[0001] Die Erfindung betrifft allgemein eine Farbbildröhre und insbesondere Farbbildröhren,
die eine verbesserte Ablenkeinheit für geringere Abbildungsfehler aufweisen.
[0002] Auf Elektronenstrahlröhren werden Ablenkeinheiten montiert, um die von dem im Hals
einer Elektronenstrahlröhre angeordneten Elektronenstrahlerzeugungssystemen erzeugten
Elektronenstrahlen in X-und Y-Richtung über den Bildschirm abzulenken. Die Ablenkeinheit
besteht im wesentlichen aus zwei Spulenpaaren und einem Ferritkern. Ein erstes Spulenpaar
erzeugt ein Magnetfeld, das die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung (X-Richtung)
ablenkt, während das weitere Spulenpaar eine vertikale Ablenkung (Y-Richtung) bewirkt.
Der Ferritkern umschließt beide Spulenpaare und dient der Rückführung des magnetischen
Flusses.
[0003] Moderne Farbbildröhren weisen Elektronenstrahlerzeugungssysteme in einer sogenannten
In-Line-Anordnung auf, bei der die Elektronenstrahlerzeugungssysteme in einer Ebene
nebeneinander angeordnet sind. Die Achsen der in solchen Systemen erzeugten Elektronenstrahlen
verlaufen koplanar und konvergieren auf dem Bildschirm. Das von für diese Art der
Farbbildröhren geeigneten Ablenkeinheiten erzeugte Bild ist im wesentlichen selbstkonvergierend,
komafrei und ohne Geometrieverzerrungen. Dies wird hauptsächlich durch eine Feldform
der Ablenkfelder erreicht, die in Z-Richtung variiert. Die Z-Richtung ist dabei die
senkrecht auf dem Bildschirm stehende Achse.
[0004] Die Figuren 1a und 1b verdeutlichen die Anordnung unterschiedlicher Ablenkfelder
für die vertikale und horizontale Ablenkrichtung in einer Ablenkeinheit für In-Line-Farbbildröhren.
Zur Ablenkung werden dabei in beiden Ablenkrichtungen die in Figur 1c gezeigten Feldformen
verwendet, nämlich entweder kissenförmige oder tonnenförmige Feldformen. Dabei zeigt
die obere Reihe in Figur 1c die für die vertikale Ablenkung verwendeten Feldverläufe
und die untere Reihe die bei der horizontalen Ablenkung verwendeten Feldverläufe.
[0005] Für die vertikale Ablenkrichtung (vgl. Figur 1a) wird ausgehend vom Elektronenstrahlerzeugungssystem
zunächst im hinteren Bereich 1 der Bildröhre ein kissenförmiges Ablenkfeld verwendet,
anschließend im mittleren Bereich 2 ein tonnenförmiges und schließlich im vorderen
Bereich 3 wieder ein kissenförmiges Ablenkfeld. Die Reihenfolge der Feldformen für
die horizontale Ablenkrichtung ist in Figur 1b wiedergegeben. Zunächst ist das Ablenkfeld
im hinteren Bereich 4 tonnenförmig und anschließend im vorderen Bereich 5 der Bildröhre
kissenförmig. Durch diese Anordnung von Feldformen wird ein selbstkonvergierendes,
komafreies und Nord-Südrasterverzeichnungsfreies Bild erzeugt.
[0006] Aufbaufehler einer Bildröhre und einer Ablenkeinheit können im wesentlichen zwei
Arten von Fehler verursachen, nämlich Konvergenzfehler und Geometriefehler. Konvergenzfehler
liegen dann vor, wenn die einzelnen Farbauszugsbilder nicht mehr rasterdeckungsgleich
sind. Demgegenüber zeigen sich Geometriefehler durch verzerrte Darstellung des Rasterbildes
auf dem Bildschirm. Konvergenz- und Geometriefehler können auch gleichzeitig auftreten.
