DE2222156A1 - Farbfernsehwiedergabeeinrichtung - Google Patents

Description

RCA 65633
7386-72/Dr.v.B/Ro.

RCA Corporation, Hew York/ N.Y., V.St.A.

Farbfernsehwiedergabeeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfernsehbildröhre, welche eine Frontplatte, auf der ein Leuchtschirm mit Gruppen aus drei verschiedenen Farbleuchtstoffelementen angeordnet ist, einer Strahlerzeugungssystemanordnung, die drei in einer horizontalen, zum Leuchtschirm im wesentlichen senkrecht verlaufenden Ebene liegende und zum Leuchtschirm hin konvergierende Elektronenstrahlbündel liefert, und eine Lochmaske, deren Löcher bezüglich der Gruppen aus den Farbleuchtstoff elementen ausgerichtet sind,, enthält und mit einem die Bildröhre zwischen der Strahlerzeu^- gungssystemanordnung und der Lochmaske umgebenden Ablenkspulensatz, der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen zum Ablenken der Elektronenstrahlbündel unter Bildung eines Rasters auf dem Leuchtschirm enthält.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung bei der mehrere Elektronenstrahlbündel an allen Punkten eines abgetasteten Rasters ohne Verwendung einer dyna-

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mischen Konvergenzeinrichtung im wesentlichen zur Konvergenz gebracht werden.

Die meisten derzeit gebräuchlichen Farbfernsehempfänger arbeiten mit einer Kathodenstrahlröhre, die eine Strahlerzeugungssystemanordnung enthält, welche am einen Fnde der Röhre angeordnet ist und mehrere Elektronenstrahlbündel liefert, die auf einen Bild- oder Leuchtschirm gerichtet sind, der-sich am anderen Ende der Röhre befindet und eine Vielzahl von verschiedenen Farbleuchtstoffelementen enthält. Zwischen dem Leuchtschirm und der Strahlerzeugungsanordnung ist eine Lochmaske oder irgendeine Farbwahlvorrichtung wie ein Lochgitter oder Fokussiergitter angeordnet, um die Elektronenstrahlbündel so abzuschirmen, daß jedes Bündel nur auf die zugehörigen Farbleuchtstoff elemente auftrifft. Die Elektronenstrahlbündel werden durch einen Ablenkspulensatz abgelenkt, der die Außenseite der Kathodenstrahlröhre umgibt und ein Magnetfeld liefert, das die Elektronenstrahlbündel in Form eines Abtastrasters horizontal und vertikal über den Leuchtschirm ablenkt. Diese Hauptbestandteile einer Farbfernsehwiedergabeeinrichtung v/erden gewöhnlich durch zusätzliche Einrichtungen für eine dynamische .Konvergenzkorrektur ergänzt. Die Elektronenstrahlbündel müssen nämlich an allen Punkten des abgetasteten Rasters konvergieren, da Konvergenzfehler störende Farbsäume an den Rändern der verschiedenen Bildteile der Fernsehszene zur Folge haben. Als Maß für die Konvergenzfehler kann man den Abstand der sich im Idealfall genau deckenden roten, grünen und blauen Linien eines Musters aus sich kreuzenden Linien verwenden, das durch ein entsprechendes Testsignal auf dem Bildschirm des Empfängers erzeugt werden kann.

Es ist allgemein üblich, die Elektronenstrahlbündel mit Hilfe von Permanentmagneten, die in bestimmter Lage bezüglich der Elektronenstrahlbündel um den Hals der Röhre verteilt sind, in der Mitte des Rasters statisch zur Konvergenz zu bringen. Die so eingestellte Konvergenz bleibt jedoch bei der Ablenkung der Elektronenstrahlbündel aus der Mitte des Rasters nicht er-

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halten, da der Leuchtschirm verhältnismäßig flach ist und der Abstand zwischen dem Leuchtschirm und dem Ablenkzentrum des Ablenkspulensatzes mit zunehmender Ablenkung der Elektronenstrahlbündel von der Bildschirmmitte zunimmt. Außerdem verur- . Sachen Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, wie Bildfeldkrümmung, Astigmatismus und Koma, zusätzliche Konvergenzfehler. Es ist daher allgemein üblich, eine Einrichtung vorzusehen, die die Elektronenstrahlbündel bei ihrer Rasterablenkung dynamisch zur Konvergenz zu bringen. Bei Bildröhren, deren Elektronenstrahlerzeugungssysteme eine Dreieck- oder Deltaanordnung bilden und an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, wird gewöhnlich eine elektromagnetische Konvergenzeinrichtung verwendet, die außerhalb der Röhre angeordnete Elektromagnete und innerhalb des Röhrenhalses angeordnete magnetische Polschuhe zur Verschiebung der Elektronenstrahlbündel in radialen Richtungen enthält. Die Elektromagnete werden mit zeilen- und rasterfrequenten Schwingungen gespeist, die bei der Ablenkung der Elektronenstrahlbündel die erforderlichen zeitlich veränderlichen Konvergenzfelder erzeugen. Außerdem ist es manchmal erforderlich, Schwingungen der Zeilen- und Rasterfrequenz unter Erzeugung einer mit einer rasterfrequenten Schwingung modulierten zeilenfrequenten Schwingung zu kombinieren und die resultierende Schwingung den Konvergenz-Elektromagneten oder den Wicklungen des Ablenkspulensatzes zuzuführen um eine einwandfreie Konvergenz der Elektronenstrahlbündel in den Ecken des Rasters zu gewährleisten.

