DE4142979A1 - Elektronenkanone fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre, die insbesondere für eine höhere Auflö­ sung der Kathodenstrahlröhre sorgt, indem Schwankungen im Astigmatismus und in der Fokussierung aufgrund eines nicht gleichmäßigen magnetischen Feldes des Ablenkjoches korri­ giert werden, so daß die Punkte oder Flecken, an denen der Elektronenstrahl auf den Leuchtstoffschirm auftrifft, über den gesamten Schirm gleichförmig ausgebildet werden.

Mit der größeren und flacheren Ausbildung von Kathoden­ strahlröhren wurde der Ablenkwinkel des Elektronenstrahls von der Elektronenkanone größer. Ein größerer Ablenkwinkel führt jedoch zu einem größeren Astigmatismus aufgrund eines nicht gleichmäßigen magnetischen Feldes des Ablenkjoches und zur Ausbildung eines größeren Hofes aufgrund von Unterschie­ den in der Fokussierungsstrecke oder der Brennweite am Bild­ schirmaußenumfang in Hinblick auf die Bildschirmmitte. Da­ durch wird das Auflösungsvermögen der Kathodenstrahlröhre beeinträchtigt.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wird eine dynami-­ sche Fokussierung vorgesehen, bei der die Fokussierungsspan­ nung variiert wird, während sie mit einem Ablenksynchron­ signal des Ablenkjoches synchron ist. Dieses Verfahren kann in zwei Betriebsverfahren, nämlich ein Niederspannungs- und ein Hochspannungsbetriebsverfahren, unterteilt werden.

Die Fig. 4A und 4B der zugehörigen Zeichnung zeigen eine Elektronenkanone G, die mit dem dynamischen Niederspan­ nungsfokussierungsverfahren arbeitet. Die Elektronenkanone G besteht der Reihe nach aus einer Kathode K, einer Steuer­ elektrode G1 und einer Schirmelektrode G2, die gemeinsam eine Fronttriode bilden, sowie aus einer ersten Fokussie­ rungselektrode G3, einer zweiten Fokussierungselektrode G4′ und einer dritten Fokussierungselektrode G5, die die Elek­ tronenstrahlen fokussieren und beschleunigen, zuzüglich einer Anodenelektrode G6. Die zweite Fokussierungselektrode G4′ ist in eine erste Hilfselektrode G4a′, eine zweite Hilfselektrode G4b′ und eine dritte Hilfselektrode G4c′ unterteilt. In der ersten und der dritten Elektrode G4a′ und G4c′ sind kreisförmige Elektronenstrahldurchgangslöcher ausgebildet, während in der zweiten Elektrode G4b′ drei horizontal langgestreckte rechteckige Elektronenstrahldurch­ gangslöcher Hv ausgebildet sind. Eine statische Bildschirm­ spannung Ve liegt an der Schirmelektrode G2, der ersten Elektrode G4a′ und der dritten Elektrode G4c′. Eine Fokus­ sierungsspannung Vf, die höher als die statische Bildschirm­ spannung Ve ist, liegt an der ersten und der dritten Fokus­ sierungselektrode G3 und G5. Die statische Bildschirmspan­ nung Ve, die niedriger als die statische Fokussierungsspan­ nung Vf ist, liegt an der ersten und der dritten Hilfselek­ trode G4a′ und G4c′ der zweiten Fokussierungselektrode G4′. Eine parabolische dynamische Fokussierungsspannung Vd liegt an der zweiten Hilfselektrode G4b′ synchron mit dem Verti­ kal- und dem Horizontalsynchronsignal des Ablenkjoches und hat die statische Bildschirmspannung Ve als Basisspannung.

Wenn bei der herkömmlichen Elektronenkanone G mit dyna­ mischer Niederspannungsfokussierung die Elektronenstrahlen nicht zum Außenumfang des Bildschirmes der Kathodenstrahl­ röhre abgelenkt werden, d. h., wenn sie zur Mitte des Leucht­ stoffschirmes gelenkt werden, dann liegt die niedrigste dynamische Fokussierungsspannung Vd (Vd=Ve) an der zweiten Elektrode G4b′ der zweiten Fokussierungselektrode G4′. Die Elektronenstrahlen, die somit durch die zweite Fokussie­ rungselektrode G4′ gehen, behalten ihre Querschnittsform und bilden kreisförmige Elektronenstrahlpunkte oder -flecken in der Mitte des Bildschirmes.

