DE1272966B - Lochmasken-Farbbildroehre und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIj

Deutsche Kl.: 21 al-32/54

Nummer: 1 272 966

Aktenzeichen: P 12 72 966.7-31 (R 40807)

Anmeldetag: 5. Juni 1965

Auslegetag: 18. Juli 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft Loch- oder Schattenmasken-Farbbildkathodenstrahlröhren, insbesondere die Lochmaskenelektrode selbst und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Loch- oder Schattenmasken-Kathodenstrahlröhren enthalten gewöhnlich einen Punktrasterschirm mit Leuchtstoffbereichen, zwischen dem und einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung eine Loch- oder Schattenmaskenelektrode angeordnet ist. Die Lochmaskenelektrode besteht gewöhnlich aus einem dünnen, perforierten Metallblech, das etwa dieselben Abmessungen wie der Leuchtstoffschirm hat und in nahem Abstand vom Leuchtschirm im wesentlichen parallel zu diesem verläuft, wobei die Lage der Durchbrechungen der Lochmaske in einer systematischen Beziehung zu den Leuchtstoffpunkten des Leuchtschirms steht.

Bei einer bekannten Lochmasken-Kathodenstrahlröhre sind der Leuchtschirm und die Lochmaskenelektrode im wesentlichen rechteckig geformt und weisen abgerundete Ecken und nach außen gewölbte Seiten auf. Die Hauptflächen des Leuchtschirms und der Lochmaskenelektrode sind, beispielsweise etwa sphärisch, gekrümmt. Diese Form des Leuchtschirms und der Lochmaskenelektrode soll im folgenden kurz als rechteckig und gewölbt bezeichnet werden.

Es sind einstückige rechteckige und gewölbte Lochmaskenelektroden bekannt, die aus einem dünnen Metallblech bestehen, das einen gewölbten, eine Vielzahl von Durchbrechungen enthaltenden Mittelteil und einen Umfangsteil in Form eines versteiften Randes umfaßt.

Andere bekannte rechteckige und gewölbte Lochmaskenelektroden enthalten ein gewölbtes, perforiertes, dünnes Metallblech, das in einem wesentlich massiveren rechteckigen Rahmen montiert ist. Der Rahmen besteht aus einem tiefgezogenen Werkstück und hat einen etwa L-förmigen Querschnitt mit zwei etwa senkrecht aufeinander stehenden Flanschen. Einer der das L bildenden Flansche erstreckt sich in Richtung auf den Leuchtschirm und paßt sich mit seinem Rand im wesentlichen der Form des Leuchtschirms an. Der andere Flansch des L ist im wesentlichen eben. Die Breite des erstgenannten Flansches ändert sich also längs des Rahmens, so daß dieser einen ungleichförmigen Querschnitt hat.

Sowohl bei der einstückigen Lochmaske als auch bei der aus zwei Teilen bestehenden Lochmaske mit dem tiefgezogenen Rahmen ungleichförmigen Querschnitts treten bei den durch den Elektronenbeschuß verursachten Erwärmungen im Betrieb unerwünschte Dimensionsänderungen auf. Wegen der geringen Lochmasken-Farbbildröhre und Verfahren zu
ihrer Herstellung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Robert Charles Demmy,
Lancaster, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1964 (374 588)

Masse der einstückigen Lochmaske treten bei dieser im Betrieb fluktuierende Verformungen auf, wenn sich die mittlere Helligkeit des wiedergegebenen Bildes ändert. Die aus zwei Stücken bestehende Lochmaske ist zwar praktisch frei von solchen Temperaturschwankungseffekten, sie verformt sich jedoch im Betrieb infolge des ungleichförmigen Querschnitts des Rahmens beträchtlich, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die Verformung des Rahmens ist von einer entsprechenden Verformung des die eigentliche Lochmaske bildenden dünnen Metallbleches begleitet. Bei beiden Lochmaskentypen können die Verformungen einen nachteiligen Einfluß auf die Farbreinheit des wiedergegebenen Bildes haben. Die einstückige Lochmaske ist wegen ihrer geringen Masse und dem dünnen Rand außerdem mit dem Nachteil einer unzureichenden mechanischen Starrheit behaftet, wenn sie lösbar auf einer Anzahl von Stützen montiert wird, die am Röhrenkolben verankert sind und ein rasches Abnehmen der Lochmaske während der Herstellung ermöglichen sollen.