Es sind auch Farbfernsehempfänger mit einer Bildröhre bekannt, deren ElektronenstrahlerZeugungsanordnung drei coplanare oder in einer gewöhnlich waagerechten Linie nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel liefert. Auch hier müssen die Elektronenstrahlbündel zur Konvergenz gebracht werden. Es ist bekannt, daß man die Bündel in horizontaler Richtung dynamisch zur Konvergenz bringen kann, indem man einer elektromagnetischen oder elektrostatischen Xonvergenzeinrichtung zeilen- oder rasterfrequente Schwingungen zuführt. Es ist auch eine Einrichtung bekannt, bei der die Elektronenstrahlbündel mit Hilfe

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des Ablenkspulensatzes zur Konvergenz gebracht werden. Xienn jedoch der Ablenkspulensatz für diesen Zweck ausgelegt wird, müssen andere Abbildungsfehler des Ablenkspulensatzes, wie der Komafehler, korrigiert werden. Der Aufwand für die dynamische Korrektur des Komafehlers hebt aber den Vorteil praktisch auf, der durch die Einsparung der dynamischen Horizontalkonvergenzeinrichtung erzielt werden kann.

Fs ist weiterhin bekannt, daß die störenden Einflüsse von Koma- und Konvergenzfehler dadurch verringert werden können, daß man den Abstand zwischen den nebeneinander liegenden "lektronenstrahlbündeln in der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes herabsetzt. Dies kann durch Verringerung des Abstandes zwischen den benachbarten bündelformenden Elementen der Elektronenstrahlbündelerzeugungsanordnung erreicht werden. Mit abnehmendem Abstand der nebeneinander liegenden Elektronenstrahlbündel in der Äblenkebene muß jedoch auch die Transmission der Lochmaske für die Elektronenstrahlbündel herabgesetzt werden, um die Schirmtoleranz zwischen den fluoreszierenden Flecken und den auf den Leuchtschirm aufgebrachten Leuchtstoffelementen einzuhalten. Mit abnehmender Maskentransmission sinkt jedoch auch die Lichtstärke der Bildröhre. Hieraus folgt, daß das Endergebnis unannehmbar ist, wenn das Bild die unter normalen Betrachtungsbedingungen zu fordernde Helligkeit nicht aufweist, auch wenn durch in einer Ebene nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel mit relativ geringen Abständen eine einwandfreie Konvergenz und ein tragbarer Komafehler erreicht werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung anzugeben, die ohne Einrichtungen zur dynamischen Konvergenz und Komakorrektur auskommt, trotzdem jedoch ein Bild mit einer für kommerzielle Maßstäbe ausreichenden Helligkeit liefert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung gelöst, welche eine Farbfernsehbildröhre mit einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung, die drei in einer Linie nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel

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liefert, eine die Bündel abschirmende Lochmaske, und eine Vielzahl von verschiedenen Farbleuchtstoffelementen, die auf einem Bild- oder Leuchtschirm angeordnet sind, enthält. Die Elektronenstrahler zeugungsanordnung ist so ausgelegt, daß sich in einer Ablenkebene eines Ablenkspulensatzes ein vorgegebener maximaler Abstand zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln ergibt. Der Ablenkspulensatz umgibt das Äußere der Bildröhre und gestattet es, die Elektronenstrahlbündel rasterartig über den Leuchtschirm abzulenken. Die Ablenkwicklungen des Ablenkspulensatzes sind so bemessen, daß sie einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus erzeugen. ■

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Leuchtschirm der Bildröhre aus sich wiederholenden Gruppen von drei benachbarten verschiedenen Farbleuchtstoffstreifen. Die für diesen Leuchtschirm verwendete Lochmaske hat eine Vielzahl von schlitz- oder langlochförmigen Öffnungen, die kollinear zu den Leuchtstoffstreifen verlaufen und die Anregung der jeweiligen Leuchtstoffstreifen durch eine relativ große Anzahl von Elektronen erlauben, so daß sich eine hohe Lichtstärke ergibt.

Die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung enthält vorzugsweise mindestens eine gemeinsame bündelformende Elektrode mit drei Öffnungen zur Ausrichtung der drei Bündel.

Bei einer anderen Ausführungsform enthält die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung magnetische Abschirmelemente, die den T-7eg der beiden äußeren Elektronenstrahlbündel umgeben und diese gegen einen Teil des Ablenkfeldes abschirmen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Draufsicht auf eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung des resultierenden magnetischen Ablenkfeldes, das durch den Ablenkspulensatz der in Fig. 1

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dargestellten Einrichtung erzeugt wird;

Fig. 3a und 3b die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel der Einrichtung gemäß Fig. 1 unter dem Einfluß des in Fig. 2 dargestellten Ablenkfeldes;

Fig. 4 die Windungsverteilung eihes toroidgevzickelten Ablenkspulensatzes für die Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 5 eine Elektronenstrahlerzeugungsanordnung für die Einrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 6 eine Lochmaske und Leuchtschirmanordnung, wie sie bei der Bildröhre der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung Verwendung finden können.

