DD267592A5 - Kathodenstrahlroehre mit einer schattenmaske mit niedrigen "overscan" - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Kathodenstrahlroehre, die vorzugsweise als Farbbildroehre eingesetzt wird. Ziel der Erfindung ist es, die durch Woelbungsfehlanpassungen der Schattenmaske und durch Schwankungen in der Woelbungsfehlanpassung ausgeloesten Nachteile, beispielsweise in bezug auf die Farbreinheit, bei der Arbeit der Kathodenstrahlroehre mit verhaeltnismaessig niedrigem "Overscan" entscheidend zu reduzieren. Erfindungsgemaess wird hierzu eine Schattenmaske mit einem Rand unterschiedlicher Breite vorgeschlagen, wobei die Breite B des Randes 64 an der groesseren Achse x am geringsten ist und nicht mehr als fuenf Prozent des Abstandes von der kleineren Achse zur Biegelinie laengs der groesseren Achse betraegt. Fig. 5
Description
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einer Schattenmaske, welche eine Anordnung von Öffnungen aufweist, die von einem Rand ohne öffnungen umgeben ist.
Bei der Fertigung einer Kathodenstrahlröhre zur Verwendung beim Farbfernsehen wird eine Plattenanordnung geschaffen, zu der eine Schattenmaske mit einer Anordnung von öffnungen gehört, welche angrenzend an im wesentlichen rechtwinklige Schirmträgerplatte angeordnet wird, deren größere und kleinere Achse orthogonal zueinander und zu einer Mittellängsachse verlaufen, welche durch die Mitte der Platte fuhrt. Die Schirmträgerplatte besteht aus Qlaa und hat eine leicht kugelförmige oder gewölbte Kontur mit einer Krümmung sowohl längs der Größeren als auch der kleineren Achse. Die Öffnungen in der Schattenmaske haben im typischen Fall Schlitzform und sind in. Kolonnen angeordnet, die im wesentlichen parallel zur kleineren Achse der Röhre verlaufen, und die benachbarten öffnungen in den einzelnen Kolonnen sind voneinander durch Brücken oder Stege in der Maske getrennt. Die öffnungen werden im typischen Fall durch Ätzen unter Anwendung fotolithografischer Techniken hergestellt. Die Gesamtform der rrvt Öffnungen versehenen Anordnung bestimmt die Form des Bildes auf der Schirmträgerplatte der Röhre.
Die Schattenmaske hat einen Rand ohne Öffnungen, der aus einem ungeätzten Abschnitt besteht, welcher die geätzte Anordnung von öffnungen umgibt. Der Rand befindet sich zwischen dem Umfang der mit öffnungen versehenen Anordnung und einer Biegelinie, die an einen Maskensaum angrenzt. Der Saum verläuft im wesentlichen parallel zur Mittelachse und wird durch einen Schattenmaskenrahmen getragen, der orthogonal zur Mittelachse ausgerichtet ist. Der Rahmen wird von Federn getragen, die Bofestigungsstutzen eingreifen, welche innen von den Glasseiten der Schirmträgerplatte ausgehen. Die Gesamtform des Rahmens und die Biegelinie der getragenen Maske sind ähnlich der der Glasseiten des Schirmträgers. Die Farbkathodenstrahlröhre arbeitet mit drei Elektronenstrahlerzeugern zum Emittieren von drei Elektronenstrahien, die durch ein gemeinsames Ablenkjoch geführt werden, wobei jeweils ein Strahl für jede der Phosphorr,rundfarben, d.h. rot, grün und blau, vorhanden ist. Die Strahlen werden durch die mit öffnunger· versehene Maske .abgeschattet", so daß jeder Strahl nur auf eine Farbe eines segmentierten, katholumineszenten Schirms von rotem, grünen und blauen Phosphorleuchtstoff auftreffen kann, die dicht an der Maske auf der Innenfläche der Schirmträgerplatte angeordnet sind. An dem Punkt, an dem die Elektronen von einem der Elektronenstrahlerzeuger aus dem Schirm aufprallen, wird einer der Farbleuchtstoffe in einer Zeile aufgetragen, deren Größe etwa der Größe der Maikenöffnung entspricht. Alle anderen Teile des Phosphorschirmes sind im .Schatten" der Phosphormaske, soweit dieser eine Elektronenstrahlerzeuger betroffen ist. Daher sind Position und Größe der öffnungen in der Schattenmaske letztlich dahingehend wichtig, daß eine gute Farbreinheit erreicht wird. Die rechtwinklige Fläche, die von den Elektronenstrahien abgetastet wird, wenn diese horizontal und vertikal abgelenkt werden, wird als Raster bezeichnet. Der Prozentsatz des Rasters, der über den Umfang der mit Öffnungen veisehenen Anordnung in der Schattenmaske längs der
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größeren Achse hinausgeht, Ist als ,Overscan" bekannt. Je größer dor .Overscan" ist, desto mehr Bildinformationen gehen dadurch verloren, daß der Prozentsatz des Rasters größer ist, der dadurch verlorengeht, daß er außerhalb der mit Öffnungen versehenen Anordnung liegt.
