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Die
vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit Spannungsmasken und
insbesondere eine Röhre
mit Mitteln zur Verbindung einer Spannungsmaske an einem Stützahmen,
derart, dass die Spannungen auf der Maske durch eine thermische Ausdehnung
des Rahmens minimiert oder verringert werden.
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Eine
Farbbildröhre
enthält
eine Elektronenkanone zur Erzeugung und Richtung von drei Elektronenstrahlen
auf den Schirm der Röhre.
Der Schirm liegt auf der Innenfläche
einer Schirmträgerplatte
der Röhre
und besteht aus einer Anordnung von Elementen von drei verschiedenen
Farben emittierenden Phosphoren. Eine Farbauswahlelektrode, die
entweder eine Schattenmaske oder eine Fokusmaske sein kann, liegt
zwischen der Kanone und dem Schirm, damit jeder Elektronenstrahl
nur auf das zu dem Strahl gehörige
Phosphorelement auftreffen kann. Eine Schattenmaske ist eine dünne Metallschicht, wie
Stahl, und ist im Allgemeinen so geformt, dass sie im Wesentlichen
parallel zu der Innenfläche
der Schirmträgerplatte
der Röhre
liegt.
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Ein
Typ einer Farbbildröhre
enthält
eine Spannungsmaske, befestigt in deren Schirmträgerplatte. Um die Spannung
auf der Maske aufrecht zu erhalten, muss die Maske an einem relativ
massiven Stützrahmen
befestigt werden. Wenngleich derartige Röhren keine breite Benutzeranwendung
haben, besteht nach wie vor ein Bedarf für eine weitere Verbesserung,
Gewichtsverringerung und Kostenverringerung der Maskenrahmenanordnungen
in derartigen Röhren.
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Die
US 5 594 300 zeigt eine
Farbbildröhre mit
einer gespannten Maske, die einen aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil aufweist,
der eine Vielzahl von länglichen,
sich vertikal erstreckenden, parallelen Schlitzen aufweist, durch
die die Elektronenstrahlen im Betrieb laufen.
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Es
wurde angenommen, dass ein leichterer Rahmen in einer Spannungsmaskenröhre benutzt werden
kann, wenn die auf einer Maske benötigte Spannung verringert wird.
Eine Möglichkeit
zur Verringerung der benötigten
Maskenspannung besteht darin, die Maske aus einem Material mit einem
niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten herzustellen. Jedoch
würde eine
Maske aus derartigem Material einen Stützrahmen aus einem Material
benötigen,
das ähnliche
thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweist, um jede Fehlanpassung
der Ausdehnungen während
der thermischen Verarbeitung zu vermeiden, die für die Röhrenherstellung und während des
Betriebs notwendig ist. Da die Metallmaterialien mit niedrigen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten relativ teuer sind, ist es relativ kostspielig,
sowohl die Maske als auch den Rahmen aus identischen oder ähnlichen
Materialien herzustellen.
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Daher
ist es erwünscht,
die Kombination einer Maske mit geringerer Spannungsausdehnung mit einem
Trägerrahmen
mit einer höheren
Ausdehnung zu benutzen, jedoch mit einem Stützrahmen mit höherer Ausdehnung,
und eine Lösung
für das
Problem zu bilden, das dann existiert, wenn eine beträchtliche Fehlanpassung
in den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zwischen der Spannungsmaske
und ihrem Stützrahmen
besteht.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine Verbesserung in einer Farbbildröhre mit
einer Spannungsmaske, getragen durch einen in der Röhre befestigten
Stützrahmen.
Die Maske enthält
einen aktiven, mit Öffnungen
versehenen Teil aus einer Vielzahl von parallelen, sich vertikal
erstreckenden Strängen,
zwischen denen längliche Öffnungen
liegen, durch die die Elektronenstrahlen während des Betriebs der Röhre laufen.
Die Unterkanten- und Oberkantenteile außerhalb des aktiven, mit Öffnungen
versehenen Teils der Maske haben in sich zusätzliche längliche Öffnungen, die mit den Längs-Mittellinien
der Stränge
ausgerichtet sind.
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In
der Zeichnung:
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1 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, einer Farbbildröhre mit
der Erfindung.
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2 ist
eine Vorderansicht eines Spannungsmaskenrahmens.
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3 ist
eine Vorderansicht eines kleinen Abschnitts eines Randteils der
Maske von 2.
