[0001] Die Erfindung betrifft ein Farbfernsehgerät oder einen Farbmonitor mit einem flachen
Bildschirm.
[0002] Farbfernsehgeräte und (Computer-) Monitore dienen zur Umwandlung elektrischer Signale
in Farbbilder. Sowohl Fernsehgeräte als auch Monitore haben heutzutage in der Regel
eine Schnittstelle für verschiedene Videosignalformate (wie z.B. FBAS-Signale, analoge
oder digitale Komponentensignale). Diese Signale werden in einem Fernsehgerät und
einem Monitor zur Ansteuerung einer Bildröhre in analoge RGB-Signale umgewandelt.
Die einem Fernsehgerät oder einem Monitor zugeleiteten Videosignale werden jeweils
so umgewandelt, daß das darzustellende Videosignal Helligkeits- bzw. Farbwerte für
jeden einzelnen Bildpunkt eines Wiedergabebildschirms enthält. Zur Darstellung eines
in einem Videosignal enthaltenen Bildes werden in einer Farbbildwiedergaberöhre eines
Farbfernsehgerätes bzw. Monitors drei Elektronenstrahlen (jeweils einer für die Grundfarben
der additiven Farbmischung: rot, grün, blau) erzeugt und entsprechend der Lage der
Bildpunktinformation in dem Videosignal zu dem entsprechenden Bildpunkt auf dem Leuchtschirm
der Farbbildröhre abgelenkt.
[0003] Bei einer Farbbildröhre kommt eine additive Farbmischung durch eine bildpunktweise
Überlagerung von drei Farbauszugsbildern zustande. Der Leuchtschirm einer solchen
Farbbildröhre besteht aus ca. 400 000 Farbtripeln, das sind in Dreiergruppen angeordnete
Leuchtstoffpunkte mit je einem rot leuchtenden, einem grün leuchtenden und einem blau
leuchtenden Leuchtstoffpunkt. Der Durchmesser eines solchen Leuchtpunktes beträgt
etwa 0,3 mm. Jeder dieser Punkte wird von einem der drei Elektronenstrahlen zum Leuchten
gebracht, die von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem im Hals der Farbbildröhre erzeugt
werden. Durch eine Ablenkeinheit werden die Elektronenstrahlen so abgelenkt, daß sie
nacheinander auf alle Bildpunkte des Leuchtschirms treffen. In einem Abstand von etwa
15 mm zum Leuchtschirm befindet sich im Inneren der Farbbildröhre eine Schattenmaske,
die in genauer Zuordnung zu jedem Farbtripel ein Loch aufweist. Die Löcher mit einem
Durchmesser von etwa 0,25 mm sind in regelmäßigen Abständen in die Lochmaske eingeätzt.
In dem jeweils durch die gemeinsame Strahlablenkung angesteuerten Loch der Schattenmaske
treffen sich die drei Elektronenstrahlen und fallen auf die dahinter liegenden Leuchtstoffpunkte
des Leuchtschirms. Ein Großteil der vom Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugten
Elektronen landet dabei auf der Schattenmaske. Dies führt zu einer Erwärmung und entsprechenden
Ausdehnung der Schattenmaske, wobei sich insbesondere die am Rand der Maske befindlichen
Löcher in ihrer Lage gegenüber den Leuchtstoffpunkten des Leuchtschirms verschieben
können. Aufgrund einer solchen Verschiebung wird in der Regel die Farbreinheit verschlechtert,
da jeder der drei Elektronenstrahlen nur auf den ihm zugeordneten Leuchtstoffpunkt
des Leuchtschirms treffen darf.
[0004] Neben Schattenmasken, die als Lochmasken ausgebildet sind, werden auch Schattenmasken
in Form von Streifenmasken verwendet. Bei diesen ist der Leuchtschirm einer Farbbildröhre
nicht mit Leuchtstoffpunkten, sondern mit Leuchtstoffstreifen versehen. Dementsprechend
weist die Schattenmaske streifenförmige Öffnungen für die einzelnen Elektronenstrahlen
auf die jeweils den Streifen auf den Leuchtschirm zugeordnet sind.