Wenn die von der Kathode K ausgesandten Elektro­ nenstrahlen durch das Ablenkjoch zum Außenumfang des Bild­ schirmes abgelenkt werden, dann wird die dynamische Fokus­ sierungsspannung Vd nach Maßgabe der Horizontal- und Ver­ tikalsynchronsignale geändert und auf einen Wert angehoben, der größer als der der statischen Fokussierungsspannung Ve ist (Vd<Ve). Diese höhere Fokussierungsspannung Vd liegt an der zweiten Elektrode G4b′. In dieser Weise ist eine starke Zerstreuungslinse vertikal durch die horizontal lang­ gestreckten rechteckigenElektronenstrahldurchgangslöcher Hv in der zweiten Fokussierungselektrode G4′ zwischen der er­ sten und der dritten Fokussierungselektrode G3 und G5 gebil­ det. Die Elektronenstrahlen, die durch die horizontal lang­ gestreckten Elektronenstrahldurchgangslöcher gehen, haben einen vertikal langgestreckten Querschnitt. Wenn die Elek­ tronenstrahlen durch das nicht gleichmäßige magnetische Feld des Ablenkjoches verzerrt werden und am Umfang des Bild­ schirmes landen, werden kreisförmige Elektronenstrahlpunkte oder -flecken gebildet.

Durch die Verwendung einer dynamischen Fokussie­ rungsspannung Vd, die an der zweiten Elektrode G4b′ liegt, kompensiert die Elektronenkanone G mit dynamischer Nieder­ spannungsfokussierung den Astigmatismus der Flecken des Elektronenstrahls, der auf dem Bildschirm landet, wenn der Elektronenstrahl zum Außenumfang des Bildschirmes abgelenkt wird. Diese Kompensierungswirkung ist jedoch zu klein, um ein scharfes Bild über den gesamten Bildschirm zu erzielen.

Durch die Erfindung soll daher eine Elektronenka­ none für eine Kathodenstrahlröhre geschaffen werden, die die Fokussierungsspannung synchron mit dem Ablenksignal eines Ablenkjoches so variiert, daß die horizontale und vertikale Starke eines Hilfslinsensystems variiert und Verzerrungen und die Fokussierungsstrecke der Elektronenstrahlen, die auf dem Bildschirm landen, kompensiert werden, so daß über den gesamten Bildschirm kein Hof gebildet wird.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre eine Kathode, eine Steuerelek­ trode und eine Schirmelektrode, die eine Fronttriode bilden, wenigstens drei Fokussierungselektroden, die das Hauptlin­ sensystem bilden, und eine Anodenelektrode, wobei die mitt­ lere Elektrode unter den drei Fokussierungselektroden in eine erste, eine zweite und eine dritte Elektrode unterteilt ist, eine erste dynamische Spannung synchron mit den Ver­ tikal- und Horizontalablenksignalen an der ersten und der dritten Hilfselektrode liegt, eine zweite dynamische Span­ nung synchron mit dem Ablenksignal an der zweiten Hilfselek­ trode liegt und eine statische Fokussierungsspannung, die größer als das Maximum der ersten und der zweiten dynami­ schen Spannung ist, an der ersten und der dritten Fokussie­ rungselektrode liegt, zwischen denen die mittlere Fokussie­ rungselektrode angeordnet ist.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung naher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A in einer Teilschnittansicht die Spannungen, die an dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elek­ trodenkanone für eine Kathodenstrahlröhre liegen,

Fig. 1B eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh­ rungsbeispiels der zweiten Fokussierungselektrode in Fig. 1A,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der zweiten Fokussierungselektrode in Fig. 1A,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Elektronenstrahls, der durch die Hauptlinse des Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre gegangen ist,

Fig. 4A eine Teilschnittansicht einer herkömmlichen Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre, und

Fig. 4B eine perspektivische Ansicht der zweiten Fokussie­ rungselektrode in Fig. 4A.