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4 ist
eine Perspektive einer Ecke einer Spannungsschatten/Maskenrahmen-Anordnung.
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5 und 6 sind
Vorderansichten kleiner Abschnitte von zwei verschiedenen alternativen Ausführungsformen
der Spannungsmasken-Randteile.
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7 ist
eine Vorderansicht eines kleinen Abschnitts der Spannungsmaske von 5 und zeigt
eine Blasebalgwirkung (bellows action) der Maske während der
Rahmenausdehnung.
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1 zeigt
eine Farbbildröhre 10 mit
einem Glaskolben 11 mit einer rechteckförmigen Schirmträgerplatte 12 und
einem röhrenförmigen Hals 14,
die über
einen rechtförmigen
Trichter 15 miteinander verbunden sind. Der Trichter 15 enthält eine
(nicht dargestellte) innere leitende Schicht, die sich von einem Anodenanschluss 16 zu
dem weiten Teil des Trichters und dem Hals 14 erstreckt.
Die Schirmträgerplatte 12 enthält eine
im wesentlichen flache, externe Bildschrimplatte 18 oder
einen peripheren Flansch oder Seitenwand 20, der über eine
Glasschmelze 17 mit dem Trichter 15 verschweißt ist.
Ein Dreifarben-Phosphorschirm 22 liegt auf der Innenfläche der Schirmträgerplatte 18.
Der Schirm 22 ist ein Zeilenschirm mit den in Triads angeordneten
Phosphorstreifen. Jedes Triad enthält einen Phosphorstreifen jeder
der drei Farben. Eine Farbauswahlmaske 24 liegt lösbar in
einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 22. Eine Elektronenkanone 26,
die in 1 schematisch durch die gestrichelten Linien dargestellt
ist, liegt zentrisch in dem Hals 14 und erzeugt und richtet
drei Inline-Elektronenstrahlen, einen mittleren Strahl und zwei
seitliche Strahlen, entlang konvergenten Wegen durch die Maske 24 auf
den Schirm 22.
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Die
Röhre 10 dient
zur Anwendung mit einem externen Magnetablenkjoch, wie dem Joch 30, das
in der Nähe
zu der Trichter-zu-Hals-Verbindung dargestellt ist. Im Betrieb unterwirft
das Joch 30 die drei Strahlen Magnetfeldern, die eine Abtastung
der Strahlen horizontal und vertikal in einem rechtförmigen Raster über den
Schirm 22 bewirken.
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Die
in den 2 und 3 dargestellte Spannungsmaske 24 enthält zwei
lange Seiten 32 und 34 und zwei kurze Seiten 36 und 38.
Die langen Seiten 32 und 34 der Maske laufen parallel
zu einer mittleren Hauptachse X der Maske, und die beiden kurzen
Seiten 36 und 38 laufen parallel zu einer Mittennebenachse
Y der Maske. Die Spannungsmaske 24 enthält einen aktiven, mit Öffnungen
versehenen Teil 40, der mehrere, sich vertikal erstreckende
Stränge 42 enthält. Die
Stränge 42 in
dem aktiven, mit Öffnungen
versehenen Teil können
(nicht dargestellte) Befestigungsteile enthalten. Eine Vielzahl
von länglichen
Arbeitsöffnungen 44 zwischen
den Strängen 42 laufen
parallel zu der Nebenachse Y der Maske. Die Elektronenstrahlen laufen
durch die Arbeitsöffnungen 44 in
dem aktiven Teil der Röhre
während
des Betriebs. Jede Arbeitsöffnung 44 erstreckt
sich in die Randteile 46 und 48 an den langen
Seiten 32 bzw. 34 der Maske. Die Stränge 42 sind
aufgespalten durch die Aufnahme von länglichen zusätzlichen Öffnungen 45,
die mit den Längsmittellinien
der Stränge
ausgerichtet sind. Die zusätzlichen Öffnungen 45 überlappen
die Betriebsöffnungen 44 in
einer beabstandeten, verschachtelten Weise. Der Zweck der zusätzlichen Öffnungen 45 in
den Randteilen 46 und 48 der Maske 24 ist
eine Anpassung an eine stärkere
Ausdehnung des Rahmens 50, verglichen mit der der Maske 24,
ohne nennenswerte Verschiebung der Maskenstränge 42 in dem aktiven
Teil 40 der Maske.
