DE1017647B - Farbfernsehbildroehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Farbfernsehens und betrifft Farbfernsehbildröhren sowie Verfahren und Vorrichtungen zu ihrer Herstellung.

Als zweckmäßigste der gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Farbfernsehbildröhren ist die sogenannte »Rasterblenden«-Röhre anzusehen. Dabei handelt es sich um eine abgewandelte Form von Kathodenstrahlröhre mit einem Mehrfarbenleuchtschirm, einer perforierten Rasterblende und drei Elektronenstrahlsystemen. Ferner sind gewöhnlich nicht als Bestandteile der eigentlichen Röhre betrachtete Zusatzeinrichtungen zur Strahlsteuerung und Strahlablenkung vorgesehen; und zwar sind diese Einrichtungen im allgemeinen an der Außenseite der Röhre montiert.

Der Leuchtschirm ist aus drei verschiedenen Leuchtstoffen zusammengesetzt, deren jeder eine der additiven Grundfarben erzeugt. In den zuerst üblichen Röhren liefert bei Anregung durch die Strahlelektronen der erste Leuchtstoff die Farbe Rot, der zweite die Farbe Blau und der dritte die Farbe Grün. Es gibt eine ganze Reihe bekannter Leuchtstoffe, die bei Elektronenbeschuß die gewünschte Farbansprechung zeigen. Die drei Leuchtstoffe werden jeweils getrennt auf gesonderten Bereichen am betrachterseitigen Ende des Röhrenkolbens niedergeschlagen, und zwar so, daß sich ein symmetrisches Mosaik ergibt. An sich kann die Form der einzelnen Leuchtstoffelemente im Mosaik verschieden sein; es ist jedoch zweckmäßig, diese Elemente rund auszubilden. Die einzelnen EIemente oder »Flecke« im Mosaik sind in dicht aneinandergrenzenden Dreiersätzen oder Triaden angeordnet, wobei die einzelnen Flecke in den einzelnen Triaden bei elektronischer Anregung jeweils eine bestimmte Grundfarbe erzeugen.

Als Rasterblende verwendet man gewöhnlich ein dünnes Metallblech, das zwischen dem Leuchtschirm und den Elektronenstrahlsystemen angebracht wird. In der Blende sind eine Vielzahl von Löchern oder Öffnungen vorhanden, die so angeordnet sind, daß auf dem Schirm die roterzeugenden Leuchtstoffflecke lediglich von aus einer ersten Richtung kommenden Strahlelektronen, die grünerzeugenden Leuchtstoffflecke lediglich von aus einer zweiten Richtung kommenden Strahlelektronen und die blauerzeugenden Leuchtstoffflecke lediglich von aus einer dritten Richtung kommenden Strahlelektronen getroffen werden können. Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform einer solchen Röhre ist für jede Flecktriade auf dem Bildschirm eine derartige Rasterblendenöffnung vor- 5<> gesehen.

Die Strahlerzeugungssysteme können in bekannter Weise ausgebildet sein; zweckmäßigerweise ändert man jedoch ihren mechanischen Aufbau so, daß sie Farbfernsehbildröhre

Anmelder:

Columbia Broadcasting System, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. April 1955

Joseph Giuffrida, Peabody, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

in der Röhre dicht nebeneinander angeordnet werden können. Dadurch erreicht man, daß die Strahlen aus den einzelnen Systemen parallel zueinander und im gleichen Abstand von bzw. um die Längsachse der Röhre verlaufen. Gewöhnlich sind außenseitig angeordnete Mittel vorgesehen, die dafür sorgen, daß die drei Strahlrichtungen jeweils auf ein und dieselbe Rasterblendenöffnung konvergieren, so daß die einzelnen Strahlen die Rasterblende bzw. die betreffende Öffnung aus verschiedenen Richtungen anlaufen. Durch geeignete Bemessung der relativen Lagen der Elektronenstrahlen und Rasterblendenöffnungen und der relativen Größen der einzelnen Rasterblendenöffnungen erreicht man, daß jeder der drei Strahlen jeweils nur die Leuchtstoffnecke einer bestimmten Farbe treffen kann.

Die Theorie der Rasterblendenröhre und ihrer Wirkungsweise ist an sich verhältnismäßig einfach; in der Praxis dagegen hat es sich gezeigt, daß die Herstellung der Röhre sich sehr schwierig gestaltet. Und zwar gilt dies für jeden der verschiedenen Röhrenbestandteile, am meisten aber vielleicht für den Dreifarbenbildschirm. Einen ungefähren Begriff von den Schwierigkeiten, die bei der Herstellung solcher Schirme zu überwinden sind, kann man sich machen, wenn man bedenkt, daß auf den Ouadratzoll Schirmfläche fast 4000 Leuchtstoffflecke fallen und daß die zulässige Toleranz für die Lagegenauigkeit des einzelnen Fleckes nur etwa IO-³ Zoll (25 · 10-⁴ cm) beträgt.

709 756/164-

Man hat eine Reihe von Herstellungsverfahren für Farbbildröhrenleuchtschirme entwickelt, beispielsweise das Seidenrahmen- oder Seidendruckverfahren. Das zur Zeit bevorzugte Leuchtschirmherstellungsverfahren ist in der USA.-Patentanmeldung 387 912 (Erfinder: Perry und Rowe) unter dem Titel »Verfahren zur Bildung von Farbleuchtschirmen« beschrieben; und zwar handelt es sich dabei um ein photographisches Verfahren, bei dem auf dem Leuchtschon unter Laboratoriumsverhältnissen schwierig; nach dem Einbau in einen handelsüblichen Farbfernsehempfänger ist die richtige Justierung nahezu unmöglich. Ferner zwingt die räumliche Größe der 5 Kompensationsmagneten und ihre Anordnung längs des Bildschirmumfanges dazu, das Gehäuse, in dem die Röhre eingebaut werden soll, ebenfalls zu vergrößern.