Fig. 1 zeigt eine Farbfernsehwiedergabeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht und im Längsschnitt. Die Einrichtung enthält eine Farbfernsehbildröhre 10 mit einem evakuierten Glaskolben 11. Der vordere Teil des Kolbens 11 bildet einen Bildschirm und eine Frontplatte, auf deren Innenseite eine Vielzahl von roten, grünen und blauen Leuchtstoffelementen 13, 13a und 13b aufgebracht ist. Bei den Leuchtstoffelementen ist in der Röhre eine Lochmaske 14 angeordnet, die eine Vielzahl von Löchern 15 aufweist. Die Löcher 15 sind bezüglich der Leuchtstoffelemente so ausgerichtet, daß die verschiedenen Farbleuchtstoffelemente nur jeweils von den zugehörigen Elektronenstrahlbündeln getroffen werden können. Im anderen Ende des Kolbens 11 befindet sich eine Elektronenstrahler zeugungsanordnung 16, die drei coplanare, nebeneinander liegende Elektronenstrahlbündel liefert. Die Elektronenstrahler zeugungsanordnung 16 ist so konstruiert, daß die beiden äußeren Elektronenstrahlbündel mit den mittleren Elektronenstrahlbündel an einem Punkt in der Mitte des Leuchtschirmes konvergieren. Die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung wird in Verbindung mit Fig. 5 weiter unten noch genauer erläutert v/erden.

Ein sich erweiternder Teil des Glaskolbens 11 ist von einem Ablenkspulensatz 17 umgeben, der von nicht dargestellten Ablenkstromquellen gespeist wird und ein Magnetfeld erzeugt, durch

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das die Elektronenstrahlbündel unter Bildung eines Rasters über den Leuchtschirm abgelenkt werden. Der Ablenkspulensatz 17 wird noch in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 erläutert.

Hinter dem Ablenkspulensatz 17 ist auf dem Hals des Glaskolbens 11 eine Einrichtung zur Einstellung der statischen Konvergenz angeordnet. Die statische Konvergenzeinrichtung 18 enthält Magnete, deren Lagen so verstellbar sind, daß etwaige Richtungsfehler der Elektronenstrahlbündel kompensieren und die nicht abgelenkten Elektronenstrahlbündel in einem Punkt in der Mitte des Leüchtschirms zur Konvergenz gebracht werden können. Eine Einrichtung zur Einstellung der statischen Konvergenz für ein Strahlerzeugungssystem, das drei in einer Ebene liegende Elektronenstrahlbündel liefert, ist an anderer Stelle beschrieben. Hinter der Konvergenzeinrichtung 18 befindet Sich eine Einrichtung 19 zur Einstellung der Farbreinheit, die in üblicher Weise aufgebaut sein kann und bewirkt, daß die Elektronenstrahlbündel jeweils auf die zugehörigen Farbleuchtstoffelemente auftreffen.

Wie noch in Verbindung mit der Beschreibung der Teile der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung erläutert werden wird, wirken der Äblenkspulensatz 17 und die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 16 so zusammen, daß an allen Punkten des abgetasteten Rasters eine annehmbare Konvergenz der drei Elektronenstrahlbündel gewährleistet ist, ohne daß hierfür zusätzliche Einrichtungen für die dynamische Konvergenz der Bündel oder für die Korrektur von Koraafehlern erforderlich wären.

Fig. 2 zeigt das vorherrschende magnetische Ablenkfeld, das durch den in Fig. 1 dargestellten Äblenkspulensatz 17 erzeugt wird. Das Horizontal- und Vertikalablenkfeld ändert sich zwar ungleichförmig von Punkt zu Punkt entlang der Längsachse der Röhre, der resultierende Effekt des Feldes laßt sich jedoch aus Fig. 2 entnehmen. Das Ablenkfeld, das die Elektronenstrahlbündel in horizontaler Richtung ablenkt und durch zwei Eorizontalablenkspulen erzeugt wird, ist durch die im wesentlichen vertikal verlaufenden, ausgezogen gezeichneten Flußlinien 21

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dargestellt. Man beachte, daß dieses Magnetfeld kissenförirdg ist und daß die Flußlinien bei Betrachtuna von der Mitte der Figur aus konvex sind. Dieses horizontale Ablenkfeld erzeugt in den Elektronenstrahlbündeln einen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus.

In Fig. 2 sind außerdem gestrichelt Flußlinien 22 dargestellt, die das Magnetfeld zum Ablenken der Elektronenstrahlbündel in senkrechter Richtung darstellen. Dieses Feld wird durch zwei Vertikalablenkspulen des Ablenkspulensatzes 17 erzeugt. Man beachte, daß das Vertikalablenkfeld im wesentlichen tonnenförmig ist, d.h. die Flußlinien sind bei Betrachtung von der Mitte der Figur aus konkav. Das vertikale Ablenkfeld erzeugt einen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus der Elektronenstrahlbündel. Warum diese speziellen Ablertkfeider erzeugt werden, wird in Verbindung mit Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt die Konvergenz der Elektronenstrahlbündel der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung unter dem Einfluß des in Fig. 2 dargestellten Ablenkfeldes. In Fig. 3a ist die relative Lage des Grün-, Rot- und Blau-Bündels 20a, 20b bzw. 20c in der Ablenkebene C (Fig. 1) des Ablenkspulensatzes bei Betrachtung vom bildschirmseitigen Ende der Bildröhre aus dargestellt. Fig. 3b zeigt in übertriebener Form die Konvergenzverhältnisse der Elektronenstrahlbündel in den Ecken des abgetasteten Rasters und längs der vertikalen und horizontalen Ablenkachse 25 bzw. 26. Es sei darauf hingewiesen, daß jedes Elektronenstrahlbündel mehrere Leuchtstoffelemente einer speziellen Farbe gleichzeitig beaufschlagt. Die Leuchtstoffelemente sind selbstverständlich voneinander getrennt, dies ist jedoch in Fig. 3b, die die Konvergenz der ganzen Bündel in verschiedenen Bereichen der Frontplatte zeigt, nicht dargestellt.