[0007] Die nicht linear verlaufenden Ablenkfelder in X- und Y-Richtung führen zu nicht linearen
Geometrieverzeichnungen wie sie in Figur 2a dargestellt sind. Diese Art der Geometrieverzeichnung
wird "Innenkissen" genannt. Ein solches Innenkissen entsteht, wenn bei optimaler Korrektur
der äußeren Gitterlinien im Innenbereich eine kleine, aber störende Kissenverzeichnung
verbleibt. Eine solche Kissenverzeichnung zeigt sich sowohl in O-W-Richtung (X-Richtung)
als auch in N-S-Richtung (Y-Richtung). Aufgrund der größeren Kissenverzeichnung in
O-W-Richtung wird zur Kompensation dieses Abbildungsfehlers der horizontale Ablenkstrom
geeignet moduliert. Eine solche Ablenkstrommodulation ist jedoch aufwendig und führt
damit zu einer deutlichen Verteuerung von Farbbildröhren. Die deutlich kleinere Innenkissenverzeichnung
in N-S-Richtung wird deshalb in der Regel nicht korrigiert. Figur 2b zeigt das resultierende
Abbildungsraster mit einer verbleibenden N-S-Innenkissenverzeichnung.
[0008] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildröhre anzugeben, die
auf einfache und kostengünstige Weise eine solche N-S-Innenkissenverzeichnung beseitigen
oder zumindest minimieren kann.
[0009] Erfindungsgemäß enthält eine Farbbildröhre eine Ablenkeinheit, die in der Lage ist,
die N-S-Innenkissenverzeichnung in einen solchen Abbildungsfehler zu überführen, der
auf kostengünstigere Weise kompensierbar ist. Dazu wird die Ablenkeinheit herkömmlicher
Farbbildröhren zunächst so modifiziert, dass der Ablenkschwerpunkt des vertikalen
Ablenkspulenpaares gegenüber einem horizontalen Ablenkspulenpaar in Richtung des Elektronenstrahlerzeugungssystems
verschoben ist. Dadurch wird die Innenkissenverzeichnung in einen Geometriefehler
am oberen und unteren Bildrand des Leuchtschirms überführt. Zur Kompensation dieses
Abbildungsfehlers weist die Farbbildröhre ein besonders konstruiertes Vertikalablenkspulenpaar
auf, das aus einem ersten und einem zweiten Teil besteht. Der zweite Teil des Ablenkspulenpaares
ist näher als das erste am Elektronenstrahlerzeugungssystem angeordnet. Durch einfache
Modulation des Ablenkstroms des zweiten Teils des vertikalen Ablenkspulenpaares kann
die Abbildungsverzeichnung am oberen und unteren Rand des Bildschirms leicht korrigiert
werden.
[0010] Die erfindungsgemäße Farbbildröhre vermeidet durch leichte Modifikationen der Ablenkeinheit
aufwendige zusätzliche Steuerschaltungen, um die N-S-Innenkissenverzeichnung zu korrigieren.
Die erfindungsgemäßen Farbbildröhren sind deshalb auch bei verbesserten Abbildungseigenschaften
kostengünstiger herstellbar.
[0011] Eine Verschiebung des Ablenkschwerpunktes des vertikalen Ablenkfeldes in Richtung
des Elektronenstrahlerzeugungssystems lässt sich auf vielfältige Weise erreichen.
Besonders kostengünstig ist es, die für die Fehlerkompensation erforderliche Zweiteilung
des Vertikalablenkspulenpaares auszunutzen. Durch Erhöhung der Feldstärke in dem Teil
des Vertikalablenkspulenpaares, der näher am Elektronenstrahlerzeugungssystem liegt,
kann der Ablenkschwerpunkt in einfacher Weise verschoben werden. Besonders kostengünstig
ist es, entweder den hinteren Teil mit einer höheren Windungszahl oder den vorderen
Teil mit einer niedrigeren Windungszahl herzustellen, so wird die Feldstärke zur Verschiebung
des Ablenkschwerpunktes bei gleichem Strom durch beide Teile des Vertikalablenkspulenpaares
beim hinteren Spulenpaarteil relativ zur vorderen erhöht.
