reflexions- und Sekundärelektronen zu vermeiden.weist jede der streifenförmigen Perforationen einen dem Leuchtschirm zugewandten Teil und einen der Elektronenstrahlkanone zugewandten Teil auf die gegeneinander versetzt sind, wobei die Versetzung in der Mitte der Farbauswahlelektrode gleich Null ist und stetig zum Randbereich der Farbauswahlelektrode hin zunimmt. Auch weist jede der streifenförmigen Perforationen im bezüglich der Mittellinie der Farbauswahlelektrode oben liegenden Bereich ein oberes Endeauf, das sich in einen dem Leuchtschirm zugewandten Teil der Brücke hinein erstreckt, und zwar mit allmählicher Erstreckung zum Randbereich der Farbauswahlelektrode hin; gleichzeitig weist jede der streifenförmigen Perforationen im bezüglich der Mittellinie der Farbauswahlelektrode unten liegenden Bereich ein unteres Ende auf, das sich

; in einen dem Leuchtschirm zugewandten Teil der Brücke hinein er- ! streckt, und zwar mit allmählicher Erstreckung zum Randbereich der Färbauswählelektrode hin. Die Kurven A und B der Fig. 7 zeigen die oberen und unteren Grenzwerte für den Abstand D. Im Falle einer 20 Zoll-Farbbildröhre wird die Beziehung zwischen dem Abstand D und dem Abstand r von der Mitte der Farbauswahlelektrode durch die folgende Tabelle angegeben:

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r (nun)	D (,u m)	B
ο	A	0
50	20	2
100	31	17
150	42	30
200	53	43
220	65	50
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Wenn die Perforationen 15 der Farbauswahlelektrode so ausgelegt sind, wird beim Ablenken des Elektronenstrahls zum Randbereich der Farbauswahlelektrode hin dieser nicht auf die Innenwandung der Perforationen 15 auftreffen, so daß keine reflektierten Elektronen auftreten und Sekundärelektronen erzeugt werden. Daher führt eine Vergrößerung des Abstandes D zwischen den Achsen 16 und 17 der vorderen und hinteren Bereiche der Löcher der Loch- \ maske leicht zu einer Befriedigung der Gleichung (1)_; wodurch die

Farbreinheit-charakteristik der Farbbildröhre deutlich verbessert

j wird.

Obwohl nur diejenigen Bauelemente der Farbbildröhre gezeigt und beschrieben worden sind, die zum Verständnis der vorliegenden Erjfindung unbedingt erforderlich sind, so sollte doch klar sein, daß noch andere Elemente, wie z.B. Ablenkspulen, der Röhre zugeordnet sind. -11-

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Claims

Dipl !,, . . . . " " ·>■;:: ^. nrutr München 2, tViozcr-straße 2.T efor. Hitachi Limited 5-1,1-chome, Marunouchi 27. Dezember 1972 Chiyoda-ku,Tokyo,Japan Anwaltsakte M-2475 Patentansprüche

1. Farbbildröhre vom Matrix-Typ mit Nachfokussierung mit einer Frontschale, einem auf der Innenfläche der Frontschale ausgebildeten Leuchtschirm einschiießJxh einer Vielzahl von Leuchtstoffbereichen, von denen jeder kleiner als der Durchmesser eines auffallenden Elektronenstrahls ist und in deren Lückenbereichen eine nicht zum Leuchten anregbare und lichtabdeckende Substanz aufgebracht ist, einem Hals, einer in dem Hals angeordneten Elektronenstrahlkanone für die Erzeugung des Elektronenstrahls, einem sich zwischen Frontschale und Hals erstreckenden Trichter und einer Farbauswahlelektrode, die infolge einer Vielzahl von Perforationen für den Durchlaß des Elektronenstrahls ein Elektronenstrahldurchlaßverhältnis von mehr als 40% aufweist und in der Nähe des Leuchtschirms angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Perforationen (15) einen den Leuchtschirm (5) zugewandten Teil und einen der Elektronenstrahlkanone (7) zugewandten Teil aufweist und die Achsen (16;17) der beiden Teile gegeneinander versetzt sind,

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wobei die Versetzung (D) in der Mitte der Farbauswahlelektrode (6) im wesentlichen gleich Null ist und zum Randbereich der Farbauswahlelektrode hin zunimmt.

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rjuidbereich der Farbauswahlelektrode (6) die Achsen (16) der Perforationsteile, die der Elektronenstrahlkanone (7) zugewandt sind, näher zur Mitte der Farbauswahlelektrode liegen als die Achsen (17) der Perforationsteile, die dem Leuchtschirm (5) zugewandt sind.

3. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen jeweils eine zum Randbereich der Farbauswahlelektrode (6) hin geneigte Wandung aufweisen, wobei die Neigung durch die folgende Gleichung: T s (t - s) tan θ definiert ist, in der T die Projektion der geneigten Wandung der Perforation auf die Oberfläche der Farbauswahlelektrode (6) darstellt, t die Dicke der Farbauswahlelektrode ist, s die Dicke des Wandungsbereiches der Farbauswahlelektrode darstellt, der nicht geneigt ist und t der Neigungswinkel des Elektronenstrahls (11) bezüglich der Farbauswahlelektrode (6) ist.

4. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (15) kreisförmig sind.

5. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Perforationen streifenförmig sind.

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6. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Leuchtschirm (5) zugewandte Breite der Perforation kleiner ist als der Abstand der Perforationen.

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