In der Mitte des Rasters konvergieren das Grün-, Rotund Blau-Bündel. Diese Mittenkonvergenz ist durch die Ausrichtung der Elektronenstrahlbündel infolge des Aufbaus des Strahlerzeugungssystems und durch die Wirkung der statischen Konvergenzeinrichtung 18 (Fig. 1) gewährleistet. Längs der horizontalen

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Ablenkachse 26 sind das Grün-, Rot- und Blau-Bündel unterkonvergiert dargestellt, d.h. die Bündel sind längs der Horizontalachse voneinander getrennt und ihre Reihenfolge ist die gleiche wie die der in Fig. 3a dargestellten Bündel in der Ablenkebene» Diese Verhältnisse gelten für beide Seiten des Rasters längs der Horizontalachse. Die Unterkonvergenz der"Bündel nimmt selbstverständlich von dem dargestellten Extremwert am Rand zur· Mitte des Rasters hin ab, wo die Bündel ja genau konvergieren. Die Unterkonvergenz der horizontalen Bündel hat ihre Ursache in dem in Fig. 2 dargestellten speziellen Horizontalablenkfeld.

An den Enden der vertikalen Achse 25 in Fig. 3b sind das Rot-, Grün- und Blau-Bündel überkonvergiert dargestellt, d.h. daß sich das Blau-Bündel und das Grün-Bündel an irgendeiner Stelle gekreuzt haben und diese Bündel an der die Leuchtstoffelemente enthaltenden Frontplatte auf den zu ihrer Orientierung ±i der Ablenkebene des Ablenkspulensatzes entgegengesetzten Seiten liegen. Diese Überkonvergenz der Bündel längs der Vertikalachse nimmt mit den Abstand zur Mitte des Rasters, wo die Bündel konvergieren, ab. Sie hat ihre Ursache in dem in Fig. 2 dargestellten speziellen Vertikalablenkfeld. Die beschriebenen Konvergenzverhältnisse der Bündel haben ihre Ursache darin, daß der Ablenkspulensatz so ausgelegt ist, daß er einen gewissen negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und einen gewissen positiven vertikalen isotropen Astigmatismus aufweist. Wenn auch bei dem dargestellten Beispiel längs der vertikalen Achse eine Überkonvergenz der Bündel und längs 'der horizontalen Achse eine Unterkonvergenz der Bündel dargestellt ist, kann man selbstverständlich eine annehmbare Konvergenz im Raster als Ganzes auch init anderen Konvergenzfehlern längs der Achsen erreichen.

Es hat sich herausgestellt, daß man die Elektronenstrahlbündel durch entsprechende Bemessung des Astigmatismus der Ablenkspulen in den Ecken des Rasters und auch an allen anderen Punkten des Rasters im wesentlichen zur Konvergenz bringen kann, wie es beispielsweise in Fig. 3b dargestellt ist. Bei der Konvergenz der Blektronenstrahlbündel in der oberen rechten Ecke

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-lO-des Rasters gemäß Fig. 3b sind der Blau-Strahl und der Grün-Strahl An vertikaler Richtung etwas bezüglich des Rot-Strahls versetzt. In der oberen linken Ecke sind der Blau-Strahl und der Grün-Strahl vom Rot-Strahl in der entgegengesetzten Richtung wie in der rechten oberen Ecke versetzt. Die sich dadurch auf das Raster ergebende Wirkung wird als Trapezverzerrung bezeichnet/ d.h. daß die Raster nicht rechteckig sondern etwas trapezförmig sind. Bisher hat man versucht, Linienfokus-Ablenkspulensätze herzustellen, die im Idealfall eine Konvergenz der Elektronenstrahlbündel längs der Ablenkachsen bewirken, dabei trat jedoch im allgemeinen ein Trapezfehler unannehmbarer Größe in den Ecken auf und für die Konvergenzverhältnisse in den Ecken waren außerdem eine horizontale Trennung sowie eine verhältnismäßig große vertikale Trennung der Bündel typisch.

Ein idealer Linienfokus-Ablenkspulensatz hat negativen horizontalen isotropen Astigmatismus und positiven vertikalen . isotropen Astigmatismus. Dieser Typ von Astigmatismus ist erforderlich um die Konvergenz der drei in einer horizontalen Linie liegenden Bündel längs der horizontalen und vertikalen Ablenkachse aufrechtzuerhalten. Die Konvergenzverhältnisse auf den Achsen sollten sich an sich auch bis in die Ecken des Rasters erstrecken und im Idealfall eine Konvergenz der Bündel an allen Punkten des Rasters ergeben. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß dieser ideale Linienfokuszustand nur mit Bildröhren realisiert v/erden kann, deren Bildschirmdiagonale eine Länge von etwa 36 cm oder weniger hat. Bei Bildröhren mit größeren Bildschirmdiagonalen läßt sich ein solcher Linienfokuszustand nicht realisieren und es tritt ein Trapezfehler auf, wie er in Verbindung mit Fig. 3b erläutert worden ist. Wenn ein solcher Trapezfehler vorhanden ist, müssen der positive und der negative Astigmatismus durch geeignete Wahl der Windungsverteilung in den Wicklungen so zwischen die Vertikal- und Horizontalablenkspulen aufgeteilt werden, daß an allen Punkten des Rasters wenigstens annähernd Konvergenz eintritt.

