DD243586A5

DD243586A5 - Farbbildroehre mit verbesserter schattenmaske

Info

Publication number: DD243586A5
Application number: DD86287906A
Authority: DD
Inventors: Walter D Masterton
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1986-03-14
Publication date: 1987-03-04
Also published as: FR2579018A1; JPS61214332A; DE3608433C2; MX165247B; GB8605930D0; IN165336B; CN86101478A; IT8619651A0; JPH051574B2; CA1237465A; CZ278553B6; DE3608433A1; CN1009512B; BR8601066A; CZ169986A3; GB2175132A; GB2175132B; KR900005932B1; HK60594A; SG20792G

Abstract

Es wird eine verbesserte Farbbildroehre (10) mit einer im wesentlichen rechteckigen Schlitzmaske (24) beschrieben, die nahe bei einem praktisch rechteckigen Streifenleuchtschirm (22) montiert ist und bei welcher der Abstand (AH) zwischen benachbarten Lochspalten nahe der Nebenachse (Y-Y) der Maske kleiner als an den Laengsseiten der Maske nahe der Hauptachse (X-X) der Maske ist. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Farbbildröhre mit einer Schlitzmaske, welche dicht bei einem Linienleuchtschirm der Bildröhre montiert ist, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung des Abstandes zwischen den durch die Maskenöffnungen gebildeten Spalten, welche eine Verbesserung der Maskenkontur bei solchen Röhren erlaubt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die meisten derzeitigen Farbbildröhren werden als Schlitzmaskenröhren mit Linienschirm hergestellt. Ihre rechteckigen Frontplatten, auf denen der Linienschirm aus Leuchtstoffmaterial aufgebracht ist, haben eine sphärische Kontur und eine etwas sphärisch konturierte Schlitzmaske nahe beim Schirm. Die schlitzförmigen Öffnungen sind bei diesen Röhren in Spalten angeordnet, welche im wesentlichen parallel zur Nebenachse der Röhre verlaufen oder von der Mitte zu den kurzen Seiten der Maske eine allmählich zunehmende Krümmung haben.

In letzter Zeit sind verschiedene Abwandlungen von Farbbildröhren vorgeschlagen worden. Eine besteht in einem neuen Konzept der Frontplattenkontur, welches die Frontplatte flach erscheinen läßt. In diesem Zusammenhang sei auf die US-Patentanmeldung Ser. No.469,772 und 469,774 der RCA Corporation (Erfinder F. R. Ragland, Jr.) vom 25. Februar 1983 verwiesen. Die Frontplattenkontur dieser abgewandelten Röhre ist sowohl längs der Haupt- wie auch längs der Nebenachse der Frontplatte gekrümmt, jedoch nicht sphärisch. Die Haupt- und Nebenachsen sind als Horizontal- bzw. Vertikalmittelachse definiert, wenn die Röhre die normale Betrachtungsposition einnimmt. Bei einer in diesen Anmeldungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform isfdie Randbegrenzung des Bildröhrenschirms im wesentlichen eben und erscheint auch visuell eben. Um diese ebene oder im wesentlichen ebene Randbegrenzung zu erhalten, muß man die Frontplatten längs ihrer Hauptachse an den Frontplattenseiten mit einer größeren Krümmung ausbilden als in der Frontplattenmitte. Eine solche nichtsphärische Form der Frontplatte führt jedoch zu einem Problem hinsichtlich der Lochmaskenkontur. Formt man die Frontmaske längs ihrer Seiten mit geraden Querschnitten längs ihrer Nebenachse, dann hat sie nur eine geringe mechanische Festigkeit und neigtzu Mikrophonieerscheinungen und/oder Aufwölbungen. Es ist daher zweckmäßig, die Maske an diesen Querschnitten mit einer Krümmung auszubilden, wie sie von der Frontplattenkontur nahegelegt wird. Eine solche Maskenkonturänderung erfordert jedoch andere Änderungen in der Röhre, unter anderem Änderungen des Maskenöffnungsmusters.

