DD233453A5

DD233453A5 - Farbbildroehre mit einer schlitzloch-schattenmaske

Info

Publication number: DD233453A5
Application number: DD85276820A
Authority: DD
Inventors: Walter D Masterton
Original assignee: ��@��k��
Priority date: 1984-05-31
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1986-02-26
Also published as: GB2199181A; IT8520524A0; KR850008552A; FR2565406B1; CZ278262B6; KR900005539B1; GB8801566D0; CA1228110A; GB2160354A; PL253738A1; HK2594A; SU1708166A3; US4583022A; GB8513366D0; HK694A; SG109191G; CS379885A3; IT1184506B; IN164838B; JPS60262335A

Abstract

Eine Farbbildroehre (10), die eine im Abstand von einem kathodolumineszenten Linienrasterschirm (22) montierte Schlitzloch-Schattenmaske (24) enthaelt, wird dadurch verbessert, dass die Abstaende A zwischen benachbarten Lochspalten von der Mitte zum Rand hin mit etwa der vierten Potenz des Abstandes (x) von der Mitte zunehmen. Diese mit der vierten Potenz gehende Abstandsaenderung gestattet es, die Schattenmaske so zu formen, dass sich die Kontur der Maske laengs ihrer grossen Achse (X-X) ebenfalls im wesentlichen als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte der Maske aendert. Fig. 1

Description

— ί—

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: eine zum Teil axial geschnittene Draufsicht einer Schattenmasken-Farbbildröhre gemäß einer Ausführungsform der

vorliegenden J-rfmdung;

Fig. 2: eine Stirnansicht der Frontplatte der Bildröhre gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 1; Fig.3: eine Darstellung der Oberflächenkontur der Frontplatte längs der großen oder Hauptachse (Kurve 3a) und längs der

kleinen oder Nebenachse (Kurve 3b) entsprechend Schnitten 3a-3a bzw. 3b-3b in Fig.2; Fig.4: eine Stirnansicht der Schattenmaske der Farbbildröhre gemäß Fig. 1; Fig.5: eine Darstellung der Oberflächenkonturen der Schattenmaske in Querschnitten längs der großen Achse 5a-5a, der kleinen Achse 5b-5b bzw. der Diagonalen 5c-5c in Fig.4;

Fig. 6: und 7 vergrößerte Ansichten der Schattenmaske in den Kreisen 6 bzw. 7 der Fig.4; und Fig.8: eine graphische Darstellung der Änderung des gegenseitigen Abstandes der Lochspalten bei einer konventionellen sphärischen Schattenmaske und bei einer Schattenmaske gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Rechteck-Kathodenstrahlröhre in Form einer Farbbildröhre 10 dargestellt, die einen Glaskolben 11 mit einer rechteckigen Frontglaswanne 12 und einem rohrförmigen Hals 14, die durch einen trichterförmigen Teil 16 verbunden sind, aufweist. Die Frontglaswanne enthält ein Bildfenster oder eine Frontplatte 18 sowie einen Umfangsf lansch oder eine Seitenwand 20, die durch eine Glasfritte 17 dicht mit dem trichterförmigen Kolbenteil 16 verbunden ist. Auf der Innenseite der Frontplatte 16 befindet sich ein rechteckiger, kathodolumineszenter Dreifarben-Leuchtstoff-Bildschirm. Der Bildschirm ist vorzugsweise ein Streifen- oder Linienrasterschirm, bei dem die Leuchtstoffstreifen im wesentlichen parallel zur kleinen oder Nebenachse Y-Y der Röhre (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) verlaufen. In der Frontglaswanne 12 ist in einem vorgegebenen Abstand vom Bildschirm 22 eine neuartige, viele Öffnungen aufweisende Farbwahlelektrode oder Schattenmaske 24 lösbar montiert. In der Mitte des Halses 14 ist ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem 26 montiert, das nur durch gestrichelte Linien angedeutet ist und im Betrieb drei Elektronenstrahlen 28 längs anfänglich in einer Ebene verlaufender, konvergierender Wege durch die Schattenmaske 24 auf den Bildschirm 22 richtet.

