DD238473A5

DD238473A5 - SLOTTED MASK ELECTRON CANE FOR CATALYST RADIATION TUBES

Info

Publication number: DD238473A5
Application number: DD85281835A
Authority: DD
Inventors: Hsing-Yao Chen
Original assignee: Rca Corp,Us
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1986-08-20
Also published as: EP0178857A2; CS719485A2; JPS6199251A; EP0178857B1; EP0178857A3; DE3572748D1; CA1237464A; BR8505150A; KR860003644A; IN165574B; CN85107200A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlitzmaskenelektronenkanone fuer den Einsatz in einer Kathodenstrahlroehre, die eine Vielzahl von in der angegebenen Reihenfolge und in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete Kathoden, ein Steuergitter, ein Schirmgitterelektrodensystem und zumindest zwei Hauptfokussierlinsenelektroden aufweist. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer einfach herstellbaren Elektronenkanone mit einem Abschirmgitter, an das fuer die Reduzierung des Problems der Ausbauchungsverzerrung eine dynamische Spannung angelegt wird, wobei die unerwuenschte Helligkeitsmodulation moeglichst geringer als bei bekannten Ausfuehrungen sein soll. Erfindungsgemaess wird dies dadurch erreicht, dass das Schirmgitterelektrodensystem zwei voneinander entfernte Metallteile umfasst, wobei zumindest eines der Teile eine Vielzahl von laenglichen, rechtwinkligen Schlitzen aufweist, die in eine seiner Flaechen eingearbeitet sind, und wobei die Schlitze eine Tiefe haben, die kleiner als die Dicke des Teiles ist und dem anderen Teil gegenueberliegen, sowie eine Vielzahl von kreisrunden Aperturen, die mit den Schlitzen in Verbindung stehen und durch das Teil hindurchgehen. Fig. 2The invention relates to a slotted mask electron gun for use in a cathode ray tube having a plurality of cathodes arranged in the given order and at a certain distance, a control grid, a screen grid electrode system and at least two main focusing lens electrodes. The aim and object of the invention is to provide a simple producible electron gun with a Abschirmgitter to which a dynamic voltage is applied to reduce the problem of bulge distortion, the unwanted brightness modulation should be as low as possible with known Ausfuehrungen. According to the invention, this is achieved in that the screen grid electrode system comprises two spaced-apart metal parts, wherein at least one of the parts has a plurality of elongated, rectangular slots machined in one of its faces, and wherein the slots have a depth smaller than the thickness of the part and facing the other part, and a plurality of circular apertures communicating with the slots and passing through the part. Fig. 2

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft Schlitzmasken-Elektronenkanonen wie beispielsweise jene, die bei Farbbildröhren Anwendung finden, und insbesondere eine verbesserte Elektronenkanone mit einer zweiteiligen Schirmgitterelektrode, die in der Lage ist, einen durch dynamische Modulation in der Form variablen Elektronenstrahl zu erzeugen.The present invention relates to slit-mask type electron guns such as those used in color picture tubes, and more particularly to an improved electron gun having a two-piece screen grid electrode capable of generating an electron beam variable in shape by dynamic modulation.

Characteristic of the known technical solutions

Es gibt mehrere unterschiedliche Arten von Elektronenkanonen, die bei Farbbildröhren Anwendung finden. Eine Ausführungsart, die gegenwärtig breite Anwendung findet, ist die Schlitzmasken-Elektronenkanone. Die Schlitzmasken-Elektronenkanone dient der Erzeugung von mindestens zwei und vorzugsweise drei Elektronenstrahlen in einer gemeinsamen Ebene und der Ausrichtung der Strahlen längs konvergenter Strahlenwege zur Bildung eines kleinen Flecks auf dem Bildschirm.There are several different types of electron guns used in color picture tubes. One embodiment that is currently widely used is the slot mask electron gun. The slot mask electron gun serves to generate at least two and preferably three electron beams in a common plane and the alignment of the beams along convergent beam paths to form a small spot on the screen.

Es war ein allgemeiner Trend in Richtung auf Schlitzmasken-Farbbildröhren mit größeren Ablenkungswinkeln mit dem Ziel kürzerer Röhren zu verzeichnen. Bei Röhren mit einem Ablenkungswinkel von 110° wurde jedoch festgestellt, daß die Elektronenstrahlen bei ihrer Ablenkung in Richtung der äußeren Abschnitte des Bildschirmes übermäßig stark verzerrt werden. Derartige Verzerrungen, die gewöhnlich als linsenförmige Ausbauchungen bezeichnet werden, erscheinen auf dem Schirm der Bildröhre als unerwünschte schwache Schatten, als Nachzieheffekt, der von einem Lichtkern oder -fleck erwünschter Stärke ausgeht. Derartige Verzerrungen sind zumindest teilweise auf die Wirkungen der Randabschnitte der Ablenkungsfelder des Röhrenablenkjoches auf den Elektronenstrahl während seines Durchgangs durch die Elektronenkanone sowie auf die Ungleichmäßigkeit der Jochablenkfelder selbst zurückzuführen.There has been a general trend toward slit color picture tubes having larger deflection angles for shorter tube targets. However, for tubes with a deflection angle of 110 °, it has been found that the electron beams are excessively distorted as they are deflected toward the outer portions of the screen. Such distortions, commonly referred to as lenticular bulges, appear on the screen of the picture tube as unwanted faint shadows, as a trailing effect emanating from a light kernel or spot of desired intensity. Such distortions are due, at least in part, to the effects of edge portions of the deflection fields of the tube deflection yoke on the electron beam during its passage through the electron gun, as well as the nonuniformity of the yoke deflection fields themselves.