Bei den ersten Röhrentypen mit Streifenschirm und Schlitzmaske waren die Schlitzmasken fast sphärisch, und der Abstand benachbarter Schl.itzspalten längs der Hauptachse (Horizontalabstand) wurde über die Maske konstant gehalten. Einige spätere Röhrentypen enthielten jedoch eine Schlitzmaske mit stärkerer Krümmung, bei denen der Abstand zwischen den durch die Schlitze gebildeten Spalten der Lehre der US-PS 4136300 entsprach (Erfinder A.M. Morell, erteilt am 23. Januar 1979). Bei solchen späteren Röhren vergrößerte sich der Abstand zwischen den Mittellinien benachbarter Schlitzspalten von der Mitte zum Rand der Maske. Diese Abstandsvergrößerung änderte sich längs der Hauptachse allgemein mit dem Quadrat des Abstandes von der Nebenachse.

In der am 31. März 1984 von der RCA Corporation eingereichten US-Patentanmeldung Ser. No. 615,589 (Erfinder W. D. Masterton) ist eine neue Lehre für die Abstände zwischen den durch die Schlitze gebildeten Spalten offenbart. Danach ändert sich der Abstand zwischen benachbarten Spalten von der Mitte zu den Seiten der Schlitzmaske etwa mit der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse der Schlitzmaske. Diese Abstandsänderungen zwischen den Spalten läßt sich durch das Produkt eines Koeffizienten mit der vierten Potenz des Abstandes ausdrucken, wobei der Koeffizient variabel ist und für Mäskenquerschnitte parallel zur Horizontalmittelachse, jedoch im Abstand von dieser verlaufen, größer als für Querschnitte in der Horizontalmittelachse selbst ist. Diese Änderung mit der vierten Potenz hat sich als adequat für Schattenmaskenkonturen der ersten Generation praktisch planarer Röhren erwiesen. Diese erste Röhrengeneration hatte Schattenmasken mit längs ihrer Nebenachse im wesentlichen stärkerer Krümmung als längs ihrer Hauptachse. Jedoch nehmen die Maskenkrümmungen an den Querschnitten parallel zur Nebenachse von der Nebenachse zu den Maskenseiten ab und werden dort relativ flach. Eine solche Flachheit ist jedoch bei einer Schattenmaske unerwünscht, weil sich diese dann bei der Handhabung leichter deformiert und bei Erwärmung im Betrieb in nicht vorhersehbarer Weise krümmt.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung wird eine Verbesserung des Abstandes zwischen den durch die Öffnung gebildeten Spalten erreicht, die größere Freiheiten bei der Ausbildung der Krümmung solcher Schattenmasken erlaubt, um an den Maskenseiten eine größere Krümmung zu erhalten:

Darlegung des Wesens der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird eine Farbbildröhre mit im wesentlichen rechteckiger Schlitzmaske, die im Abstand vom ebenfalls rechteckigen Streifenleuchtschirm montiert ist, derart verbessert, daß der Abstand zwischen benachbarten Öffnungsspalten nahe der Nebenachse der Maske an den Maskenlängsseiten kleiner ist als nahe der Hauptachse der Maske.

Ausführungsbeispiele

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Axialteilschnitt durch eine Schattenmasken-Farbbildröhre gemäß der Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: eine Vorderansicht der Frontplatte der Farbbildröhre gemäß der Linie 2-2 aus Fig. 1; Fig.3: eine Kombinationsdarstellung der Oberflächenkonturen als Querschnitte längs der Hauptachse 3a-3a und der