Die Röhre 10 der Fig. 1 wird mit einer äußeren magnetischen Ablenkeinheit 30 betrieben, die, wie schematisch dargestellt ist, den Hals 14 und den trichterförmigen Teil 16 in der Nähe ihrer Verbindung umgibt und die drei Elektronenstrahl 28 einem vertikalen und einem horizontalen Magnetfluß aussetzt, um die Elektronenstrahlen in einem rechteckigen Raster horizontal in Richtung der großen Achse X-X bzw. vertikal in der Richtung der kleinen Achse Y-Y über den Bildschirm 22 abzulenken. Fig. 2 zeigt die Frontglaswanne 12 von vorne. Der Umfang der Frontglaswanne 12 bildet ein Rechteck mit leicht gebogenen Seiten. Der Rand des Bildschirms 22 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, er ist rechteckig. Die Konturen 3 a bzw. 3 b der Außenseite der Frontglaswanne 12 längs der großen Achse X-X bzw. der kleinen Achse Y-Y sind in Fig.3 zum Vergleich dargestellt. Die Außenfläche der Frontglaswanne 12 ist sowohl längs der großen Achse als auch längs der kleinen Achse gekrümmt, wobei die Krümmung im mittleren Teil der Frontglaswanne längs der kleinen oder Nebenachse größer ist als längs der großen oder Hauptachse. Beispielsweise ist im Zentrum der Frontplatte das Verhältnis des Krümmungsradius der Außenflächenkontur längs der großen Achse zum Krümmungsradius längs der kleinen Achse größer als 1,1; d. h. der Unterschied ist größer als 10%. Die Krümmung längs der großen Achse ist jedoch im mittleren Teil der Frontplatte wesentlich kleinerund nimmt in der Nähe des Randes der Frontplatte zu. Bei dieser einen Ausführungsform ist die Krümmung längs der großen Achse in der Nähe der Ränder der Frontplatte größer als die generelle Krümmung längs der kleinen Achse. Durch diese Konstruktion wird der mittlere Teil der Frontplatte flacher während die Punkte der Außenseite der Frontplatte an den Rändern des Bildschirms im wesentlichen in einer Ebene P liegen und eine im wesentlichen rechteckige Randlinie bilden. Die Krümmung der Oberfläche längs der Diagonalen ist so gewählt, daß sich ein stetiger Übergang zwischen den unterschiedlichen Krümmungen längs der großen und der kleinen Achse ergibt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Krümmung längs der kleinen Achse ungefähr 4/3mal größer als die Krümmung längs der großen Achse im mittleren Teil der Frontplatte.

Durch die Verwendung der unterschiedlichen Krümmungen längs der großen und der kleinen Achse liegen die Punkte der äußeren Oberfläche der Frontglaswanne, die sich direkt gegenüber den Rändern des Bildschirms 22 befinden, im wesentlichen in der gleichen Ebene P. Diese im wesentlichen in einer Ebene liegenden Punkte bilden, wenn man sie von der Vorderseite der Frontglaswanne 12 betrachtet, wie in Fig. 2, auf der Außenseite der Frontglaswanne eine Konturlinie, die im wesentlichen ein Rechteck darstellt, das über den Rändern des Bildschirms 22 liegt. Beim Einbau der Röhre 10 in einen Fernsehempfänger kann man daher eine die Röhre umgebende Randabdeckmaske oder Gehäuseöffnung mit gleichmäßiger Breite verwenden. Der Rand der Abdeckmaske oder Gehäuseöffnung, der die Röhre bei der rechteckigen Konturlinie berührt, liegt ebenfalls im wesentlichen in der Ebene P. Da der Umfangsrand eines auf Röhrenbildschirm wiedergegebenen Bildes eben erscheint, wird der Eindruck erweckt, daß das Bild eben ist, obwohl die Frontplatte sowohl längs der großen als auch längs der kleinen Achse nach außen gewölbt ist.

Fig.4 zeigt eine neue Schattenmaske 24 in Vorderansicht. Die gestrichelte Linie 32 stellt den Rand des gelochten Teiler, rf^r Schattenmaske 24 dar. Die Oberflächenkonturen längs der großen Achse X-X, der kleinen Achse Y-Y bzw. der Diagonalen der Maske 24 sind in Fig.5 durch die Kurven 5a, 5b bzw. 5c dargestellt.