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Ein
Rahmen 50 zur Anwendung mit der Spannungsschattenmaske 24 ist
teilweise in 4 dargestellt. Der Rahmen 50 enthält vier
Seiten: zwei lange Seiten 52, im Wesentlichen parallel
zu der Hauptachse X der Röhre
und zwei kurze Seiten 54 parallel zu der Nebenachse Y der
Röhre.
Jede der beiden langen Seiten 52 enthält einen starren Abschnitt 56 und
einen nachgiebigen Abschnitt 58, der freitragend von dem
starren Abschnitt ausgeht. Die starren Abschnitte 56 sind
hohle Röhren,
und die nachgiebigen Abschnitte 58 sind Metallplatten.
Jede der kurzen Seiten 54 hat einen oberen Teil 60 mit
einem L-förmigen
Querschnitt parallel und getrennt von einem flachen, balkenförmigen unteren
Teil 62. Die beiden langen Seiten 32 und 34 der
Spannungsmaske 24 sind mit den distalen oder hinteren entfernten
Enden der nachgiebigen Abschnitte 58 verschweißt. Obwohl
die vorliegende Erfindung an Ausführungsformen mit Benutzung
des Rahmens 50 beschrieben wurde, ist es selbstverständlich,
dass viele andere Typen von Spannungsrahmen für die vorliegende Erfindung
benutzt werden können.
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Andere
Ausführungsformen
der Maskenränder
mit verschiedenen Mustern von zusätzlichen Öffnungen sind in den 5 und 6 dargestellt.
In einer in 5 dargestellten Maske 66 liegen
zusätzliche Öffnungen 68 zwischen
den Betriebsöffnungen 70,
neben den großen
Verbindungsbalken 72 in den Betriebsöffnungen, die die Stränge 74 der
Maske verbinden. Die zusätzlichen Öffnungen 68 sind
auf den Längs-Mittellinien
der Stränge 74 zentriert,
und überlappen
Teile der Betriebsöffnungen 70 über und
unter den Verbindungsbalken 72. In einer anderen, in 6 dargestellten
Maske 76 liegen zusätzliche Öffnungen 78 zwischen
den Betriebsöffnun gen 80 neben
den großen
Verbindungsbalken 82 in den Betriebsöffnungen, die die Stränge 84 der
Maske miteinander verbinden. Die übrigen Teile der Betriebsöffnungen 80,
in der Nähe
der Maskenkanten, enthalten kleinere Befestigungsbalken 86.
Die zusätzlichen Öffnungen 78 sind
auf den Längsmittellinien
der Stränge 84 zentriert
und überlappen
Teile der Betriebsöffnungen 80 über und
unter den großen
Befestigungsbalken 82.
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Die
in den 3, 5 und 6 angegebenen
Bemessungen sind beispielhafte Werte für eine Spannungsmaske mit etwa
49,5 cm × 41,3
cm. Das Maskenmaterial ist Invar, etwa 0,10 mm dick, und das Rahmenmaterial
ist Stahl.
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Alle
bekannten, kommerziell benutzten Spannungsschattenmaskenröhren hatten
stabile Kantenteile an den Schweißpunkten zwischen den Rahmen.
Das war akzeptabel, wenn die Maske und der Rahmen aus Materialien
mit ähnlicher
Ausdehnung bestehen würden.
Wenn jedoch eine Maske und ein Rahmen sich in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten
nennenswert unterscheiden, verformen sich feste Randteile und bilden
eine ständige Verformung
des aktiven Teils der Maske während
der thermischen Verarbeitung der Röhre. Die zusätzlichen Öffnungen
der vorliegenden Erfindung sind hilfreich in der Vermeidung von
nennenswerten Verzerrungen in dem aktiven Teil der Maske durch Bildung eines "mechanischen Filters", die an individuellen Strangbefestigungsfehler
oder Bewegungen während
der Verarbeitung oder des Röhrenbetriebs
auftreten. 7 zeigt die Wirkung der Ausdehnung
des Rahmen-nachgiebigen Abschnitts 58 auf der Maske 66 von 5.
Die Ausdehnung des nachgiebigen Abschnitts 58 resultiert
in einer Blasebalgwirkung auf die zusätzlichen Öffnungen 68 in der
Maske, wobei sich die Maske in der Richtung der thermischen Ausdehnung
der nachgiebigen Abschnitte 58 ausdehnt.