Die andere der erwähnten Herstellerfirmen macht

schirm mit Hilfe einer punktförmigen Lichtquelle io zur Erzielung der erforderlichen Farbdeckung von

Bilder der einzelnen Rasterblendenöffnungen erzeugt einer sogenannten »Reinheitsspule« Gebrauch. Bed

werden. Dabei liegen der betreffende Fleck auf dem dieser Reinheitsspule handelt es sich um etaga=,: am

Schirm, die betreffende Blendenöffnung und das Ab- Bildröhrenhals montierten Elektromagneten, lessen

lenkzentrum des betreffenden Elektronenstrahles je- Feld auf eine kurze Strecke in der Nähe der Stffthk

weils in einer optischen Geraden. Diese Lageverteilung 15 erzeugersysteme konzentriert ist. Die Spule wird mit

gestattet es, einen beliebigen gegebenen Elektronenstrahl jeweils nur mit den Leuchtstoff flecken einer bestimmten Farbserie zur Deckung zu bringen, vorausgesetzt, daß die Bahn der einzelnen Elektronenstrahlen in jedem Falle eine Gerade ist.

Leider sind aber in der fertigen Röhre die einzelnen Elektronenstrahlbahnen durchaus keine Geraden. Vielmehr übt das erdmagnetische Feld auf die einzelnen Strahlen eine Kraft von solcher Größe und Richtung

Gleichstrom gespeist, so daß sie ein Magnetfeld erzeugt. Die Intensität und Richtung dieses Magnetfeldes kann durch Änderung der Stromstärke utid der Polarität der Spule oder durch Drehen der Spule um den Röhrenhals variiert werden. Die Intensität?; und Richtung des Magnetfeldes wiederum beeinflußt die Richtung der einzelnen Elektronenstrahlen. Obgleich die Elektronenstrahlen über den größeren Teil ihres Weges durch den Einfluß des Erdfeldes abgebogen aus, daß die Strahlen gekrümmten Bahnen folgen; 25 werden können, läßt sich durch richtige Einstellung und zwar ist bei in der nördlichen Hemisphäre be- des Reinheitsspulenfeldes dennoch die gewünschte triebenen Röhren die Bahnkrümmung annähernd Farbdeckung erreichen. ; ■: *

kreisförmig und, vom Strahlerzeugersystem gegen den Die Verwendung von Reinheitsspulen.bringt gegen-

Bildschirm gesehen, nach rechts gerichtet, d. h., der über den randständigen Magneten gewisse Vorteile} Strahl wird in einer annähernden Kreisbahn nach 30 andererseits treten aber auch verschiedene nachteilige rechts abgebogen. Die Kreisförmigkeit des Strahl- Effekte auf. Am nachteiligsten bei der Verwendung weges ist durch die vertikale Komponente des erd- einer solchen Reinheitsspule wirkt sich wohl die als magnetischen Feldes bedingt. »Halsschatten« bekannte Erscheinung aus. Dieser

Man hat auf verschiedene Weise versucht, den Halsschatten führt zu schwerwiegenden Problemen, durch das erdmagnetische Feld hervorgerufenen Effekt 35 indem er nämlich einen Teil des sichtbaren Rasters möglichst klein zu halten. Das Nächstliegende wäre zum Verschwinden bringt. Dieser Rasterverlust; rührt natürlich gewesen, die Elektronenstrahlen gegen das daher, daß die Elektronenstrahlen von der Itinen-Erdfeld abzuschirmen. Die Erfahrung jedoch hat ge- wandung der Röhre in dem Bereich, wo der Hals in zeigt, daß die brauchbarsten magnetischen Abschir- den konischen Röhrenteil übergeht, immer dann sabmungen, sogar solche aus hochpermeablen Metallen, 40 gefangen werden, wenn ein bestimmter kritischer Ab* wie Mü-Metall, kostspielig in der Herstellung und lenkwinkel überschritten wird. Leider wird durda das schwierig in der Handhabung sind. Entsprechend hat Vorhandensein der Reinheitsspule die Wahrscheinman es in der Praxis niemals bis "zu einigermaßen hin- lichkeit des Überschreitens dieses kritischen Ablenfc» reichenden Abschirmungen bringen können. winkeis noch größer gemacht, als sie ohnedies schon

Es mag hier kurz auf die von zwei führenden Her- 45 ist. In der Praxis beobachtet man nahezu ohne Ausstellerfirmen auf dem Gebiet der Farbbildröhren ver- nähme den Halsschatten immer dann, wenn die Rein·: folgte Methodik hingewiesen werden, um zu zeigen, heitsspule auf optimale Farbdeckung eingestellt ist;,*: wie man die Strahlwegkrümmung in einer Farbbild- Die Reinheitsspule befindet sich nahebei und'-steht

