DE4037029C2

DE4037029C2 - Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE4037029C2
Application number: DE4037029A
Authority: DE
Inventors: Nam Je Koh
Original assignee: Gold Star Co Ltd
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH03210738A; NL9002533A; US5142190A; KR970008564B1; NL193962B; NL193962C; DE4037029A1; JP2862993B2; KR910010604A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre, genauer gesagt eine Elektro nenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre, die eine Elek trodeneinheit zur Ausbildung einer dynamischen elektrosta tischen Vierpol-Linse besitzt, die sich in Abhängigkeit von der Größe eines vom Ablenkjoch der Farbkathodenstrahlröhre abgelenkten Elektronenstrahles verändert, um gute Licht punkteigenschaften eines Elektronenstrahles über den ge samten Schirm sicherzustellen sowie eine Mehrstufenfokus siereinrichtung zur Verfügung zu haben.

Eine Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre besitzt normalerweise eine Vielzahl von Gitterelektroden, die in Richtung der Röhrenachse integriert sind, d. h. eine sog. Gitterelektrode in Reihenausrichtung, wobei ein vor gegebener Abstand zwischen der Vielzahl der Gitterelektroden eingehalten und durch Glaswulste fixiert ist. Jede der Vielzahl der Gitterelektroden besteht aus einer Kupfer platte mit einer Vielzahl von Elektronenstrahldurchgangs löchern, die in horizontalen Reihen in Richtung auf die Stromquelle durchgestanzt sind.

Die Elektronenkanone, in die eine Vielzahl von Gitterelek troden nacheinander integriert ist, wie vorstehend erläu tert, besitzt eine Triode zur Erzeugung eines Elektronen strahles aus den von der Kathode emittierten thermischen Elektronen sowie eine elektrostatische Hauptfokussierlinse zur Erzeugung eines Strahlenpunktes auf dem Schirm einer Farbkathodenstrahlröhre durch Fokussieren des Elektronen strahles, so daß dieser möglichst dünn wird.

Die elektrostatische Hauptfokussierlinse wird je nach ihrer Konstruktion in einen Bipotential-Fokus (BPF) und einen Unipotential-Fokus(UPF)-Typ klassifiziert.

Eine elektrostatische Hauptfokussierlinse vom BPF-Typ besteht aus zwei Elektroden, die als erste Beschleunigungs-/ Fokussier-Elektrode und als zweite Beschleunigungs-/Fokus sier-Elektrode bezeichnet werden, wobei eine Hochspannung von 20 kV bis zu 30 kV an die zweite Beschleunigungs-/Fokus sier-Elektrode und eine Hochspannung mittleren Niveaus, die 18-28% der erstgenannten Hochspannung beträgt, an die erste Beschleunigungs-/Fokussier-Elektrode gelegt wird.

Eine elektrostatische Hauptfokussierlinse vom UPF-Typ be steht aus einer ersten Beschleunigungs-/Fokussier-Elektrode, einer zweiten Beschleunigungs-/Fokussier-Elektrode und einer dazwischen angeordneten Zwischenelektrode, wobei eine Hoch spannung gemeinsam an die erste und zweite Beschleunigungs-/ Fokussier-Elektrode und nahezu Erdspannung an die Zwischen elektrode gelegt wird.

In den letzten Jahren ist darüber hinaus eine Elektronen kanone mit Mehrstufenfokussierung verwendet worden, um bei einer im Betrieb befindlichen Farbkathodenstrahlröhre eine bessere Fokussierung zu erreichen.

Diese Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre besitzt eine Vorstufen-Fokussierlinse für eine Hilfsfokussierung zwischen der Triode und einer elektrostatischen Hauptfokussierlinse.

Eine solche Elektronenkanone ist aus der DE-OS 37 41 202 bekannt. Sie weist zwischen der Triode und der Hilfsfokussierlinse eine als Quadropollinse gebildete Elektrode auf. Die Quadropollinse beinhaltet dabei erste, zweite und dritte Elektrodensegmente einer vierten Gitterelektrode. Jedes Segment der vierten Gitterelektrode ist ein Element derjenigen Elektrode, die die Hilfsfokussierlinse bildet. Jedes der ersten und dritten Segmente hat kreisförmige Öffnungen, durch die die Elektronenstrahlen hindurch gelangen, während das zweite Segment nicht kreisförmige Öffnungen aufweist.