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Mit "annähernder Konvergenz" sollen hier Konvergenzverhältnisse bezeichnet werden, die für kommerzielle Maßstäbe annehmbar sind. Es ist allgemein üblich, daß Fernsehgerätehersteller in den Datenblättern für einen speziellen E'ernsehernpfängertyp die für die Konvergenzfehler einzuhaltenden Grenzen angeben. Selbstverständlich sollen die Konvergenzfehler immer so klein wie möglich gehalten werden, infolge der Herstellungstoleranzen ist es jedoch in der Praxis unmöglich,, die. Konver-. genzfehler zu Null zu machen. Gemäß der Spezifikationen eines bestimmten Herstellers sollen die Konvergenzfehler der Elektronenstrahlbündel in einem Abstand von 12,5 mm von den Rändern des Rasters bei einer Bildröhre mit einer Diagonale von 38 cm kleiner als 1,25 mm sein. Diese Toleranzgrenze nimmt mit zunehmenden Bildschirmabmessungen zu und beträgt dann bei einer Bildschirmdiagonale von 63,5 cm etwa 1,57 mm.

Wegen der Herstellungstoleranzen, insbesondere der Exemplarstreuung bei der Farbfernsehbildröhre und dem Ablenkspulensatz, schwankt die Verteilung der Konvergenzfehler von Empfänger zu Empfänger. Eei vielen Empfängern sind die Konvergenzfehler wesentlich kleiner als der zulässige Grenzwert von 1,25 mm. Andererseits treten bei manchen Empfängern, die mit Bauteilen aus der gleichen Serie hergestellt worden sind, größere Konvergenzfehler auf. Bei durch den Handel tatsächlich vertriebenen Empfängern sind sogar Konvergenzfehler über 3,2 mm festgestellt worden. Der Begriff "im wesentlichen konvergent" soll hier Konvergenzfehler von höchstens 3,2 mm bedeuten. Die Konvergenzfehler der Bündel können anhand der Trennung der sich im Idealfall deckenden roten, blauen und grünen Linien eines Gitters aus sich kreuzenden Linien beobachtet werden, das bei der Speisung des Empfängers mit einem entsprechenden Testsignal auf dem Bildschirm erscheint. Es ist zwar möglich, daß infolge von Herstellungstoleranzen bei den Ablenkspulensätzen und Bildröhren in Kombination mit einer nicht optimalen Montage Konvergenzfehler bis zu 3,2 mm auftreten, dies ist jedoch ein Ausnahmefall und zeigt, daß die Lehren der Erfindung nicht

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richtig beachtet, worden sind.

Der auch an anderer Stelle noch eingehend beschriebene Ablenkspulensatz erzeugt ein Ablenkfeld, das die Elektronenstrahlbündel an allen Punkten des Rasters dadurch im wesentlichen konvergent macht, daß den Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen ein gewisser Astigmatismus zugeteilt wird.

Fig. 4 zeigt die Mndungsverteilung bei einen Toroidablenkspulensatz der eine Konvergenz der in Fig. 3b dargestellten Art bewirkt. Der Ablenkspulensatz enthält Leiter 31, die zwei Vertikalablenkspulen bilden und Leiter 32, die zwei Horizontalablenkspulen bilden, und die toroidartig um einen Ferritkern 30 gewickelt sind. Die verbindenden, den Strom zurückleitenden Leiterteile verlaufen längs der Außenseite des Ferritkerns 30.

Fig. 5 zeigt eine Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 16, die bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Die Anordnung 16 hat drei getrennte Kathoden 35a, 35b und 35c zum Erzeugen der drei Elektronenstrahlbündel. Die von den Kathoden emittierten Elektronen werden durch die übrigen Elektroden beschleunigt, gebündelt und fokussiert, nämlich durch eine Gl-Elektrode 36, eine G2-Elektrode 37, eine G3-Elektrode 38 und eine G4-Elektrode 39. Die Kathoden und die anderen Elektroden sind über nicht dargestellte Glasperlen und Haiterungsstreifen in der vorgesehenen Lage in Bezug aufeinander gehaltert. Die drei Elektronenstrahlen, die von der Anordnung 16 erzeugt werden, konvergieren in der Mitte der Frontplatte 12 wenn das durch den Ablenkspulensatz erzeugte Ablenkfeld den Wert Null hat. Für diese Konvergenz sind die Ausrichtung und Abstände der verschiedenen Elektroden, insbesondere der G3- und G4-Elektroden in Bezug aufeinander wesentlich. Es sei bemerkt, daß die auf die Kathoden folgenden Elektroden alle drei Öffnungen aufweisen und allen drei Elektronenstrahlbtindeln gemeinsam sind. Eine solche "monolithische" Konstruktion erleichtert den Aufbau einer Präzision-Strahlerzeugungssystemanordnung, die die Elektronenstrahlen mit der gewünschten Ausrichtung, insbesondere in