Nebenachse3b-3bgemäß Fig.2; ,

Fig.4: eine Frontansicht der Schattenmaske der Farbbildröhre nach Fig. 1; Fig. 5: eine Kombinationsdarstellung der Oberflächenkonturen der Lochmaske als Querschnitte längs der Hauptachse 5a-5a,

der Nebenachse 5b-5b und der Diagonale 5c-5c aus Fig.4; Fig. 6: ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abstände zwischen den durch die Öffnungen gebildeten Spalten der Maske

der Farbbildröhre in ausgezogenen Linien, während die gestrichelten Linien sich auf frühere Masken beziehen; Fig.7: eine Ausschnittsvergrößerung aus der Schattenmaske entsprechend dem Kreis 7 in Fig. 4; Fig.8: eine Darstellung ausgewählte Schirmstreifen der Farbbildröhre; Fig.9: eine Vorderansicht einer Schattenmaske, wie sie durch die Frontplattenkrümmung nahegelegt wird, aufweicher eine

Konturlinie konstanter sagittaler Höhe gezeichnet ist; und Fig. 10: eine Frontansicht einer verbesserten Schattenmaske auf der ebenfalls eine Konturlinie für konstante sagittale Höhe gezeichnet ist.

Figur 1 zeigt eine rechteckige Farbbildröhre 10 mit einem Glaskolben 11, dereine rechteckige Frontplatte 12 und einen röhrenförmigen Hals 14 aufweist, die über einen Konus 16 verbunden sind. Die Frontplatte umfaßt eine Scheibe 18 mit einem Umfangsflansch 20, der über eine Glasfritte 17 mit dem Konus 16 verschmolzen ist. Die Innenfläche der Frontscheibe 18 trägt einen neuen rechteckigen Dreifarb-Leuchtstoffschirm 22. Der Schirm ist ein Streifenschirm, dessen Leuchtstoffstreifen etwas parallel zur Nebenachse Y-Y der Röhre verlaufen (senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1). Die Konturen der Leuchtstoffstreifen werden nachfolgend im einzelnen noch erläutert. Innerhalb der Frontplatte 12 ist in vorbestimmtem Abstand zum Schirm 22 eine neue Vielloch-Farbwahlelektrode oder Schattenmaske 24 entfernbar montiert. Ein in Fig. 1 schematisch gestrichelt gezeichnetes Inline-Elektronenstrahlsystem 26 ist mittig im Hals 14 montiert und erzeugt drei Elektronenstrahlen 28, die anfänglich längs in einer Ebene liegender konvergenter Wege durch die Maske 24 auf den Schirm 22 gerichtet werden.

Die Röhre 10 nach Fig. 1 ist zur Benutzung mit einem externen Magnetablenkjoch 30 gedacht, welches den Hals 14 und den Konus 16 in der Nähe ihrer Verbindung umgibt, wie schematisch angedeutet ist, und die drei Elektronenstrahlen 28 durch vertikalen und horizontalen Magnetfluß so ablenken, daß sie horizontal in Richtung der Hauptachse X-X und vertikal in Richtung der Nebenachse Y-Y den Schirm 22 in einem Rechteckraster abtasten.

Figur 2 zeigt die Vorderansicht der Frontplatte 12, deren Umfang ein Rechteck mit leicht gerundeten Seiten bildet. Die Begrenzung des Schirms 22 ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien gezeichnet und ist rechteckig.

Ein Vergleich der relativen Konturen der Außenfläche der Frontplatte 12 längs der Nebenachse Y-Y und der Hauptachse X-X ergibt sich aus Fig. 3. Die Außenfläche der Frontplatte 12 ist sowohl längs der Haupt- wie auch längs der Nebenachse gekrümmt, wobei die Krümmung im Mittelteil der Frontplatte 12 längs der Nebenachse größerals längs der Hauptachse ist. Beispielsweise ist in der Mitte der Frontplatte das Verhältnis der Krümmungsradien der äußeren Oberflächenkontur längs der Hauptachse zur Nebenachse größer als 1,1 (mehr als 10% Unterschied). Die Krümmung längs der Hauptachse ist jedoch im Mittelteil der Frontplatte gering und nimmt zu den Kanten der Frontplatte stark zu. Bei dieser Ausführung ist die Krümmung längs der Hauptachse in der Nähe der Kanten der Frontplatte größer als die allgemeine Krümmung längs der Nebenachse. Bei dieser Auslegung wird der Mittelteil der Frontplatte flacher, während die Punkte der Frontplattenaußenfläche an den Schirmkanten im wesentlichen in einer Ebene P liegen und eine im wesentlichen rechteckige Umfangskonturlinie bilden. Die Oberflächenkrümmung längs der Diagonalen ist so gewählt, daß der Übergang zwischen den verschiedenen Krümmungen längs Haupt- und Nebenachse glatt verläuft. Vorzugsweise ist die Krümmung längs der Nebenachse im Mittelteil der Frontplatte etwa um ⁴/3 größer als die Krümmung längs der Hauptachse.