Allgemein gesagt besitzt bei einer Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre der vorstehend beschriebenen Art der hintereinander integrierten Elektroden eine Vielzahl von Elektronenstrahldurchgangslöchern, die in Richtung auf die Stromquelle durchgestanzt sind.

Wenn daher Elektronen von der Kathode bei Erreichen eines Betriebszustandes emittiert werden und dann die Elektronenstrahldurchgangslöcher passieren, bilden sie einen Elektronenstrahl, der in bezug auf die Mittelachse ihrer Umdrehungen symmetrisch ist.

Der Elektronenstrahl, der die Elektronenstrahldurch gangslöcher passiert, wird gemäß dem Langrangen′schen Berechnungsgesetz kontinuierlich achsensymmetrisch im achsensymmetrischen elektrischen Feld fokussiert und wird rund, wenn er die Elektronenkanone verläßt.

Wenn der Elektronenstrahl, der nicht vom Ablenkjoch (DY) beeinflußt wurde, den Mittelpunkt des Schirmes der Farbkathodenstrahlröhre erreicht, wird er so fokussiert, daß ein kleiner und runder Strahlenpunkt auf dem Schirm erzeugt wird.

Da in der Farbkathodenstrahlröhre durch das Ablenkjoch (DY), das auf der Außenseite der Farbkathodenstrahlröhre und in der Nachbarschaft des Austritts der Elektronenkanone montiert ist, ein vorgegebener Abschnitt als "Ablenkbereich" (nicht gezeigt) in Richtung auf den Schirm erzeugt wird, wird der Elektronenstrahl, der die Elektronenkanone verlas sen hat, durch das Ablenkmagnetfeld des Ablenkbereiches über den gesamten Schirm abtastend geführt, um ein Bild wieder zugeben.

Da das vom Ablenkjoch abgeleitete Magnetfeld die Aufgabe hat, eine Vielzahl von Elektronenstrahlen an einem Punkt des Schirmes zusammenzuführen, wird ein sogenanntes selbstkon vergierendes System gewählt, bei dem ein Elektronenstrahl horizontal in Reihe, wie vorstehend erwähnt, von der Elek tronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre emittiert wird und bei dem das vom Ablenkjoch abgeleitete Ablenkmagnetfeld ein ungleichförmiges Magnetfeld ist, bei dem sich die Inten sität seines mittleren Abschnittes von der seines Randab schnittes unterscheidet.

Fig. 3 zeigt die Bewegung des Elektronenstrahles aufgrund des ungleichförmigen Ablenkmagnetfeldes, um die vorstehend erwähnte "Selbstkonvergenz" bei einem Beispiel eines hori zontalen Ablenkmagnetfeldes zu erreichen.

Mit anderen Worten, das ungleichförmige horizontale Ablenk magnetfeld bewegt den gesamten Elektronenstrahl nach rechts, wie in Fig. 3 gezeigt.

Da jede unterschiedliche Komponente des Magnetfeldes auf jeden Abschnitt des Elektronenstrahles trifft, werden der obere Abschnitt und der untere Abschnitt des Elektronen strahles durch eine Magnetkraft zusammengedrückt, während der linke und rechte Abschnitt des Elektronenstrahles durch eine Magnetkraft ausgeweitet werden.

Wenn daher in der Praxis der Elektronenstrahl durch die magnetische Vierpol-Linse den Ablenkbereich passiert hat, erhält der Elektronenstrahl eine horizontal aufgeweitete verzerrte Form.

Nachdem der Elektronenstrahl die Elektronenstrahldurchgangs löcher der eine nach der anderen entlang der Röhrenachse von der Vorderseite der Kathode her gesehen integrierten Gitter elektroden passiert hat, wird er in eine runde und dünne Form fokussiert und verläßt das Ende der Elektronenkanone, um seinen Weg zum Ablenkbereich fortzusetzen.

Wie vorstehend erwähnt, wird daher der ursprünglich runde Elektronenstrahl durch die magnetische Vierpol-Linse des vom Ablenkjoch abgeleiteten ungleichförmigen Ablenkmagnetfeldes in eine horizontal ausgeweitete Form verzerrt.

Wenn der Elektronenstrahl den Schirm der Farbkathoden strahlröhre erreicht hat, erzeugt er einen Strahlenpunkt, der sich aus einem horizontal ausgeweiteten Kernabschnitt mit einer hohen Elektronendichte und einem Halo-Abschnitt mit einer niedrigen Elektronendichte um den Kernabschnitt herum zusammensetzt.