[0005] Damit die Farbauszugsbiider deckungsgleich erscheinen, müssen die drei Elektronenstrahlen
über die gesamte Leuchtschirmfläche jeweils immer auf die zusammengehörigen Leuchtstoffpunkte
eines Farbtripels treffen. Deshalb wird die Konvergenz der 3 Elektronenstrahlen in
Abhängigkeit von der Lage ihres Auftreffpunktes auf dem Leuchtschirm einer Bildröhre,
d.h. abhängig von der Ablenkung, eingestellt (sogenannte dynamische Konvergenz).
[0006] Der direkte Abstand zweier gleichfarbiger, benachbarter Leuchtstoff-Bildpunkte wird
Schirmpitch (dot pitch) genannt. Bei herkömmlichen Farbbildröhren nimmt dieser Abstand
zwischen gleichfarbigen Leuchtpunkten bzw. Leuchtstreifen vom Leuchtschirmmittelpunkt
zum Rand hin zu. Durch die Größe des Schirmpitches wird die Auflösung einer Farbbildröhre
festgelegt. Eine Variation des Schirmpitches oder Maskenpitches (mask pitch) ist ein
einfaches Mittel, um die Krümmung der Schattenmaske in einer gewünschten Art und Weise
zu beeinflussen. Da jedoch ein zu großer Schirmpitch vom Betrachter als störende Streifenstruktur
wahrgenommen wird, muß beim Entwurf einer Schattenmaske eine mindestens einzuhaltende
Bildpunktauflösung beachtet werden.
[0007] In den letzten Jahren wurden Farbbildröhren (Farb-Kathodenstrahlröhren) mit immer
flacheren Bildschirmen entwickelt. Dementsprechend sind auch die Krümmungsradien bzw.
Maskenkonturen der Masken (Schattenmasken bzw. Lochmasken) entsprechend flach geworden.
Eine Entwicklung immer flacherer Masken ist durch die Verwendung von Invar als Maskenmaterial
und durch die Beschichtung der Maske zur Temperaturreduzierung beim Betrieb möglich
geworden. Eine weitere Steigerung der Flachheit der Masken ist auf diesem Wege jedoch
nicht mehr möglich. Trotz aller Anstrengungen ist es deshalb bisher nicht gelungen,
Bildschirme mit geformten Schattenmasken zu realisieren, die einen völlig planen Bildschirm
besitzen. Der Grund dafür liegt in der extrem geringen Wölbung einer Schattenmaske,
die für einen solch flachen Bildschirm erforderlich ist. Die Hauptproblematik einer
extrem flachen Maske liegt in ihrer Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung
und ihrer starken Deformation bei lokaler Erwärmung im normalen Betrieb.
[0008] Eine bekannte Lösung für dieses Problem sind sogenannte Spannmasken. Mit ihnen ist
es möglich, Schattenmasken für absolut flache Bildschirme zu verwenden. Dabei wird
die Form dieser Masken dadurch festgelegt, daß sie entweder nur in vertikaler Richtung
oder gleichzeitig in vertikaler und horizontaler Richtung mechanisch vorgespannt werden.
Dies ergibt entweder plane oder zylindrische Formen. Diese Maske bleibt solange formstabil,
wie die thermische Ausdehnung der Maske im Betrieb die mechanische Vorspannung nicht
kompensiert. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, daß die Erzeugung der hohen mechanischen
Vorspannung sehr massive Maskenrahmenkonstruktionen erforderlich macht. Dadurch werden
sowohl die Kosten als auch das Gewicht eines Farbfernsehgerätes bzw. eines Monitors
erhöht.
[0009] Aus diesem Grund wäre eine Verwendung konventionell geformter Masken auch für Fernsehgeräte
und Monitore mit einem flachen Bildschirm wünschenswert. Bei einer solchen Anordnung
vergrößert sich der Abstand zwischen Maske und Leuchtschirm mit zunehmender Entfernung
vom Bildschirmmittelpunkt extrem. Dementsprechend vergrößert sich entsprechend der
Abstand der einzelnen Leuchtpunkte eines Farbtripels auf dem Leuchtschirm in Richtung
der Ränder eines Bildschirms, so daß für den Betrachter in den Randbereichen einzelne
Leuchtstoffpunkte oder -streifen deutlich störend sichtbar werden (bei Bildröhren
mit einem Bildseitenverhältnis von 16:9 insbesondere in den seitlichen Randbereichen).
[0010] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Farbfernsehgerät bzw. einen
Farbmonitor mit verbesserter Wiedergabequalität zu schaffen.