[0012] Auch wenn dem Fachmann eine Vielzahl von Mitteln bekannt sind, den Ablenkstrom für
den hinteren Teil des vertikalen Ablenkspulenpaares abzuschwächen, ist die Verwendung
von Dioden zu diesem Zweck besonders vorteilhaft. Mit zwei in entgegengesetzter Durchlassrichtung
angeordneten Dioden, die parallel zum hinteren Teil des Vertikalablenkspulenpaares
geschaltet sind, kann der Ablenkstrom bei Überschreiten eines bestimmten Wertes, der
Durchlassspannung auf einfache Weise gezielt moduliert werden. Eine solche Ausführungsform
stellt eine besonders kostengünstig zu realisierende Variante dar.
[0013] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0014] Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
- Fig. 1a
- zeigt die in Z-Richtung variierende Feldform des Ablenkfeldes für die vertikale Ablenkrichtung.
- Fig. 1b
- zeigt die in Z-Richtung variierende Feldform des Ablenkfeldes für die horizontale
Ablenkrichtung.
- Fig. 1c
- zeigt die unterschiedlichen zum Aufbau von Ablenkfeldern verwendeten Feldformen.
- Fig. 2a
- zeigt die Rasterverzeichnung einer In-Line-Farbbildröhre ohne Modulation des Ablenkstroms.
- Fig. 2b
- zeigt die Rasterverzeichnung einer In-Line-Farbbildröhre mit Modulation des horizontalen
Ablenkstroms.
- Fig. 3
- zeigt den Feldstärkeverlauf und die Ablenkschwerpunkte des horizontalen und vertikalen
Ablenkfeldes.
- Fig. 4
- zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Farbbildröhre.
- Fig. 5
- veranschaulicht die Rasterverzeichnung einer erfindungsgemäßen Farbbildröhre nach
der Transformation der N-S-Innenkissenverzeichnung.
- Fig. 6
- stellt ein Strom-Zeit-Diagramm des durch die vertikalen Ablenkspulen herkömmlich fließenden
Stroms dar.
- Fig. 7a
- stellt ein Schaltbild für ein zweiteiliges Vertikal-Ablenkspulenpaar 8 dar.
- Fig. 7b
- stellt ein erfindungsgemäßes Vertikalablenkspulenpaar mit einer Ausführungsform für
eine Modulation des Ablenkstroms für nur eine Bildhälfte dar.
- Fig. 7c
- gibt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen, zweiteiligen Vertikalablenkspulenpaares
gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7b für beide Bildhälften wieder.
- Fig. 8
- stellt ein Strom-Zeit-Diagramm für einen erfindungsgemäß modulierten Vertikal-Ablenkstrom
dar.
- Fig. 9
- zeigt das Rasterbild einer erfindungsgemäßen Farbbildröhre mit einem nahezu idealen
Raster.
[0015] Figur 4 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Farbbild-Elektronenstrahlröhre.
Die Elektronenstrahlröhre weist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 13, vorzugsweise
in In-Line-Bauform, auf und ist auf der Innenseite der Schirmfläche mit einer Leuchtschicht
14 versehen. Außen am Glaskörper 12 der Farbbildröhre ist das Ablenksystem montiert.
Das Ablenksystem umfasst ein Horizontal-Ablenkspulenpaar 15, ein Vertikalablenkspulenpaar
16, 17 und einen beide Spulen umschließenden Ferritkern 18.
[0016] Das Vertikal-Ablenkspulenpaar 16, 17 ist dabei erfindungsgemäß in zwei Abschnitte
unterteilt. Die Unterteilung lässt sich in einer bevorzugten Ausgestaltung auch in
drei oder mehr Teile vornehmen, um eine verbesserte Konvergenz- bzw. Geometriejustage
zu erzielen.
[0017] Die dargestellte Ausführungsform des vertikalen Ablenkspulenpaares besitzt einen
hinteren Teil 17 des vertikalen Ablenkspulenpaares und einen vorderen Teil 16. Der
hintere Teil 17 ist deutlich näher am Elektronenstrahlerzeugungssystem 13 als der
vordere Teil 16 angeordnet. Durch unterschiedliche Ausgestaltung beider Komponenten
lässt sich das Korrekturverhalten von Vertikalablenkspulenpaaren verbessern.
