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Die vorliegende Erfindung betrifft
allgemein Farbbildröhren
und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
von Spannungsmasken für
Farbbildröhren.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine Farbbildröhre enthält eine Elektronenkanone zur
Erzeugung und Ausrichtung von drei Elektronenstrahlen auf einen
Schirm der Röhre.
Der Schirm liegt auf der Innenfläche
der Schirmträgerplatte
der Röhre
und besteht aus einer Anordnung von Elementen aus drei Phosphoren,
die verschiedene Farben emittieren. Eine Öffnungsmaske, die entweder
eine gewölbte
Maske oder eine Spannungsmaske sein kann, liegt zwischen der Kanone
und dem Schirm, damit jeder Elektronenstrahl nur diejenigen Phosphorelemente
trifft, die diesem Strahl zugeordnet sind. Eine Maske ist eine dünne Schicht
aus Metall, wie zum Beispiel Stahl, die einigermaßen parallel
zu der Innenfläche
der Schirmträgerplatte
der Röhre
geformt ist. Eine Fokusmaske enthält zwei Sätze von Leitern, die senkrecht
zueinander verlaufen und durch einen Isolator voneinander getrennt sind.
Wenn unterschiedliche Spannungen an die beiden Sätze von Leitern angelegt werden,
um mehrere Fokuslinsen zu bilden, eine in jeder der Maskenöffnungen,
wird die Maske auch als Fokusmaske bezeichnet. Ein Typ der Fokusmaske
ist eine Spannungsfokusmaske, in der wenigstens einer der Sätze von
Leitern unter mechanischer Spannung steht. Im allgemeinen steht
in einer Spannungsfokusmaske ein vertikaler Satz von Leitern oder
Streifen unter Spannung, und ein horizontaler Satz von Leitern oder Drähten liegt über den
Streifen.
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Bei dem Zusammenbau einer Streifenspannungsmaske
ist es erforderlich, die Streifen mit einem hohen Maß an Genauigkeit
zusammenzubauen, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen den Streifen
zu erzielen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Abstands
zwischen den Streifen einer Spannungsmaske vor. Zu dem Verfahren
gehört
es, einen Satz von Schrankenrippen vorzusehen und an der Spannungsmaske
zu befestigen. Die Schrankenrippe ist senkrecht zu den Streifen
der Spannungsmaske ausgerichtet und in der Nähe der Enden der Spannungsmaske
an dem Rahmen befestigt. Die Schrankenrippen erstrecken sich über die Länge der
Spannungsmaske und dienen dazu, die Maskenstreifen parallel und
in gleichmäßigem Abstand
voneinander zu halten, wenn sie der Beanspruchung während der
Maskenverschweißung
und der darauffolgenden thermischen Verarbeitung unterliegen. Nachdem
die Schrankenrippen an dem Rahmen befestigt sind, wird die Spannungsmaske
an dem Maskenrahmen befestigt. Die Schrankenrippen werden an dem
Rahmen innerhalb des Rahmens und direkt unter oder in Kontakt mit
den Maskenstreifen befestigt. Wenn die Spannungsmaske an dem Maskenrahmen
befestigt wird, liegen die Schrankenrippen innerhalb des Maskenrahmens
und zwischen dem Maskenrahmen und dem Bereich der Spannungsmaske,
der ein sichtbares Bild auf dem Schirm erzeugt. Die Maskenstreifen
sind in Reibkontakt mit der Schrankenrippe. Sie können ebenso
durch einen geeigneten Kleber, wie zum Beispiel Kasil, an der Rippe befestigt
werden.
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Während
der Verschweißung
Maske-zu-Rahmen werden die Maskenstreifen direkt an dem Ausleger
des Rahmens befestigt. Wegen der durch die Schrankenrippe ausgeübten Reibungskraft sind
die mechanischen Beanspruchungen für die Stränge entlang der Schweißkontaktpunkte
von den Bereichen der Streifen der Kontaktpunkte isoliert. Daher
sind die Teile der Streifen zwischen den Schrankenrippen in vorteilhafter
Weise durch die mechanischen Beanspruchungen weniger beeinflusst und
behalten ihre Lage bei. Nachdem die Spannungsmaske an dem Maskenrahmen
befestigt ist, wird die gesamte Maskenrahmenanordnung bei der Herstellung
der Farbbildröhre
verwendet. Solchermaßen
durchläuft
die Anordnung eine Reihe von thermischen Zyklen. Die Schrankenrippen
expandieren und ziehen sich gleichmäßig mit dem Maskenrahmen zusammen.