[0011] Diese Aufgabe wird durch ein Farbfernsehgerät bzw. einen Farbmonitor mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 erreicht.
[0012] Erfindungsgemäß enthält ein Farbfernsehgerät bzw. ein Farbmonitor eine Vorrichtung,
insbesondere ein Elektronenlinsensystem, die den gegenseitigen Abstand der in einem
Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugten Elektronenstrahlen verändern kann. Durch
Verkleinerung des gegenseitigen Abstands der erzeugten Elektronenstrahlen in Abhängigkeit
von der Ablenkung der Elektronenstrahlen kann der Abstand der Schattenmaske zum Leuchtschirm
mit zunehmender Entfernung vom Schirmmittelpunkt entsprechend vergrößert werden, ohne
die bekannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
[0013] Auf diese Weise kann z.B. die Schattenmaske zwischen Schirmmitte und Schirmrand auch
bei flachem Leuchtschirm stärker als herkömmlich gekrümmt werden. Somit können gekrümmte
Masken für flachere oder sogar absolut plane Bildschirme verwendet werden, ohne daß
spezielle Maskenmaterialien (z.B. Invar) verwendet werden müssen oder ein größerer
Schirmpitch, d.h. eine gröbere Auflösung in den Randbereichen, in Kauf genommen werden
muß.
[0014] Der gegenseitige Abstand der Elektronenstrahlen wird vorzugsweise gemäß folgender
Formel eingestellt:

[0015] Diese Formel gibt an, daß der gegenseitige Abstand der Elektronenstrahlen in der
Konvergenzebene proportional von der gewünschten Größe der Tripelabmessungen Tri und
dem Verhältnis des Abstands zwischen Konvergenzebene und Maske zum Abstand zwischen
Maske und Leuchtschirm abhängt.
[0016] Ein Elektronenlinsensystem, das einen veränderlichen Abstand der Elektronenstrahlen
voneinander bewirken kann, wird im einfachsten Fall durch einen zweifachen magnetischen
Quadrupol bewirkt, der in der Nähe der Ablenkebene angebracht ist. Mit einem solchen
Quadrupol werden die beiden Randstrahlen der vom Elektronenstrahlsystem erzeugten
Elektronenstrahlen entsprechend der Ablenkung durch das Ablenkfeld der Ablenkeinheit
beeinflußt. Ein solcher zweifacher magnetischer Quadrupol hat den Vorteil, daß sich
durch ihn die gewünschte Veränderung der Abstände der Elektronenstrahlen auf besonders
einfache Weise erreichen läßt.
[0017] Eine weitere vorteilhafte Realisierungsmöglichkeit ist die Verwendung eines doppelten
steuerbaren elektrostatischen Ablenkelements z.B. im Elektronenstrahlerzeugungssystem.
Mit einem solchen Ablenkelement lassen sich ebenfalls die Abstände gezielt beeinflussen.
[0018] Eine vorteilhafte Verknüpfung der oben beschriebenen Vorteile von magnetischen oder
elektrostatischen Elementen stellt eine Kombination aus einem elektrischen und einem
magnetischen Quadrupol/Ablenkelement dar. Eine solche Lösung stellt einen vorteilhaften
Kompromiß aus der preisgünstigen Realisierung mit Hilfe magnetischer Quadrupole und
der vorteilhaften Steuerbarkeit mit Hilfe von elektrostatischen Ablenkelementen dar.
[0019] Eine weitere alternative Realisierungsform ist, die Quadrupolfunktionen in die Ablenkeinheit
zu integrieren, wobei die Ablenkeinheit gezielt von der idealen dynamischen Konvergenz
abweicht und gleichzeitig eine Korrektur dieser Abweichung durch einen elektrostatischen
oder magnetischen Quadrupol/Ablenkelement bewirkt wird. Auch auf diese Weise läßt
sich eine günstige Realisierung mit einer gezielten Beeinflussung der Veränderung
des Abstandes der Elektronenstrahlen verbinden.
[0020] Besonders gute Ergebnisse lassen sich erreichen, wenn die Ebenen der beiden verwendeten
Quadrupole einen bestimmten Mindestabstand nicht unterschreiten.
[0021] Außerdem lassen sich bessere Ergebnisse dadurch erzielen, daß sich die Wirkung beider
verwendeter Quadrupole in bezug auf die statische und die dynamische Konvergenz aufhebt.