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der Vertikalrichtung, liefert, eriiebXicht. Die Abstände der öfff nungen in. der <33~ und der G4-»Elektrode in Bezug aufeinander bewirken, daß die beiden aufienlJLegenden FlektronenstrahlMindel in der Mitte des Leuchtschirms konvergieren. Kleine Fehler in der Ausrichtung der ,Elektronenstra-hlbündel und damit in der Konvergenz in der Bildschirmniitte werden durch, entsprechende Einstellung der oben erwähnten statischen Konvergenzeinrichtung konvergiert. ' '-'■ ' · ' P''

Bei größeren Farbbildröhren,, z.B. bei Röhren mit einer Bildschirmdiagonale von 38 cm und darüber kann eiiie Komakorrektur wünschenswert sein um zu erreichen, daß die durch die beiden außenliegenden Elektronenstrahlbündel geschriebenen Raster die gleiche Größe haben, wie das durch den mittleren Strahlauf dem Bildschirm geschriebene Bündel. Bei einem AMeftkSpulensatz kann ein Komafehler auftreten und wenn ein solcher Fehler vorhanden ist, tritt er umso störender in Erscheinung, }e großer der Bildschirm ist. 2ur Korrektur des Asymmetrie--" oder Kömafeh'lers ■■■ können die Austrittsöffnungen der G4-Elektrode mit iitt wesentlichen ringförmigen Abschirmungen 4Ö und '41· aus einem Material' hoher magnetischer Permeabilität, wie einer I^<Tickel-J5ise'n^Iie"ⁱ gierung, umgeben werden. Diese'Abschirmungen halten im Effekt' einen Teil des magnetischen Äbienkfeldes von den beiden äußeren Eiektronenstrahlbündeln fern und vefgleichme-Bigen 'dadurch die VJirkung des Äbienkfeldes auf die drei F.lektronenstrahlbündel,' so daß drei, gleich große Raster erzeugt werden. Eine Strahl-erzeugüngssystemanordnung dieser Art ist auch an aMeirer'Stelle noch genauer erläutert.

Es hat sich herausgestellt, daß die Abstände zwischen den, benachbarten Erlektronenstrahlbündeln einer selbstkonvergieren-, den FarbfernsehXYiedergabeeinrichtung gemäß Der Erfindung so^g:-. fältig festgelegt werden, müssen» Der minimale Abstand!; zwischen benachbarten Eiektronenstrahlbündeln. wird düKchdiei.untere Grenze der Lichtstärke der·Bildröhre bestimmt,,, bei, der Äe. Bildhelligkeit nach ausreichend ist». Bei ¥erriHfer.ting ;der . gegenseitigen Abstände:-,der' Elektronenstrahlbündal maß; J

Massentransmission herabgesetzt werden, tm die Farbreinheit aufrechtzuerhalten. Als Folge davon--nimmt die Lichtstärke der Bildröhre ab. Die untere Grenze des Abstände» zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln, bei der eine vorgegebene Bildröhre gerade noch eine ausreichende Bildhelligkeit ergibt, kann in bekannter Weise errechnet oder empirisch"ermittelt werden.

Andererseits existiert gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auch eine Grenze für den maximalen Abstand zwischen ' ■ benachbarten Elektronenstrahlbündeln. Diese Grenze-wird erreicht, wenn die Elektronenstrahlbündel durch den Ablenksptilensatz nicht mehr mit ausreichender Konvergenz an allen Punkten des Rasters abgelenkt werden können.

In Fig. 1 ist der Abstand zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln in der Ablenkebene C des Ablenkspulensatzes mit dem Buchstaben S bezeichnet. S wird in der der Strahlerzeugungssystemanordnung abgewandten Ablenkebene gemessen, der Abstand S wurde in der Praxis jedoch dadurch bestimmt, daß man eine StrahlerzeugungsSystemanordnung verwendet, bei der sich der gewünschte Abstand in einer Ebene einstellt, die auf halben Fege längs der Längsabmessung des Ablenkspulensatzes liegt. Die Abhängigkeit des Abstandes S vom Abstand der öffnungen der Strahlerzeugungselektroden der Strahlerzeugungssystemanordnung kann trigonometrisch bestimmt werden, indem man zuerst den Abstand zwischen den öffnungen und den Abstand der Ablenkspule-n.satzmi.tte von den öffnungen längs des Weges zum Bildschirm an dem die Elektronenstrahlbündel konvergieren, mißt. Die Ablenkebene C ist im . allgemeinen eine Ebene, die auf der Hälfte der Längsachse des Ablenkspulensatzes liegt und senkrecht zu dieser verläuft. Der Ablenkspulensatz ist außen am Pildröhrenkolben mit einem verhältnismäßig kleinen Abstand zwischen der Innenfläche, des Ablenkspulensatzes und dem Glaskolben montiert. Dieser Abstand liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 6,4 mm und darunter. Es wurde festgestellt, daß ein Ablenkspulensatz der beschriebenen Art zur Einstellung der optimalen Konvergenz der Elektronenstrahlbündel in Richtungen senkrecht zur Längsachse der Bild- . röhre verschoben werden kann. Zuerst wird die statische Konver-

genzeinrichtung - so ein j ust ier t,.. daß die Elektronen- trahlbündel in der Mitte des Rasters, konvergieren. Anschließend wird der Ablenkspulensatz quer zur Bildröhre bewegt, bis man die beste Konvergenz im Raster als Ganzes erhält. Der Ablenkspülensatz wird in der so ermittelten Lage dann, z.B. durch eine entsprechende Halterung., fixiert. ·