Während des anfänglichen Betriebs der Kathodenstrahlröhre wird der Schattenmaske auf Grund des Aufpralls der Elektronenstrahlen auf die Maske erhitzt, welche bl t zu achtzig Prozent der Energie ^er Strnhlen absorbiert. Die Schattenmaske besteht aus verhältnismäßig dünnem Metall, das sich schneller als der stärkere Auflag» rahmen erhitzt, welcher als Wärmeableitung dient, wodurch es zu einem TemperaturdiiferentJsl kommt, welches dazu fuhrt, daß sich die Maske stärker als der Rahmen ausdehnt. Da die Schattenmaske peripher mtt dem Rahmen verschweißt ist, wirkt der Rahmen dieser schnelleren Ausdehnung der Schattenmaske entgegen, wodurch sich die Maske wölbt. Diese Maskenwölbung bewirkt, daß die durch sie hindurchlaufenden Elektronenstrahlen in Fehleinklang mit den dazugehörenden Leuchtstoffelementen des Schirmes kommen, was zu Farbunreinheiten führt. Diese Bewegung kann im wesentlichen durch den Einsatz von Rahmennuflagen, die auf die Temperatur ansprechen, ausgeglichen werden, durchweiche bewirkt wird, daß sich die Einheit von Maske und Rahmen in Reaktion auf einen Temperaturanstieg in der Maske zum Bildschirm hin bewegt, wodurch der Einklang wiederhergestellt wird. Eine andere Wirkung der Erhitzung der Maske und eine, die nicht durch die auf die Temperatur ansprechenden Rahmenauflagen kompensiert werden kann, ist die Ausdehnung der Maske unter bestimmten Bedingungen, bei denen Temperaturgradienten innerhalb der Maske selbst bestehen, die zur Wölbung der Maske führen. Diese Wölbung bewirkt Fehlanpassung und Schwankungen in der Fehlanpassung, die bei verhältnismäßig niedrigem ,Overscan" auftreten, im typischen Fall bei drei bis 5% des Gesamtscans. Da bei niedrigen «Overscan'-Bedingungen mehr Bildinformationen zur Verfügung stehen, ist es wünschenswert, die Wölbungsfehlanpassung und die Schwankungen in der Wölbungsfehlanpassung bei der Arbeit der Kathodenstrahlröhre bei verhältnismäßig niedrigem .Overscan" auf ein Minimum reduzieren zu können.
Ziel der Erfindung ist es, dib durch die Arbeit der Kathodenstrahlröhre mit niedrigem .Overscan" bedingten Wölbungsfehlanpassungen und Schwankungen in der Wölbungsfehlanpassung entscheidend zu reduzieren.
niedrigem .Overscan" vorzuschlagen.
f-rfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schattenmaske einen Rand mit unterschiedlicher Breite besitzt, wobei die Breite dieses Randes an der größeren Achse am geringsten ist und vorzugsweise nicht mehr als 5% des Abstandes von der kleineren Achse zur Biegelinie längs der größeren Achse beträgt.
rechtwinkligen Schirmträgerplatte 14 und einem röhrenförmigen Hals 16 besteht, die durch einen Trichter 18 verbunden sind.
