DE3149437C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dreistrahl-Inline- Farbfernsehröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Eine solche Farbbildröhre ist aus der DE- OS 28 26 858 bekannt.

Die DE-OS 28 26 858 beschreibt eine Dreistrahl-Inline-Farbbildröhre mit magnetischem Fokussiersystem, das Polstücke aufweist, die als kreisrunde Scheiben ausgebildet sein können und in denen Durchtrittsöffnungen für die Elektronenstrahlbündel mit ellipsenförmigem Querschnitt vorgesehen sind, wobei die große Hauptachse der Ellipsen jeweils senkrecht auf der Inline-Ebene steht.

Durch diese Ausgestaltung der Durchtrittsöffnungen sollen die unterschiedlichen magnetischen Widerstände in horizontaler und vertikaler Richtung der kreisförmigen Polstücke ausgeglichen werden.

Mit dieser Ausgestaltung der Durchtrittsöffnungen gelingt es jedoch nicht, eine Fehlanpassung der Seitenstrahlen auszugleichen und Elektronenstrahlbündel mit kreisförmigem Querschnitt zu erzeugen. Es kommt daher bei dem Fokussierungssystem nach der DE-OS 28 26 858 zu Verzeichnungen des wiedergegebenen Farbfernsehbildes.

Aus der CH-PS 3 08 673 ist eine Anordnung zur Fokussierung von Elektronenstrahlen bekannt. Diese Fokussieranordnung weist eine magnetische Doppellinse auf, die sich aus außerhalb der Kathodenstrahlröhre befindlichen Permanentmagneten zusammensetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreistrahl- Inline-Farbfernsehröhre der genannten Art so weiterzuentwickeln, daß mangelhafte statische Konvergenz der Seitenstrahlen ausgeglichen wird und Elektronenstrahlbündel mit kreisförmigem Querschnitt erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird bei der Dreistrahl-Inline- Farbfernsehröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die mangelhafte statische Konvergenz wird durch die Verschiebung des Permanentmagneten in Schirmrichtung beseitigt, wohingegen die Ellipsenform der Öffnungen eine durch diese Verschiebung bewirkte Strahlfleckverformung ausgleicht. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Merkmale wird also eine verzeichnungsfreie höhere Bildauflösung von Farbfernsehröhren erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt in Längsrichtung eines Ausführungsbeispiels der Strahlerzeugereinheit nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht VI-VI nach Fig. 1 der Strahlerzeugereinheit,

Fig. 3 eine Grafik, die die Beziehung der statischen Konvergenz-Abweichung bzw. -Verschiebung zu der Magnetbefestigungslage zeigt,

Fig. 4 die Beziehung zwischen der Konfiguration des Strahlflecks (das Verhältnis des längeren zum kürzeren Durchmesser des auf dem Leuchtschirm gebildeten Strahlflecks) und der Magnetbefestigungslage,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Strahlerzeuger- Polstücks mit drei Öffnungen für den Strahlendurchgang und von elliptischer Form, dessen Hauptachse mit der X-Richtung der gesamten Farbfernsehröhre fluchtet, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 einen Querschnitt in Längsrichtung durch eine Strahlerzeugereinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 und 8 Querschnitte in Längsrichtung durch Strahlerzeugereinheiten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, längs verschiedener Ebenen, die die Röhrenachse einschließen,

Fig. 9 eine schematische Ansicht der Strahlerzeugereinheit zur Erläuterung der Dimensionen des Permanentmagneten und des Röhrenhalses,

Fig. 10 eine Mehrzahl Kurven zur Verdeutlichung der Beziehungen zwischen dem Verhältnis h _b /h _u des Polstückpaars in axialer Röhrenlängsrichtung und der statischen Konvergenz- Verschiebung, und zwar relativ zu verschiedenen Größen von Dauermagneten; und

Fig. 11 eine Mehrzahl Kurven zur Verdeutlichung der Beziehungen zwischen dem Durchmesserverhältnis Φ ₀/Φ _i des Magneten und dem axialen Längenverhältnis h _b /h _u der Polstückpaare, und zwar relativ zu verschiedenen Verhältnissen zwischen Magnetdicke und Innendurchmesser des Magneten.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine beispielhafte Dreistrahl- Inline-Farbfernsehröhre mit externen Magneten, die umfaßt: Elektrodenhaltestäbe 9 a zum Haltern magnetischer Polstücke 50 (die später erläutert werden), einer Abstandselektrode 14 a von flacher Form, die an das Profil der benachbarten Polstücke angeglichen ist und eines drittes Gitter 15 a von flacher Form, die an das Profil des angrenzenden Polstücks angepaßt ist. Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Profil der Polstücke 50, betrachtet von einer zur Röhrenachse senkrechten Ebene, nicht kreisförmig sondern im wesentlichen als Ellipse ausgebildet, deren Hauptachse mit der X-Richtung der Bildröhre fluchtet. Mit einem solchen Aufbau ist eine wesentlich einfachere Montage der Strahlerzeugereinheit möglich, und die Montagegenauigkeit wird im Gegensatz zu herkömmlichen Strahlerzeugereinheiten erheblich verbessert.