[0018] Figur 3 zeigt den Verlauf der Ablenkfeldstärke über der Z-Achse, wobei sich das Elektronenstrahlerzeugungssystem
am linken Ende Abszisse und die Schirmseite rechts von dem dargestellten Verlauf befindet.
[0019] In dem wiedergegebenen Feldstärke-Orts-Diagramm sind der Feldstärkeverlauf des Horizontalablenkfeldes
6 und des Vertikalablenkfeldes 8 aufgetragen. Zusätzlich sind die Ablenkschwerpunkte
der Feldstärkenverläufe in das Diagramm eingetragen. Dabei liegt der Ablenkschwerpunkt
des Vertikalablenkfeldes 11 gegenüber dem Ablenkschwerpunkt 9 des horizontalen Ablenkfeldes
näher am Elektronenstrahlerzeugungssystem 13, also nach links auf der Abszisse in
Fig. 3 verschoben.
[0020] In diesem Diagramm ist auch gezeigt, dass gemäß einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung diese Verschiebung des Ablenkschwerpunktes des Vertikalablenkfeldes
gegenüber dem Horizontalablenkfeld allein durch Variation des hinteren Teils 17 des
Vertikalablenkspulenpaares 16, 17 bewirkt wird. Und zwar ist zu diesem Zweck zusätzlich
der Feldstärkeverlauf 7 des vorderen Teils 16 des Vertikalablenkspulenpaares 16, 17
eingetragen. Der Feldstärkeverlauf 7 weist im wesentlichen denselben Ablenkschwerpunkt
10 wie das horizontale Ablenkfeld auf. Allein durch das zusätzliche Ablenkfeld des
hinteren Teils 17 wird der Ablenkschwerpunkt des Vertikalablenkfeldes von der Position
10, die allein durch den vorderen Teil 16 bewirkt wird, zu der Position 11 verschoben.
[0021] Eine solche Verschiebung des Ablenkschwerpunktes des vertikalen Ablenkfeldes kann
die erfindungsgemäße Transformation des Ablenkfehlers bewirken. Durch die Verschiebung
des Ablenkschwerpunktes des vertikalen Ablenkfeldes relativ zum horizontalen Ablenkfeld
in Richtung des Elektronenstrahlerzeugungssystems, wird die N-S-Innenkissenverzeichnung
in eine Tonnenverzeichnung am äußeren vertikalen Rand überführt. Allgemein kann eine
solche Verschiebung des Ablenkschwerpunktes beispielsweise durch eine Verlängerung
der Vertikalablenkspule in Richtung des Elektronenstrahlerzeugungssystem erreicht
werden. Erfindungsgemäß wird jedoch die Verschiebung durch eine unterschiedliche Ausgestaltung
oder Ansteuerung der Komponenten eines mehrteiligen Vertikalablenkspulenpaares erreicht.
[0022] Eine besonders einfache Variante zur Realisierung einer solchen Verschiebung besteht
darin, die Windungszahl des hinteren Teils 17 des Vertikalablenkspulenpaares zu erhöhen
oder, alternativ, die Windungszahl des vorderen Teils 16 des Vertikalablenkspulenpaares
zu erniedrigen.
[0023] Das Ergebnis einer solchen Überführung eines Abbildungsfehlers ist in Figur 5 gezeigt.
Die noch in Figur 2b erkennbare Innenkissenverzeichnung in N-S-Richtung ist in eine
Tonnenverzeichnung 20 an den äußeren Rändern in vertikaler Richtung des Leuchtschirms
überführt worden. Die ursprünglich kissenartige Verzeichnung im inneren Bereich 19
ist, wie in Figur 5 zu erkennen, korrigiert.