Durch eine Befestigung der Spannungsmaskenstreifen an den Schrankenrippen
wird somit die räumliche
Integrität
zwischen den Streifen während
der Herstellung der Streifenspannungsmasken nach der Verarbeitung
und dem Betrieb der Bildröhre
aufrechterhalten.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine Seitenansicht, teilweise in einem Axialschnitt, einer Farbbildröhre mit
einer Streifenspannungs-/Fokusmasken-Rahmenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der Streifenspannungs-/Fokusmasken-Rahmenanordnung
aus 1,
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3 ist
eine Vorderansicht eines Spannungsmaskenrahmens aus 2 vor der Befestigung der Streifenspannungsmaske,
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4 ist
eine Vorderansicht der Streifenspannungsmaske aus 2 vor dem Verschweißen mit dem Spannungsmaskenrahmen,
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5 ist
eine Vorderansicht einer Spannungsmaske aus 4 und zeigt die Stellen der Spannungsmaske,
welche die Schrankenrippen auf dem Maskenrahmen kontaktieren, und
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6 ist
eine Vorderansicht der Spannungsmaskenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung; die Zeichnung zeigt den Zusammenhang zwischen den Orten
des Maskenrahmens, den Schrankenrippen und der Maskeneinfassung
oder sogenannten Maskenschürze.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt
eine Kathodenstrahlröhre 10 mit einem
Glaskolben 12 mit einer rechteckförmigen Schirmträgerplatte 14 und
einem röhrenförmigen Hals 16,
der mit der Schirmträgerplatte 14 über einen rechteckförmigen Trichter 18 verbunden
ist. Der Trichter 18 enthält einen (nicht dargestellten)
elektrisch leitenden Innenbelag, der sich von einem Anodenanschluss 20 bis
zu dem Hals 16 erstreckt. Die Trägerplatte 14 enthält eine
Bildschirmplatte 22 und einen peripheren Flansch oder eine
Seitenwand 24, die mit dem Trichter 18 über eine
Glasverschmelzungsfritte 26 verschweißt ist. Ein Dreifarben-Phosphorschirm 28 liegt
auf der Innenfläche
der Schirmträgerplatte 22.
Der Schirm 28 ist ein Zeilenschirm, bei dem die Phosphorstreifen
in Dreiergruppen angeordnet sind, wobei jede Dreiergruppe jeweils
einen Phosphorstreifen aller drei Farben enthält. Eine zylinderförmige Spannungsmaske 30 ist
lösbar
in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 28 montiert. Die
Maske kann entweder eine Spannungsfokusmaske oder eine Spannungsmaske
sein. Eine Elektronenkanone 32 (schematisch durch die gestrichelten
Linien in 1 dargestellt)
liegt mittig in dem Hals 16 und erzeugt drei Inline-Elektronenstrahlen,
einen mittleren Strahl und zwei seitliche Strahlen, entlang konvergenter
Wege durch die Maske 30 zu dem Schirm 28.
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Die Röhre 10 ist für eine Anwendung
mit einem externen magnetischen Ablenkjoch vorgesehen, wie zum Beispiel
dem Joch 34, das in der Nähe der Trichter/Hals-Verbindung
dargestellt ist. Im Betrieb unterwirft das Joch 34 die
drei Strahlen Magnetfeldern, die eine horizontale und vertikale
Ablenkung der Strahlen in einem rechteckförmigen Raster über den
Schirm 28 bewirken.
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Eine Streifen-Spannungs-Fokusmaske 30, die
in größerer Einzelheit
in 2 dargestellt ist,
enthält
zwei lange Seiten 36 und 38 und zwei kurze Seiten 40 und 42. Die
beiden langen Seiten 36 und 38 der Maske laufen parallel zu einer
mittleren Hauptachse, x, der Röhre.
Die Spannungsmaske 30 enthält zwei Sätze von Leitern: Streifen 44,
die parallel zu der mittleren Nebenachse y und parallel zueinander liegen,
und Kreuzungsdrähte 46,
die parallel zu der mittleren Hauptachse x und parallel zueinander
liegen. Die Kreuzungsdrähte 46 sind
mit (nicht dargestellten) Sammelschienen an den gegenüberliegenden
Seiten verbunden und liegen oberhalb der Maskenstreifen. In einer
Ausführungsform
sind die Streifen 44 flache Streifen, die sich vertikal
erstrecken, mit einer Breite von ungefähr 0,33 mm und einer Dicke von
ungefähr
0,051 mm, und die Kreuzungsdrähte 46 haben
einen Durchmesser von ungefähr
0,025 mm und erstrecken sich horizontal. In der fertiggestellten Maske
sind die Streifen 44 und die Kreuzungsdrähte 46 durch
einen geeigneten Isolator wie zum Beispiel eine Bleifritte voneinander
isoliert.