[0022] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Im einzelnen zeigt:
- Fig. 1
- eine konventionelle Farbbildröhre,
- Fig. 2
- eine konventionelle flache Farbbildröhre,
- Fig. 3
- eine konventionelle flache Farbbildröhre mit maximal realisierbarer Maskenkrümmung,
- Fig. 4
- eine Farbbildröhre eines erfindungsgemäßen Farbfernsehgerätes bzw. Farbmonitors mit
variablem Abstand der Elektronenstrahlen,
- Fig. 5
- die geometrischen Verhältnisse der Elektronenstrahlen bei einer Farbbildröhre gemäß
Fig. 4,
- Fig. 6
- ein Blockschaltbild eines Fernsehgerätes bzw. Monitors und
- Fig. 7
- den Aufbau eines magnetischen Quadrupalfeldes.
[0023] Zu allen Figuren werden für die gleichen Bildelemente die gleichen Bezugszeichen
verwendet.
[0024] In Fig.1 ist eine herkömmliche Farbbildröhre (Farb-Kathodenstrahlröhre) dargestellt.
Farbbildröhren werden heutzutage überwiegend als Dreistrahl-Farbbildröhren nach dem
Schattenmaskenprinzip eingesetzt. In Abhängigkeit von der Anordnung der drei Elektronenstrahlsysteme
unterscheidet man Delta-Röhren und Inline-Röhren. Bei Delta-Anordnungen liegen Elektronenstrahlerzeugungssysteme
auf den Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks. Bei Inline-Anordnungen sind sie dagegen
in einer horizontalen Ebene nebeneinanderliegend angeordnet. Die Standard-Bildröhren
für Fernsehanwendungen enthalten in der Regel die Inline-Anordnung, die Vorteile in
der Konvergenz-Korrektur aufweist. In den Figuren 1 bis 5 sind jeweils Elektronenstrahlen
6 bis 8 dargestellt, die voneinander den Abstand s aufweisen.
[0025] In Fig. 6 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen Fernsehgerätes bzw.
Monitors dargestellt. Ein Videosignal 40 mit einem Bildsignal, das auf dem Leuchtschirm
3 des Fernsehgerätes bzw. Monitors dargestellt werden soll, wird einer Videosignalverarbeitungseinrichtung
41 zugeleitet. Diese Videosignalverarbeitungseinrichtung 41 wandelt das Eingangsvideosignal
40 so um, daß dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 42 die Helligkeits- bzw. Farbinformation
der drei Farbsignale (rot, grün, blau) zugeleitet wird. Gleichzeitig werden die entsprechenden
horizontalen und vertikalen Synchronisationsimpulse 44 einer Ablenksteuerung 45 zugeleitet.
Die vertikalen Synchronisationsimpulse synchronisieren den Bildwechsel, die horizontalen
Synchronistionsimpulse stellen sicher, daß das Zeilenraster des darzustellenden Bildes
synchronisiert wird. Diese Ablenksteuerung 45 steuert die Ablenkung der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem
42 erzeugten Elektronenstrahlen so, daß die Elektronenstrahlen jeweils zu dem Bildpunkt
des Leuchtschirms 3 abgelenkt werden, für den zum selben Zeitpunkt die Helligkeits-
bzw. Farbinformation von der Videosignalverarbeitungseinrichtung 41 an das Elektronenstrahlerzeugungssystem
42 weitergeleitet wird. Die Ablenksteuerung 45 sorgt mit anderen Worten dafür, daß
die Helligkeits- und Farbinformation der Videosignalverarbeitungseinrichtung 41 jeweils
dem richtigen Bildpunkt des Leuchtschirms 3 der Farbbildröhre 43 zugeordnet wird.
Dazu werden die Ablenkungssteuersignale 47 der Ablenkeinheit 46 zugeleitet. Diese
Ablenkeinrichtung ändert die Richtung der Elektronenstrahlen durch ein elektrisches
oder magnetisches Feld. Bei den weitaus meisten Kathodenstrahlröhren 43 erfolgt die
Strahlablenkung magnetisch. Der dafür erforderlichen Felderzeugung dient die Ablenkeinheit
46. Diese hat im allgemeinen zwei Teilspulen für die Horizontalablenkung und zwei
Teilspulen für die Vertikalablenkung.