wesentlichen parallel zur kleineren Achse, Y, der Kathodenstrahlröhre 10 (senkrecht zur Ebene der Abb. 1) verlaufen. Eine
zum Leuchtschirm 26 abnehmbar befestigt. Die Schattenmaske 30 weist eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen 36 auf und hat eine periphere oder Umfangsbiegelinie 38, welche an einen Maskensaum 40 angrenzt, der im wesentlichen parallel zur
angeordnet, um drei Elektronenstrahlen 44 längs anfangs koplanarer, konvergenter Bahnen durch die Öffnungen 36 in der
Die Kathodenstrahlröhre 10 in der Abb. 1 ist für die Verwendung mit einem Bußeron, magnetischen Ablenkjoch konstruiert, beispielsweise dem Joch 46, das schematisch als den Hals 16 und den Trichter 18 in der Nähe ihrer Verbindungsstelle umschließend gezeigt wird, um die drei Strahlen 44 einem vertikalen und horizontalen Magnetfluß auszusetzen, um die Strahlen 44 horizontal in der Richtung der größeren Achse (X) und vertikal in der Richtung der kleineren Achse (Y) in einem rechtwinkligen Raster über dem Leuchtschirm 26 abzulenken.
Abb. 2 zeigt die Vorderseite der Schirmträgerplatte 14 der Kathodenstrahlröhre 10. Der Umfang der Platte 14 ist im wesentlichen rechtwinklig, bei !eicht nach außen gekrümmten Seiten. Die Kante des Leuchtschirms 26 ist rechtwinklig und wird durch die gestrichelte Linie 48 in der Abb. 2 gezeigt. Die schlitzförmigen Öffnungen 36 in der Schattenmaske 30 sind in im wesentlichen parallelen Kolonnen ausgerichtet, wobei Stegabschnitte die Schlitze in den einzelnen Kolonnen trennen, so daß eine Anordnung 50 mit einem definierten Umfang 52 entsteht, wie das in der Abb. 2 gezeigt wird. DiS Gesamtform der mit Öffnungen versehenen Anordnung 50 bestimmt die Form des Bildes auf der Bildschirmplatte 20 der Kathodenstrahlröhre 10. Um ein rechtwinkliges Bild oder einen Leuchtschirm 26 auf der Bildschirmplatte 20 zu erreichen, ist der Umfang 52 der mit Öffnungen versehenen Anordnung 50, der längs der Richtung der größeren Achse (X) verläuft, leicht nach außen gekrümmt, und der Umfang 52, der längs der Richtung der kleineren Achse (Y) verläuft, ist leicht nach innen gekrümmt, um die Form eines .Nadelkissens* zu schaffen, wie das in der ALu. 2 gezeigt wird.
Die Schattenmaske 30 hat einen nicht mit Öffnungen versehenen Rand 54, der aus einem ungeätzten Abschnitt besteht, welcher die geätzte Anordnung 50 von Öffnungen 36 umgibt. Der Rcnd 54 befindet sich zwischen dem Umfang 52 der mit Öffnungen versehenen Anordnung 50 und der an den Maskensaurr. 40 angrenzenden Biugelinie 38. Da die Gesamtform des Schattenmaskenrahmens 32 ähnlich der der Seitenwand 22 der Schirmträgerplatte 14 ist, ist auch die Biegelinie 38 in der Schattenmaske 30 leicht nach außen gekrümmt. Folglich ist der Rand 54 an der größeren Achse verhältnismäßig breit, wie das durch den Abstand A in der Abb. 2 gezeigt wird. Außerdem haben die Schattenmaske 30 und der Rahmen 32 abgeschrägte Ecken 56, wie das in US-PS 4 599 533 von F. R. Ragiand, Jr. vom 8. Juli 1986 offengelegt wird.