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3 ist
eine Vorderansicht eines Maskenrahmens 300 ähnlich zu
dem von 2. Der Maskenrahmen 300 besteht
aus einem Satz von miteinander verbundenen Segmenten, zur Bildung
einer im allgemeinen rechteckigen Form. Die Segmente 302 und 304 bilden
die vertikalen Elemente des Maskenrahmens 300. Der Maskenrahmen 300 enthält horizontale
Segmente 306 und 308. Das Element 310 ist eine
Darstellung einer innerhalb des Maskenrahmens 300 ausgebildeten Öffnung.
Ausleger 312A und 312B sind äußere Teile des Maskenrahmens 300.
Diese Ausleger 312A und 312B sind die Bereiche,
mit denen die Streifen 44 der unabhängigen Spannungsmaske 400 von 4 verschweißt sind. Schrankenrippen 313A und 313B in 3 sind zu einem Maskenrahmen 300 verbunden
und hilfreich zur Ausbildung des oberen Teils der horizontalen Segmente 306 und 308. 6 zeigt, wie eine Spannungsmaske 400 im
allgemeinen an einem Maskenrahmen 300 befestigt wird.
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4 ist
eine Vorderansicht der unabhängigen
Spannungsmaske 400, die nach dem Zusammenbau in der Anordnung
aus 2 benutzt wird. Die
freie Spannungsmaske 400 besteht aus einer flachen dünnen Schicht
eines Materials, das zur Bildung mehrerer Streifen 44 zwischen
den Kantenteilen 404A und 404B geätzt ist.
Die Kanten 404A und 404B dienen zu Handhabungszwecken,
bevor der Maskenrahmen verschweißt wird, und werden danach
beseitigt oder durchtrennt. 5 ist
eine Vorderansicht der Spannungsmaske 400 aus 4 und zeigt die Orte der
Verbindungspunkte 402A und 402B der freien Spannungsmaske 400,
die in Reibungskontakt mit den Schrankenrippen 313A und 313B stehen.
Die Schrankenrippen-Elemente 313A und 313B sind
im allgemeinen senkrecht zu den Maskenstreifen 44 ausgerichtet
(wie im Folgenden erläutert
wird). Als nächstes
zeigt 6 eine Vorderansicht
der Spannungsmaskenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung; diese Zeichnung zeigt den Zusammenhang zwischen den Orten
des Maskenrahmens 300, den Schranken-Rippenelementen 313A und 313B,
die Maskenkantenteile 404A und 404B und die Orte
der Verbindungspunkte 402A und 402B vor der Auftrennung
der Ränder 404A und 404B.
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Um die Erfindung am besten zu verstehen, sollte
der Leser gleichzeitig die 3, 4, 5 und 6 betrachten.
Der Maskenöffnungsbereich
oder der sichtbare Anordnungsbereich 406, in welchem die
Maskenstreifen 44 verlaufen, ist ein Bereich, in welchem es
für die
Maskenstreifen 44 wesentlich ist, ihre richtige räumliche
Integrität
zu dem Maskenrahmen 300 während des Zusammenbaus der
Maskenrahmenanordnung 30 und der Bildröhre 10 aufrechtzuerhalten. Wenn
zwischen den einzelnen Maskenstreifen 44 und dem Maskenrahmen 300 die
richtige räumliche Integrität nicht
aufrechterhalten wird, erfährt
der Elektronenstrahl eine Fehlausrichtung relativ zu dem anvisierten
Phosphorziel und bildet dadurch eine sichtbare optische Anormalität auf dem
Phosphorschirm 28, die im allgemeinen die Farbreinheit
beeinträchtigt oder
sichtbare Streifen erzeugt. Es ist daher erwünscht, den parallelen und gleichmäßigen Abstand zwischen
den Maskenstreifen 44 aufrechtzuerhalten. Im allgemeinen
benutzte Materialien für
den Maskenrahmen 300 sind, jedoch nicht darauf beschränkt, Stahllegierungen
oder Eisen-Nickel-Legierungen.
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Wie oben erwähnt, besteht die freie Spannungsmaske 400 aus
einer flachen, dünnen
Schicht aus einem Material, das zwischen den beiden Kantenteilen 404 zur
Bildung mehrerer Streifen 44 geätzt ist. Jeder Streifen 44 liegt
im wesentlichen parallel zu dem anderen, und jeder Streifen 44 ist
um einen genauen Abstand von dem anderen entfernt. Die freie Spannungsmaske 400 besteht
im allgemeinen aus Stahl oder einer Eisen-Nickel-Legierung.