röhre durch bewußte Verzerrung der Strahlwege, statt in Wechselwirkung mit den üblicherweise in FaAbM-durch magnetische Abschirmung kompensieren kann. 50 röhren verwendeten Elektromagneten für i die Strahl-Die eine dieser Firmen geht dabei so vor, daß sie ablenkung, Strahlkonvergenz und Strahlfokussierung: an der Außenseite der Röhre in der Nähe der Bild- Das sich ergebende Magnetfeld ist außerordentlich schirmperipherie Magneten anbringt, die einen söge- komplex, wobei die Bemessung und Einstellung der nannten »Farbausgleicher« bilden. Man läßt die einzelnen Magneten sehr stark durch die entsprechen* Elektronenstrahlen sich so lange unter dem Einfluß 55 den Werte der anderen Magneten beeinflußt werden. des erdmagnetischen Feldes abbiegen, bis sie in das Diese Komplexität macht die richtige Einstellung < der Feld der genannten randständigen Magneten ge- Magneten zu einem schwierigen Problem selbst'für langen. Diese sind so angeordnet und polarisiert, daß qualifiziertes Fachpersonal; es ist klar, daß die weite die einzelnen Strahlwege in der Nähe des Bildschirmes Verbreitung des Farbfernsehens und die damit»rvarT scharf abgebogen und gegen die entsprechenden 60 bundenen wirtschaftlichen Interessen eine Verein-Leuchtstoffflecke gerichtet werden. Die sich bei einer fachung der Einstellvorgänge verlangen, so daß idiese solchen Anordnung ergebenden Schwierigkeiten sind Einstellungen auch von ungeübten Personen λτγογ·

für den Fachmann offensichtlich. Man muß nämlich genommen werden können. ,,:

eine Anzahl von unabhängigen Magneten in ihrer Infolge der Abbeugung mindestens eines Elektroneit-Stärke und Lage genauso justieren, daß sich über 65 Strahles von der Röhrenachse durch den Einfluß: :tter.. .

eine Fläche von annähernd der Größe des Bildschirmes ein absolut gleichförmiges Feld von vorbestimmter Größe und Richtung ergibt. Eine derartige Einjustierung von randständigen Magneten zur

Reinheitsspule werden die Bemessungsmöglichkeiten
für das Ablenkjoch der Röhre beträchtlich .eingeschränkt. In der Praxis ist es nahezu unmöglich,
ein absolut gleichförmiges Magnetfeld über einem

Gewinnung eines absolut gleichförmigen Feldes ist 7° Bereich von der Größe des Röhrenhalses einer Färb-

bildröhre zu erhalten. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Feldstärke des Ablenkjoches in der Praxis ohne Ausnahme mit wachsender Entfernung vom geometrisehen Zentrum des Ablenkjoches um einen unvorhersehbaren Betrag abnimmt. Da die Reinheitsspule gewohnlich einen der Elektronenstrahlen weiter vom geometrischen Zentrum des Ablenkjoches weg verschiebt als die übrigen Strahlen, so erfährt zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt dieser Strahl eine gek d d Sh

derlich ist. In der fertigen Röhre sind die einzelnen Farbfleckmittelpunkte nicht geradlinig gegenüber dem dazugehörigen Elektronenstrahlsystem angeordnet. Vielmehr ist die Verbindungslinie zwischen einem ge5 gebenen Elektronenstrahlsystem und dem von ihm anzuregenden Leuchtstofffleck jeweils gekrümmt. Die Krümmung der einzelnen Verbindungslinien ist so bemessen, daß die Elektronenstrählen aus den einzelnen Systemen die verschiedenen öffnungen in der Raster

g y g

ringere Ablenkung als die anderen Strahlen, die näher io blende jeweils unter dem gleichen Winkel treffen wie am geometrischen Zentrum des Joches vorbeilaufen. der Lichtstrahl, der — ein photographisches Her-Ais. Folge davon konvergieren die Strahlen auf die stellungsverfahren vorausgesetzt — zur ursprüng-Rasterblende nicht zu jedem Zeitpunkt, und die Bild- liehen Gewinnung der Leuchtstoff flecke verwendet gute verschlechtert sich entsprechend. wurde.