[0026] Die drei abgelenkten Elektronenstrahlen passieren die Schattenmaske 1 und treffen
anschließend auf den Leuchtschirm 3 des Bildschirms 2 der Farbbildröhre 43. Erfindungsgemäß
ist die Schattenmaske 1 deutlich stärker gewölbt als der Leuchtschirm 2. D.h., trotz
eines flachen Bildschirms 2 läßt sich eine herkömmlich gekrümmte Schattenmaske 1 verwenden.
Um damit nicht gleichzeitig einen vergrößerten Schirmpitch in Kauf nehmen zu müssen,
wird zusätzlich der Abstand der drei Elektronenstrahlen zueinander in Abhängigkeit
vom Ablenkwinkel verändert. Da der Abstand zwischen Schattenmaske 1 und Leuchtschirm
3 insbesondere in den Randbereichen des Bildschirms bei Verwendung herkömmlich gekrümmter
Schattenmasken 1 besonders groß ist, wird der Abstand entsprechend abgelenkter Elektronenstrahlen
mit Hilfe eines zusätzlichen Elektronenlinsensystems 49 verkleinert. Dadurch wird
die Abmessung von Farbtripeln in den Randbereichen des Bildschirms 2 so klein gehalten,
daß ein Betrachter keine verschlechterte Bildauflösung wahrnimmt. Die Steuerung der
Abstandsvariation der Elektronenstrahlen durch das Elektronenlinsensystem 49 erfolgt
über eine Elektronenlinsensystemsteuerung 48 in Abhängigkeit von der Ablenkung (Ablenksignal
47) der Elektronenstrahlen bzw. den Synchronisationsimpulsen 44.
[0027] Elektronenlinsensysteme enthalten Elektronenlinsen, die elektrostatische oder/und
magnetische Felder darstellen, deren Kraft auf bewegte Elektronen wirkt.
[0028] Die Einstellung des Abstands der Elektronenstrahlen durch das Elektronenlinsensystem
49, d.h. insbesondere die Einstellung des Abstands der roten und blauen Randstrahlen
zueinander, erfolgt entkoppelt von der Einstellung der Konvergenz der Elektronenstrahlen
bzw. unabhängig von der Beeinflussung des Auftreffwinkels der Randstrahlen der drei
Elektronenstrahlen auf der Schirmebene. Die Randstrahlen der drei Elektronenstrahlen
sind bei in-line Elektronenstrahlerzeugungssystemen üblicherweise die Elektronenstrahlen,
die auf den roten und blauen Farbpixeln der Schirmebene auftreffen.
[0029] In den Figuren 1 bis 4 werden die vom Elektronenstrahlerzeugungssystem erzeugten
Elektronenstrahlen 6-8 mit jeweils zwei verschiedenen Ablenkungen dargestellt. Hell
sind die Elektronenstrahlen 6 bis 8 dargestellt, die im Bildschirmmittelpunkt 5 auftreffen.
Dunkel sind dagegen die Elektronenstrahlen 9 bis 11 dargestellt, die auf einem Farbtripel
4 im Randbereich des Bildschirms auftreffen. Der Leuchtschirm 3 mit den Leuchtpunkten
bzw. Leuchtstreifen ist auf der Innenseite des Frontschirmglaskörpers 2 aufgebracht.
In einem bestimmten Abstand von der Leuchtschicht 3 befindet sich die Lochmaske 1
mit Löchern 12, 13, die jeweils einem der Farbtripel 4, 5 auf dem Leuchtschirm 3 zugeordnet
sind. Nicht dargestellt ist dabei der Rahmen, mit dem die Maske 1 innerhalb der Farbbildröhre
in ihrer Position gehalten wird.
[0030] In Fig. 1 ist ein Bildschirm 2 und eine Schattenmaske 1 mit einer herkömmlichen Krümmung
dargestellt. Bei einem solchen gekrümmten Bildschirm ist es möglich, die Schattenmaske
auf herkömmliche Weise ohne großen Aufwand herzustellen. Ein flacher Bildschirm läßt
sich auf diese Weise mit der herkömmlichen Technik nicht erreichen. Die Krümmung der
Schattenmaske 1 entspricht in etwa der Krümmung des Leuchtschirms 3 auf der Innenseite
des Bildschirms 2. Wegen dieser Krümmung des Leuchtschirms 3 kann die Schattenmaske
1 eine entsprechende Krümmung aufweisen, so daß der Abstand der Schattenmaske 1 zum
Leuchtschirm 3 von der Schirmmitte zu den Randbereichen hin nur leicht zunimmt. Dadurch
ist es unproblematisch, einen kleinen Schirmpitch auch in den Randbereichen zu erreichen.