Die Krümmung der Maske 24 längs der großen Achse ist von der längs der kleinen Achse verschieden. Die Kontur längs der großen Achse weist eine schwache Krümmung in der Nähe der Mitte der Maske und eine größere Krümmung an den Seiten der Maske auf. Die Kontur einer solchen Schattenmaske kann man im allgemeinen dadurch definieren, daß man die Krümmung längs der großen Achse X-X durch einen Kreis großen Radius im mittleren Teil der großen Achse und einen Kreis kleineren Radius im Rest der großen Achse beschreibt. Genauer gesagt ändert sich jedoch die sagitale Höhe längs der großen Achse im wesentlichen mit vierten Potenz des Abstandes von der kleinen Achse Y-Y. Die sagitale Höhe ist der Abstand von einer imaginären Ebene, die die Mitte der Oberfläche der Maske tangential berührt. Die Krümmung parallel zur kleinen Achse Y-Y ist so, daß sie für die erforderliche Maskenperipherie stetig zur Krümmung längs der großen Achse paßt und die Krümmung kann sich wie längs der großen Achse ändern. Eine solche Maskenkonfiguration hat wegen der stärkeren Krümmung in der Nähe der Enden der großen Achse etwas bessere Wärmeexpansionseigenschaften. Die Verbesserung der Wärmeexpansionseigenschaften durch eine stärkere Krümmung ist in der oben bereits erwähnten US-PS 4136300 erläutert. In der folgenden Tabelle I ist die Krümmung vierter Ordnung einer Schattenmaske gemäß der Erfindung längs der großen Achse "' " "' ' - "- '·--' —"' '-'—^u: >^:"——i~.,„„ in V^m lau Rfirmi Harnoctellt In Her ersten Sßalte ist der Abstand von der

X	χ⁴
(Zoll; 25,4 mm)	(Zoll; 25,4 mm)⁴
0	0
1	1
2	16
3	81
4	256
5	625
6	1296
7	2401
δ	4096
9	6561
9,5	8145

-3- 768

In der dritten Spalte sind die errechneten Werte vierter Potenz für die sagitalen Höhen bzw. Höhen längs der Z-Achse angegeben. Diese Werte wurden gemäß der folgenden Gleichung errechnet: Sagitale Höhe (Mikrozoll) = 0,1314x (Zoll)⁴.

TABELLE I

0,1314x⁴ (Mikrozoll) 0 0 2 10 33 82 170 315 538 862 1070

Wegen der neuen, sich ungefähr mit der vierten Potenz ändernden Kontur ist die Änderung der Abstände der Lochspalten, die bei den bekannten Schattenmasken verwendet wurde, für die vorliegende, neue Schattenmaske nicht mehr geeignet. Bei der vorliegenden, neuen Maske nimmt der Abstand A zwischen Mittellinien benachbarter Lochspalten wie bei den bekannten Masken generell von der Mitte zum Rand der Masken hin zu. Diese Zunahme des Spaltenabstandes A ist aus einem Vergleich der Fig. 6, die einen Bereich in der Mitte der Maske zeigt, mit der Fig. 7, die einen Bereich am Rand der Maske zeigt, ersichtlich. Bei der vorliegenden neuen Maske unterscheidet sich die Änderung des Abstandes A jedoch beträchtlich und in wesentlicher Weise von der Änderung bei den bekannten Masken.

Der horizontale Abstand A zwischen den Öffnungsspalten in der neuen Schattenmaske 24 ändert sich ungefähr als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte oder Y-Y-Achse der Röhre. Diese Änderung vierter Ordnung des Abstandes A ist in Tabelle Il für eine Farbbildröhre mit einer Bildschirmdiagonale von 68,58cm (27 Zoll) dargestellt. In Tabelle Il ist in der ersten Spalte der Abstand von der kleinen Achse Y-Y gemessen längs der großen Achse X-X angegeben. In der zweiten Spalte ist die vierte Potenz des in der ersten Spalte angegebenen Abstandswertes aufgeführt. In der dritten Spalte ist der auf einer Funktion der vierten Potenz des Abstandes basierende Abstand A aufgeführt.