Die Abbildungen 3 und 4 veranschaulichen die Wirkung von unterschiedlichen Bedingungen des .Overscans" bei einer Kathodenstrahlröhre 10 nach dem bekannten technischen Stand. Der Schattenmaskenrahmen 32, der orthogonal zur Mittelachse (Z) ausgerichtet ist, wird in der Nähe der Seitenwand 22 durch Befestigungsstutzen 58 gehalten, die von der Seitenwand 22 nach innen gehen und in Federn 34 eingreifen. Die Schattenmaske besteht im typischen Fall aus 0,15mm starkem Stahl und kann mit der Innenseite dos Rahmens 32 verschweißt werden, wie das in den Abbildungen 3 und 4 gezeigt wird, um eine MIFA (Maskeninnenrahmenbaugrnppe) zu bilden. Abb.4 zeigt, wie die Elektronenstrahlen 44 auf die Schattenmaske 30 bei einem .Overscan" von 0%, 5% und 10% aufprallen. Bei einem .Overscan" von 0% fallen der Rand des Rasters oder die durch die Elektronenstrahlen 44 abgetastete Fläche mit dem Umfang 52 der mit Öffnungen versehenen Anordnung 50 an der größeren Achse (X) zusammen. Bei einem .Overscan" von 5% prallt die Kante des Rasters in der Nähe einer Umfangswulst 60, die sich nahe der Biegelinie 38 der Maske 30 befindet, auf die Schattenmaske 30 auf. Bei einem .Overscan" von 10% fällt die Kante de<. Rasters grob mit der Biegelinie 38 an der größeren Achse (X) zusammen, wie das in der Abb.4 gezeigt wird. Es wird die Hypothese aufgestellt, daß unter Bedingungen eines verhältnismäßig geringen .Overscans", im typischen Fall 3 bis 5% des Gesamtscans, sich bei der bekannten Konstruktion, wie sie in den Abbildungen 3 und 4 gezeigt wird, anfangs zwischen der Biegelinie 38 und der Nähe der Wulst 60 ein .kalter Ring" bilden kann. Da der Wärmeverlust aus diesem Abschnitt des Randes 54, der durch die aufprallenden Elektronenstrahlen 44 erhitzt wird, vorwiegend durch Strahlung erfolgt, dauert es eine verhältnismäßig lange Zeit, bis dieser periphere .kalte Ring" durch Konduktion erwärmt wird. Das resultierende Temperaturdifferential im Rand 54 erzeugt eine Reaktionskraft in der Ebene der Schattenmaske 30, welche zu einer übermäßigen Wölbung vor dem langfristigen Erhitzen des .Kaltringabschnitts" des Randes 54 führt.
Die Abbildungen 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung, bei welchem eine Schattenmaske 62 einen Rand 64 hat, durch die dieses unerwünschte Temperaturdifferential im Rand 64 bei niedrigem .Overscan" auf ein Minimum reduziert wird. Es wurde festgestellt, dcß dii Sreite des ungeätzten Randes 64 von entscheidender Bedeutung für das Ausmaß der Wölbungsfehlanpassung und deren Abhängigkeit von den »Overscan'-Schwankungen des Strahles ist. Insbesondere wurde festgestellt, daß die Breite des Randes 64 an der größeren Achse (X) verhältnismäßig gering sein sollte, daß sie nicht mehr als 5 % des Abstandes von der kleineren Achse (Y) zur Biegelinie 66 längs der größeren Achse (X) betragen sollte. Vorzugsweise ist die Breite des Randes 64, die durch den Abstand B in der Abb. 5 veranschaulicht wird, an der größeren Achse (X) am kleinsten. Im Idealfall befindet sich der ungeätzte Rand 64 zwischen dem Umfang 68 der mit Öffnungen versehenen Anordnung 70 und der Biegelinie 66 und ist so geformt, daß der Rand 64 unter den Bedingungen eines niedrigen .Overscans" (im typischen Fall 3 bis 5% des gesamten Scans) vollständig durch das Rastet abgetastet wird, wodurch der Umfang der Maske 62 gleichmäßiger erwärmt und die Wölbungsfehlanpassung verringert wird. Wie in der Abb. 6 gezeigt wird, liegt der Rand des Rasters bei 4% .Overscan" gerade hinter dem Wulst 72 und fällt grob mit der Biegelinie 66 an der größeren Achse (X) zusammen. Bei einer Bildröhre von 26 V/110° beträgt der Abstand B etwa 0,4 Zoll (10,2 mm), während der Abstand von der kleineren Achse (Y) zur Biegelinie 66 längs der grMeren Achse (X) etwa 9,9 Zoll (251 mm) beträgt. Da sich der Umfang 68 der mit Öffnungen versehenen Anordnung, welcher die Form des Bildes auf dem Bildschirm bestimmt, nicht ändert, wird die Form der Biegelinie 66 nun durch den Umfang 68 der mit ö'fn:..iyen versehenen Anordnung 70, nicht durch die Grenzfläche Rahmen/Glas, bestimmt. Mit anderen Worten, die Biegelinie 66 und der Maskensaum 74 sind physisch innen vom Rahmen 76 weg angeordnet, ausgenommen an den abgeschrägten Ecken 78 des Rahmens 76. Wenn folglich der Rand 84 ur.rer den Bedingungen eines niedrigen .Overscans" vollständig durch das Raster abgetastet werden soll, wird die Breite aes Randes 64 durch die Form des überabgetasteten Rasters bestimmt, wobei die kritischste Stelle die ist, an der die Kante des Rasters die größere Achse (X) schneidet.