[0031] Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Lösung zur Realisierung eines flachen Bildschirms
2. Auch in diesem Fall muß der Abstand zwischen Leuchtschirm 3 und Schattenmaske 1
in etwa konstant bleiben, damit der Schirmpitch 4, 5 in den Randbereichen des Leuchtschirms
3 eine bestimmte Größe nicht überschreitet. Es ist deshalb erforderlich, daß die Schattenmaske
1 eine deutlich geringere Krümmung als in Fig. 1 aufweist. Die Herstellung einer Schattenmaske
1 mit einer solch geringen Krümmung bereitet erhebliche technische Probleme, da extrem
flache Schattenmasken 1 gegenüber mechanischer Beanspruchung extrem empfindlich sind
und sich zudem bei lokaler Erwärmung im normalen Betrieb stark deformieren.
[0032] In Fig. 3 ist ein flacher Bildschirm 2 mit einer konventionell gekrümmten Maske 1
dargestellt. Eine solche Anordnung läßt sich zwar leicht herstellen, führt jedoch
zu einer geringeren Auflösung in den Randbereichen des Leuchtschirms 3. Während in
Fig. 2 die Maskenöffnungen 12, 13 in der Bildmitte und am Bildrand in etwa in gleichem
Abstand vom Leuchtschirm 3 liegen und dementsprechend kleine Schirmpitche 4, 5 erzeugen,
führt die in Fig. 3 dargestellte weiter im Inneren der Farbbildröhre liegende Maskenöffnung
12 zu einem deutlich vergrößerten Schirmpitch 4. Eine solche Anordnung wäre zwar günstig
herzustellen, aber aufgrund ihrer schlechten Auflösung in den Randbereichen für den
Betrachter unakzeptabel.
[0033] Um eine Anordnung mit einer gekrümmten Maske und einem flachen Bildschirm, wie in
Fig. 3 dargestellt, verwenden zu können, sind deshalb zusätzliche Maßnahmen erforderlich.
In Fig. 4 ist der Aufbau einer Farbbildröhre in Übereinstimmung mit der Erfindung
wiedergegeben. Wie in Fig. 3 wird erfindungsgemäß eine herkömmlich gekrümmte Schattenmaske
1 und ein flacher Bildschirm 2 verwendet. Um jedoch zu verhindern, daß die Schirmpitche
4 in den Randbereichen des Leuchtschirms 3 unzulässig groß werden, wird der Abstand
der erzeugten Elektronenstrahlen 9 bis 11 verkleinert, wenn die Elektronenstrahlen
9 bis 11 auf ein Farbtripel im Randbereich des Leuchtschirms 3 treffen. Der Abstand
der erzeugten Elektronenstrahlen 6 bis 8 bleibt jedoch unverändert, wenn die Elektronenstrahlen
auf ein Farbtripel 5 in der Mitte des Leuchtschirms 3 treffen. Auf diese Weise ist
es möglich, zwischen Schattenmaske 1 und Leuchtschirm 3 in den Randbereichen einen
deutlich größeren Abstand vorzusehen als in der Bildschirmmitte. Der Vorteil liegt
insbesondere darin, daß sich eine günstig herzustellende Schattenmaske 1 verwenden
läßt, die gleichzeitig unempfindlich gegenüber mechanischer Beanspruchung ist und
sich auch bei lokaler Erwärmung im normalen Betrieb nicht extrem deformiert. Dadurch
werden die Herstellungskosten von extrem flachen bzw. planaren Farbbildröhren deutlich
gesenkt.
[0034] Dazu ist es erforderlich, daß eine erfindungsgemäße Farbbildröhre ein Elektronenlinsensystem
in der Nähe der Ablenkeinheit oder des Elektronenstrahlerzeugungssystems aufweist.
Dieses Elektronenlinsensystem beeinflusst den Abstand der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem
erzeugten Elektronenstrahlen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ablenkwinkel bzw.
dem jeweiligen Auftreffpunkt 4, 5 der Elektronenstrahlen 9 bis 11 auf dem Leuchtschirm
3.