Wenn sich die Randfelder bis in den Bereich der Elektronenkanone erstrecken, wie dies gewöhnlich der Fall ist, können die Strahlen im geringen Maße aus der Achsrichtung in einen stärker aber rationsbehafteten Abschnitt der Elektronenlinse der Kanone abgelenkt werden. Das Ergebnis ist häufig eine linsenförmige Verzerrung des Elektronenstrahl-Auftreffleckes, die sich vom Strahlfleck zur Bildschirmmitte erstreckt. Dieser Zustand ist besonders bei Röhren störend, die mit selbstkonvergierenden Ablenkjochen mit Ring-Ablenkspulen ausgestattet sind, und zwar wegen der verhältnismäßig starken Randfelder der Ringspulen.As the fringing fields extend into the region of the electron gun, as is usually the case, the rays may be deflected slightly from the axial direction into a more rationed portion of the electron lens of the gun. The result is often a lenticular distortion of the electron beam strike leak that extends from the beam spot to the screen center. This condition is particularly troublesome with tubes equipped with self-converging deflection yokes with ring deflection coils because of the relatively strong fringing fields of the toroidal coils.

Die selbstkonvergierenden Ablenkjoche weisen ungleichmäßige Felder auf, die dafür sorgen, daß die Elektronenstrahlen mit zunehmendem horizontalen Ablenkwinkel zunehmend divergiert werden. Diese ungleichmäßigen Felder verursachen auch eine vertikale Konvergenz der Elektronen innerhalb der einzelnen Strahlen. Auf diese Weise werden die Strahlflecke, die rechts und links von der Mitte des Bildschirmes entfernt liegen, in vertikaler Richtung überkonvergiert, so daß in vertikaler Richtung sowohl nach oben als auch nach unten linsenförmig verzerrt wird.The self-converging deflection yokes have uneven fields which cause the electron beams to become increasingly divergent as the horizontal deflection angle increases. These uneven fields also cause a vertical convergence of the electrons within the individual beams. In this way, the beam spots which are located to the right and left of the center of the screen, over-converged in the vertical direction, so that in the vertical direction, both upwards and downwards is lenticular distorted.

Die vertikalen Ausbauchungen des runden Lichtflecks zur Linsenform, die sowohl auf die Effekte der Jochrandfelder im Bereich der Elektronenkanone als auch auf die Ungleichmäßigkeit der Jochfelder zu rückzuführen ist, ist ein unerwünschter Zustand, der zu einer schlechten Auflösung eines auf dem Bildschirm gezeigten Bildes führt.The vertical bulges of the round spot to the lens shape, which is due to both the effects of Jochrandfelder in the field of electron gun and the unevenness of Jochfelder is an undesirable condition, which leads to a poor resolution of an image displayed on the screen.

Es ist bekannt, daß zur Kompensierung des obenbeschriebenen Astigmatismus des Strahlflecks unsymmetrische Elektronenkanonenelektroden verwendet werden, die in der Elektronenoptik der Kanone für einen Ausgleichs-Astigmatismus sorgen. Siehe z.B. US-PS 4234814, in dereine Schirmgitterelektrode beschrieben wird, die eine Apertur aufweist, die rückwärts zur Katode hin einen rechtwinkligen Querschnitt und nach vorn zum Bildschirm hin einen runden Querschnitt hat. Dieses astigmatische Schirmgitter besteht aus elektrischer Sicht aus einem Stück und wird während des Röhrenbetriebes mit einer festen GS-Vorspannung gespeist. Während diese Elektronenkanone den linsenförmigen Ausbauchungsastigmatismus bei einigen Röhren in hinreichendem Maße reduziert, ist bei anderen Röhren noch eine weitere Korrektur wünschenswert, und zwar betrifft dies insbesondere Röhren mit sehr weitem Ablenkungswinkel, und dies speziell wiederum dann, wenn sie für die Wiedergabe von Druckschrift in der Nähe der Bildschirmecken eingesetzt werden sollen.It is known that to compensate for the above-described astigmatism of the beam spot, asymmetrical electron gun electrodes are used which provide for compensating astigmatism in the electron optics of the gun. See, e.g. U.S. Patent No. 4,234,814, which discloses a screen grid electrode having an aperture having a rectangular cross section rearwardly of the cathode and a circular cross section forward of the screen. This astigmatic screen grid consists of one piece from an electrical point of view and is fed with a fixed DC bias during tube operation. While this electron gun sufficiently reduces lenticular bulge astigmatism in some tubes, other tubes still require further correction, particularly with very wide deflection angle tubes, again especially when used for the reproduction of the publication in US Pat Near the corners of the screen should be used.