Das in den Fig. 1A und 1B dargestellte Ausführungsbei­ spiel der erfindungsgemäßen Elektronenkanone GA ist der Reihe nach aus einer Kathode K, einer Steuerelektrode G1 und einer Schirmelektrode G2, die eine Fronttriode bilden, sowie einer ersten Fokussierungselektrode G3, einer zweiten Fokus­ sierungselektrode G4 und einer dritten Fokussierungselek­ trode G5, die ein Hauptlinsensystem zum Fokussieren und Beschleunigen der Elektronenstrahlen bilden, und einer Ano­ denelektrode G6 aufgebaut. Die zweite Fokussierungselektrode G4 ist in eine erste Hilfselektrode G4a, eine zweite Hilfs­ elektrode G4b und eine dritte Hilfselektrode G4c unterteilt. Kreisförmige Elektronenstrahldurchgangslöcher sind in der ersten und der dritten Hilfselektrode G4a und G4c ausgebil­ det. Vertikal langgestreckte Elektronenstrahldurchgangslö­ cher Ha sind in der zweiten Hilfselektrode G4b ausgebildet.

Ein horizontal langgestrecktes gemeinsames Elektronenstrahl­ durchgangsloch Hc, das fur die Elektronenstrahldurchgangs­ löcher H gemeinsam ist, ist auf der Elektronenstrahlaus­ gangsseite der ersten Hilfselektrode G4a ausgebildet, die der zweiten Hilfselektrode G4b gegenüberliegt.

Das gemeinsame horizontal langgestreckte Elektro­ nenstrahldurchgangsloch Hc kann durch Formpressen der ersten Hilfselektrode gemäß Fig. 1b oder durch zwei separate Bau­ teile gebildet sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Das heißt, daß die erste Hilfselektrode G4a aus einem Elektro­ denteil G4a1 mit Elektronenstrahldurchgangslöchern H für die Strahlen R, G und B und aus einem Elektrodenteil G4a2 gebil­ det sein kann, das ein horizontal langgestrecktes gemeinsa­ mes Elektronenstrahldurchgangsloch Hc′ aufweist.

In der Elektronenkanone liegt die statische Bild­ schirmspannung Ve an der Schirmelektrode G2 und liegt die statische Fokussierungsspannung Vf an der ersten und der dritten Fokussierungselektrode G3 und G5. Eine positive erste dynamische Fokussierungsspannung Vd1 liegt an der ersten und der dritten Hilfselektrode G4a und G4c der zwei­ ten Fokussierungselektrode G4 und eine negative zweite dyna­ mische Fokussierungssspannung Vd2 liegt an der zweiten Hilfseleketrode G4b. Die Basisspannung Vs der ersten dynami­ schen Fokussierungsspannung Vd1 ist gleich dem Maximum der zweiten Fokussierungsspannung Vd2. Die Bildschirmspannung Ve ist niedriger als die Basisspannung Vs, die niedriger als die Fokussierungsspannung Vf ist (Ve<Vs<Vf).