Die Ausführung dieser Konstruktion der Schattenmaske 62 verlangt die Verwendung von Masken-Rahmen-Auflagen, welche es ermöglichen, daß die Form der Maske 62 erheblich von der Form des Rahmens 76 abweicht. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der periphere Maskensaum 74 eine Vielzahl von nach außen vorstehenden Schweißtaschen 80, die entsprechend an einer Vielzahl von Schweißriefen 82 angebracht sind, die von der Schattenmaskenrahmeneinheit 76 nach
innen vorstehen, wie das in den Abbildungen 5 und 8 gezeigt wird. Außerdem krümmen sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem der Umfang 68 der geätzten Anordnung 70, der in der Richtung längs der kleineren Achse (Y) verläuft, leicht nach innen gekrümmt ist, um die Form eines .Nadelkissens" zu bilden, die Segmente der Biegelinie 66, welche die Kurve der größeren Achse (X) schneiden, zur Mittelachse (Z) hin, wie das in der Abb. 5 gezeigt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die Biegelinie 66 auch diese „Nadelkissen"-Form haben, um die Breite des ungeätzten Randes 64 zwischen dem Umfang 68 der mit Öffnungen versehenen Anordnung 70 und der Biegelinie 66 zu verringern. Die vorliegende Schattenmaske 62 ermöglicht Verbesserungen im Wölbungsfehtanpassungsverhalten bei niedrigem ,Overscan", und die Abhängigkeit der Wölbungsfehlanpassung von den „Overscan'-Schwankungen des Strahles wird verringert. Der Zweck eines verhältnismäßig schmalen Randes 64 an der größeren Achse (X) besteht darin, den Temperaturgradienten von der Mitte zum Rand der Maske 62 auf ein Minimum zu reduzieren und für einen Bereich von .Overscan'-Bedingungen, d, h., für die typischen .Overscan'-Schwankungen des Strahles während der Arbeit der Röhre, einen sich nicht verändernden Temperaturgradienten aufrechtzuerhalten. Im Ergebnis verringert der relativ schmale Rand 64 die Wölbungsfehlanpassung bei niedrigem .Overscan" auf ein Minimum, und es wird eine Schattenmaske 62 geschaffen, die weniger anfällig gegenüber .Overscan'-Schwankungen ist.
Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung, obwohl das bevorzugte Ausführungebeispiel unter Bezugnahme auf eine schlitzartige Schattenmaske beschrieben wurde, auch auf Kathodenstrahlröhren mit anderen Typen von Masken angewendet werden kann, einschließlich solchen mit runden öffnungen sowie Masken, die ai'f den Außenseiten der entsprechenden Rahmen angebracht sind. Außerdem kann die Erfindung bei Röhren mit Schattenmasken mit anderen Konturen angewendet werden, einschließlich solchen mit kugelförmiger, biradialer und komplexerer Krümmung.
Claims (5)
1. Kathodenstrahlröhre mit einer Schattenmaske mit einer Anordnung von Öffnungen, die en einer im wesentlichen rechtwinkligen Schirmträgerplatte mit einer Krümmung angebracht ist, die längs der größeren und der kleineren Achse verläuft, welche orthogonal zueinander und zu einer Mittellängsachse verlaufen, die durch die Mitte der Schirmträgerplatte führt, wobei die Schattenmaske einen Rand von unterschiedlicher Breite hat, der sich zwischen dem Umfang der mit Öffnungen versehenen Anordnung und einer Biegelinie im Anschluß an einen Maskensaum befindet, wobei der Saum im wesentlichen parallel zur Mittelachse verläuft und von einem Schattenmaskenrahmen getragen wird, der orthogonal zu der Mittelachse ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (B) des Randes (64) an der größeren Achse (X) am geringsten ist.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Randes an der größeren Achse nicht mehr als 5% des Abstandes von der kleineren Achse zur Biegelinie längs der größeren Achse beträgt.
3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Maskensaum (74) eine Vielzahl von nach außen vorstehenden Schweißtaschen (SO) hat, die entsprechend an einer Vielzahl von Schweißriefen (82) angebracht sind, die vom Schattenmaskenrahmen (76) nach innen vorstehen.
4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der Biegelinie (66), welche die Kurve der größeren Achse (X) schneiden, nach innen zur Mittelachse (Z) gekrümmt sind.
5. Kathodenstrahlröhrenach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske (62) abgeschrägte Ecken (78) hat.
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