Bekannt ist ebenfalls eine zweiteilige Schirmgitterelektrode, die eine erste Aperturplatte mit einer verlängerten Apertur, die sich durch die erste Platte hindurch erstreckt, und eine zweite Platte mit einer durch sie hindurchgegebenen runden Apertur umfaßt. Ein solcher Elektrodenaufbau wird in der US-PS 4319163 offenbart. Beim Betrieb dieser Elektronenkanone wird die zweite Platte mit einer GS-Vorspannung gespeist und die erste Platte mit einer GS-Vorspannung gespeist, der ein dynamisches Signal überlagert ist, das mit den horizontalen und/oder vertikalen Ablenkungssignalen synchronisiert wird. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Helligkeit der Röhre durch die angelegte dynamische Spannung ebenfalls moduliert wird, es sei denn, die Modulationsspannung ist sehr klein.Also known is a two-piece screen grid electrode comprising a first aperture plate having an elongated aperture extending through the first plate and a second plate having a circular aperture therethrough. Such an electrode assembly is disclosed in U.S. Patent No. 4,319,163. In operation of this electron gun, the second plate is fed with a DC bias and the first plate is fed with a DC bias superimposed on a dynamic signal which is synchronized with the horizontal and / or vertical deflection signals. A disadvantage of this design is that the brightness of the tube is also modulated by the applied dynamic voltage, unless the modulation voltage is very small.

Die US-PS 4443736 offenbart einen Schirmgitterelektrodenaufbau einschließlich einer Gruppe von drei Aperturmetallplatten, die durch zwei elektrisch isolierende Teile voneinander getrennt sind. Die beiden äußeren Platten haben drei in Reihe angeordnete Aperturen, und die mittlere Platte hat mindestens eine längliche Apertur, die sich zweckmäßigerweise mindestens bis zu den Außenrändern der beiden äußeren Aperturen der äußeren Platten erstrecken soll. Bei dieser Elektronenkanone werden die beiden äußeren Platten elektrisch an das Schirmgitterpotential angeschlossen, und ein dynamisches Signal wird der angelegten Gleichspannung überlagert. Die Außenplatte neben der Steuergitterelektrode sorgt dafür, daß die Helligkeitsmodulation der Röhre so klein wie möglich gehalten wird, obwohl jedoch bei diesem patentierten Aufbau eine Helligkeitsschwankung im Bereich von 20 bis 30% auftritt. Für die weitere Reduzierung der Helligkeitsmodulation ist es erforderlich, an die Katode eine Gegenmodulationsspannung anzulegen. Der Drei-Platten-Aufbau sorgt auch für Schwierigkeiten während des ,beading '-Vorgangs, da der Abstand zwischen den benachbarten Metallplatten klein sein muß.US Pat. No. 4,443,736 discloses a screen grid electrode assembly including a group of three aperture metal plates separated by two electrically insulating parts. The two outer plates have three apertures in series, and the middle plate has at least one elongate aperture which is desirably to extend at least to the outer edges of the two outer apertures of the outer plates. In this electron gun, the two outer plates are electrically connected to the screen grid potential, and a dynamic signal is superimposed on the applied DC voltage. The outer plate adjacent to the control grid electrode ensures that the brightness modulation of the tube is kept as small as possible, although in this patented design, however, a brightness variation in the range of 20 to 30% occurs. For the further reduction of the brightness modulation, it is necessary to apply a counter-modulation voltage to the cathode. The three-platen construction also creates difficulties during the beading process because the distance between the adjacent metal plates must be small.

Object of the invention

Demgemäß ist es wünschenswert, eine Elektronenkanone mit einem Abschirmgitter zu schaffen, an das für die Reduzierung des Problems der Ausbauchungsverzerrung eine dynamische Spannung angelegt wird und das einfacher herzustellen ist, jedoch bezüglich der unerwünschten Helligkeitsmodulation zumindest das gleiche oder ein besseres Ergebnis ermöglicht als bei Elektronenkanonenausführungen älterer Patente.Accordingly, it is desirable to provide an electron gun having a shielding grid which applies a dynamic voltage to reduce the problem of bulge distortion and which is easier to manufacture, but which provides at least the same or better result in unwanted brightness modulation than older versions of electron guns patents.

Explanation of the essence of the invention

Erfindungsgemäß umfaßt die Schlitzmasken-Elektronenkanone für eine Katodenstrahlröhre einen verbesserten Strahlformungsbereich und Strahlfokussierelektroden. Der verbesserte Strahlbereich umfaßt eine Vielzahl von Katoden, ein Steuergitter und ein neuartiges Schirmgitterelektrodensystem, dessen Teile im bestimmten Abstand in abgegebener Reihenfolge angeordnet sind. Das Schirmgitterelektrodensystem besteht aus zwei Metallteilen, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind und von denen zumindest eines eine Vielzahl von rechtwinkligen Längsschlitzen aufweist, die in eine ihrer Oberflächen eingearbeitet wurden. Die Schlitze haben eine Tiefe, die geringer ist als die Dicke des Metallteils, wobei sich die Schlitze auf der dem anderen Teil gegenüberliegenden Seite befinden. Eine Vielzahl von kreisförmigen Aperturen, die mit den Schlitzen in Verbindung stehen und die die Metallteile durchdringen, sind in diese eingearbeitet.In accordance with the invention, the slit mask electron gun for a cathode ray tube comprises an improved beam shaping area and beam focusing electrodes. The improved beam region comprises a plurality of cathodes, a control grid, and a novel screen grid electrode system, the parts of which are arranged at a predetermined distance in a dispensed order. The screen grid electrode system is composed of two metal pieces spaced apart from one another and at least one of which has a plurality of rectangular longitudinal slots machined into one of its surfaces. The slots have a depth that is less than the thickness of the metal part, with the slots on the opposite side of the other part. A plurality of circular apertures communicating with the slots and penetrating the metal parts are incorporated therein.