Selbst wenn man das Ablenkjoch so bemißt, daß 15 In Fig. 1 ist schematiseh eine Farbfernsehbildröhre sich ein absolut gleichförmiges Feld ergibt, kann man mit einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt, eine jederzeitige Strahlkonvergenz dann nicht er- Um die Zeichnung übersichtlicher zu machen, sind reichen, wenn einer der Strahlen weiter von der verschiedene Vereinfachungen an für die Erfindung Röhrenachse weggelenkt wird als die anderen. Man unwesentlichen Teilen vorgenommen worden. So sieht sofort, daß die Strahlkonvergenz dann und nur 20 sind z. B. die verschiedenen Mittel für die Erzeudann erreicht werden kann, wenn alle Strahlen zu gung, Fokussierung und Beschleunigung der Elekallen Zeitpunkten genau gleiche Längen haben. Diese tronenstrahlen nicht gezeigt. Zur Gestaltung und AusVoraussetzung kann dann unmöglich erfüllt sein, richtung der Elektronenstrahlen können die bekannten wenn einer der Strahlen weiter von der Röhrenachse Standardvorrichtungen benutzt werden, ohne daß die weggelenkt wird als die anderen Strahlen. Zweck 25 erfindungsgemäße Ausbildung der Röhre irgendder Erfindung ist es daher, die Farbdeckung in einer welche Änderungen an diesen Vorrichtungen erfor-Farbfernsehbildröhre ohne zusätzlichen Geräteaufwand derlich macht. Dem in Fig. 1 angedeuteten Ablenkjoch zur Kompensation des erdmagnetischen Feldes zu er- können die bekannten Sägezahnströme für die horireichen. zontale und vertikale Strahlablenkung zugeführt Weiter soll der Halsschatten in Farbfernsehbild- 30 werden. Um die Zeichnung nicht unnötig kompliziert röhren beseitigt werden. zu machen, ist lediglich eines der drei Elektronen-Ferner soll die Elektronenstrahlkonvergenz in Strahlsysteme und der dazugehörige Strahl gezeigt. Farbfernsehbildröhren verbessert werden. Die Röhre nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Ein Schließlich soll ein Verfahren zur' Fertigung von Strahlerzeugersystem 11 ist im Hals 12 der Röhre 13 Farbfernsehbildröhren, die keine Kompensation 35 angeordnet. Der Elektronenstrahl 14 durchläuft den magnetischer Effekte benötigen, angegeben werden. Hals 12 in Längsrichtung. Ein magnetisches Ablenk-Die Erfindung setzt ein Verfahren zur photographi- joch 15 kann an der Außenseite des Halses 12 monschen Abbildung einer Rasterblende auf einem am tiert sein; die Ausbildung der Ablenkeinheit ist jedoch Bildschirmende einer Farbfernsehbildröhre befind- im Zusammenhang mit der Erfindung nicht wesentlichen photosensibilisierten Material als bekannt vor- 40 Hch. Aus Bequemlichkeitsgründen ist der Elektronenaus, wobei das sensibilisierte Material mit Hilfe einer strahl 14 so gezeigt, daß er in der Horizontalebene Lichtquelle durch die Löcher der Rasterblende be- auf den Betrachter hin abgelenkt ist. Nach der Strahllichtet wird und die Lichtquelle an einem vor- ablenkung, die ohne wesentlichen Fehler als im bestimmten Punkt am Umfang eines Kreises und in Punkte A stattfindend gedacht werden kann, läuft einem vorbestimmten Abstand vom Bildschirm an- 45 der Elektronenstrahl längs des Inneren der Röhre 13 geordnet ist. Es ist jedoch dadurch gekennzeichnet, durch eine Öffnung 16 in der Rasterblende oder Vieldaß die Achse des Kreises gegenüber der Achse des lochblende 17 und trifft dann auf einen Leuchtstoff-Bildschirmes parallel verschoben ist. fleck 18. Um die Wirkungsweise der Erfindung deut-Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen, in licher zu veranschaulichen, sind sowohl die Rasterdenen gleiche oder ähnliche Teile jeweils mit gleichen 50 blendenöffnungen als auch die Leuchtstoff flecke in Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert werden. ihrer Größe stark übertrieben gezeichnet. Der Elek-Dabei bedeutet tronenstromkreis wird über eine (nicht gezeigte) Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer leitende Fläche am Leuchtstofffleck 18 nach dem erfindungsgemäßen Farbfernsehbildröhre, Strahlerzeugersystem 11 zurückgeführt und damit ge-Fig. 2 eine graphische Veranschaulichung des Elek- 55 schlossen. Der Elektronenstrahl 14 folgt im wesenttronenstrahlweges in einer Farbfernsehbildröhre, wo- liehen einer Kreisbahn vom Punkte A durch die öffbei insbesondere gezeigt ist, wie man durch Ver- nung 16 nach dem Leuchtstofffleck 18. Auch zwischen setzung des Bildschirmes die Strahlkrümmung korn- seinem Ursprungspunkt im Strahlerzeugersystem 11 pensieren kann, und dem Punkt A folgt der Elektronenstrahl 14 einer Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine 60 Kreisbahn, deren Krümmungsradius dem der Kreis-Farbfernsehbildröhre, wobei veranschaulicht ist, wie bahn zwischen dem Punktet und dem Leuchtstofferfindungsgemäß der Halsschatten weitgehend ver- fleck 18 gleich ist.

mieden und die Abtastung verbessert wird, und Das erdmagnetische Feld, welches dem Strahl 14 die Fig. 4 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Krümmung erteilt, ist durch die Pfeile 19 angedeutet. Ansicht einer Einrichtung zur erfindungsgemäßen 65 Die gezeigte Inklination der Pfeile entspricht dem Herstellung eines Dreifarbenbildschirmes. Neigungswinkel des erdmagnetischen Feldes bei Die Erfindung offenbart allgemein eine Farbfern- etwa 40° geographischer Breite, während die Pfeilsehbildröhre und ein Verfahren zur Herstellung einer richtung der Richtung des erdmagnetischen Feldes in solchen Röhre, wobei nach Fertigstellung der Röhre der nördlichen Hemisphäre entspricht. Die Querkeine Kompensation erdmagnetischer Effekte erfor- 70 schnittsfläche der Röhre 13 ist so klein, daß das Feld

19 als über den gesamten Röhrenbereich gleichförmig angesehen werden kann. Man kann nun zur Bestimmung der Elektronenstrahibahn ein bekanntes Gesetz für die Elektronenbewegung in einem gleichförmigen Magnetfeld heranziehen. Dieses Gesetz besagt, daß, wenn die ursprüngliche Geschwindigkeit eines Elektrons nicht senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes gerichtet ist, die zur Feldrichtung parallele Geschwindigkeitskomponente des Elektrons weder in ihrer

fabrikation bildet Gegenstand der Erläuterung der Fig. 4.

In Fig. 2 ist ein zweckmäßiges Berechnungsverfahren für die Versetzung des Punktes B veranschaulicht. Die Linie G-A-X stellt einen idealen Elektronenstrahl dar, der von einem Strahlerzeugersystem im Punkte G ausgeht, den Punkt A in der Ablenkebene der Röhre durchläuft und im Punkte X auf den Bildschirm auftrifft; der Bogen G-Y stellt die Bahn eines