Durch die vorliegende Erfindung soll also eine gewölbte, rechteckige Lochmaskenelektrode angegeben werden, die sich durch höhere mechanische Starrheit (Formstabilität) und geringere Dimensionsschwankungen durch Elektronenbeschuß auszeichnet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält eine Lochmasken-Kathodenstrahlröhre mit einem ge-

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wölbten, näherungsweise rechteckigen Leuchtschirm eine Lochmaskenelektrode mit einem etwa rechteckigen Rahmen aus einem relativ dicken Werkstoff und einem diesen überspannenden, relativ dünnen, mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenen Metallblech. Der Rahmen hat einen etwa L-förmigen Querschnitt, dessen Form und Größe entlang des Rahmens praktisch gleichförmig sind. Die vier Seiten des rechteckigen Rahmens sind so gekrümmt, daß sie im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm verlaufen. Das die eigentliche Lochmaske bildende durchbrochene Metallblech ist gewölbt und paßt sich im wesentlichen der Krümmung des Leuchtschirms an.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, es zeigt

F i g. 1 eine zum Teil längs der Achse aufgeschnittene Seitenansicht einer Lochmasken-Farbbildkathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Lochmaskenelektrode der in Fig. 1 dargestellten Röhre, wobei Teile weggebrochen sind,

F i g. 3 eine Schnittansicht in einer Ebene 3-3 der F i g. 2 und

F i g. 4 eine Schnittansicht in einer Ebene 4-4 der Fig. 2.

Die in F i g. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre 10 enthält einen Kolben 12, dessen Mittelachse mit A-A bezeichnet ist, Der Kolben 12 besteht aus einem schalenförmigen Vorderteil 14 mit einer schwach gekrümmten Stirnplatte, der an den Rändern durch eine Sinterglasverschmelzung 18 mit dem Rand eines konusförmigen Kolbenteiles 16 verschmolzen ist. Der Vorderteil 14 enthält außer der im wesentlichen rechteckigen gewölbten Stirnplatte 20 noch Seitenwände 22.

Auf der Innenfläche der Stirnplatte 20 befindet sich ein Punktrasterschirm 26, der aus einer Vielzahl von näherungsweise punktförmigen Elementarbereichen aus in verschiedener Farbe emittierenden Färbleuchtstoffe besteht. Der Schirm 26 kann auf der Rückseite in bekannter Weise mit einer Aluminiumschicht versehen sein.

Beim Leuchtschirm 26 ist eine Lochmaskenelektrode 28 angeordnet, die im wesentlichen dieselben Abmessungen wie der Leuchtschirm hat und näherungsweise parallel zu diesem verläuft. Der Abstand zwischen der Lochmaske und dem Leuchtschirm ist nicht in allen Punkten genau gleich, sondern ändert sich in einer genau definierten Weise, um eine Deckung zwischen den Elektronenstrahlauftreffpunkten und den Leuchtstoffpunkten zu gewährleisten. Die Lochmaskenelektrode 28 enthält ein gewölbtes, rechteckiges und durchbrochenes Metallblech, das die eigentliche Maske darstellt, und einen rechteckigen Rahmen 32, an dem das Maskenblech 30 montiert ist,

Von der Innenseite der Seitenwände 22 erstrecken sich mehrere Laehmaskenelektrodenstützen 36 nach innen. Die Röhre kann beispielsweise vier solcher Stützen 36 enthalten, die etwa in der Mitte zwischen den Ecken des Kolbens angeordnet sind.

An dem Rahmen 32 der Lochmaskenelektrode sind eine Anzahl von blattfederartigen Halterungsstreifen 40 mit ihrem einen Ende befestigt. Die Haiterungsstreifen 40 sind bei ihren freien Enden mit -.. Ausnehmungen versehen, in die die Stützen 36 ein- "*" greifen, so daß die Lochmaskenelektrode 28 leicht g^ lösbar im Kolbenvorderteil montiert werden kann. Die Halterungsstreifen 40 können hierzu mit ihren durchbrochenen freien Enden in Richtung auf den Rahmen 32 gebogen werden, so daß die Lochmaskenelektrode 28 an den Stützen 36 montiert oder von diesen abgenommen werden kann. Eine solche leicht lösbare Halterung der Lochmaskenelektrode 28 ist vor allem für die Herstellung des Rasterleuchtschjrms 26 wichtig.