Solch eine Horizontalerstreckung des Elektronenstrahles aufgrund des ungleichförmigen Ablenkmagnetfeldes wird noch deutlicher, wenn der Elektronenstrahl weiter vom Mittelpunkt des Schirmes abgelenkt wird, da die Intensität des ungleich förmigen Ablenkmagnetfeldes mit zunehmendem Abstand vom Mit telpunkt des Schirmes stärker wird.

Zusätzlich zu diesem Phänomen tritt ein weiteres Phänomen auf, daß der geometrische Ort des Brennpunkts des Elektro nenstrahles und eine Abstandsdifferenz bis zum Schirm größer werden, wenn man sich in Richtung auf den Rand des Schirmes bewegt. Dieses Phänomen führt zu einer starken Verringerung der Auflösung des Farbkathodenstrahlröhrenschirmes, da der Kernabschnitt des Strahlenpunktes, der auf dem Schirm er scheint, dünner wird, während der Halo-Abschnitt mit niedri ger Elektronendichte um den Kernabschnitt herum größer wird, wenn man sich weiter zum Schirmrand hin bewegt.

Zur Entfernung eines solchen dünnen und horizontal ausgewei teten Kernes um den Schirmrand der Farbkathodenstrahlröhre herum und des am oberen und unteren Abschnitt des Kernes entstehenden Halo-Abschnittes mit niedriger Elektronendichte ist bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden, gemäß dem der Elektronenstrahl eine horizontale Erstreckung erhält, bevor er in die elektrostatische Hauptfokussierlinse der Elektronenkanone eindringt, und gemäß dem der sich horizon tal erstreckende Elektronenstrahl wieder durch ein Magnet feld geschickt wird, um den sich horizontal erstreckenden Elektronenstrahl zum Zeitpunkt des Eintritts in den Ablenk bereich nach dem Passieren der achssymmetrischen Linse der elektrostatischen Hauptfokussierlinse vertikal auf zuweiten. Um dies zu erreichen, ist eine Vielzahl von in Horizontal richtung langen Elektronenstrahldurchgangslöchern in eine Elektrode der Triode eingestanzt.

Obwohl hierdurch die durch das ungleichförmige Ablenk magnetfeld erzeugte Aberration bis zu einem gewissen Ausmaß entfernt werden kann, erscheint doch aufgrund des von der Elektronenkanone emittierten Strahlenpunktes, den kein Mag netfeld beeinflußt, ein ins Auge fallender und vertikal verlaufender Kern am Schirmmittelpunkt.

Bei einer solchen herkömmlich ausgebildeten Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre bestehen daher insofern Probleme, als daß bezüglich der gesamten Farbkathodenstrahl röhre keine guten Schirmeigenschaften erhalten und die Halo- Komponenten (Lichthofkomponenten) um den Schirmrand, die durch die Brennpunktslage des Elektronenstrahles und Ab standunterschiede bis zum Schirm verursacht werden, die nicht vollständig beseitigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre zu schaffen, mit der die vorstehend genannten Probleme beseitigt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektronenkanone mit folgenden Merkmalen gelöst:

a) eine Triode, die eine Kathode, eine erste Gitterelektrode und eine zweite Gitterelektrode aufweist;
b) eine Hilfsfokussierlinse, die eine dritte Gitterelektrode, eine vierte Gitterelektrode und eine untere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit aufweist, welche eine untere Elektrode mit einem der Triode abgewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine erste horizontale Trennelektrode angeordnet ist;
c) eine Hauptfokussierlinse, die eine obere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit und eine zweite Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit aufweist, wobei die obere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit eine obere Elektrode mit einem der Triode zugewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine zweite horizontale Trennelektrode angeordnet ist
d) ein Zwischengitter mit einer ersten und zweiten vertikalen Trennelektrode, die eine Zwischenplatten elektrode einschließen, wobei die erste vertikale Trennelektrode der ersten horizontalen Trennelektrode und die zweite vertikale Trennelektrode der zweiten horizontalen Trennelektrode benachbart ist, an den Strahldurchgangsöffnungen der horizontalen und vertikalen Trennelektroden Trennelemente angeordnet sind, die Trennelemente benachbarter horizontaler und vertikaler Trennelektroden galvanisch getrennt voneinander in Wirkverbindung stehen und das Zwischengitter und die horizontalen Trennelektroden eine Quadropollinse bilden.
e) an der zweiten Beschleunigungs-/Fokussierelektroden einheit liegt eine konstante Hochspannung von 20-40 kV an;
f) an der dritten Gitterelektrode und an dem Zwischengitter liegt eine mittlere konstante Hochspannung von 20-30% des Wertes der konstanten Hochspannung an; und
g) eine dynamische Fokussierspannung bestehend aus der konstanten mittleren Hochspannung und einer ihr überlagerten Wechselspannung, die entsprechend der Ablenkspannung für den Elektronenstrahl an- oder abfällt, wobei die dynamische Fokussierspannung an beiden ersten Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheiten gemeinsam anliegt.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn eine relativ niedrige Spannung, an der vierten Gitterelektrode anliegt.