Im Unterschied zu dem Verfahren, bei dem eine Spannung an der ersten und der zweiten Hilfselektrode G4a und G4b der zweiten Fokussierungselektrode G4 liegt, kann auch eine dynamische Fokussierungsspannung mit niedrigem Potential angelegt werden. Es kann auch eine dynamische Fokussierungsspannung, die höher als die Spannung an der ersten und der zweiten Hilfselektrode ist, an die dritte Elektrode G4c gelegt werden. In Fig. 3 ist mit B die Quer­ schnittsform des Elektronenstrahls dargestellt. Durch ein derartiges Anlegen von Spannungen wird eine Vorfokussie­ rungslinse durch den Potentialunterschied zwischen der Schirmelektrode G2 und der ersten Fokussierungselektrode G3 gebildet, wird eine zusammengesetzte Uni- oder Äquipotenti­ allinse, die später beschrieben wird, durch die zweite Fo­ kussierungselektrode G4 zwischen der ersten und der dritten Fokussierungselektrode G3 und G4 gebildet, und wird eine Hauptlinse zwischen der dritten Fokussierungselektrode G5 und der Anodenelektrode G6 gebildet. Wenn jedoch ein Elek­ tronenstrahl, der von der Kathode K ausgesandt wird, durch das Ablenkjoch nicht abgelenkt wird, d. h., wenn der Elek­ trodenstrahl auf die Mitte des Bildschirmes gerichtet wird, dann bildet sich keine Linse zwischen den Hilfselektroden, da die Basisspannung Vs der ersten dynamischen Fokussie­ rungsspannung Vdl und das Maximum der zweiten dynamischen Fokussierungsspannung Vd2 an der ersten und der dritten Hilfselektrode G4a und G4c und der zweiten Hilfselektrode G4b der zweiten Fokussierungselektrode G4 jeweils liegen. Aus diesem Grunde besteht dazwischen kein Potentialunter­ schied (Vd1=Vs=Vd2). Da eine einfache Äquipotentiallinse zwischen der ersten und der dritten Elektrode G3 und G5 gebildet ist, wird ein Elektrodenstrahl, der von der Kathode K ausgeht und durch die Vorfokussierungslinse zwischen der Schirmelektrode G2 und der ersten Fokussierungselektrode G3 geht, an der einfachen Aquipotentiallinse fokussiert und beschleunigt. Anschließend geht der Elektronenstrahl durch die dritte Fokussierungslinse G5 und die Anodenelektrode G6, wo er abschließend fokussiert und beschleunigt wird. Ein Elektronenstrahl wird daher an der Vorfokussierungslinse und der Hilfslinse vorfokussiert und vorbeschleunigt und ab­ schließend an der Hauptlinse fokussiert und beschleunigt, so daß der Elektronenstrahl einen normalen kreisförmigen Quer­ schnitt hat, der einen kreisförmigen Strahlauftrefffleck in der Mitte des Bildschirmes bildet.

Wenn ein Elektronenstrahl durch das nicht gleichmäßige magnetische Feld des Ablenkjoches zum Rand des Bildschirmes abgelenkt wird, wird eine weitere Äquipotentiallinse zwi­ schen der ersten und der dritten Hilfselektrode gebildet, da die erste dynamische Fokussierungsspannung der ersten und der dritten Hilfselektrode der zweiten Fokussierungselek­ trode G4 von der zweiten dynamischen Fokussierungsspannung der zweiten Hilfselektrode verschieden ist. Die Äquipotenti­ allinse strahlt vertikal und fokussiert einen Elektronen­ strahl schwach horizontal nach Maßgabe der Elektronenstrahl­ durchgangslöcher der ersten, zweiten und dritten Hilfselek­ trode. Der Elektronenstrahl wird intensiver je weiter die Linsenposition von der Mitte des Bildschirmes entfernt ist.

Das heißt, daß die erste und die zweite dynamische Fokussierungsspannung Vd1 und Vd2 an der ersten, der zweiten und der dritten Elektrode G4a, G4d und G4c der zweiten Fo­ kussierungselektrode G4 liegen, und dadurch ein variabler Potentialunterschied erzeugt wird. Insbesondere liegt eine positive dynamische Fokussierungsspannung Vd1 an der ersten und der dritten Elektrode G4a und G4c, während eine negative dynamische Fokussierungsspannung Vd2 an der zweiten Hilfs­ elektrode G4b liegt. In dieser Weise wird eine zusammenge­ setzte Hilfsuni- oder -äquipotentiallinse zwischen der er­ sten und der dritten Fokussierungselektrode G3 und G5 gebil­ det. Es wird insbesondere eine intensive Zerstreuungslinse, die vertikal strahlt, durch die vertikal langgestreckten Elektronenstrahllöcher gebildet, die an der zweiten Hilfs­ elektrode G4b ausgebildet sind. Ein Elektronenstrahl, der durch die Linse geht, divergiert somit vertikal und wird relativ schwach horizontal fokussiert, so daß sein Quer­ schnitt in eine vertikal langgestreckte Form verformt wird.

Die positive erste dynamische Fokussierungsspan­ nung Vd1 liegt an der ersten und der dritten Hilfselektrode G4a und G4c, während die negative zweite Fokussierungsspan­ nung Vd2 an der zweiten Hilfselektrode G4b liegt. Da die horizontal langgestreckten Elektronenstrahldurchgangslöcher Hc und Hc′, die gemeinsam für die drei getrennten Elektro­ denstrahldurchgangslöcher der entsprechenden Elektrode vor­ gesehen sind, an der Innenseite der ersten und der dritten Hilfselektrode G4a und G4c, d. h. auf der Seite vorgesehen sind, die der zweiten Elektrode G4b zugewandt ist, wird eine vertikal stärkere Zerstreuungslinse gebildet, so daß sich ein größeres Seitenverhältnis des Querschnittes des vertikal langgestreckten Elektronenstrahls ergibt.