Der Kolbenteil 16 läuft in einen Hals aus, in dem sich eine Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 42 befindet. Die Elektronenstrahlerzeugungsanordnung 42 liefert eine Anzahl von Elektronenstrahlen, die durch das gelochte Blech 30 auf den Leuchtschirm 26 fallen.

Der Rahmen 32 besteht aus einem endlosen Metallstreifen näherungsweise rechteckiger Form mit zwei langen Seiten 44 und zwei kurzen Seiten 46, Der Streifen hat einen etwa L-förmigen Querschnitt, der längs des Streifens weitestgehend gleichförmig ist. Der Rahmen weist einen Querflansch 48 auf, der vom hinteren Ende eines axial in Richtung auf den Leuchtschirm 26 verlaufenden Flansches 50 nach innen in Richtung auf die Röhrenachse A-A vorspringt.

Durch den gleichförmigen Querschnitt des Rahmens 32 ergibt sich ein wesentlich gleichförmigeres Wärmeausdehnungsverhalten als bei tiefgezogenen Rahmen mit ungleichförmigem Querschnitt. Beim Rahmen 32 treten daher im Gegensatz zu den bekannten Konstruktionen praktisch keine unerwünschten Verformungen des die eigentliche Maske bildenden Teiles 30 auf.

Alle vier Seiten des rechteckigen Rahmens 32 sind von der Längsachse A-A der Röhre 10 nach außen gebogen (s. Fig, 2) und in Richtung der Röhrenachse zum Leuchtschirm 26 hin gewölbt. Die Biegung der vier Seiten 44, 46 des rechteckigen Rahmens 32 ist so gewählt, daß der vordere, der Strahlerzeugungsanordnung 42 abgewandte Rand 51 des axial verlaufenden Flansches 50 im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm 26 verläuft, ü, h._s die Krümmung der Seiten 44,46 des Rahmens entspricht im wesentlichen der der Stirnplatte 20. Wegen der Krümmung der Seiten 44, 46 des Rahmens ist der Querflansch 48 nicht eben. Der Querflansch 48 bildet vorzugsweise einen spitzen Winkel Θ (Fig. 1) mit dem axial verlaufenden Flansch 50, so daß der Flansch 48 mit seinen Hauptflächen im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm 26 verläuft.

Dadurch, daß der Querflansch 48 im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm 26 verläuft und nicht senkrecht zur Röhrenachse A-A, ergibt sich der Vorteil einer besseren Abschirmung der Innenfläche 52 des axial verlaufenden Flansches 50 gegen die Elektronenstrahlen, Der Querflansch 48 hat nämlich unter anderem die Aufgabe, die Innenfläche 52 des axialen Flansches 48 gegen die Strahlelektronen abzuschirmen, da diese sonst dort reflektiert und nach Durchlaufen von Löchern in der Maske 30 eine unerwünschte Anregung des Leuchtschirms bewirken wurden. Wenn der Querflansch 48 parallel zum Leuchtschirm 26 und damit mit besserer Näherung senkrecht zum Elektronenstrahlweg verläuft, braucht er night so breit gemacht zu werden wie ein senkrecht zur Röhrenaehse verlaufender Flansch, um den axialen Flansch 50 völlig abschirmen zu können. Der Rahmen 32 kann also als Ganzes leichter gemacht

werden, wodurch entsprechend Material eingespart wird.

Der Rahmen 32 besteht aus einem wesentlich dickeren Material als der die Maske bildende Teil 30, seine Dicke kann beispielsweise das 15fache oder mehr der Dicke des Teiles 30 betragen. Bei einer praktischen Ausführungsform der Lochmaskenelektrode 28 wurde der Rahmen beispielsweise aus einem 2,36 mm dicken Material hergestellt, während für den Teil 30 ein 0,15 mm dickes Material verwendet wurde. In der Praxis ist es sehr erwünscht, den die Maske bildenden Teil 30 relativ dünn zu machen, da dann die Seitenwände der öffnungen nur einen kleinen Teil des durchfallenden Elektronenstrahls abfangen. Der Rahmen soll dagegen relativ dick und massiv sein, damit er eine hohe Wärmekapazität hat und die Betriebstemperatur der Lochmaskenelektrode 28 stabilisiert und Temperaturschwankungen sowie die sie begleitenden Abmessungsschwankungen des dünnen Bleches 30 verhindert.