Ebenso wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Elektronenkanone gelöst, die sich von der vorgenannten Elektronenkanone dadurch unterscheidet, daß am Zwischengitter statt der mittleren konstanten Hochspannung (V_f) von 20-30% des Wertes der konstanten Hochspannung eine relativ niedrige Spannung anliegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Elektronen kanone für eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine Draufsicht auf eine vertikale Trenn elektrode der elektrostatischen Vierpol- Linse gemäß Fig. 1;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine horizontale Trennelektrode der elektrostatischen Vierpol-Linse gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Bewegung eines Elektronenstrahles in dem kissenförmigen Magnetfeld mit horizontaler Ablenkung mit Selbstkonvergenz, bei dem es sich um eines der Magnetfelder mit ungleichförmi ger Ablenkung handelt, zum besseren Ver ständnis der vorliegenden Erfindung dar gestellt ist;

Fig. 4 eine Darstellung, die die Bewegung und Wirkungen des Elektronenstrahles aufgrund der elektrostatischen Vierpol-Linse gemäß der Erfindung verdeutlicht;

Fig. 5 eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung zum Anlegen einer Stromquelle an den Abschnitt der elektrostatischen Linse einer Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß Fig. 1; und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer elek trischen Schaltung zum Anlegen einer Stromquelle an den Abschnitt der elektro statischen Linse einer Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre der Fig. 1.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt einer Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind in Reihe eine Kathode 9, eine erste Gitterelektrode 1, eine zweite Gitterelektrode 2, eine dritte Gitterelektrode 3, eine vierte Gitterelek trode 4, eine erste untere Beschleunigungs-/Fokussier-Elek trodeneinheit 5, eine Zwischengitterelektrodeneinheit 6, eine erste obere Beschleunigungs-/Fokussier-Elektrodenein heit 7 und eine zweite Beschleunigungs-/Fokussier-Elektrode 8 angeordnet.

Eine Triode wird durch die Kathode 9, die erste Gitter elektrode 1 und die zweite Gitterelektrode 2 gebildet. Eine elektrostatische Hilfsfokussierlinse wird durch die dritte Gitterelektrode 3, die vierte Gitterelektrode 4 und die untere Elektrode 10 der unteren ersten Beschleuni gungs-/Fokussier-Elektrodeneinheit 5 gebildet. Eine elektro statische Hauptfokussierlinse ist zwischen der oberen Elektrode 11 der oberen ersten Beschleunigungs-/Fokussier- Elektrodeneinheit 5 und der zweiten Beschleunigungs-/ Fokussierelektrode 8 vorgesehen.

Des weiteren sind eine horizontale Trennelektrode 12 der unteren ersten Beschleunigungs-Fokussier-Elektrodenein heit 5, die Zwischengitterelektrodeneinheit 6 und eine horizontale Trennelektrode 13 der oberen ersten Be schleunigungs-/Fokussier-Elektrodeneinheit 7 in Reihe ange ordnet und bilden eine elektrostatische Vierpol-Linse zwischen der elektrostatischen Hilfsfokussier linse und der elektrostatischen Hauptfokussierlinse.

Die Zwischengitterelektrodeneinheit 6 besitzt eine Konstruktion, gemäß der vertikale Trennelektroden 15, 16 vor und nach der Zwischenelektrode 14 montiert sind, welche aus einer Platte besteht, in die eine Vielzahl von Elektroden strahldurchgangslöchern gestanzt ist.