[0035] Die Veränderung des gegeseitigen Abstands der Elektronenstrahlen erfolgt ohne Beeinflussung
der Konvergenz der Strahlen in der Bildschirmebene.
[0036] In Fig. 5 sind die geometrischen Verhältnisse mit und ohne Anwendung eines Elektronenlinsensystems
dargestellt. Die Elektronenstrahlen 20 bis 22 werden in einem nicht gezeigten Elektronenstrahlerzeugungssystem
erzeugt und weisen in der Konvergenzebene 32 den Abstand s voneinander auf Ohne Ablenkung
treffen die Elektronenstrahlen als Bildpunkttripel 26 bis 28 auf den Leuchtschirm
3 in der Schirmebene 36 auf Die Maske weist einen normalen Q- Abstand 30 von der Schirmebene
36 auf Die Größe der Tripelabmessungen Tri ergibt sich dabei zu

[0037] In dieser Formel bedeuten:
- Tri
- Tripelabmessungen,
- s
- Abstand der Elektronenstrahlen in der Konvergenzebene 32,
- q
- Abstand der Schattenmaske 1 zum Leuchtschirm 3 (Q-Abstand 30,31),
- Ias
- Abstand der Konvergenzebene 32 zum Leuchtschirm 3 (Schirmebene 36).
[0038] Aus diesen geometrischen Verhältnissen ergibt sich, daß sich die Tripelabmessungen
Tri direkt proportional zum dem Abstand s der Elektronenstrahlen 20-22 verändern.
D.h. durch Verringerung des gegenseitigen Abstands s der Elektronenstrahlen 20-22
lassen sich die Abmessungen Tri eines Farbtripels entsprechend reduzieren.
[0039] Die besten Abbildungseigenschaften, insbesondere Farbreinheit, wird dann erzielt,
wenn die Tripelabmessungen Tri mit dem horizontalen Schirmpitch Ps (Abstand gleicher
Farbstreifen bzw. Leuchtpunkte) übereinstimmt. Die Größe des horizontalen Schirmpitches
Ps einer Farbbildröhre ergibt sich aus folgender Formel:

[0040] Dabei bedeuten:
- Ps
- horizontaler Schirmpitch,
- Pm
- horizontaler Maskenpitch (Schlitzabstand bzw. Lochabstand),
- Ia
- Abstand der Ablenkebene 33 zum Leuchtschirm 3 (Schirmebene 36),
- q
- Abstand der Schattenmaske 1 zum Leuchtschirm 3 (Q-Abstand 30, 31).
[0041] Maße für ein Ausführungsbeispiel sind in Tabelle 1 angegeben.

[0042] Dabei bedeuten:
- Ia
- Abstand der Ablenkebene 33 zur Schirmebene 36,
- Ias
- Abstand der Konvergenzebene 32 zur Schirmebene 36,
- s
- Abstand der Elektronenstrahlen in der Konvergenzebene 32,
- sm
- Abstand der Elektronenstrahlen für die Schirmmitte,
- se
- Abstand der Elektronenstrahlen für eine Schirmecke,
- Qm
- Abstand der Maskenebene 30 zur Schirmebene 36 in der Schirmmitte,
- Qe
- Abstand der Maskenebene 31 zur Schirmebene 36 in einer Schirmecke,
- Trim
- Tripelamessungen in der Schirmmitte,
- Trie
- Tripelabmessungen in der Schirmecke,
- Pm
- Schirmpitch in der Schirmmitte,
- Pe
- Schirmpitch in einer Schirmecke.
[0043] Erfindungsgemäß werden Quadrupole zur Steuerung des Abstands der Elektronenstrahlen
eingesetzt. In Fig. 7 ist der Aufbau eines magnetischen Quadrupols mit vier Felderzeugungseinrichtungen
(Spulen) 50 dargestellt. Die Elektronenstrahlen bewegen sich längs durch den in Fig.
7 dargestellten zylinderförmigen Raum, der von den Felderzeugungseinrichtungen 50
umschlossen wird. Jede der benachbarten Felderzeugungseinrichtungen 50 erzeugt ein
entgegengesetztes Magnetfeld. Die Feldstärke ist in Fig. 7 durch Pfeile dargestellt.