Die bekannten, aus zwei Teilen bestehenden Lochmaskenelektroden haben zwar zum Teil relativ massive Rahmen, der Querschnitt ist jedoch infolge des Herstellungsverfahrens, nämlich Tiefziehen, nicht gleichförmig. Die bekannten, durch Tiefziehen hergestellten Rahmen haben außerdem einen ebenen Querflansch im Gegensatz zu dem zweckmäßigeren gekrümmten Querflansch, der parallel zum Leuchtschirm verläuft.

Der Rahmen 32 vereinigt in sich die Vorteile eines relativ massiven Rahmens, eines Rahmens gleichförmigen Querschnitts und eines gekrümmten, parallel zum Leuchtschirm verlaufenden Querflansches. Er kann leicht und preisgünstig aus einem Stück handelsüblichem L-Winkelprofilmaterial hergestellt werden. Ein Stück des Winkelprofilmaterials wird zuerst zu einem ebenen Rechteck mit nach außen gewölbten Seiten gebogen. Die beiden Enden werden dann stumpf aufeinander gestoßen und verschweißt. Der ebene rechteckige Rahmen wird dann auf eine sphärische Fläche gepreßt, so daß er eine dem gewölbten Blech 30 angepaßte Form erhält. Durch dieses Fabrikationsverfahren ergibt sich automatisch die gewünschte Parallelität zwischen dem Querflansch 48 und dem Leuchtschirm 26.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Farbbild-Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, der eine näherungsweise rechteckige Stirnplatte mit einer etwa sphärisch gekrümmten, konkaven Innenfläche aufweist, die etwa senkrecht zu einer Mittelachse der Röhre verläuft und einen Rasterleuchtschirm trägt, ferner mit einer gewölbten, wenigstens annähernd rechteckigen Lochmaskenelektrode, die einen näherungsweise rechteckigen Rahmen und ein den Rahmen überspannendes durchbrochenes Metallblech umfaßt, und mit einer Elektronenstrahlerzeugungsanordnung, die die Lochmaskenelektrode durchsetzende Elektronen zur Anregung des Leuchtschirms liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmenquerschnitt in Längsrichtung des Rahmens im wesentlichen gleichförmig ist.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt L-förmigen Querschnitt hat.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt L-förmige Rahmen (32) zwei Flansche (48, 50) enthält, die einen spitzen Winkel miteinander bilden, und daß die Dicke der Flansche ein vielfaches der Dicke des durchbrochenen Teiles (30) der Lochmaskenelektrode (28) beträgt.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Seiten (44, 46) des Rahmens (32) in Richtung auf den Leuchtschirm (26) gewölbt sind und im wesentlichen parallel zu diesem verlaufen.

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche des einen Flansches (48) etwa sphärisch gekrümmt ist und im wesentlichen parallel zur konkaven Innenseite der Stirnplatte (20) verläuft, daß der andere Flansch im wesentlichen parallel zur Röhrenachse (A-A) am Außenrand des erstgenannten Flansches ansetzt und in einem Rand endet, der im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm (26) verläuft.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durchbrochene Teil (30) an seinem Umfang mit dem zweiten Flansch (50) zusammenpaßt und in der Nähe des dem Leuchtschirm (26) benachbarten Randes dieses Flansches mit diesem verbunden ist und daß der mittlere Bereich des durchbrochenen Teiles (30) in Richtung auf den Leuchtschirm gewölbt ist und wenigstens annähernd parallel zu diesem verläuft.

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rechteckige Rahmen etwa 15mal dicker ist als das durchbrochene Teil.

8. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus einem endlosen Metallstreifen besteht.

9. Verfahren zum Herstellen einer Lochmaskenelektrode für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stück eines relativ dicken, im Querschnitt L-förmigen Metallstreifens in eine näherungsweise rechteckige Form mit stumpf aufeinanderstoßenden Enden derart gebogen wird, daß der eine Flansch des Profils wenigstens näherungsweise in einer Ebene liegt, daß die Enden stumpf miteinander verschweißt werden, um einen endlosen rechteckigen Rahmen zu bilden, daß der eine Flansch derart verformt wird, daß er in einer gewölbten, kuppelartigen Fläche liegt, und daß auf dem Rahmen ein dünnes, im inneren Bereich kuppelartig gewölbtes, durchbrochenes Metallblech montiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verformung des Flansches dessen äußere Fläche gegen eine im wesentlichen sphärisch gekrümmte, konvexe Fläche gepreßt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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