Die elektrostatische Vierpol-Linse ist so ausgebildet, daß die vertikale Trennelektrode 15 an der Seite der elektro statischen Vorstufen-Fokussierlinse der Zwischengitter elektrodeneinheit 6 und die horizontale Trennelektrode 12 der ersten unteren Beschleunigungs-/Fokussier-Elektroden einheit 5 entgegengesetzt zu der vertikalen Trennelektrode 16 an der Seite der elektrostatischen Hauptfokussierlinse der Zwischengitterelektrodeneinheit 6 angeordnet sind und daß die horizontale Trennelektrode 13 der ersten oberen Be schleunigungs-/Fokussier-Elektrodeneinheit 7 sowie deren Vielzahl von Trennelementen 19, 20 so angeordnet sind, daß sie ohne gegenseitigen Kontakt miteinander in Eingriff stehen.

Fig. 2A ist eine Draufsicht, die die vertikalen Trenn elektroden 15, 16 der vorstehend erwähnten Zwischengitter elektrodeneinheit 6 zeigt.

Wie man Fig. 2A entnehmen kann, besitzen die entsprechen den vertikalen Trennelektroden eine Vielzahl von Elektronen strahldurchgangslöchern 17 sowie zwei längliche Trennele mente 19, von denen eines auf der linken Seite und das andere auf der rechten Seite der entsprechenden Elektronen strahldurchgangslöcher 17 angeordnet sind, die sich auf der Plattenelektrode 18 befinden, welche sich an die ent sprechenden Elektrodenstrahldurchgangslöcher anschließt.

Fig. 2B ist eine Draufsicht, die die vorstehend erwähnte horizontale Trennelektrode 12 der ersten unteren Be schleunigungs-/Fokussier-Elektrodeneinheit 5 und die hori zontale Trennelektrode 13 der ersten oberen Beschleuni gungs-/Fokussier-Elektrodeneinheit 7 zeigt.

Wie in Fig. 2B dargestellt ist, besitzen die entsprechen den horizontalen Trennelektroden eine Vielzahl von Elektro nenstrahldurchgangslöchern 17 sowie zwei seitliche Trenn elemente 20, von denen eines am oberen Ende und das andere am unteren Ende der entsprechenden Elektronenstrahldurch gangslöcher 17 angeordnet ist und die sich auf der Platten elektrode 18 befinden, welche sich an die entsprechenden Elektronenstrahldurchgangslöcher anschließt.

Ferner sind in den Fig. 5 und 6 Elektrodenabschnitte zum Aufbau der elektrostatischen Linse (elektrostatische Hilfs fokussierlinse, elektrostatische Vierpol-Linse, elektrostatische Hauptfokussierlinse) für die Elektronen kanone der erfindungsgemäßen Farbkathodenstrahlröhre und elektrische Schaltungen der Elektrodenabschnitte für die elektrostatische Linsenkonstruktion dargestellt.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wird eine Hochspannung Eb von 20 kV bis zu 40 kV an die zweite Beschleunigungs-/Fokussier elektrode 8 gelegt, eine mittlere Hochspannung Vf, die 20- 30% der Hochspannung Eb beträgt, gemeinsam an die dritte Gitterelektrode 3 und die Zwischengitterelektrodeneinheit 6 gelegt, eine dynamische Fokussierspannung Vd, bei der es sich um eine konstante mittlere Gleichstromhochspannung Vf handelt und die der Wechselstromquelle V überlagert ist, welche sich in Abhängigkeit von der Ablenkspannung für den abgelenkten Elektronenstrahl ändert, wird gemeinsam an die erste untere Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit 5 und die erste obere Beschleunigungs-/Fokussierelektrodenein heit 7 gelegt, und eine relativ niedrige Spannung VQ oder eine zweite Gitterspannung wird an die vierte Gitterelek trode 4 gelegt.