Durch die unterschiedlichen Krümmungen längs der Haupt- und Nebenachse liegen die Punkte der Außenfläche der Frontplatte unmittelbar gegenüber den Kanten des Schirms 22 im wesentlichen in derselben Ebene P. Diese von der Vorderseite der Frontplatte 12 gemäß Fig. 2 gesehen praktisch in einer Ebene liegenden Punkte bilden eine Konturlinie auf der Außenfläche der Frontplatte, welche praktisch ein Rechteck ist, das den Kanten des Schirms 22 überlagert ist. Wenn die Röhre 10 also in den Fernsehempfänger eingebaut wird, dann kann man eine Maske oder Blende mit gleichbreitem Rand um die Röhre herum setzen. Die Kante einer solchen Blende, welche die Röhre an der rechteckigen Konturlinie berührt, liegt gleichfalls im wesentlichen in der Ebene P. Da die Umfangsbegrenzung eines Bildes auf dem Röhrenschirm eben erscheint, ergibt sich der Eindruck eines flachen Ri IH PR. <5plh<st wpn η Hip Frnntnlattp länn«; Hai int- ι inH NphpnarhiP narh aiiRpn npkrümmt iQt

Fig.4 zeigt eine Vorderansicht der neuen Maske 24. Die gestrichelten Linien 32 zeigen die Begrenzung des die Öffnungen aufweisenden Teils der Maske 24. Die Oberflächenkonturen längs der Hauptachse X-X, der Nebenachse Y-Y und der Diagonale der Maske werden durch die Kurven 5a, 5 b bzw. 5c in Fig. 5 dargestellt. Die Maske 24 hat längs ihrer Hauptachse eine andere Krümmung als längs ihrer Nebenachse. Längs der Hauptachse zeigt die Kontur eine leichte Krümmung nahe der Maskenmitte und eine größere Krümmung an den Maskenseiten. Die Kontur einer solchen Maske ergibt sich durch die Beschreibung der Krümmung der Hauptachse X-X als Kreis großen Radius über etwa den Mittelteil der Hauptachse und als Kreis kleineren Radius über deren restlichen Teil. Speziell ändert sich jedoch die sagittale Höhe längs der Hauptachse mit der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse Y-Y. Die sagittale Höhe ist der Abstand von einer imaginären Tangentialebene an die Mitte der Maskenoberfläche. Die Krümmung parallel zur Nebenachse Y-Y ist so gewählt, daß die Hauptachsenkrümmung glatt zur gewünschten Maskenperipherie paßt, und sie kann längs der Hauptachse variieren. Eine solche Maskenkontur zeigt ein etwas verbessertes thermisches. Ausdehnungsverhalten wegen der stärkeren Krümmung nahe den Hauptachsenenden. Die Verbesserung der thermischen Ausdehnungseigenschaften infolge der stärkeren Krümmung ist in der bereits genannten US-PS 4136300 erläutert.