embodiments

In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:

Fig. 1 einen schematischen Aufriß (teilweise im Axialschnitt) von einer Katodenstrahlröhre, die die neuartige Elektronenkanone in sich trägt.Fig. 1 is a schematic elevation (partially in axial section) of a cathode ray tube, which carries the novel electron gun in itself.

Fig. 2 einen Längsriß teilweise im Schnitt von einem Ausführungsbeispiel der neuartigen Elektronenkanone gemäß Fig. 1. Fig. 3 einen Grundriß eines Gitterteiles der Schirmgitterelektrode der Elektronenkanone gemäß Fig.2.Fig. 2 is a longitudinal section partially in section of an embodiment of the novel electron gun according to Fig. 1. Fig. 3 is a plan view of a grid part of the screen grid electrode of the electron gun according to Fig.2.

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Satzes von typischen Wellenformen der Signale, die für den Betrieb der neuartigen Elektronenkanone verwendet werden.4 is a schematic representation of a set of typical waveforms of the signals used for the operation of the novel electron gun.

Fig. 5 für bestimmte Punkte der Signalwellenform gemäß Fig.4, die an die Schirmgitterelektrode angelegt wird, die entsprechende Lage auf dem Schirm der Bildröhre.Fig. 5 for certain points of the signal waveform according to Fig.4, which is applied to the screen grid electrode, the corresponding position on the screen of the picture tube.

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines anderen Satzes von typischen Signalwellenformen, die für den Betrieb der neuartigen Elektronenkanone eingesetzt werden.Fig. 6 is a schematic representation of another set of typical signal waveforms used for operation of the novel electron gun.

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Fig.7 für bestimmte Produkte der Signalwellenform gemäß Fig. 6, die an die Schirmgitterelektrode angelegt wird, die entsprechende Lage auf den Schirm der Bildrohre.Fig. 7 for certain products of the signal waveform of Fig. 6 applied to the screen grid electrode, the corresponding position on the screen of the picture tubes.

Fig.8 einen Längsriß teilweise im Schnitt von einem zweiten Ausführungsbeispiel der neuartigen Elektronenkanone gemäß Fig.l.8 is a longitudinal section partially in section of a second embodiment of the novel electron gun according to Fig.l.

Fig.9 einen Grundriß der beiden übereinandergelagerten Gitterteile der Schirmgitterelektrode, deren Gitterteile senkrecht angeordnete Schlitze haben.9 shows a plan view of the two superposed lattice parts of the screen grid electrode, the lattice parts of which have vertically arranged slots.

Figur 1 zeigt eine Farbbildröhre 8 mit einem Glaskolben 10, derein rechtwinkliges Schirmträgerfeld 12 und einen röhrenförmigen Hals 14, der mit einem rechtwinkligen Trichter 16 verbunden ist, umfaßt. Feld 12 besteht aus einem Bildschirmträger 18 und einer peripheren Seitenwand 20, die mit dem Trichter 16 verbunden ist. Ein mosaikartiger Drei-Farben-Phosphorschirm 22 ist auf der innenfläche des Schirmträgers 18 aufgebracht. Schirm 22 ist vorzugsweise ein Zeilenrasterschirm, bei dem sich die Phosphorzeilen im wesentlichen rechtwinklig zur hochfrequenten Rasterzeilenabtastung der Röhre, d.h. senkrecht auf der Ebene gemäß Fig. 1) erstrecken. Eine Mehrapertur-Farbsteuerelektrode oder Schattenmaske 24 ist mit bekannten Mitteln im vorbestimmten Abstand zum Bildschirm 22 lösbar befestigt. Eine verbesserte Schlitzmasken-Elektronenkanone 26, die in Fig. 1 schematisch durch Strichlinien dargestellt wird, ist im Hals 14 angebracht und erzeugt und schickt drei Elektronenstrahlen 28 längs koplanarer konvergenter Wege durch die Maske 24 zum Schirm 22.Figure 1 shows a color picture tube 8 with a glass envelope 10 comprising a rectangular face plate 12 and a tubular neck 14 connected to a rectangular funnel 16. Panel 12 consists of a screen support 18 and a peripheral side wall 20 which is connected to the hopper 16. A mosaic-type three-color phosphor screen 22 is applied on the inner surface of the face plate 18. Screen 22 is preferably a line screen in which the phosphor lines are substantially perpendicular to the high frequency raster scan of the tube, i. perpendicular to the plane of FIG. 1) extend. A multi-color color control electrode or shadow mask 24 is releasably secured by known means at a predetermined distance from the screen 22. An improved slit-mask electron gun 26, schematically represented by dashed lines in FIG. 1, is mounted in the neck 14 and generates and sends three electron beams 28 along coplanar convergent paths through the mask 24 to the screen 22.