[0024] Erfindungsgemäß besteht die Reduktion bzw. Kompensation der vertikalen Innenkissenverzeichnung
aus zwei Maßnahmen, nämlich zunächst der Transformation in eine Tonnenverzeichnung
im äußeren Bereich in vertikaler Richtung und anschließend in einer Korrektur der
Tonnenverzeichnung im äußeren Bereich. Im folgenden sollen einige besonders effiziente
und wirkungsvolle Maßnahmen zur Korrektur der Verzeichnung am oberen und unteren Bildrand
beschrieben werden.
[0025] Bei der Vertikalablenkung verlaufen sowohl der Ablenkstrom als auch die Ablenkspannung
sägezahnförmig und nehmen linear mit der Zeit entweder zu oder ab. Der Elektronenstrahl
wird auf diese Weise von oben nach unten über den Bildschirm abgelenkt. Ein vertikaler
Ablenkstromverlauf für ein Halbbild ist in Figur 6 über der Zeit aufgetragen. Die
Feldstärke der Ablenkspulen wird jeweils durch den durch diese Spulen fließenden Strom
bestimmt. Aus Figur 6 ist zu erkennen, dass der im mittleren Bildbereich fließende
Ablenkstrom sehr viel kleinere Werte aufweist, als in den äußeren Bildbereichen am
linken und rechten Rand des Sägezahnverlaufs.
[0026] Vorzugsweise werden die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäß verwendeten mehrteiligen
Vertikalablenkspulenpaares in Reihe geschaltet, so dass durch alle Komponenten derselbe
Strom fließt. Ein entsprechendes Schaltbild ist in Figur 7a gezeigt. Dabei wird die
näher am Elektronenstrahlerzeugungssystem 13 liegende Komponente als Vertikalspule
II (Bezugszeichen 22) bezeichnet und die mehr in Richtung Leuchtschirm angeordnete
Komponente als "Vertikalspule l" mit dem Bezugszeichen 21.
[0027] An beiden Komponenten fällt jeweils die Spannung U
Vl und U
Vll ab. Die an jeder Komponente abfallende Spannung hängt von der Größe des gemeinsamen
Ablenkstroms ab.
[0028] Durch Parallelschaltung einer Diode D1 (Bezugszeichen 23) in Durchlassrichtung zum
hinteren Teil 17 des Vertikalablenkspulenpaares verteilt sich der Strom i
V auf einen Strom i
Vll für den hinteren Teil 17 und einen Strom i
D für den durch die Diode fließenden Strom, sobald die Ablenkspannung die Durchlassspannung
der Diode D1 erreicht hat.
[0029] Die Diode D1 (23) stellt eines der Mittel dar, um den Ablenkstrom zu modulieren.
Diese Schaltung bewirkt jedoch nur eine Stromaufteilung und damit eine Modulation
für eine Bildhälfte. Um auch in der zweiten Bildhälfte eine entsprechende Stromaufteilung
und damit eine Abflachung der Stromstärke zu erreichen, ist erfindungsgemäße eine
zweite Diode D2 (24) vorgesehen. Diese Diode ist entsprechend zu der in Figur 7b gezeigten
Schaltung antiparallel ( in umgekehrter Durchlassrichtung) zur ersten Diode geschaltet.
Das entsprechende Schaltbild ist in Figur 7c wiedergegeben.
[0030] Die resultierende Ablenkspannung bei einer Schaltung gemäß Figur 7c ist in Figur
8 dargestellt. Der Strom i
Vll, der durch den hinteren Teil 17 (Vertikalspule II mit dem Bezugszeichen 22) fließt,
ist als durchgezogene Linie in Figur 8 gezeigt. Der Verlauf des Ablenkstroms durch
den vorderen Teil 16 (Vertikalspule I mit dem Bezugszeichen 21) entspricht weiterhin
i
v und damit dem in Figur 8 gestrichelt gezeichneten Verlauf. Die Differenz zwischen
der durchgezogenen und der gestrichelten Linie entspricht dem von den Dioden jeweils
abgezweigtem Stromanteil i
D.