Bei der beschriebenen Einrichtung kann ein Ablenkspulensatz, bei dem die Leiterverteilung in den Ablenkwicklungen so gewählt ist, daß sich ein negativer horizontaler isotroper Astigmatismus und ein positiver vertikaler isotroper Astigmatismus ergeben, die drei Elektronenstrahlen in einem zufriedenstellenden Grade konvergent halten, solange der Abstand S nicht größer als etwa 5 mm ist. Zufriedenstellend arbeitende Farbfernsehwiedergabeeinrichtungen gemäß der Erfindung konnten unter Verwendung von Bildröhren mit Bildschirmdiagonalen von 38 und 43 cm und einem Abstand S von etwa 4 mm (0,158") realisiert werden. Mit dieser Kombination ergibt sich in Verbindung mit einer Schlitz- oder Langlochmaske auch eine ausreichende Lichtstärke. Es wurde festgestellt, daß die Einflüsse des Komafehlers, d.h. die Unterschiede in den Abmessungen der Raster der verschiedenen Farben proportional zum Quadrat des Abstandes S zunehmen. Dies ist einer der Gründe dafür, daß S nicht zu groß gemacht werden darf nur um die Lichtstärke der Röhre zu erhöhen. Wenn der Abstand S nicht größer als etwa 5 mm (0,200") ist und die BiIdschirmcfegonale nicht größer als 36 cm ist, braucht der Koma- fehler nicht korrigiert zu werden. Bei Verwendung von Bildröhren mit größeren Bildschirmabmessungen nehmen die Einflüsse des Komafehlers entsprechend zu und es ist dann zweckmäßig, Komakorrekturabschirmungen zu verwenden, wie sie in Verbindung mit Fig. 5 erläutert wurden. Anstelle des bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Toroidablenkspulensatz können selbstverständlich auch entsprechend bemessene Ablenkspulensätze mit Sattelspulen verwendet werden. Eö ist bekannt, daß der Komafehler von Sattelspulen durch die Verteilung der sattelförmigen Wicklungen am Eingangsteil an den mittleren Teil der Ablenkspulen beeinflußt werden kann. Der Astigmatismus von

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Sattelspulen läßt sich in entsprechender Weise durch die Windungsverteilung im mittleren und Austrittsteil der Ablenkspulen beeinflussen. Wegen der Beeinflußbarkeit des Komafehlers bei Sattelspulen können dann die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Komakorrekturabschirmungen unter Umständen entfallen.

Bei nanchen Ausführungsformen der Erfindung kann es wünschenswert sein, die Konvergenzfehler der Elektronenstraiilbündel oder die Einflüsse des Komafehlers dadurch zu verringern, daß man den Abstand S zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln bis zu einem Punkt herabsetzt, bei der das abgegebene Licht im Falle einer Röhre mit einem Punktrasterleuchtschirm, und einer punkt- oder kreisförmige öffnungen aufweisenden Lochmaske nicht mehr ausreichen würde. In diesem Falle kann der abgegebene Lichtstrom dann durch Verwendung einer Leuchtstoffelemen t- und Lochmaskenanordnung der in Fig. 6 dargestellten Art erhöht werden.

Die in Fig. 6 dargestellte Lochmasken- und Streifenrasterleuchtschirmanordnung kann mit Vorteil in der Bildröhre gemäß Fig. 1 verwendet werden. Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 fallen die drei Elektronenstrahlbündel 20a, 20b und 20c durch langloch- oder schlitzförmige öffnungen 15 der Lochmaske 14 auf entsprechende grün, rot und blau lumineszierende, streifenförmige Leuchtstoff elemente des Leuchtschirms 12. Eine Kombination dieser Art, bei der die langlochförmigen öffnungen collinear oder parallel zu den vertikalen, streifenförmigen Leuchtstoffelementen verlaufen, eignet sich besonders gut für eine Strahlerzeugungssystemanordnung des in Fig. 5 beschriebenen Typs, der in einer Ebene liegende Elektronenstrahlbündel liefert, da die vertikale Ausrichtung der Bündel nicht kritisch ist. Die Leuchtstoffelemente bilden ja auf dem Bildschirm einen ununterbrochenen vertikalen Streifen und die Vertikaltoleranz der Bündel braucht dementsprechend nicht besonders eingestellt zu werden, da die Bündel in Vertikalrichtung immer auf dem Leuchtstoff der gewünschten Farbe auftreffen. Durch die langlochförmigen öffnungen 15 der Lochmaske 14 kann also ein größerer Teil der jeweiligen Bündel fallen als bei kreisförmigen öffnungen, die einem Punkt-