Die Röhre gemäß Fig. 1 ist zusammen mit einem externen magnetischen Ablenkjoch wie beispielsweise Joch 30 einzusetzen, das wie schematisch dargestellt, den Hals 14 und den Trichter 16 in der Nähe ihrer Verbindungsstelle umgibt. Nach Spannungsanlegung an das Joch 30 werden die drei Strahlen 28 vertikalen und horizontalen Magnetfeldern ausgesetzt, damit sich die Strahlen in horizontaler bzw. vertikaler Richtung in einem rechtwinkligen Raster über den Bildschirm 22 bewegen. Die Ausgangsebene der Ablenkung (bei Ablenkung Null) wird durch die Linie P-P in Fig. 1 dargestellt, die etwa durch die Mitte des Ablenkjoches 30 führt. Wegen der Randfelder erstreckt sich die Ablenkzone der Röhre axial vom Joch 30 aus in den Bereich der Elektronenkanone 26. Der Einfachheit halber wird die tatsächliche Krümmung der abgelenkten Elektronenstrahlwege in der Ablenkungzone in Fig. 1 nicht dargestellt. Ein Beispiel für ein magnetisches Ablenkjoch 30 ist ein Sattelringjoch (ST yoke — saddle-toroid type yoke) wie es in der US-PS 4143345 beschrieben wird.The tube of Figure 1 is to be used in conjunction with an external magnetic deflection yoke, such as yoke 30, which, as shown schematically, surrounds the neck 14 and funnel 16 near its junction. Upon application of voltage to the yoke 30, the three beams 28 are exposed to vertical and horizontal magnetic fields to cause the beams to move across the screen 22 in a horizontal or vertical direction in a rectangular grid. The output plane of the deflection (at zero deflection) is represented by the line P-P in Fig. 1, which leads approximately through the center of the Ablenkjoches 30. Because of the fringing fields, the deflection zone of the tube extends axially from the yoke 30 into the region of the electron gun 26. For the sake of simplicity, the actual curvature of the deflected electron beam paths in the deflection zone is not shown in FIG. An example of a magnetic deflection yoke 30 is a saddle ring yoke (ST yoke - saddle-toroid type yoke) as described in U.S. Patent 4,134,345.

Mit der Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Modifikationen entspricht die Elektronenkanone 26 möglicherweise jenen Drei-Strahl-Schlitzmasken-Elektronenkanonen, die in den obenzitierten US-PS 4234814,4319163 und 4443736 beschrieben werden, oder den Schlitzmaskenröhren mit verlängerter Brennweite von der Art, wie sie in der US-PS 4370592 beschrieben werden. Diese Patente offenbaren modifizierte Ausführungen der Elektronenkanone, die in der US-PS 3772554 beschrieben werden.With the exception of the modifications described below, the electron gun 26 may correspond to those three-beam slotted-mask electron guns described in the above-cited U.S. Patent Nos. 4234814, 439163 and 4443736, or the extended-focal length slit mask tubes of the type disclosed in U.S. Pat U.S. Patent 4,370,592. These patents disclose modified designs of the electron gun described in US Pat. No. 3,774,554.

Einzelheiten der Elektronenkanone 26 werden in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Elektronenkanone umfaßt zwei Glasbefestigungsstäbe 32, an denen verschiedene Elektroden befestigt sind. Diese Elektroden schließen drei gleichmäßig voneinander entfernte Inline-Katoden 34 (eine für jeden Strahl, wobei jedoch nur eine dargestellt ist), eine Steuergitterelektrode 36 (G 1), ein verbessertes Schirmgitterelektrodensystem 38 (G2a, G 2b), eine erste Hauptfokussierlinsenelektrode40 (G3) und eine zweite Hauptfokussierlinsenelektrode42 (G4), die in der angegebenen Reihenfolge und in einem bestimmten Abstand an den Glasstäben befestigt sind. Beide Elektroden G1 und G4 sowie die beiden Enden der G3-Elektroden besitzen drei in Reihe angeordnete Aperturen (Inline-Aperturen), die den Durchgang von drei koplanaren Elektronenstrahlen 28 gestatten. Der Aufbau des Schirmgitterelektrodensystems 38 wird nachfolgend beschrieben. Die elektrostatische Hauptfokussierlinse in der Kanone 26 wird zwischen G3, der Elektrode 40, und G4, der Elektrode 42, gebildet. G3, Elektrode 40, besteht aus zwei becherförmigen Elementen 44 und 46, deren offene Enden aneinander befestigt sind. Obwohl G3, Elektrode 40, als zweiteiliges Gebilde dargestellt wird, könnte es aus einer beliebigen Anzahl von Teilen sowie auch als ein einzelnes Teil von gleicher Länge gefertigt werden. G4, Elektrode 42, kann auch aus zwei becherförmigen Teilen 48 und 50, die an ihren offenen Enden mit einander befestigt sind, bestehen. Obwohl die Hauptfokussierungslinse aus zwei Elektroden bestehend dargestellt ist, könnte sie des weiteren auch aus drei, vier oder mehr Elektroden bestehen (in diesem Fall würden andere als die dargestellten Spannungen angelegt werden).Details of the electron gun 26 are shown in FIGS. 2 and 3. The electron gun includes two glass mounting rods 32 to which various electrodes are attached. These electrodes include three equally spaced in-line cathodes 34 (one for each beam but only one shown), a control grid electrode 36 (G 1), an improved screen grid electrode system 38 (G2a, G 2b), a first main focusing lens electrode 40 (G3). and a second main focus lens electrode 42 (G4) fixed to the glass rods in the order given and at a certain distance. Both electrodes G1 and G4 and the two ends of the G3 electrodes have three in-line apertures, which allow the passage of three coplanar electron beams 28. The structure of the screen grid electrode system 38 will be described below. The electrostatic main focusing lens in the gun 26 is formed between G3, the electrode 40, and G4, the electrode 42. G3, electrode 40, consists of two cup-shaped elements 44 and 46, the open ends of which are secured together. Although G3, electrode 40, is shown as a two part structure, it could be made from any number of parts as well as a single part of equal length. G4, electrode 42, can also consist of two cup-shaped parts 48 and 50, which are fastened together at their open ends. Furthermore, although the main focusing lens is made up of two electrodes, it could also consist of three, four or more electrodes (in this case, voltages other than those shown would be applied).