[0031] Dem oberen und unteren Bildbereich in vertikaler Richtung entsprechen bei der Ablenkung
die angegebenen Zeitbereiche zwischen t1 und t2 bzw. t3 und t4. Die Ablenkspannung
in diesen Bereichen wird moduliert, und zwar so, dass der vertikale Ablenkschwerpunkt
(Bezugszeichen 11 in Figur 3) in den äußeren Bereichen zwischen t1 und t2 bzw. t3
und t4 weniger weit von dem horizontalen Ablenkschwerpunkt verschoben ist als in der
Zeit zwischen t2 und t3. Durch Modulation des Ablenkstroms für den hinteren Teil 17
des vertikalen Ablenkspulenpaares werden die Auswirkungen der Ablenkschwerpunktsverschiebung
für den äußeren Bereich wieder rückgängig gemacht. So kann auf einfache Weise die
Innenkissenverzeichnung behoben werden, ohne dass gleichzeitig in den äußeren vertikalen
Bereichen eine gegenläufige Verzeichnung auftritt. Die Tonnenverzeichnung im äußeren
vertikalen Bildschirmbereich verschwindet somit wieder. Das resultierende Rasterbild
ist in Figur 9 wiedergegeben. Weder in den äußeren Bereichen 26, noch in den inneren
Bereichen 25 tritt eine deutlich wahrnehmbare Rasterverzeichnung auf.
[0032] Der gewünschte nichtlineare Verlauf des Ablenkstroms durch den hinteren Teil 17 des
Vertikalablenkspulenpaares kann durch Parallelschaltung anderer dem Fachmann bekannter
Bauelemente ebenfalls bewirkt werden.
[0033] Die Erfindung ermöglicht damit eine Farbbildröhre, die herkömmliche Geometriefehler
ohne großen Zusatzaufwand korrigiert und damit trotz verbesserter Abbildungseigenschaften
günstig herstellbar ist.
1. Farbbildröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem (13) und einem Leuchtschirm
(14), die innerhalb der Farbbildröhre angeordnet sind, und einer Ablenkeinheit, die
außen an der Farbbildröhre montiert ist,
die Ablenkeinheit umfasst ein Vertikalablenkspulenpaar (16, 17) zur Erzeugung eines
vertikalen Ablenkfeldes und ein Horizontalablenkspulenpaar (15) zur Erzeugung eines
horizontalen Ablenkfeldes,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vertikalablenkspulenpaar (16, 17) einen ersten Teil (16) und einen zweiten Teil
(17) umfasst, wobei der zweite Teil (17) näher als der erste Teil (16) am Elektronenstrahlerzeugungssystem
(13) angeordnet ist,
das Vertikalablenkspulenpaar (16, 17) so ausgebildet ist, dass der Ablenkschwerpunkt (11) des vertikalen Ablenkfeldes relativ zu dem Ablenkschwerpunkt
(10) des horizontalen Ablenkfeldes in Richtung des Elektronenstrahlerzeugungssystems
(13) zur Minimierung der vertikalen Abbildungsverzeichnung (20) im mittleren Bildbereich
des Leuchtschirms (14) verschoben ist, und
die Farbbildröhre Mittel (23, 24) für den zweiten Teil (17) des Vertikalablenkspulenpaares
(16, 17) zur Modulation des Ablenkstroms im oberen und unteren Bildbereich aufweist.
2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vertikalablenkspulenpaar (16, 17) zur Verschiebung des Ablenkschwerpunktes (11)
des vertikalen Ablenkfeldes in Richtung des Elektronenstrahlerzeugungssystems (13)
entweder einen zweiten Teil (17) mit einer erhöhten Windungszahl oder einen ersten
Teil (16) mit einer erniedrigten Windungszahl aufweist.
3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (23, 24) zur Modulation des Ablenkstroms für den zweiten Teil (17) des
Vertikalablenkspulenpaares (2) antiparallel geschaltete Dioden (23, 24) umfassen,
die parallel zum zweiten Teil (17) des Vertikalablenkspulenpaares (16, 17) geschaltet
sind.
4. Farbfernsehgerät oder Farbmonitor mit einer Farbbildröhre nach einem der Ansprüche
1 bis 3.