Das Diagramm nach Fig. 6 veranschaulicht den Lochspaltenabstand A_H innerhalb eines Quadranten der Maske 24 mit ausgezogenen Kurven H einerseits und gemäß der vorerwähnten US-Patentanmeldung Ser. No. 615,589 in gestrichelten Linien F andererseits. Die senkrechte Koordinate des Diagramms gibt den Abstand von der Hauptachse an, die horizontale Koordinate stellt den Abstand zwischen den Spalten dar, der gemäß Fig. 7 von der Mittellinie einer Spalte zur Mittellinie der benachbarten Spalte gemessen ist. Die Kurven sind einzeln numeriert zur Identifizierung des Abstandes von der Nebenachse, den sie darstellen. Beispielsweise steht jede mit 200 bezeichnete Kurve für den Abstand zwischen den Lochspalten 200 und 201. Bei der durch die gestrichelten Kurven veranschaulichten früheren Maske ist der Spaltenabstand längs und nahe der Nebenachse gleichförmig, wie die geraden Kurven „F"-1 und „F"-150 zeigen. Bei der Linie „F"-200 bemerkt man eine leichte Krümmung, die andeutet, daß der Spaltenabstand für den Bereich 200 sich mit dem Abstand von der Hauptachse leicht vergrößert. Die Kurven „F"-300 und „F"-306 biegen sich beträchtlich und zeigen damit einen wesentlichen Anstieg des Spaltenabstandes mit zunehmendem Abstand von der Hauptachse.

Der Spaltenabstand der neuen verbesserten Maske unterscheidet sich in der Nähe der Nebenachse erheblich von demjenigen der früheren Maske. Wie Fig. 6 zeigt, nimmt der Spaltenabstand A_H nahe der Nebenachse mitzunehmender Distanz von der Hauptachse ab, was aus den Kurven „H"-1, „H"-50und „H"-100 hervorgeht. Neben dem 150sten Abstand beginnt der Spaltenabstand mit zunehmender Distanz von der Hauptachse leicht anzuwachsen, wie die leichte Biegung der Kurve 150 zeigt. Diese den Spaltenabstand veranschaulichende Kurvenkrümmung wächst mit der Distanz von der Nebenachse, wie die Kurven „H"-200 und „H"-300 zeigen, nimmt jedoch an den Seiten der Maske leicht ab, wie man durch einen Vergleich der Kurve „H"-305 mit der Kurve „H"-300 sehen kann.

Der Spaltenabstand längs der Hauptachse wächst näherungsweise als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse. Im speziellen Beispiel nach Fig. 6 beträgt diese Hauptachsenänderung (in μ) etwa A_H = 762 + 0,0469 χ ⁴. Weiter weg von der Hauptachse ist die Spaltenabstandsänderung komplizierter und erfolgt näherungsweise nach der Gleichung A_H = a + bx² + ex⁴, wobei a, b und c unterschiedliche Funktionen des Quadrats des Abstandes von der Hauptachse sind-und χ den Abstand von der Nebenachse bedeutet.

Der Schirm 22 der Röhre 10 wird durch einen bekannten photographischen Prozeß hergestellt, bei dem die Maske 24 als photographisches Master benutzt wird. Estritt jedoch ein Problem auf, wenn man für die Belichtung bei diesem photographischen Prozeß eine lineare Lichtquelle benutzt. Dieses Problem besteht in einer Fehlausrichtung des Bildes der linearen Lichtquelle mit den Mittellinien der Leuchtstoffstreifen. Diese als „Schrägfehler" bezeichnete Fehlausrichtung zieht die Verteilung der Lichtintensität beim Drucken der Leuchtstoffstreifen auseinander und vergrößert damit die Empfindlichkeit der Leuchtstoffbreite gegenüber der Belichtung, so daß'die Steuerung der Streifenbreite schwieriger wird. Im Stande der Technik hat man diesen Schrägfehler durch verschiedene Maßnahmen kompensiert, unter anderem durch eine Zonenbelichtungstechnik mit Synchronisierung einer Kippung der linearen Lichtquelle mit aufeinanderfolgenden Belichtungen unterschiedlicher Schirmbereiche, wie es etwa in der US-PS 3888673 vom 10. Juni 1975 (Erfinder Suzuki et al) beschrieben ist, oder durch ein Krümmen der Lochspalten und Leuchtstofflinien, wie es in der US-PS 3889145 vom 10.Juni 1975 (Erfinder Suzuki et al) erläutert ist. Bei der neuen Bildröhre 10 wird dieser Schrägfehler durch Variation des Abstandes der Lochspalten als Funktion sowohl der Distanz von der Nebenachse als auch von der Hauptachse vermieden. Das resultierende Leuchtstofflinienmuster enthält gekrümmte Linien im Bereich des Schirms, wo der Schrägfehler am größten ist, und gerade Linien an den Schirmseiten, wo der Schrägfehler bei der vorliegenden Röhre minimal ist. Solche Muster sind in Fig. 8 gezeigt, in welcher die ausgezogenen Linien 40 und 45 ausgewählte, gegenseitig beabstandete Leuchtstoffstreifen und die gestrichelten Linien 46 gerade, zur Nebenachse parallele Streifen darstellen. Man sieht, daß die Krümmung der Leuchtstoffstreifen mit zunehmendem Abstand von der Nebenachse wächst, bis eine maximale Krümmung in der Umgebung von der Linie 42 zur Linie 43 erreicht wird, und dann bis zur wiederum geraden Endlinie 45 abnimmt.