Jener Abschnitt der Elektronenkanone 26, der die Katoden 34, die Steuergitterelektrode 36 und das Schirmgitterelektrodensystem 38 umfaßt, ist als Strahlformungsbereich der Kanone bekannt. Dieser Strahlbereich erzeugt Elektronen und bildet aus ihnen Strahlen, die sich in der Nähe des Schirmgitterelektrodensystems 38 überschneiden. Die Hauptfokussierlinsenelektroden 40 und 42 schließen den Strahlfokussierbereich der Kanone ein. Der Strahlfokussierbereich baut ein elektrostatisches Fokussierfeld für die Fokussierung der Elektronenstrahlen und Abbildung der Strahlkreuzungspunkte auf dem Bildschirm auf.That portion of the electron gun 26 including the cathodes 34, the control grid electrode 36, and the screen grid electrode system 38 is known as the beam forming area of the gun. This beam region generates electrons and forms therefrom beams that overlap in the vicinity of the screen grid electrode system 38. The main focus lens electrodes 40 and 42 include the beam focusing area of the gun. The beam focusing area builds up an electrostatic focusing field for focusing the electron beams and imaging the beam intersection points on the screen.

Eine erste Ausführungsform des verbesserten Schirmgitterelektrodensystems 38 schließt zwei in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete Metallteile G2a und G2b ein. Das erste Metallteil G 2a, das sich neben dem Steuergitter 36 (G 1) befindet, umfaßt eine im wesentlichen flache Platte mit einer Dicke von etwa 0,51 mm (20 mils). Wie in Fig. 3 dargestellt, sind drei im wesentlichen identische in der Horizontalen angeordnete Schlitze 52 in einer der Hauptflächen des ersten Teiles G2a eingearbeitet. Die Schlitze 52 sind jeweils etwa 0,71 mm (28mils) hoch, 2,03mm (8OmHs) breit und 0,25mm (10mils) tief. Eine kreisrunde Apertur 54 ist in jeden der Schlitze 52 eingearbeitet; sie erstrecken sich durch das erste Metallteil G 2a hindurch und sind auf die Aperturen im Steuergitter 36 (G 1) ausgerichtet. Die drei kreisrunden Aperturen 54 haben einen Durchmesser von 0,635mm (25mils). Das erste Teil G2a ist in einem Abstand von etwa 0,229mm (9mils) vom Steuergitter 36 (G 1) entfernt angeordnet. Das zweite Metallteil G2b hat eine Dicke von etwa 0,13mm (5mils) und ist in einem Abstand von etwa 0,13mm (5mils) vom ersten Teil G 2a angeordnet. Das zweite Teil G2b hat drei kreisrunde Aperturen 56, die einen Durchmesser von 0,635mm (25mils) haben und auf die kreisrunden Aperturen 54 im ersten Teil G2a ausgerichtet sind. Wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, wird während des Betriebs der Elektronenkanone 26 an das erste Teil G 2a eine GS-Gleichspannung zur Steuerung der Strahlbegrenzung angelegt.A first embodiment of the improved screen grid electrode system 38 includes two spaced-apart metal parts G2a and G2b. The first metal part G 2a, which is adjacent to the control grid 36 (G 1), comprises a substantially flat plate having a thickness of about 0.51 mm (20 mils). As shown in Fig. 3, three substantially identical horizontal slits 52 are incorporated in one of the major surfaces of the first part G2a. The slots 52 are each approximately 0.71mm (28mils) high, 2.03mm (8OmHs) wide, and 0.25mm (10mils) deep. A circular aperture 54 is incorporated in each of the slots 52; they extend through the first metal part G 2a and are aligned with the apertures in the control grid 36 (G 1). The three circular apertures 54 have a diameter of 0.635mm (25mils). The first part G2a is located at a distance of about 0.229mm (9mils) from the control grid 36 (G1). The second metal part G2b has a thickness of about 0.13 mm (5 mils) and is disposed at a distance of about 0.13 mm (5 mils) from the first part G 2a. The second part G2b has three circular apertures 56 having a diameter of 0.635mm (25mils) aligned with the circular apertures 54 in the first part G2a. As shown in Figures 4 and 5, during operation of the electron gun 26, a DC DC voltage is applied to the first portion G 2a to control the beam limitation.