Die Konfiguration der Polstücke wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Dabei sei die große Hauptachse der Ellipse der Polstücke 50 Φ _max und die kleine Nebenachse der Ellipse Φ _min . Damit die Polstücke 50 den Magnetfluß von dem Permanentmagneten 8 in wirksamer Weise anziehen, sind die Polstücke bevorzugt so gewählt, daß sie möglichst nahe an der Innenwand des Röhrenhalses 1 liegen. Andererseits erfordert es die Durchschlagspannungs-Charakteristik des Röhrenhalses, daß die Polstücke möglichst weit von der Innenwand des Röhrenhalses entfernt angeordnet sind. Um einen Kompromiß zwischen beiden Forderungen zu finden, wurden Versuche durchgeführt, und es wurde experimentell ermittelt, daß bevorzugt die Beziehung 0,65<Φ _max /Φ< 0,92 erfüllt sein sollte, wobei Φ den Innendurchmesser des Röhrenhalses bezeichnet. In bezug auf die Festigkeit der Halterung der Polstücke ist es erwünscht, die Dicke t _s der Haltestäbe 9 a zu vergrößern, was unvermeidlich mit einer verringerten Länge Φ _min der Nebenachse verbunden ist. Ferner hängt die Nebenachsenlänge Φ _min , wie noch im einzelnen erläutert wird, wesentlich von der Größe des Strahlflecks oder der statischen Konvergenzcharakteristik ab und wird bevorzugt so gewählt, daß sie möglichst nahe am längeren Durchmesser Φ _max der Polstücke 50 liegt. Das heißt, es ist erwünscht, daß die Polstücke 50 im Querschnitt kreisförmig sind. Daher ist die Dicke t _s der Haltestäbe 9 a durch die für die Halterung der Polstücke 50 erforderliche Festigkeit bestimmt. Im Versuch wurde ermittelt, daß t _s /Φ bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2 liegt.

Insbesondere wurde gefunden, daß die Flachheit Φ _min /Φ _max für die Polstücke zwischen 0,69 und 0,89 liegt.

Nach Fig. 1 ist der Permanentmagnet 8 längs der Röhrenachse zur Seite des Leuchtschirms hin in bezug auf das magnetische Hauptfokussierungslinsensystem 13 verschoben. Die Montage des Permanentmagneten 8 auf dem Röhrenhals nahezu in der gleichen Röhrenachsenlage wie das Linsensystem 13 bei der herkömmlichen Einrichtung bewirkt, daß Seitenstrahlen nach unten oder oben (in Y-Richtung) abgelenkt werden, d. h. die statische Konvergenz wird verschlechtert. Der verschobene Permanentmagnet 8 bewirkt einen Ausgleich der resultierenden Verschiebung der Seitenstrahlen. Fig. 3 zeigt die Beziehung der statischen Konvergenz-Verschiebung in den Seitenstrahlen zur Montagelage (einen verschobenen Abstand des Permanentmagneten 8 von dem Spalt zwischen den Polstückpaaren in der Röhrenaxialrichtung) des Permanentmagneten, wenn in Verbindung mit diesem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 Versuche durchgeführt werden. Die statische Konvergenz-Verschiebung ist definiert als der Abstand zwischen dem grünen G-Strahl und dem roten R-Strahl in Y-Richtung auf dem RGB-Bereich des Leuchtschirms, wobei dieser Abstand gleich dem halben Abstand zwischen dem R-Strahl und dem blauen B-Strahl auf dem Schirm ist. Wenn der R-Strahl auf eine höhere Position als der G-Strahl gerichtet ist, wird der Wert des Abstands positiv. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Befestigung des Magnets an dem Röhrenhals in einer um ca. 3 mm verschobenen Position in Richtung zur Leuchtschirmseite bewirkt, daß die statische Konvergenz-Verschiebung Null wird. Die Ausbildung von Polstücken 50 mit etwas abgeflachtem oder im wesentlichen elliptischem Querschnitt ermöglicht es, daß ein in X-Richtung verlaufendes Magnetfeld B _x auf der Achse der Seitenstrahlbündel 12 S₁ und 12 S₂ im Spalt 5 b relativ stark ist im Vergleich mit dem Fall, in dem Polstücke in konventioneller Weise Kreisquerschnitt aufweisen. Der Grund hierfür ist, daß sich in bezug auf die Polstücke 50 die Permeanz in X-Richtung nicht merklich ändert, während die Permeanz in Y-Richtung geringer wird, was bedeutet, daß die Permeanz in X-Richtung relativ groß wird. Dadurch verschiebt sich die statische Konvergenz größtenteils in Y-Richtung im Gegensatz zu der konventionellen Strahlerzeugereinheit. Andererseits bewirkt die Positionierung des Permanentmagnets 8 auf dem Röhrenhals in verschobener Lage relativ zur Leuchtschirmseite entsprechend Fig. 1 eine Steigerung des Magnetflusses, der direkt in den Spalt 5 b von der Endfläche des Magnets 8 auf der Kathodenseite zugeführt wird, wobei dieser Magnetfluß die relativ erhöhte Stärke des in X-Richtung verlaufenden Magnetfeldes B _x , die durch den elliptischen Querschnitt der Polstücke 50 bewirkt ist, ausgleicht. Dies ist aus Fig. 3 ohne weiteres ersichtlich.