Ein Vorteil dieses neuen Lochspaltenabstandes besteht darin, daß sie eine größere Lochmaskenkrümmung in den Querschnitten nahe den Maskenseiten parallel zur IMebenachse zuläßt, als es andernfalls möglich wäre. Die Kontur der Frontplatte, welche eine praktisch ebene Kante hat, legt ein Maskenkontur nahe, wie sie in Fig. 9 durch die Linie 50 gezeigt ist. Die Linie 50 ist eine Konturlinie der Maske für gleiche sagittale Höhe. Man sieht, daß die Linie 50 an den linken und rechten Maskenseiten praktisch gerade ist, aber diese Geradheit ergibt erhebliche Forschungs- und Handhabungsprobleme. Eine leichte Berührung der Maske kann beispielsweise bei der Handhabug ein Durchbiegen nach innen zur Folge haben. Es ist daher wünschenswert, der Maske an den Seiten eine größere Krümmung zu geben, um dieses Problem auszuschließen. Die Verwendung der neuen Lochmaskenabstände führt zu einer besseren Maskenkontur, wie es die Linie 54 in Fig. 10 etwa zeigt: Sie stellt eine Konturlinie gleicher sagittaler Höhe auf eine Maske 56 dar. In diesem Falle sieht man, daß die Maske 54 an den linken und rechten Maskenseiten erheblich gekrümmt ist, so daß parallel zur Nebenachse die Krümmung und damit die Festigkeit größer wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Farbbildröhre mit einer neben einem Streifenleuchtstoffschirm montierten Schattenmaske, die eine Mehrzahl von in Spalten angeordneten schlitzförmigen Öffnungen aufweist und einen im wesentlichen etwas rechteckigen Umfang mit zwei einander gegenüberliegenden langen Seiten und zwei einander gegenüberliegenden kurzen Seiten hat, wobei eine Hauptachse (X-X) der Maske durch die Maskenmitte und die Mitten der kurzen Seiten verläuft und eine Nebenachse (Y-Y) der Maske durch die Mitte und die Mitten der beiden Längsseiten verläuft und die Öffnungsspalten in Richtung der Nebenachse mit in Richtung der Hauptachse gesehenen Abständen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Lochspalten (A_H) nahe der Nebenachse der Maske an den Längsseiten der Maske geringer als nahe der Hauptachse der Maske ist.

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochspaltenabstand (A_H) nahe den Maskenecken größer als nahe der Hauptachse (X-X) ist.

3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochspaltenabstand (Ah) längs Querschnitten parallel zur Hauptachse (X-X), jedoch entfernt von dieser, etwa nach der Gleichung A = a + bx² + ex⁴ variiert, wobei A der Spaltenabstand, a, b und c verschiedene Funktionen des Quadrats des Abstandes von der Hauptachse und χ der Abstand von der Nebenachse (Y-Y) ist.

4. Röhre nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochspaltenabstand (A_H) längs der Hauptachse (X-X) näherungsweise als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse (Y-Y) anwächst.

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5 Seiten Zeichnungen