An das zweite Teil G2b wird eine Gleichspannung angelegt, derein auf die vertikale und horizontale Ablenkung bezogenes zusammengesetztes dynamisches Signal überlagert ist. Dieses dynamische Signal moduliert die Querschnittsform des Strahles entsprechend der Ablenkung, wodurch die obenerwähnte linsenförmige Ausbauchung des sonst runden Strahlauftrefffleckes kompensiert wird. Das an das Teil G2b angeschlossene dynamische Signal verbessert zusammen mit den horizontal angeordneten Schlitzen 52 im Teil G 2 a die Eckenhelligkeit und kompensiert damit (die Verminderung des/) den Randübertragungsverlust, der durch die Schattenmaske 24 verursacht wird.To the second part G2b is applied a DC voltage superimposed on a composite dynamic signal related to the vertical and horizontal deflection. This dynamic signal modulates the cross-sectional shape of the beam in accordance with the deflection, thereby compensating for the above-mentioned lenticular bulge of the otherwise circular beam spot. The dynamic signal connected to the part G2b together with the horizontally arranged slits 52 in the part G 2 a improves the corner brightness and thus compensates (the reduction of /) the edge transmission loss caused by the shadow mask 24.

-4- £OO t/O-4- £ OO t / O

Die dynamische Modulationsspannung verändert die asymmetrische Schlitzlinsenstärke zwischen dem ersten Teil G2a und dem zweiten Teil G2b des Schirmgitterelektrodensystems 38 und verbessert damit die Eckenauflösung, ohne die Auflösung in der Bildschirm mitte zu verschlechtern. Das erste Teil G 2 a, dessen Dicke etwa vierfach so groß ist wie die des zweiten Teiles, schirmt das dynamische Signal vom Bereich des Steuergitters 36 (G 1) ab, so daß die Helligkeitsmodulation bzw. -Schwankung auf etwa 3% — verglichen mit den etwa 20 bis 30% in dem obenzitierten US-PS 4443736 reduziert wird. Der niedrige Pegel der Helligkeitsmodulation, der mit dem vorliegenden Aufbau (des Systems) erzielt wird, macht die Gegenmodulation der Katode, wie sie bei den dem Stand der Technik entsprechenden Elektronenkanonen, bei denen eine dynamische Modulationsspannung am Schirmgitter angelegt wird, erforderlich ist, überflüssig. Die vorliegende Schirmgitterelektrodenstruktur ist deshalb wirtschaftlich, weil sie problemlos nach Standardverfahren für die Herstellung von Elektronenkanonen gefertigt werden kann. Andererseits können die Schlitze im Teil G 2 a vertikal angeordnet sein, wobei dann Wellenformen wie beispielsweise jene, die in Fig.6 dargestellt sind, an das Teil G2b angelegt werden können. Die entsprechenden Punkte auf dem Bildschirm der Röhre werden in Fig.7 gezeigt.The dynamic modulation voltage changes the asymmetrical slit lens power between the first part G2a and the second part G2b of the screen grid electrode system 38, thereby improving the corner resolution without deteriorating the resolution in the screen center. The first part G 2 a, whose thickness is about four times as large as that of the second part, shields the dynamic signal from the area of the control grid 36 (G 1), so that the brightness modulation or -Schwankung to about 3% - compared with about 20 to 30% is reduced in the above-cited U.S. Patent 4,443,736. The low level of brightness modulation achieved with the present design (of the system) eliminates the cathode count modulation required in the prior art electron guns which apply a dynamic modulation voltage to the screen grid. The present screen grid electrode structure is economical because it can be easily manufactured by standard methods for the production of electron guns. On the other hand, the slits may be arranged vertically in the part G 2 a, and then waveforms such as those shown in Fig. 6 may be applied to the part G 2 b. The corresponding points on the screen of the tube are shown in FIG.