TABELLE Il

χ x⁴ 30 + 0,001 x⁴

(Zoll) (Zoll)⁴ (Mikrozoll)

0 0 30,0

1 1 30,0

2 16 30,0

3 81 30,1

4 256 30,3

5 625 30,6

6 1296 31,3

7 2401 32,4

8 4096 34,1

9 6 561 36,6 9,67 8744 38,7

Die vergleichbaren Daten für eine konventionelle Schattenmaske mit im wesentlichen sphärischer Konfiguration und ähnlicher Größe sind in der Tabelle III aufgeführt. In dieser Tabelle ist in der ersten Spalte der längs der großen Achse gerechnete Abstand von der kleinen Achse angegeben. In der zweiten Spalte ist das Quadrat des Abstandes von der kleinen Achse angegeben. In der dritten Spalte sind die auf der Basis einer Funktion der zweiten Potenz des Abstandes errechneten Abstände A aufgeführt.

TABELLE III

χ χ² 30 + 0,097 χ²

(Zoll) (Zoll)² (Mikrozoll)

0 0 30,0

": 1 30,1

2 4 30,4

3 9 30,9

4 16 31,6

5 25 32,4

6 36 33,5

7 49 34,8

8 64 36,2

9 81 37,9 9,60 92,2 38,9

In Fig.8 sind die tatsächlichen Werte der Abstände A gemäß Tabelle Il und Tabelle III zum Vergleich graphisch dargestellt. Der Abstand A der konventionellen Schattenmaske beginnt in der Näher der kleinen Achse zuzunehmen und nimmt zum Rand der Maske hin ziemlich stetig weiter zu. Der Abstand A der neuen Schattenmaske ist dagegen im mittleren Teil der Maske relativ konstant und nimmt dann bei Annäherung an die Seiten der Maske schneller zu. Die Abstände A der neuen Maske in Querschnitten parallel zu, jedoch im Abstand von der großen Achse können sich ebenfalls mit der vierten Potenz des Abstandes von der kleinen Achse ändern, jedoch in geringfügig anderer Weise. In der Tabelle IV sind die der Tabelle Il entsorechenden

-4- /DO ^U

Verte für einen zur großen Achse parallelen Querschnitt der neuen Maske in der Nähe des Randes des Lochmusters (Y = 7 Zoll) ingegeben. Für Querschnitte zwischen der großen Achse und dem zu dieser parallelen Querschnitt im Abstand Y = 7 Zoll liegen iie Koeffizienten von X⁴ zwischen 0,001 und 0,00126.

TABELLE IV

< x⁴ 30+ 0,00126 x⁴

Zoll) (Zoll)⁴ (Mikrozoll)

D 0 30,0

1 1 30,0

I 16 30,0

3 81 30,1

\ 256 30,3

5 625 30,8

B 1296 31,6

7 2401 33,0

8 4096 35,2

9 6561 38,3 9,78 8744 41,0

Claims

-1- 768 20

Patentansprüche:

1. Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen aufweist, die in Spalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen benachbarten Schlitzloch-Spalten von der Mitte der Schattenmaske (24) zum Rand hin ungefähr mit der vierten Potenz des Abstandes vom Zentrum der Schattenmaske zunimmt.
2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (5a) der Schattenmaske längs ihrer großen Achse (X-X) sich ungefähr als Funktion der vierten Potenz des Abstandes (x) vom Zentrum der Schattenmaske ändert.
3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen benachbarten Schlitzloch-Spalten ungefähr mit dem Produkt eines Koeffizienten und der vierten Potenz des genannten Abstandes (x) zunimmt, wobei der erwähnte Koeffizient für Querschnitte der Schattenmaske (24), die zur großen Achse (X-X) parallel, bezüglich dieser jedoch versetzt sind, größer ist als für den Querschnitt längs der großen Achse.
4. Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen aufweist, die in Spalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontur (5a) der Maske (24) längs ihrer großen Achse (X-X) ungefähr als Funktion der vierten Potenz des Abstandes (x) vom Zentrum der Maske ändert.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit einer Schlitzloch-Schattenmaske, die in einem Abstand von einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Bemessung der Abstände der Schlitzloch-Spalten der Schattenmasken solcher Röhren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die meisten Farbbildröhren, die derzeit hergestellt werden, sind Linienrasterbildschirm-Schlitzlochmasken-Röhren. Diese Röhren haben eine sphärisch geformte Frontplatte, auf der sich ein Linienraster-Bildschirm aus kathodolumineszenten Materialien befindet, und enthalten eine bei dem Bildschirm angeordnete, etwa sphärisch geformte Schlitzloch-Schattenmaske. Die schlitzförmigen Öffnungen der Schattenmaske sind bei diesen Röhren in Spalten angeordnet, die im wesentlichen parallel zur kleinen oder Nebenachse der Röhre verlaufen.