Fig. 4 ist eine Strahlfleck-Charakteristik, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis des längeren Durchmessers zum kürzeren Durchmesser eines durch den Elektronenstrahl 12 c auf dem Leuchtschirm erzeugten Bilds und der Montagelage d des Permanentmagnets zeigt. Dabei bedeutet ein Wert von 1,0 auf der Ordinate, daß das Profil eines Strahlflecks ein wahrer Kreis ist und daß somit die Röhre den besten Betriebszustand hat. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß bei d=3,0 für STC (statische Konvergenz) = 0 in Fig. 3 das Fleckprofil kein wahrer Kreis ist. Dadurch, daß in den magnetischen Polstücken 52 (vgl. Fig. 5) Strahldurchtrittsöffnungen 16 c, 16 S₁ und 16 S₂ mit elliptischer Konfiguration ausgebildet sind und deren Hauptachsen mit der X- Achse der Röhre fluchten, kann das Profil des Strahlflecks ohne Änderung der Bedingung STC=0 zu einem wahren Kreis gemacht werden.

Fig. 6 zeigt eine Strahlerzeugereinheit mit magnetischer Fokussierung, wobei auf dem Röhrenhals zwei äußere Permanentmagnete 8 a und 8 b so angeordnet sind, daß sie zwei magnetische Linsensysteme 13 a und 13 b umgeben, und die beiden Magnete sind so angeordnet, daß gleichnamige Polflächen einander gegenüberliegen. Theoretisch muß diese Art von Strahlerzeugereinheit ein Bild hoher Güte erzeugen, weil die Rotation des Elektronenstrahls um seine Strahlachse ausgeschaltet ist und die sphärische Aberration sehr gering ist. Es war jedoch bisher schwierig, eine solche Strahlerzeugereinheit mit hoher Genauigkeit zu montieren, da diese in Axialrichtung der Röhre lang ist, um ihr beabsichtigtes Betriebsverhalten zu erreichen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die erwünschte Abbildung hoher Güte in einfacher Weise erhalten werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist es möglich, mit hoher Genauigkeit die Kathodenstrahlröhre mit magnetischer Fokussierung, die die magnetischen Polstücke zur Erzeugung hochdichter Magnetfelder aufweist, herzustellen.

Die Fig. 7-9 zeigen eine weitere Strahlerzeugereinheit. Dabei ist Fig. 7 ein Schnitt durch die Einheit in der Inline-Ebene, Fig. 8 ist ein Schnitt längs einer Ebene, die die Röhrenachse einschließt und senkrecht zu der Inline-Ebene verläuft, und Fig. 9 ist eine schematische Ansicht der Einheit längs der Schnittlinie XIII-XIII von Fig. 8. Die magnetischen Polstücke 51 a und 51 b sowie eine Abstandselektrode 14 a sind im Querschnitt etwas abgeflacht bzw. im wesentlichen elliptisch ausgebildet und die zwischen den Polstücken 51 a und 51 b und der Innenwand des Röhrenhalses gebildeten Zwischenräume nehmen gemeinsame Haltestäbe 9 a auf, die in den jeweiligen Zwischenräumen die Polstücke 51 a und 51 b sowie die Abstandselektrode 14 a und weitere Elektroden haltern.