Je weiter Elektronenstrahlen bei der Bewegung durch den Zylinder von der Mittelachse
des Zylinders entfernt sind, desto mehr werden sie entweder nach innen zur Mittelachse
oder nach außen weg von der Mittelachse abgelenkt. Durch hintereinandergeschaltete
Quadrupole, bei denen sich die Elektronenstrahlen in den Randbereichen nacheinander
durch einen fokussierenden und einen defokussierenden Bereich bewegen (oder in umgekehrter
Reihenfolge), läßt sich der Abstand der Elektronenstrahlen zueinander verändern. Solche
magnetischen Quadrupole umgeben den Röhrenhals und damit das Eletronenenstrahlerzeugungssystem
von außen. Elektrostatische elektronenoptische Linsen dagegen sind ein integrierter
Bestandteil des Elektronenstrahlerzeugungssystems.
1. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor mit
einer Kathodenstrahlröhre (43) mit
einem Elekronenstrahlerzeugungssystem (42) zur Erzeugung mehrerer Elektronenstrahlen
(6-8) zur Wiedergabe eines Videosignals (40), wobei die Elektronenstrahlen (6-8) einen
bestimmten gegenseitigen Abstand (s) voneinander aufweisen,
einer Schaffenmaske (1), und
einem Leuchtschirm (3),
einer Ablenkeinheit (46) zur gemeinsamen Ablenkung der Elektronenstrahlen (6-8) des
Elektronenstrahlerzeugungssystems (42) in horizontaler und vertikaler Richtung, und
einer Ablenksteuerung (45) zur Steuerung der Ablenkeinheit (46) in Abhängigkeit von
den Synchronisationsimpulsen (44) des Videosignals (40),
gekennzeichnet durch
ein Elektronenlinsensystem (49) zur Veränderung des gegenseitigen Abstands (s) der
Elektronenstrahlen (6-8), das im Bereich der Ablenkeinheit (46) oder des Elektronenstrahlerzeugungssystems
(42) der Kathodenstrahlröhre (43) vorgesehen ist, und
eine Elektronenlinsensystemsteuerung (48), die in Abhängigkeit von den Steuersignalen
(47) der Ablenksteuerung (45) oder den Synchronisationsimpulsen (44) des Videosignals
(40) die Veränderung des gegenseitigen Abstands (s) der Elektronenstrahlen (6-8) durch
das Elektronenlinsensystem (49) steuert.
2. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenlinsensystemsteuerung (48) den gegenseitigen Abstand (s) der Elektronenstrahlen
(6-8) gemäß folgender Formel einstellt:

wobei in der Formel bedeuten:
s - gegenseitiger Abstand der Elektronenstrahlen (6-8),
Tri - Tripelabmessungen,
Ias - Abstand der Konvergenzebene (32) zum Leuchtschirm (3) und
q - Abstand der Schattenmaske (1) zum Leuchtschirm (3).
3. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem (49) durch einen zweifachen magnetischen Quadrupol
realisiert ist, der in der Nähe der Ablenkebene (33) der Ablenkeinheit (46) angebracht
ist.
4. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweifache magnetische Quadrupol die Randstrahlen (21, 22) der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem
(42) erzeugten Elektronenstrahlen (20-22) durch einen dem Ablenkfeld der Ablenkeinheit
(46) synchronen Effekt beeinflußt.
5. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem (49) durch ein doppeltes steuerbares elektrostatisches
Ablenkelement realisiert ist.
6. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem (49) durch eine Kombination aus einem elektrostatischen
Ablenkelement und einem magnetischen Quadrupol realisiert ist.
7. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenlinsensystem (49) durch Einbindung einer Quadrupolfunktion in die
Ablenkeinheit (46) realisiert ist.
8. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbindung der Quadrupolfunktion in die Ablenkeinheit (46) durch gezielte
Abweichung von der idealen dynamischen Konvergenz und gleichzeitige Korrektur dieser
Abweichung durch eine elektrostatisches Ablenkelement oder einen magnetischen Quadrupol
in einer anderen Ebene erreicht wird.
9. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Quadrupolebene (34) und die zweite Quadrupolebene (35) einen bestimmten
Mindestabstand voneinander aufweisen.
10. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wirkung der beiden Quadrupole bezüglich der statischen und der dynamischen
Kovergenz aufhebt.
11. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schattenmaske (1) und dem Leuchtschirm (3) mit zunehmender
Entfernung vom Leuchtschirmmittelpunkt (5) größer wird.