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Das direkte Verschweißen jedes
Maskenstreifens 44 mit den Auslegern 312A und 312B ist
insofern notwendig, als es ermöglicht,
dass jeder einzelne Maskenstreifen 44 während der Röhrenherstellung und dem Betrieb
von den anderen Maskenstreifen 44 isoliert ist. Die Schrankenrippen 313A und 313B,
mit denen die Maskenstreifen 44 in einem Reibkontakt liegen,
isolieren jeden Maskenstreifen 44 von den anderen Maskenstreifen 44 während des Verschweißens der
Maskenstreifen 44 mit den Auslegern 312A und 312B.
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5 ist
eine Rückansicht
der Spannungsmaske 400 aus 4 und
zeigt die Stellen der Verbindungspunkte 402A und 402B der
Schrankenrippen 313A und 313B der freien Spannungsmaske 400 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Maskenstreifen 44 sind senkrecht an den
Schrankenrippen 313A und 313B befestigt, wie oben
erläutert.
Die Schrankenrippen sind mechanische Bestandteile des Maskenrahmens 300.
Die Schrankenrippen 313A und 313B sowie die Ausleger 312A und 312B haben
genaue Konturen.
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Die Schrankenrippen 313A und 313B,
mit denen die Maskenstreifen 44 in Kontakt stehen, verhindern,
dass die Maskenstreifen in dem Bereich der Schrankenrippen 313A und 313B ihre
räumliche
Integrität
zueinander und zu dem Maskenrahmen 300 verlieren. Die Reibung
zwischen den Maskenstreifen 44 und den Schrankenrippen 313A oder 313B verhindert,
dass die Maskenstreifen 44 sich während des Schweißvorgangs
der Maskenstreifen 44 mit dem Ausleger 312A beziehungsweise 312B seitlich bewegen.
Es können
Streifen 44 den Schrankenrippen 313A und 313B unter
Anwendung eines geeigneten Klebers oder Binders, wie ein Silicatglas,
für eine
weitere Verhinderung der seitlichen Bewegung der Streifen 44 hinzugefügt werden.
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6 ist
eine Draufsicht auf die Spannungsmaskenanordnung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Zeichnung zeigt den Zusammenhang zwischen den Orten
des Maskenrahmens 300, der Schrankenrippen 313A und 313B und
den Masken-Kantenteilen 404A und 404B.
Die freie Spannungsmaske 400 wird eingelegt und durch eine Streckbefestigung
(zur Klarheit nicht dargestellt) unter Spannung gehalten. Die durch
die Streckbefestigung gebildete Spannung hält die räumliche Integrität der Maskenstreifen 44 aufrecht.
Die Spannungsmaske 400 wird dann auf den Maskenrahmen 300 aufgebracht
und mit diesem in Kontakt gebracht. Bei diesem Punkt stehen die
Stellen oder Befestigungspunkte 402A und 402B der
freien Spannungsmaske 400 in Kontakt mit den Schrankenrippen 313A und 313B.
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Die Streifen 44 werden dann
zur Verschweißung
oder einem anderen Befestigungsverfahren an den Auslegern 312A und 312B befestigt.
Das Verfahren der Verschweißung
der Streifen 44 mit dem Maskenrahmen 300 erfolgt
durch Naht-, Widerstands-, Punkt-, Laser- oder Heft-Schweißen, ist
aber nicht darauf beschränkt.
Nachdem die Maskenstreifen 44 an den Auslegern 312A und 312B befestigt
worden sind, wird die gesamte Maskenrahmenanordnung 30 für die weitere
Verarbeitung vorbereitet.
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Während
die Ausführungsformen,
welche die Lehren der vorliegenden Erfindung beinhalten, im Detail
dargestellt und beschrieben worden sind, kann der Fachmann auf diesem
Gebiet sich leicht viele andere Ausführungsformen ausdenken, die
diese Lehren beinhalten, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
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Zusammenfassung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung des Abstands zwischen
Spannungsmaskenstreifen (44) in einer Spannungsmaskenanordnung
für eine
Kathodenstrahlröhre.
Die Spannungsmaskenanordnung enthält einen Maskenrahmen mit einem
ersten Paar von Rahmenteilen (312A, 312B) an gegenüberliegenden
Seiten des Maskenrahmens. Mehrere Maskenstreifen liegen zwischen
dem Paar von Rahmenteilen und sind mit dem Paar von Rahmenteilen
derart verbunden, dass eine Spannung in den Maskenstreifen erzeugt wird.
Die Spannungsmaskenanordnung enthält außerdem Schrankenrippen (313A, 313B),
die zwischen den Rahmenteilen mit mehreren Maskenstreifen in Zwischenbereichen
(402A, 402B) in Kontakt stehen.
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