Richtung noch in ihrer Größe beeinflußt wird, wäh- io wirklichen Elektronenstrahles dar, der vom Strahlrend die zur Feldrichtung senkrechte Geschwindig- erzeugersystem im Punkte G ausgeht, ein gleichkeitskomponente ihre Richtung stetig ändert und in förmiges quer gerichtetes Feld durchläuft tißd, im ihrer Größe konstant bleibt. Dieses Gesetz müßte Punkte Y auf dem Bildschirm auf trifft; die Gerade streng folgerichtig zu dem Schluß führen, daß die G-Y stellt die vom Punkte G nach dem Punkte Ϋ g Elektronenstrahibahn in der Röhre 13 geschraubt 15 zogene Sehne des Bogens G-Y dar; die Linie S-wäre. Berücksichtigt man jedoch die Größe der Röhre stellt die die Ablenkebene der Röhre im Punkte B und die relativen Größen der Normalkamponente und schneidende Bahntangente eines wirklichen Elekder Parallelkomponente der Elektronenanfangs- tronenstrahles am Punkte Y dar; die Linien G-O und geschwindigkeit im Strahl 14, so kommt man in diesem Y-O verkörpern die Krümmungsradien eines wirkpraktischen Fall nicht zu einem schraubenförmigen 20 liehen Elektronenstrahles; der Winkel Φ gibt die be-Bahnverlauf. Vielmehr zwingt die Normalkomponente obachtete Versetzung des Auftreffpunktes eines wirkder Geschwindigkeit, die ihre Größe beibehält, ihre liehen Elektronenstrahles gegenüber dem Auftreff-Richtung dagegen stetig ändert, den Strahl, eine punkt des idealen Strahles an; die LinieP-O stellt Kreisbahn zu beschreiben. Dieselben Überlegungen eine vom Schnittpunkt der Linien G-A-X und B-Y führen zu der Annahme, daß der Strahl 14, wenn er 25 nach dem Schnittpunkt der Linien G-O und Y-O geinnerhalb der Röhre nach oben oder unten abgelenkt zogene Hilfslinie dar; und die Strecke A-B entspricht wird, ebenfalls einer im wesentlichen kreisförmigen
Bahn folgt, die für einen beliebigen gegebenen Ablenkwinkel jeweils ganz in einer Ebene liegt.

Die Bahnkrümmung des auf die Mitte des Schirmes 3°
20 gerichteten Strahles läßt sich empirisch dadurch
bestimmen, daß man den Abstand des Strahlauftreffpunktes vom Schirmmittelpunkt bei Abwesenheit von
Ablenkströmen im Ablenkjoch 15 mißt. Um die gewünschte Entfernung zu messen, ist es nicht nötig, 35 XG Y gleich dem Komplement des Winkels O GY ist; die geometrische Mitte des Bildschirmes tatsächlich 3. in dem Viereck O GP Y ist der Winkel GPY

zu bestimmen. Merkt man den beobachteten Auftreffpunkt des Elektronenstrahles an und dreht man dann die Röhre um 180°, so erhält man einen zweiten Auftreffpunkt auf dem Bildschirm. Der halbe Abstand zwischen den beiden beobachteten Strahlauftreffpunkten entspricht dann der durch die Bahnkrümmung bedingten Strahlversetzung. Es wurden Messungen mit einer Röhre, deren Strahllänge ungefähr 53,5 cm (21 Zoll) betrug, vorgenommen, und dabei ergab sich eine Strahlversetzung von fast genau 1,27 cm (V2 Zoll). Natürlich muß man, um einen für die Praxis brauchbaren Wert zu erhalten, eine Reihe verschiedener Röhren von der Art der Röhre 13 durchprüfen, damit die experimentellen Fehler infolge von Falschausrichtungen oder -einstellungen der einzelnen Röhren möglichst klein gemacht werden.

Das durch den Punkt A markierte Ablenkzentrum
des Elektronenstrahles sowie die Mitte der gegebenen
Rasterblendenöfrnung 17 und die Mitte des betreffen- 55 Hch ist, gilt: den Leuchtstofffleckes 18 liegen auf einer gekrümmten
Linie. Diese Linie verkörpert die Bahn des Elektronenstrahles 14. Die Strahlkrümmung ist durch die
gerade gestrichelte Linie von der Mitte des Leuchtstofffleckes 18 durch die Rasterblendenöffnung 16 zum 60
Schnittpunkt B mit der Ablenkebene des Joches 15
veranschaulicht. Der Punkt B bezeichnet die Lage,
welche die zur Markierung des Fleckes 18 und der
übrigen gleichfarbigen Leuchtstoffflecke auf dem Bild- _ _ f _cos φ

der erforderlichen Versetzung.

Aus der Zeichnung lassen sich folgende formelmäßigen Zusammenhänge ablesen:

1. Da das Dreieck OGY gleichschenkelig ist, ist der Winkel OGF gleich dem Komplement des halben Winkels Φ;

2. durch Konstruktion ergibt sich, daß der Winkel

gleich dem

gleich dem Supplement des Winkels φ;

4. folglich ist der Winkel XPY Winkel Φ;

5. da jedoch

XY = GY · tg ~ ^ PX ■ tg Φ (wenn φ < 30°);

6. gilt:

PX = GY ²

7. oder vereinfacht:

PX = GY

cos Φ

1 + cos Φ '

8. AP = AX-PX;

9. da das Dreieck PBA dem Dreieck XP Y ähn-

AB

A¹L PX

10. oder:

AP

Ύχ

11. durch Einsetzen ergibt sich:

uDrigen gleichiarbigen .beuchtstotttlecke auf dem .Bild- /

schirm 20 dienende Lichtquelle während des erwähnten 65 AB = XY [AX—GX -7

photographischen Herstellungsverfahrens einnimmt.