Anschließend wird auf die Größe oder die Abmessungen des Permanentmagnets 8 Bezug genommen, der in der Strahlerzeugereinheit der Fernsehröhre mit magnetischer Fokussierung verwendet wird. Die Größe des Magnets 8 wird hauptsächlich durch zwei Faktoren bestimmt. Einen Faktor bilden die Röhrendaten, also: der Außendurchmesser des Röhrenhalses 1, die Anodenbetriebsspannung usw. Der andere Faktor ist der von dem Permanentmagneten erzeugte maximale magnetische Fluß. Die Größe des Magnets ist so gewählt, daß der Magnet bei einem maximalen B · H-Punktprodukt (maximaler Permeanz) auf der BH-Kurve (die durch den Magnetwerkstoff bestimmt ist) arbeitet. Da diese Bildröhre für die Anwendung in Heimfernsehgeräten bestimmt ist, ist es günstig, Ferrit als Magnetwerkstoff aufgrund seines hohen Kosten-Leistungsverhältnisses zu verwenden. Daher wurde bei dem Versuch ebenfalls ein Ferritmagnet verwendet. Die Tabelle 1 gibt beispielhaft Ringmagnete an, die bei dem Versuch auf der Basis der obigen Überlegungen verwendbar sind. Zum Beispiel bedeutet Röhren-Typ 2 in Tabelle 1, daß diese Magnetgröße für eine Röhre mit einem Durchmesser von 35,56 cm, einer Ablenkung von 90° und einer Betriebsspannung der Anode von 21 kV verwendet wird.

Tabelle 1

Bei der Bestimmung der Dimensionen des Permanentmagnets 8 sollte besonders auf das magnetische Streufeld des Magneten geachtet werden, da der Magnet 8 nahe am Ablenkjoch 10 (vgl. Fig. 7) angeordnet ist und sein Streufeld einen nachteiligen Einfluß auf das magnetische Ablenkfeld im Joch hat. Um dies zu verhindern, kann der Röhrenhals 1 lang gemacht werden, so daß zwischen dem Permanentmagnet und dem Ablenkjoch ein ausreichender Abstand vorgesehen ist. Diese Möglichkeit ist jedoch begrenzt und unerwünscht, weil dabei die Tiefe eines Fernsehempfängers entsprechend groß gemacht werden muß. In der Praxis ist es häufig erforderlich, die Dicke t des Magneten und/oder den Außendurchmesser Φ₀ so zu wählen, daß sie kleiner als die Dimensionen nach der Tabelle 1 sind. Auch ist der Abstand l _g zwischen den Polstücken 51 a und 51 b natürlich ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der Permeanz am Linsenort. Wenn ferner l _g zu klein ist, wird die Magnetlinse klein und stark, so daß die sphärische Aberration zunimmt; wenn dagegen l _g zu groß ist, wird es unmöglich, eine ordnungsgemäße statische Konvergenz zu erreichen. Wenn der Magnet die Dicke t hat, liegt l _g bevorzugt zwischen 0,3 t und 1,0 t (einschließlich dieser beiden Werte); bei den Versuchen wurde in den meisten Fällen l _g mit 0,5 t verwendet. Wie vorstehend erläutert wurde, sind Form oder Dimensionen des Permanentmagneten hauptsächlich durch die genannten Faktoren bestimmt. Simulation im Rechner sowie die gemachten Versuche zeigten, daß Φ ₀/Φ _i erwünschterweise zwischen 1,7 und 2,3 (beide Werte eingeschlossen) und t/ Φ _i erwünschterweise zwischen 0,35 und 0,65 (beide Werte eingeschlossen) liegt.

Fig. 10 zeigt Kurven, die bei den Versuchen erhalten wurden und die die Beziehungen zwischen dem Verhältnis h _b /h _u der axialen Röhrenlänge h _b (der Polstücke 51 b auf der Kathodenseite) zu der axialen Röhrenlänge h _u (des Polstücks 51 a auf der Leuchtschirmseite) und der statischen Konvergenz-Verschiebung für verschiedene Größen von Permanentmagneten entsprechend der Tabelle 1 zeigen. Dabei wurde von der Überlegung ausgegangen, daß dann (wie aus Fig. 8 ersichtlich ist), wenn der Permanentmagnet 8 mittig zwischen den Polstücken 51 a und 51 b positioniert ist, so daß das Strahlfleckprofil ein Kreis ist, die statische Konvergenz unter Beibehaltung des kreisförmigen Fleckprofils nur dadurch verbessert werden kann, daß die Magnetfelder an den Vorderenden der Polstücke 51 a und 51 b, d. h. ihren Enden in Längsrichtung, geändert werden.