Eine zweite Ausführungsform der neuartigen Elektronenkanone 26'wird in Fig. 8 dargestellt. Die Elektronenkanone 26'entspricht der Elektronenkanone 26, die hierin beschrieben wird, und unterscheidet sich nur darin, daß die Anordnung der Schirmgitterelemente untereinander anders ist. Bei Elektronenkanone 26' umfaßt das Schirmgitterelektrodensystem 38' ein erstes Metallteil G 2 a' und ein in einem bestimmten Abstand dazu angeordnetes zweites Metallteil G 2 b'. Das erste Teil G 2 a' ist eine im wesentlichen flache Platte mit einer Dicke von etwa 0,38 mm (15 mils) mit drei kreisrunden in einer Reihe angeordneten Aperturen 60 in Form von Durchgangslöchern. Die drei Aperturen 60 haben jeweils einen Durchmesser von 0,635mm (25 mils) und sind jeweils auf eine Apertur im Steuergitter 36 (G 1) ausgerichtet. Das zweite Teil G 2b' hat eine Dicke von etwa 0,30 mm (12mils) und drei eingearbeitet horizontal angeordnete Schlitze 62. Die Schlitze 62 haben die gleichen Abmessungen wie die oben beschriebenen Schlitze 52; bei der Kanone 26' jedoch liegen die Schlitze 62 dem ersten Teil G 2 a' des Schirmgitterelektrodensystems 38' gegenüber. Die kreisrunden Aperturen 64 haben ebenfalls einen Durchmesser von 0,635 mm (25 mils) und sind auf die Aperturen 60 im ersten Teil G 2 a' ausgerichtet.A second embodiment of the novel electron gun 26 'is shown in FIG. The electron gun 26 'corresponds to the electron gun 26 described herein, and differs only in that the arrangement of the screen grid elements is different from each other. In the case of electron gun 26 ', the screen grid electrode system 38' comprises a first metal part G 2 a 'and a second metal part G 2 b' arranged at a certain distance therefrom. The first part G 2 a 'is a substantially flat plate having a thickness of about 0.38 mm (15 mils) with three circular apertures 60 in the form of through holes arranged in a row. The three apertures 60 each have a diameter of 0.635mm (25 mils) and are each aligned with an aperture in the control grid 36 (G 1). The second part G 2b 'has a thickness of about 0.30 mm (12 mils) and three incorporated horizontally disposed slots 62. The slots 62 have the same dimensions as the slots 52 described above; however, with the gun 26 ', the slots 62 face the first part G 2 a' of the screen grid electrode system 38 '. The circular apertures 64 are also 0.635 mm (25 mils) in diameter and are aligned with the apertures 60 in the first part G 2 a '.

Wie oben beschrieben, wird an das zweite Teil G 2 b' eine dynamische Signalspannung angelegt. Ist das erste Teil G 2a' verhältnismäßig dünn, tritt eine gewisse Helligkeitsmodulation in der Größenordnung von 20 bis 30% auf. Sie kann jedoch durch Anlegen einer Gegenmodulation an Katode 34 kompensiert werden, oder, sie kann durch Vergrößerung der Dicke des ersten Teils G 2 a' zur Abschirmung des Steuergitters 36 auf ein Mindestmaß beschränkt werden.As described above, a dynamic signal voltage is applied to the second part G 2 b '. If the first part G 2a 'relatively thin, some brightness modulation in the order of 20 to 30% occurs. However, it can be compensated for by applying a countermodulation to the cathode 34, or, it can be limited by increasing the thickness of the first part G 2 a 'to shield the control grid 36 to a minimum.

Es liegt auch im Geltungsbereich der Erfindung, sowohl das erste als auch das zweite Teil des Schirmgitterelektrodensystems 38 mit Schlitzen zu versehen. Eine solche Struktur wird in Fig. 9 gezeigt. Die Schlitze sind in die gegenüberliegenden Flächen der Schirmgitterteile G2a und G2b eingearbeitet, und die gestrichelt dargestellten Schlitze sind in der Vertikalen und Horizontalen rechtwinklig zueinander angeordnet.It is also within the scope of the invention to slit both the first and second parts of the screen grid electrode system 38. Such a structure is shown in FIG. The slots are machined into the opposite surfaces of the screen grid parts G2a and G2b, and the slits shown in dashed lines are arranged perpendicularly and horizontally at right angles to each other.

Claims

claims:

A slot mask electron gun for use in a cathode ray tube, the electrode gun including a plurality of cathodes, a control grid, a screen grid electrode system, and at least two main focusing lens electrodes, in the order and spaced apart, characterized in that the screen grid electrode system comprises two spaced metal parts (masks G2a, G2b, G2a ', G2b'), at least one of the parts (G 2 a, G 2 b ') having a plurality of elongated rectangular slots (52; 62) machined in one of its faces , and wherein the slots have a depth which is smaller than the thickness of the part and opposed to the other part (G 2 b; G 2a '), and a plurality of circular apertures (54, 64) communicating with the slots and go through the part.

2. An electron gun according to claim 1, characterized in that the parts of the screen grid electrode system (38) remote from each other, a first part (G 2a), which is located next to the control grid (36), and a second part (G 2 b), the between the first part and the main focusing lens electrodes (42, 40), the first part being provided with the oblong rectangular slots (52) facing the second part.

3. electron gun (26) according to claim 2, characterized in that the first part (G 2 a) has a thickness which is greater than that of the second part (G 2 b).

4. electron gun (26 ') according to claim 1, characterized in that the arranged at a certain distance from each other parts of the screen grid electrode system (38') a first part (G 2 a ') next to the control grid (36) and a second part (Eq b ') between the first part and the main focusing lens electrodes (40, 42), the second part having the elongated rectangular slots (62) facing the first part.

5. electron gun (26, 26 ') according to claim 3 or 4, characterized in that the rectangular slots (52, 62) were extended in the direction of escape of the electron gun.

6. electron gun (26,26 ') according to claim 3 or 4, characterized in that on the second screen grille part (G 2 b, G 2 b') a modulation voltage is applied.

7. An electron gun according to claim 1, characterized in that the metal parts (G 2 a, G 2 b) of the screen grid electrode system (38) a plurality of elongated rectangular slots, which are incorporated in one of the surfaces thereof, wherein the slots have a depth , which are smaller than the thickness of the metal parts and opposed to the other metal parts, and a plurality of circular apertures (54) incorporated in each of the metal parts, communicating with the slots and passing through the metal parts, the slots of a metal part are arranged at right angles to the slots in the other metal part.

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