Wie man den Abstand zwischen dem Punkt A und dem Punkt B ermittelt, wird im Zusammenhang mit Fig. 2 ausführlich erklärt werden. Die Verwertung des Punktes B im Zusammenhang mit der Bildschirm-

+ cos Φ

cos Φ \ 1 + cos Φ /'

12. vereinfacht:

AB = XY

AX (1 + cosΦ)—-CYcos«

9 10

Bei einer praktisch durchgeführten Messung er- der Strahl 14 a die einzelnen horizontalen Rastergaben sich folgende Werte: zeilen in der bisher bekannten Weise dadurch abtastet, XY = 1,27 cm (0,5 Zoll) daß ^{er m}^ konstanter Winkelgeschwindigkeit um den AX = 4Ω 64 cm (16 Zoll) Punkt C rotiert, so bewegt sich in beiden Fällen der GY = 53,4 cm (21 Zoll) ⁵ Auftreffpunkt des Strahles auf dem Raster mit y γ wechselnder Geschwindigkeit über eine Horizontalem = 2 arctg = 2,7 zeilenlänge. Jedoch sind diese Geschwindigkeits-

Schwankungen in der Auftreffpunktbewegung für den

Durch Einsetzen dieser Werte in Gleichung 12 er- Strahl 14 kleiner als für den Strahl 14a. hält man: AB = 0,66 cm (0,26ZoIl). io Hat man den erforderlichen Versetzungsbetrag er-

Für die Zwecke der Praxis kann man die Gleichung mittelt, so bedient man sich zweckmäßigerweise einer 12 noch weiter vereinfachen. Da der Winkel Φ sehr Einrichtung von der in Fig. 4 gezeigten Art, um die klein ist, wird der Cosinus des Winkels φ nahezu Leuchtstoffflecke in etwa der Weise zu plazieren, wie gleich Eins, und die Gleichung 12 reduziert sich auf sie in der erwähnten Erfindung von Perry und die Form: 15 Ro we vorgeschlagen ist. Dabei muß man beim Ver-

2AX GY setzen der punktförmigen Lichtquelle darauf achten,

13. AB = XY ^y . daß die Bewegung der Lichtquelle in der richtigen

Richtung erfolgt. Eine einfache Regel für diesen

Fig. 3 zeigt, wie man in einer Farbfernsehbildröhre Zweck besagt, daß die Lichtquelle stets in derjenigen mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen den Hals- 20 Richtung bewegt werden muß, die der Richtung, in schatten beseitigt. Der Elektronenstrahl 14 a be- welcher der Elektronenstrahl in der fertigen Röhre schreibt in dieser Figur eine Bahn, die durch eine abgebogen wird, direkt entgegengesetzt ist. Soll die Reinheitsspule so modifiziert worden ist, daß die ge- Röhre für Kompensationszwecke in der nördlichen wünschte Farbdeckung auf dem Bildschirm erhalten Hemisphäre eingerichtet werden, so muß die Lichtwird. Der Elektronenstrahl 14 dagegen folgt einer 25 quelle sich stets links vom Strahlablenkzentrum A, Bahn, die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gesehen in Richtung der Rasterblende 17 nach Fig. 1, auf die erforderliche Farbdeckungsbeziehung ab- befinden. Das Licht muß in der Ebene des Elektronengestellt ist. Man sieht aus der Figur, daß der Strahl Strahlablenkzentrums angeordnet werden, damit die 14 a mit größerer Wahrscheinlichkeit von der Innen- Länge des Elektronenstrahles bei der Rasterbildung wandung der Röhre im Bereich D abgefangen wird als 30 im wesentlichen konstant bleibt.

der Strahl 14. Tatsächlich liegt der Punkt C gewöhn- In Fig. 4 ist eine vereinfachte Ausführungsform

Hch so nahe bei dem Bereich!), daß der Strahl 14a eines erfindungsgemäßen »Belichtungsgehäuses« geeine über den kritischen Winkel hinausgehende Ab- zeigt. Das Belichtungsgehäuse 21 enthält eine kleine lenkung erfährt und daher teilweise vom Bildschirm Lichtquelle 22, die auf einem Halter 29 befestigt ist, 20 ausgesperrt, d. h. am Erreichen des Bildschirmes 35 sowie Mittel zur Halterung der Raster- oder Viellochgehindert wird. Dagegen kann der Strahl 14 eine der- blende 17 in einem vorgegebenen Abstand von der artige teilweise Aussperrung nicht erfahren, da der Lichtquelle 22. Zweckmäßigerweise verwendet man kritische Winkel offenbar größer als der maximale als Halterungsmittel Stifte 23, die aus der ebenen Ablenkwinkel des Strahles 14 ist. Dachfläche 24 des Belichtungsgehäuses 21 heraus-

Das Raster in einer erfindungsgemäß ausgebildeten 40 ragen. Der Bildschirm 20 wird gegenüber der Raster-Röhre ist mehr nach der Mitte hin zusammengedrängt. blende 17 in genau der gleichen Lage angeordnet wie Man sieht aus Fig. 3, daß der Winkel, den der Strahl in der fertigen Röhre, und zwar kann man hierfür 14 mit der Mittelachse der Röhre bildet, größer ist Federn 25 und Einsteller 26 verwenden. Die Art der als der durch den Strahl 14a gebildete Winkel. Dies verwendeten Lichtquelle ist nicht wesentlich, vorausbedeutet, daß bei einem gegebenen Ablenkwinkel der 45 gesetzt, daß die Fleckgröße klein gegenüber dem Ab-Auftreffpunkt des Strahles 14 auf dem Schirm näher stand zwischen der Quelle 22 und der Rasterblende 17 an der Röhrenachse liegt als der Auftreffpunkt des ist. Beispielsweise kann man einen Kohlelichtbogen Strahles 14 a. Mithin wird das Raster in Fällen, wo verwenden, der so eingestellt ist, daß er annähernd als Elektronenstrahlen wie der Strahl 14 a durch den Punktquelle wirkt und scharf definierte Ränder an Punkt C laufen, um einen größeren Betrag versetzt 50 den Flecken 18 gibt.

oder verschoben. Es ist klar, daß man einen ent- Bisher ist es üblich gewesen, die Lichtquelle 22 im

sprechend größeren Aufwand an Korrektionsmitteln Ablenkzentrum (dem Punkt A in Fig. 1) des Elekbenötigt, um ein solches Raster zu zentrieren. tronenstrahles der fertigen Röhre anzuordnen. Dabei