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rasterleuchtschirm zugeordnet sind. Durch die höhere Transmission der die langlochförmigen Öffnungen enthaltenden Maske in Verbindung mit den vertikal verlaufenden Leuchtstoffelementen gemäß Fig. 6 wird also die Lichtleistung der Röhre erhöht und man kann daher mit einem verhältnismäßig kleinen Abstand S der Elektronenstrahlbündel arbeiten und bei der Ablenkung der Bündel durch den oben beschriebenen Ablenkspulensatz die Konvergenz der Bündel im wesentlichen aufrechterhalten. Im Gegensatz zu einer Delta-Strahlerzeugungssystemanordnung' ist bei der Linien-Strahlerzeungssystemanbrdnuncj die bei der Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird, keine dynamische Konvergenz erforderlich und es tritt dementsprechend auch kein "Degruppierungsfehler, also eine Vergrößerung¹ der Abstände der drei Elektronenstrahlbundel bei der Ablenkung aus der Rastermitte,· auf. Die Optik für das Aufkopieren der Leuchtstoffelemente Wird dadurch nicht unerheblich vereinfacht. ' ■

Die beschriebene Einrichtung hat den Vorteil, daß keine dynamische Korrektur von Konvergenzfehlern und Komaeffekten erforderlich ist. Da die Konvergenzfehler und die Einflüsse' des Koma fehler s» mit zunehmender Bildschirmgröße zunehmen, eignet sich die Erfindung besonders für Farbferrtsehbildröhren mit in einer Ebene verlaufenden IHlektronenstrahlhündeln und Bildschirmdiagonalen von 58 und 63 cm. unter Umständen kann es dabei jedoch wünschenswert sein, die Selbstkonvergenz durch eine vereinfachte dynamische Konvergenzeinrichtung zu unterstützen. Dabei kann man elektrostatische öder elektromagnetische Konvexgenzeinrichtungen verwenden, die im Halsbereich der Bildröhre angeordnet sind und entweder nur mit zeiienfrequenten öder nur mit rasterfrequenten Signalen gespeist werden. Wenn nan beispielsweise bei einer Strahlerzeügüngssystemariordnung mit in einer Ebene liegenden Elektronenstrahlen der oben beschriebenen Art lediglich mit einer horizontalen dynamischen Konvergenzkorrektur arbeitet, ist auch bei Bildröhren mit größeren BiIdschirmdurchmessern an allen Punkten des Rasters eine zuffiedehsteilende Strahlkonvergenz gewährleistet.

Claims (3)

1. - 18 Pa tentansprüche

   \Λ Far'jfernsehwiedergabeeinrichtung mit einer Farbfernsehbildröhre, v;elche eine Frontplatte, auf der ein Leuchtschirm mit Gruppen aus drei verschiedenen Farbleuchtstoffelementen angeordnet ist, eine Strahlerzeugungssystemanordnting, die drei in einer horizontalen und zum Bildschirm im wesentlichen senkrechten Ebene liegende und zum Leuchtschirm hin konvergierende Elektronenstrahlbündel liefert, und eine Lochmaske, deren Löcher bezüglich der Gruppen aus den Farbleuchtstoffelementen ausgerichtet sind, enthält und mit einem die Bildröhre zwischen der Strahlerzeugungssystemanordnung und der Lochmaske umgebenden Äblenkspulensatz, der Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen zum Ablenken der Elektronenstrahlbündel unter Bildung eines Rasters aus dem Leuchtschirm enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspulen des Ablenkspulensatzes (17) eine solche Windungsverteilung haben, daß sich ein positiver vertikaler isotroper Astigmatismus sowie ein negativer horizontaler isotroper Astigmatismus ergeben und die Elektronenstrahlbündel längs der vertikalen Achse (25) des Rasters überkonvergiert und längs der horizontalen Achse (26) des Rasters unterkonvergiert werden, und daß die Strahlerzeugungssystemanordnung (16) so ausgelegt ist, daß der Abstand (S) zwischen zwei benachbarten Elektronenstrahlbündein in einer Ebene (C), die in der Mitte zwischen den Enden des Ablenkspulensatzes (17) liegt, höchstens 5,1 mm beträgt.
2. 2.) Farbfernsehwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerzeugungssystemanordnung (16) mindestens eine gemeinsame bündelformende Elektrode (z.B. Gl in Fig. 5) mit drei öffnungen für die Elektronenstrahlbündel enthält.
3. 3.) Farbfernsehwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerzeugungssysternanordnung Abschirmelemente (40, 41) enthält, die den Weg der beiden äußeren Elektronenstrahlbündel umgeben und

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   diese beiden Bündel gegen einen Teil des Ablenkfeldes abschirmen .

   4.) Farbfernsehwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerzeugungssystemanordnung (16).so bemessen ist, daß der Abstand (S) zwischen benachbarten Elektronenstrahlbündeln (20a, 20b, 20c) in der Ablenkebene (C) im wesentlichen 4 mm beträgt. _u, 5.) Farbfernsehwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffelemente (13, 13a, 13b) die Form benachbarter, in senkrechter Richtung verlaufender Streifen haben und daß die Lochmaske (14) eine Vielzahl langloch- oder schlitzförmiger Öffnungen (15) aufweist, die parallel zu den streifenförmigen Leuchtstoffelementen verlaufen und bezüglich der Leuchtstoffelementgruppen ausgerichtet sind.

   6.) Farbfernsehwiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbleuchtstoff elemente die Form von Triaden oder Tripein haben, deren Richtung im wesentlichen senkrecht zu der die Elektronenstrahlbündel enthaltenden Ebene verlaufen und daß die Lochmaske eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die sich mit den Leuchtstoffelementgruppen decken.

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