Der vertikal langgestreckte Elektronenstrahl geht durch eine Bipotentialhauptlinse, die zwischen der dritten Fokussierungselektrode G5 und der Anodenelektrode G6 gebil­ det ist, wodurch er abschließend fokussiert und beschleunigt wird, und wird durch ein Ablenkjoch so abgelenkt, daß er am Rand des Bildschirmes landet. Wenn dabei der vertikal lang­ gestreckte Elektronenstrahl durch das nicht gleichmäßige Magnetfeld des Ablenkjoches verzerrt wird und am Rand des Bildschirmes landet, bildet er einen kreisförmigen Auftreff­ fleck.

Wie es oben im einzelnen beschrieben wurde, ver­ wendet die erfindungsgemäße Elektronenkanone zwei dynamische Fokussierungsspannungen als Niederspannungsbetriebsverfah­ ren, das niedrige dynamische Fokussierungsspannungen er­ laubt, wodurch die Gefahr einer Entladung zwischen den Elek­ troden stark herabgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Ausbil­ dung hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Astigmatismus des Elektronenstrahls aufgrund des nicht gleichmäßigen ma­ gnetischen Feldes des Ablenkjoches kompensiert wird, so daß sich ein scharfes Bild mit hoher Qualität durch die Verbes­ serung der Fokussierung des Elektronenstrahls ergibt.

Claims (6)

1. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre ge­ kennzeichnet durch eine Kathode (K), eine Steuerelektrode (G1) und eine Schirmelektrode (G2), die eine Fronttriode bilden, wenigstens drei Fokussierungselektroden (G3,G4, G5), die ein Hauptlinsensystem bilden, und eine Anodenelektrode (G6), wobei die mittlere Elektrode (G4) unter den wenigstens drei Fokussierungselektroden (G3, G4, G5) in eine ersten, eine zweite und eine dritte Hilfselektrode (G4a, G4b, G4c) unterteilt ist, eine erste dynamische Spannung (Vd1) syn­ chron mit den Vertikal- und Horizontalablenksignalen an der ersten und der dritten Hilfselektrode (G4a, G4c) liegt, eine zweite dynamische Spannung (Vd2) synchron mit den Ab­ lenksignalen an der zweiten Hilfselektrode (G4b) liegt und eine statische Fokussierungsspannung (Vf), die größer als das Maximum der ersten und der zweiten dynamischen Spannung ist, an der ersten und der dritten Fokussierungselektrode (G3, G5) liegt, zwischen denen die mittlere Fokussierungs­ elektrode (G4) angeordnet ist.

2. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronen­ strahldurchgangslocher (Ha) der zweiten Elektrode (G4b) vertikal langgestreckt sind.

3. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aussparung (Hba) an der Oberseite und der Unterseite der Elektronen­ strahldurchgangslöcher (Hb) der zweiten Hilfselektrode (G4b) vorgesehen ist.

4. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekenzeichnet, daß ein gemeinsames horizontal langgestrecktes Elektronenstrahl­ durchgangsloch (Hc,Hc′), das den drei getrennten Elektronen­ strahldurchgangslöchern (H) der entsprechenden Elektrode gemeinsam ist, wenigstens an einer Innenseite der ersten oder dritten Hilfselektrode vorgesehen ist, die der zweiten Hilfselektrode zugewandt ist.

5. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aussparung, die das horizontal langgestreckte gemeinsame Elektronenstrahl­ durchgangsloch (Hc) bildet, an wenigstens einer Innenseite der ersten oder dritten Hilfselektrode vorgesehen ist, die der zweiten Elektrode zugewandt ist.

6. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein getrenntes Bau­ element (G4a2), das das horizontal langgestreckte gemeinsame Elektronenstrahldurchgangsloch (Hc′) bildet, an wenigstens einer Innenseite der ersten oder dritten Hilfselektrode vor­ gesehen ist, die der zweiten Elektrode zugewandt ist.