Die praktischen Schwierigkeiten, die sich hinsieht- wurde vorausgesetzt, daß die Lichtstrahlen aus der Hch der Erzeugung absolut gleichförmiger Magnet- 55 Quelle 22 im großen und ganzen den gleichen Weg feider mit Hilfe eines Ablenkjoches ergeben, sind dem nehmen wie der Elektronenstrahl in der fertigen Fachmann wohlbekannt. Sehr leicht lassen sich gleich- Röhre. Eine derartige Annahme erweist sich jedoch förmige Felder innerhalb eines kleinen Bereiches in aus den oben angegebenen Gründen in der Praxis der Nähe der geometrischen Mitte einer beliebigen als fehlerhaft. Um die Bahnkrümmung des Elek-Spule erzeugen. Aus Fig. 3 sieht man, daß der Strahl 60 tronenstrahles, die sich beim praktischen Betrieb der 14 beim Durchlaufen der Ablenkspule sich näher an Röhre ergibt, zu kompensieren, braucht man lediglich der geometrischen Spulenmitte befindet als der Strahl eine einfache Lageänderung der Lichtquelle 22 vorzu-14a. Da mithin die Bahn des Strahles 14 durch einen nehmen. Verschiebt man die Lichtquelle um eine vorgleichförmigeren Teil des von der Ablenkspule er- gegebene Strecke, die in der oben angegebenen Weise zeugten Magnetfeldes verläuft, läßt sich der Ablenk- 65 errechnet wird, seitwärts vom Strahlablenkzentrum winkel des Strahles 14 in engeren Grenzen steuern. (dem Punkte in Fig. 1) weg, so erreicht man eine

Nimmt man an, daß der Strahl 14 mit konstanter Lageverschiebung der einzelnen Leuchtstoffflecke 18 Winkelgeschwindigkeit um den Punkt A rotiert, um auf dem Bildschirm 20, so daß die Flecke sich nundie einzelnen Horizontalzeilen im Raster nach der er- mehr genau mit den Auf tr effρ unkten des Elektronenfindungsgemäßen Arbeitsweise abzutasten, und daß 70 Strahles (14 in Fig. 1) auf dem Bildschirm 20 decken.

In welcher Richtung man die Lichtquelle 22 bewegen muß, ist im Zusammenhang mit Fig. 3 erklärt worden. Die Lichtquelle 22 kann permanent in derjenigen Lage angeordnet werden, die für Röhren einer gegebenen Größe als erforderlich bestimmt worden ist. Dann bringt man die Rasterblende 17 in der erforderlichen Lage an. Danach bringt man den Bildschirm 20, der zuvor mit einem Leuchtstoffmaterial überzogen und sensibilisiert worden ist, in die entsprechende Lage. Man kann aber auch die Rasterblende 17 und den Bildschirm 20 zuerst zu einer Einheit in derjenigen gegenseitigen Anordnung, die in der fertigen Röhre einzuhalten ist, zusammenbauen und dann das zusammengebaute System als Ganzes auf das Belichtungsgehäuse aufsetzen. Die Flecke 18 werden auf dem Bildschirm 20 durch das aus der Quelle 22 stammende und durch die Blendenlöcher 16 hindurchscheinende Licht abgebildet. Nach der Belichtung werden die Flecke 18 entwickelt, und das ganze Verfahren wird wiederholt, um eine zweite und dritte Serie von Leuchtstoffnecken, entsprechend den drei in der fertigen Röhre zu erzeugenden Grundfarben, zu bilden. Die Lage der Lichtquelle 22 gegenüber der Rasterblende 17 wird jeweils bei Bildung einer neuen Farbserie von Flecken 18 verändert, und zwar kann man zu diesem Zweck entweder die Lichtquelle 22 oder die Rasterblende 17 mit dem Bildschirm 20 verschieben. Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein Satz von Hilfslöchern 27 vorgesehen, in welche die Stifte 23 eingeführt werden, so daß dadurch die gegenseitige Lage der Lichtquelle 22 und der Rasterblende 17 mit dem Bildschirm 20 entsprechend variiert werden kann. Um eine dritte Lagebeziehung zwischen Lichtquelle und Rasterblende mit Bildschirm herzustellen, benötigt man einen dritten Satz von Hilfslöchern entsprechend den Löchern 27. Selbstverständlich sind noch zahlreiche andere mechanische Möglichkeiten denkbar, um die gewünschte Lagebeziehung zwischen Lichtquelle und Rasterblende herzustellen.

Die hier erörterte und in den Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung dient dazu, dem Einfluß der vertikalen Komponente des erdmagnetischen Feldes entgegenzuwirken. Durch geringfügige Änderungen kann man jedoch ereichen, daß anderweitigen Magnetfeldern, beispielsweise der Horizontalkomponente des Erdfeldes, entgegengewirkt wird. Derartige Felder sind allerdings vom Standpunkt der Farbdeckung aus von untergeordneter Bedeutung. Darüber hinaus kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen auch den Einfluß von elektrischen Feldern weitestgehend kompensieren. Ferner ist es für den Fachmann ohne weiteres klar, daß man ähnliche Ergebnisse wie die im vorstehenden beschriebenen auch dadurch erhalten kann, daß man die Achse des Röhrenhalses von der Achse der Rasterblende und des Bildschirmes weg verschiebt. Entsprechend abgewandelte Einrichtungen und Verfahren zur Kompensation derartiger äußerer Felder liegen ebenfalls im Bereich der vorliegenden Erfindung. ;

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur photographischen Abbildung einer Rasterblende auf einem am Bildschirmende einer Farbfernsehbildröhre befindlichen photosensibilisierten Material, wobei das sensibilisierte Material mit Hilfe einer Lichtquelle durch die Löcher der Rasterblende belichtet wird und die Lichtquelle an einem vorbestimmten Punkt am Umfang eines Kreises und in einem vorbestimmten Abstand vom Bildschirm angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Kreises gegenüber der Achse des Bildschirmes parallel verschoben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle an einem Punkte angeordnet ist, der dem Ort einer scheinbaren Elektronenquelle entspricht, von der aus die Elekr tronenstrahlen in gerader Flugbahn unter dem wahren Einfallwinkel auf den Bildschirm treffen würden. ' ^!Λί« ■'■■■ . .