Gemäß Fig. 6, die eine weitere Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigt, wird eine Hochspannung Eb von 20 kV bis zu 40 kV ebenfalls an die zweite Beschleunigungs-/Fokus sierelektrode 8 gelegt, eine relativ niedrige Spannung VQ oder die zweite Gitterspannung an die Zwischengitter-Elektro den 6 gelegt, eine mittlere Hochspannung, die 20%-30% der Hochspannung Eb beträgt, an die dritte Gitterelektrode 3 gelegt, und eine dynamische Fokussierspannung Vd, bei der es sich um eine konstante mittlere Gleichstromhochspannung Vf handelt und die einer Wechselstromquelle überlagert ist, welche in Abhängigkeit von der Ablenkspannung für die abgelenkten Elektronenstrahl allmählich ansteigt oder ab sinkt, wird gemeinsam an die erste untere Beschleunigungs-/ Fokussierelektrodeneinheit 5 und die erste obere Be schleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit 7 gelegt.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahl röhre, die die vorstehend beschriebenen Elektrodenaufbauten und elektrische Fokussiereigenschaften besitzt, die elektro statische Hilfsfokussierlinse vom UPF-Typ durch die dritte Gitterelektrode 3, die vierte Gitterelektrode und die erste untere Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit 5 gebildet, während die elektrostatische Hauptfokussierlinse vom BPF-Typ durch die erste obere Beschleunigungs-/Fokus sierelektrodeneinheit 7 und die zweite Beschleunigungs-/Fokussierelektrode 8 gebildet wird.

Bei der vorstehend erwähnten elektrostatischen Vierpol- Linsen-Elektrode entspricht die dynamische Fokussierspan nung Vd der konstanten mittleren Gleichspannung, wenn der Ablenkstrom Null ist, d. h. wenn die Wechselstromquelle 7 Null wird, und die konstante mittlere Hochspan nung Vf steigt mit einem Anstieg des Ablenkstromes an.

Somit nehmen nur die achssymmetrische elektrostatische Hilfsfokussierlinse und die elektrostatische Hauptfokussierlinse an der Ausbildung eines runden Strahlen punktes an der Schirmmitte teil, da die vertikalen Trenn elektroden 15, 16 und die horizontalen Trennelektroden 12, 13 die gleiche Spannung besitzen, so daß kein elektrisches Feld einer elektrostatischen Linse dazwischen ausgebildet wird, wenn sich der Strahlenpunkt in der Mitte des Schirmes befindet.

Wenn in der Zwischenzeit die dynamische Fokussierspannung Vd gemäß einem Anstieg der Elektronenstrahlablenkung ansteigt, wird eine Potentialdifferenz zwischen den vertikalen Trenn elektroden 15, 16 und den horizontalen Trennelektroden 12, 13 erzeugt, so daß dazwischen das elektrische Feld einer elektrostatischen Vierpol-Linse relativ zu den entsprechen den Elektronenstrahldurchgangslöchern 17 erzeugt wird.

Fig. 4 zeigt, wie das elektrische Feld der elektrosta tischen Vierpol-Linse, das wie vorstehend erwähnt erzeugt wurde, den durch die Linse dringenden Elektrodenstrahl be einflußt. In der Figur sind mit den gestrichelten Pfeilen Linien gleichen Potentials angedeutet.

Da der unter dem vorstehend erwähnten elektrischen Feld der elektrostatischen Vierpol-Linse durch die Elektronenstrahl- Durchgangslöcher 17 dringende Elektronenstrahl von einer elektrischen Kraft, die in Vertikalrichtung divergiert, und einer elektrischen Kraft, die in Horizontalrichtung konver giert, beeinflußt wird, wird der ursprüngliche auftreffende runde Elektronenstrahl zu einem horizontal aufgeweiteten Ellipsoid, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist, wobei der Brennpunktsabstand in Vertikalrichtung sich von dem in Horizontalrichtung unterscheidet.

Die Form des Elektronenstrahles, wenn die Wechselstrom quelle V Null ist, ist in Fig. 3 mit einem durchgezogenen Kreis angedeutet.

Auch wenn eine dynamische Fokussierspannung Vd, die all mählich in Abhängigkeit von der Größe des Ablenkstroms ansteigt, an die erste obere Beschleu nigungs-/Fokussierelektrodeneinheit 7 und die erste untere Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit 5 der horizon talen Trennelektroden 12, 13 angelegt wird, wird die Be deutung der elektrostatischen Hauptfokussierlinse in Abhän gigkeit von der Ablenkung des Elektronenstrahles geringer, so daß die Brennpunktsentfernung des Elektronen strahles größer wird, da das Verhältnis (Vd/Eb) der an die Elektroden angelegten Spannungen Vd, Eb, das die elektro statische Hauptfokussierlinse steuert, in Abhängigkeit von der dynamischen Fokussierspannung Vd ansteigt, so daß der Ort des Brennpunktes der elektrostatischen Hauptfokussier linse immer in der Nähe des Schirmes der Farbkathodenstrahl röhre ausgebildet wird, und zwar selbst dann, wenn die Lage des Elektronenstrahles aufgrund des Anstieges der Ablen kung des Elektronenstrahles zum Schirm der Farbkatho denstrahlröhre wandert.