In jüngerer Zeit sind einige Änderungen für solche Farbbildröhren bekanntgeworden. Eine dieser Änderungen betrifft eine neue Frontplatten-oder Bildfensterkontur, die einen flacheren, ebenen Eindruck erweckt. Röhren dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 3406784, der DE-OS 3406786 und der DE-OS 3432677 bekannt. Die Frontplatten dieser abgewandelten Röhren sind sowohl längs der großen oder Hauptachse als auch längs der kleinen oder Nebenachse der Frontglaswanne gekrümmt, sie sind jedoch nicht sphärisch. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser bekannten Röhren ist der Umfangsrand des Röhren-Bildschirms eben oder sieht zumindest im wesentlichen eben aus. Um einen solchen ebenen oder im wesentlichen ebenen Umfangsrand zu erhalten, ist es erforderlich, der Frontplatte längs der großen Achse eine Krümmung zu geben, die an den Seiten der Frontplatte größer ist als in ihrer Mitte. Durch eine solche nichtsphärische Form der Frontplatte treten jedoch Probleme hinsichtlich der Form der Schatten- oder Lochmaske und des gegenseitigen Abstandes der Schlitzlochspalten der Schattenmaske auf.

In den ersten Linienrasterbildschirm-Schlitzlochmasken-Röhren waren die Schattenmasken im wesentlichen sphärisch und der (horizontale) Abstand der benachbarten Lochspalten längs der großen Achse war über die ganze Maske konstant. Bei späteren Röhren dieses Typs wurden jedoch stärker gekrümmte Schattenmasken mit variierendem Lochspaltenabstand verwendet, wie es beispielsweise in der US-PS 41 36300 (A. M. Morrell) beschrieben ist. Bei diesen späteren Röhren nimmt der Abstand zwischen den Mittellinien benachbarter Lochspalten von der Mitte zum Rand der Maske hin zu. Die Zunahme ändert sich längs der großen Achse im wesentlichen als Funktion des Quadrates des Abstandes von der kleinen oder Nebenachse. Wenn man jedoch den Abstand der Spalten bei den neueren Röhren mit im wesentlichen ebenem Bildschirm sich mit dem Quadrat des Abstandes von der kleinen Achse ändern läßt, muß man die Krümmung der Maske verringern, um eine annehmbare Anordnung oder Packung der Leuchtstoffstreifen des Bildschirms zu erhalten. Der Bildschirm wird bekanntlich durch einen photographischen Prozeß hergestellt, bei dem die Schattenmaske als Belichtungsschablone verwendet wird. Durch die Verringerung der Krümmung dieser Schattenmaske wird jedoch deren Steifheit herabgesetzt und die Verformungen der Maske während des Betriebs der Röhre werden größer. Die Schattenmasken der neuen Röhren mit im wesentlichen ebenem Bildschirm haben daher Konfigurationen ähnlich der der Frontplatte. Solche Maskenkonfigurationen oder -konturen sind beispielsweise in der oben bereits genannten DE-OS 3406786 generell beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird jedoch keine spezielle Gleichung für die Maskenkontur angegeben und es werden keine näheren Angaben über die Änderung des Abstandes der Schlitzloch-Spalten der Schattenmaske gemacht. Auf alle Fälle sind die bekannten Änderungen des gegenseitigen Abstandes der Schlitzloch-Spalten für die neueren Maskenkonfigurationen ungeeignet.

Ziel der Erfindung

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine neue Verteilung der gegenseitigen Abstände der Schlitzlochspalten einer Schattenmaske für die oben erwähnten neueren Röhren angegeben werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von in Spalten angeordneten, schlitzförmigen Öffnungen aufweist. Gemäß der Erfindung nimmt der Abstand zwischen benachbarten Öffnungsspalten von der Mitte zum Rand der Schattenmaske im wesentlichen mit der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte der Maske zu.

Eine solche Abstandsänderung mit der vierten Potenz ermöglicht es, die Schattenmaske so zu formen, daß sich die Kontur der Maske längs der Hauptachse ebenfalls als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte der Maske ändert.