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur photographischen Bildung eines vorgegebenen LeuchtstofFmosaiks auf dem Bildschirm einer Rasterblenden-Farbfernsehbildröhre der Bildschirm und die Rasterblende auf einer gemeinsamen Achse angeordnet werden, daß der Leuchtstoff mit einem lichtempfindlichen Zusatzmaterial gesättigt wird, daß drei Lichtquellen im wesentlichen gleich beabstandet um den Umfang eines Kreises angeordnet werden, wobei die Achse des Kreises gegenüber der gemeinsamen Achse um einen vorbestimmten Betrag verschoben ist, daß das gesättigte Material durch die Lichtquellen belichtet wird und daß schließlich die nicht belichteten Bereiche des Materials wegentwickelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Bildschirm ein Dreifarbenschirm ist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine glatte Schicht aus einem ersten Leuchtstoffmaterial auf die Innenfläche des Bildschirmes aufgetragen wird, daß diese Schicht sensibilisiert, mit einer ersten Lichtquelle nach einem vorgegebenen Schema belichtet und die nicht belichteten Teile der Schicht weg entwickelt werden, wobei der Kreis, auf dessen Umfang die erste Lichtquelle angeordnet ist, parallel zur Berührungsebene der Bildschirmmitte liegt und mit seinem Mittelpunkt gegenüber dem Bildschirmmittelpunkt versetzt ist; und daß die obigen Verfahrensschritte dann mit einer zweiten Leuchtstofrschicht und schließlich mit einer dritten Leuchtstoffschicht wiederholt werden, und zwar unter Verwendung einer zweiten und einer dritten Lichtquelle, wobei alle drei Lichtquellen im Abstand über den Umfang des Kreises verteilt angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Röhre mit drei Elektronenstrahlsystemen ausgerüstet ist, deren Strahlen gekrümmten Bahnen folgen, und von denen jedes über ein gegebenes Rasterblendenloch lediglich eine der drei Leuchtstoffklassen bestrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen an Punkten angeordnet sind, die den scheinbaren Ursprungspunkten der Elektronenstrahlen in der fertigen Röhre entsprechen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Elektronenstrahlen in einer gemeinsamen, zur Berührungsebene der Bildschirmmitte parallelen Ebene abgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß fleckförmige Lichtquellen verwendet werden, daß Bildschirm, Rasterblende und Lichtquelle jeweils so angeordnet werden, wie es der Lage von Bildschirm, Rasterblende und Schnittpunkt des betreffenden Elektronenstrahles mit der gemeinsamen Ablenkebene in der fertigen Röhre entspricht, und daß die Lichtquelle jeweils an eine vom Schnittpunkt entfernte vorbestimmte Stelle versetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Belichtungsgehäuses, in dem die Lichtquelle oder Lichtquellen jeweils an einem Punkt in der Ablenkebene angeordnet sind, der gegenüber dem von den Elektronenstrahlen zu durchlaufenden Punkt in der Ablenkebene versetzt ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle oder die Lichtquellen in ungefähr dem gleichen Abstand vom Bildschirm wie die Ablenkebene der fertigen Röhre angeordnet sind und gegenüber dem Schnittpunkt der Elektronenstrahlen mit der Ablenkebene die vorbestimmte Versetzung aufweisen.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bildschirm gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle oder die Lichtquellen gegenüber der Verbindungslinie zwischen der Bildschirmmitte und dem Schnittpunkt zweier beliebiger Krümmungsradien des Bildschirmes versetzt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Rasterblende und Bildschirm in der für die fertige Röhre vorgesehenen gegenseitigen Lage zu einer Einheit zusammengebaut werden, daß diese Einheit auf das Belichtungsgehäuse plaziert wird und daß dann die photographische Abbildung des Blendenrasters unter Vornahme der erforderlichen Versetzung der Lichtquelle oder Lichtquellen erfolgt.

11. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung eines Leuchtschirmes von vorgegebener Mosaikrasterung für eine Farbfernsehbildröhre mit Rasterblende und drei gemeinsam abgelenkten gekrümmten Elektronenstrahlen, gekennzeichnet durch eine punktförmige Lichtquelle, Mittel zur Halterung der Lichtquelle, Mittel zur gemeinsamen Anbringung der Rasterblende und des Bildschirmes in einem vorbestimmten Abstand von der Lichtquelle und Mittel zur Verschiebung der Lichtquelle in jeweils eine von drei vorbestimmten Stellungen, die dem Ort der scheinbaren Elektronenstrahlquellen in der fertigen Röhre entsprechen.

12. Farbfernsehbildröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leuchtschirmelemente auf dem Bildschirm gegenüber den ihnen zugehörigen Blendenlöchern derart versetzt sind, daß die durch ein Leuchtschirmelement und das dazugehörige Blendenloch gelegte Gerade mit der in der Nähe des Bildschirmes an die unter dem Einfluß des magnetischen Erdfeldes gekrümmte Bahn des betreffenden Elektronenstrahles gelegte Tangente übereinstimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 862 914;
Electronics, Mai 1951, S. 88;
Electrical Engineering, Nov. 1953, S. 1038.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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