Bei der vorstehend erwähnten Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung wird der durch die magnetische Vierpol-Linse des zur Ablenkung dienenden magnetischen Feldes horizontal aufgeweitete Elektronenstrahl durch vertikales Aufweiten des horizontal aufgeweiteten Elektronenstrahles vor dem Eindringen in das zur Ablenkung dienende Magnetfeld der elektrostatischen Vierpol-Linse, das sich in Abhängigkeit von der abgelenkten Größe des Elektrodenstrahles ändert, kompensiert, so daß sowohl in der Nachbarschaft des Schirmrandes als auch in der Mitte des Schirmes runde Strahlenpunkte erhalten werden können.

Das Phänomen, daß der Ort des Brennpunktes des von einer Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahles und der Entfernungsunterschied bis zum Schirm der Farbkathoden strahlröhre größer werden, wenn man weiter in Richtung auf den Schirmrand vorrückt, wird ebenfalls kompensiert, und zwar durch einen größeren Brennpunktsabstand des fokussie renden Elektronenstrahles, der auf die geschwächte Rolle der elektrostatischen Hauptfokussierlinse zurückzuführen ist, wobei dies bei der Ausbildung der dynamischen elektrosta tischen Vierpol-Linse zusätzlich bewirkt wird und dadurch genaue Verhältnisse in bezug auf den Schirm der Kathoden strahlröhre erreicht werden.

Die Halo-Abschnitte (Lichthofabschnitte) mit niedriger Elektronendichte, die den Kernabschnitt mit hoher Elektro nendichte, der einen Strahlenpunkt bildet, umgeben, werden daher in signifikanter Weise verringert, so daß gute Auf lösungseigenschaften erzielt werden.

Da eine konstante Gleichspannung an die Zwischengitterein heit 6 der Elektroden, die die elektrostatische Vierpol- Linse bilden, angelegt wird, findet gemäß Fig. 5 eine mittlere Hochspannung VF und gemäß Fig. 6 eine relativ niedrige Spannung VQ Verwendung.

Die Eigenschaften der elektrostatischen Vierpol-Linse ändern sich in Abhängigkeit von einer an die Linse angelegten Span nung sowie in Abhängigkeit von der geometrischen Form der ausgebildeten Elektroden, d. h. der Länge des länglichen Trennelementes 19 und des seitlichen Trennelementes 20, der Überlappungsgröße des länglichen Trennelementes 19 und des seitlichen Trennelementes 20 und der Gesamtlänge der Zwischengitterelektrodeneinheit 6.

Die Eigenschaften der elektrostatischen Vierpol-Linse können daher optimiert werden, obwohl sich die angelegte Spannung in Abhängigkeit von einer Kombination dieser geometrischen Parameter ändert.

Der von der vor stehend beschriebenen Elektronenkanone für eine erfindungsgemäß ausgebildete Farbkathodenstrahlröhre emittierte Elektronenstrahl erzeugt Strahlenpunkte auf dem Schirm, bei denen die Halo-Abschnitte mit niedriger Elek tronendichte, die den Kernabschnitt mit hoher Elektronen dichte umgeben, stark verringert sind, so daß gute Auf lösungseigenschaften erreicht werden können.

Claims

1. Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit folgenden Merkmalen:

a) eine Triode, die eine Katode (9) , eine erste Gitterelektrode (1) und eine zweite Gitterelektrode (2) aufweist;
b) eine Hilfsfokussierlinse, die eine dritte Gitterelektrode (3) eine vierte Gitterelektrode (4) und eine untere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektroden einheit (5) aufweist, welche eine untere Elektrode (10) mit einem der Triode abgewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine erste horizontale Trennelektrode (12) angeordnet ist;
c) eine Hauptfokussierlinse, die eine obere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit (7) und eine zweite Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit (8) aufweist, wobei die obere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit (7) eine obere Elektrode (11) mit einem der Triode zugewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine zweite horizontale Trennelektrode (13) angeordnet ist;
d) ein Zwischengitter (6) mit einer ersten (15) und zweiten (16) vertikalen Trennelektrode, die eine Zwischenplattenelektrode (14) einschließen, wobei die erste vertikale Trennelektrode (15) der ersten horizontalen Trennelektrode (12) und die zweite vertikale Trennelektrode (16) der zweiten horizontalen Trennelektrode (13) benachbart ist, an den Strahldurchgangsöffnungen (17) der horizontalen und vertikalen Trennelektroden Trennelemente (19, 20) angeordnet sind, die Trennelemente (19, 20) benachbarter horizontaler und vertikaler Trennelektroden galvanisch getrennt voneinander in Wirkverbindung stehen und das Zwischengitter (6) und die horizontalen Trennelektroden (12, 13) eine Quadropollinse bilden.
e) an der zweiten Beschleunigungs-/Fokussierelektroden einheit (8) liegt eine konstante Hochspannung (E_b) von 20-40 kV an;
f) an der dritten Gitterelektrode (3) und an dem Zwischengitter (6) liegt eine mittlere konstante Hochspannung (V_f) von 20-30% des Wertes der konstanten Hochspannung (E_b) an; und
g) eine dynamische Fokussierspannung (V_D) bestehend aus der konstanten mittleren Hochspannung (V_f) und einer ihr überlagerten Wechselspannung, die entsprechend der Ablenkspannung für den Elektronenstrahl an- oder abfällt, wobei die dynamische Fokussierspannung (V_D) an beiden ersten Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheiten (5, 7) gemeinsam anliegt.

2. Elektronenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine niedrige, Gitterspannung (V_a) an der vierten Gitterelektrode (4) anliegt.

3. Elektronenkanone für eine Farbkathodenstrahlröhre mit folgenden Merkmalen:

a) eine Triode, die eine Kathode (9), eine erste Gitterelektrode (l) und eine zweite Gitterelektrode (2) aufweist;
b) eine Hilfsfokussierlinse, die eine dritte Gitterelektrode (3), eine vierte Gitterelektrode (4) und eine untere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektroden einheit (5) aufweist, welche eine untere Elektrode (10) mit einem der Triode abgewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine erste horizontale Trennelektrode (12) angeordnet ist;
c) eine Hauptfokussierlinse, die eine obere erste Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit (7) und eine zweite Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheit (8) aufweist, wobei die obere erste Beschleunigungs-/ Fokussierelektrodeneinheit (7) eine obere Elektrode (11) mit einem der Triode zugewandten offenen Ende aufweist, an welchem eine zweite horizontale Trennelektrode (13) angeordnet ist;
d) ein Zwischengitter (6) mit einer ersten (15) und zweiten (16) vertikalen Trennelektrode, die eine Zwischenplattenelektrode (14) einschließen, wobei die erste vertikale Trennelektrode (15) der ersten horizontalen Trennelektrode (12) und die zweite vertikale Trennelektrode (16) der zweiten horizontalen Trennelektrode (13) benachbart ist, an den Strahl durchgangsöffnungen (17) der horizontalen und vertikalen Trennelektroden Trennelemente (19, 20) angeordnet sind, die Trennelemente (19, 20) benachbarter horizontaler und vertikaler Trennelektroden galvanisch getrennt voneinander in Wirkverbindung stehen und das Zwischengitter (6) und die horizontalen Trennelektroden eine Quadropollinse bilden.
e) an der zweiten BeSchleunigungs-/Fokussierelektroden einheit (8) liegt eine konstante Hochspannung (E_b) von 20-40 kV an;
f) an der dritten Gitterelektrode (3) liegt eine mittlere konstante Hochspannung (V_f) von 20-30% des Wertes der konstanten Hochspannung (E_b) an;
g) an der vierten Gitterelektrode (4) und an dem Zwischengitter (6) liegt eine zweite, niedrige Gitterspannung (V_a) an; und
h) eine dynamische Fokussierspannung (V_D) bestehend aus der konstanten mittleren Hochspannung (V_f) und einer ihr überlagerten Wechselspannung, die entsprechend der Ablenkspannung für den Elektronenstrahl an- oder abfällt, wobei die dynamische Fokussierspannung (V_D) an beiden ersten Beschleunigungs-/Fokussierelektrodeneinheiten (5, 7) gemeinsam anliegt.