In Fig. 10 nimmt die statische Konvergenz bzw. STC einen positiven Wert an, wenn der Seitenstrahl 12 S₁ in einer oberen Lage längs der Y-Richtung relativ zum Mittenelektronenstrahl 12 c liegt. Die Symbole 1 bis 7 entsprechen denjenigen aus der Tabelle 1. Kurven mit schwarzen Punkten entsprechen dem Fall, daß h _u konstant und h _b variabel ist, und Kurven mit weißen Punkten entsprechen dem Fall, daß h _b konstant und h _u variabel ist. Der Permanentmagnet 8 wurde dabei in einer Lage positioniert, in der der Strahlfleck ein Kreis ist, d. h. in der Mitte des Zwischenraums zwischen den Polstücken 51 a und 51 b.

Um das Magnetfeld des Permanentmagneten 8 stärker zu nutzen, wäre h _u im allgemeinen größer zu wählen, was aus den bereits erläuterten Gründen jedoch nicht praktikabel ist. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, hängen die Werte von h _b /h _u , für die der Strahlfleck ein Kreis und die STC Null ist, jedoch von der Form oder den Dimensionen des Magnets ab. Zum Beispiel ist ersichtlich, daß h _b /h _u für den Magnet 2,1, für den Magnet 1,13 und für den Magnet 1,45 ist.

Fig. 11 zeigt die Beziehungen zwischen dem Innen- und Außendurchmesser Φ _i und Φ₀ des Magneten 8 und den Polstücklängen h _b und h _u zur Feststellung erwünschter Werte, wenn die STC Null wird, wobei h _b /h _u auf der Abszisse aufgetragen ist und Φ₀/ Φ _i auf der Ordinate als eine Funktion von t/ Φ _i (mit t der Dicke des Permanentmagnets) bestimmt ist. Das heißt, wenn die Dimension des Magneten 8 und der magnetischen Polstücke 51 a und 51 b den Werten auf den Kurven von Fig. 11 entsprechen, kann der Strahlfleck zu einem wahren Kreis gemacht werden, und die STC kann zu Null gemacht werden in der resultierenden Kathodenstrahlröhre mit magnetischer Fokussierung. Der schraffierte Bereich in Fig. 11 bezeichnet den bevorzugten h _b /h _u -Bereich, wenn die Permanentmagnete der vorher erwähnten Größe verwendet werden.

Claims (2)

1. Dreistrahl-Inline-Farbfernsehröhre mit

   • - einer im Röhrenhals (1) der Farbfernsehröhre angeordneten Einheit aus Kathoden (2) und Gittern (3, 4, 15) zum Erzeugen eines koaxial zur Längsachse des Röhrenhalses (1) verlaufenden zentralen (12 c) und zweier seitlicher Inline-Elektronenstrahlbündel (12 S₁, 12 S₂),
   • - einer magnetischen Fokussierungseinrichtung (8, 52), die aufweist:
     • - mindestens einen hohlzylinderförmigen, koaxial zur Längsachse des Röhrenhalses (1) und außerhalb dessen angeordneten Permanentmagneten (8), dessen bzw. deren Magnetisierungsrichtung parallel zur Längsachse des Röhrenhalses (1) verläuft,
     • - mindestens ein Paar innerhalb des Röhrenhalses (1), senkrecht zu dessen Längsachse voneinander beabstandet und in die Einheit integriert angeordnete Polstücke (52) aus hochpermeablem magnetischem Material mit im wesentlichen elliptischem Umriß und mit auf der großen Hauptachse der im wesentlichen elliptischen Polstücke (52) angeordneten Durchtrittsöffnungen (16 c, 16 S₁, 16 S₂) für die drei Inline- Elektronenstrahlbündel (12 c, 12 S₁, 12 S₂), wobei sich zwischen den Polstücken (52) ein magnetisches Fokussierlinsensystem (13) ausbildet
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • a) der bzw. die sich außerhalb der Röhre befindliche(n) Permanentmagnet(e) (8) längs der Röhrenaxialrichtung in bezug auf das magnetische Fokussierungs- Linsensystem (13) zum Leuchtschirm hin verschoben ist (sind) und
   • b) jede Durchtrittsöffnung (16 c, 16 S₁, 16 S₂) die Form einer Ellipse hat, deren große Hauptachse mit der Inline- Richtung der Elektronenstrahlbündel (12 c, 12 S₁, 16 S₂) zusammenfällt.