DE1462908C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lochmaske, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 als bekannt vorausgesetzt ist.

Es sind Lochmasken-Farbfernsehbildröhren mit runder und mit eckiger Frontplatte und Lochmaske bekannt. Bei den »Rechteckröhren« sind der auf der Innenseite der Frontplatte angeordnete Leuchtschirm und die Lochmaske annähernd sphärisch gewölbt.

Aus der deutschen Patentschrift 8 62 914 ist es bekannt, bei einer Farbbildröhre mit ebenem Leuchtschirm und ebener Lochmaske ein Werfen des Lochbleches der Lochmaske bei betriebsbedingten Erwärmungen dadurch zu vermeiden, daß das Lochblech bei der Montage der Lochmaskenelektroden im erhitzten Zustand an einem massiven Rahmen befestigt wird, so daß es bei der Abkühlung straff gespannt wird und auch bei Erwärmungen im Betrieb eine ausreichende Spannung behält, die ein unerwünschtes Werfen verhindert. Diese Maßnahme läßt sich offensichtlich bei gewölbten Lochmasken, wie sie insbesondere bei Farbbildröhren mit großen Ablenkwinkeln erforderlich sind, nicht anwenden.

Eine bekannte Farbbildröhre mit rechteckigem Leuchtschirm enthält eine rechteckige, gewölbte Lochmaske mit einem dünnen Lochblech, das an einem rechteckigen Rahmen aus wesentlich dickerem Blech befestigt ist. Der nach dem Tiefziehverfahren hergestellte Rahmen hat einen L-förmigen Querschnitt mit zwei senkrecht zueinander verlaufenden Schenkeln oder Flanschen. Bei neueren Röhren dieses Typs sind die Querschnittsabmessungen des Rahmens im wesentlichen konstant, da die Seiten des Rahmens so gekrümmt sind, daß sie im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm verlaufen. Das Lochblech ist ebenfalls so gewölbt, daß es sich der Krümmung des Leuchtschirms weitgehend anpaßt. Durch die Gleichförmigkeit des -S Rahmenprofils werden Verformungen des Rahmens und des Lochbleches bei Temperaturänderungen klein gehalten.

Bei Lochmaskenröhren mit einer Lochmaske der obenerwähnten Art tritt jedoch während der Erwärmung im Betrieb eine andere Art von Verformung auf. Die Leuchtstoffpunktanordnung des Schirmrasters wird auf dem Schirmboden normalerweise nach dem üblichen photographischen Verfahren unter Verwendung der in der richtigen Lage montierten Lochmaske

is als gewissermaßen photographisches Negativ angebracht, wobei die Teile sich auf Zimmertemperatur befinden. Im Betrieb der Röhre treffen dann unmittelbar nach dem Einschalten die durch die Löcher der Maske hindurchtretenden Elektronen jeweils auf die richtigen Leuchtstoffpunkte auf. Beim fortschreitenden Erwärmen der Maske durch den Elektronenbeschuß dehnt sich jedoch die Maske sehr viel schneller als der Rahmen, in dem sie starr montiert ist, da der Rahmen zehn- bis fünfzehnmal so dick wie die Maske ist und'

^5 außerdem mit einer erheblich kleineren Fläche dem Elektronenbeschuß ausgesetzt ist. Dies hat zur Folge, daß die Maske sich nach außen gegen den Schirm vorwölbt. In der Mitte und am äußeren Rand der Maske bewirkt diese anfängliche Verwerfung keine Bildverzerrung. In den Zwischenbereichen ergibt sich dagegen eine radiale Einwärtsverschiebung der Maskenlöcher in bezug auf die Leuchtstoffpunkte, was zu einer Fehldeckung der Elektronenstrahlengänge mit den Leuchtstoffpunkten führt. Wenn die Strahlflecke unter normalen Bedingungen sämtlich auf die Leuchtstoffpunkte zentriert wären, könnte eine gewisse Fehldekkung infolge der Maskenverwerfung ohne die Gefahr einer Verringerung der Farbsättigung oder Farbverfälschung des Bildes in Kauf genommen werden, da die Leuchtstoffpunkte einen Durchmesser von ungefähr 0,42 mm gegenüber einem Maskenlochdurchmesser von ungefähr 0,25 mm haben. Jedoch sind die Strahlflecke nicht alle auf die Leuchtstoffpunkte zentriert, so daß tatsächlich nur eine sehr geringe Fehldeckung toleriert werden kann. Die genannte Einwärtsverschiebung der Maskenlöcher soll willkürlich als »negative Verschiebung« bezeichnet werden. Nach ungefähr 20 Minuten wird diese Verschiebung positiv, da die Ausdehnung des Rahmens dann zur Folge hat, daß die Maskenlöcher über ihre normale oder deckende Lage hinaus nach außen verschoben werden. Die positive Verschiebung nimmt mit der Zeit zu und erreicht nach ungefähr 90 Minuten ein Maximum. Diese positive maximale Verschiebung ist ungefähr doppelt so groß wie die vorhergehende negative maximale Verschiebung. Da diese Verschiebung radial ist, könnte sie an sich zu irgendeiner beliebigen Zeit durch axiales Verschieben des Ablenkjoches der Röhre korrigiert werden. Da jedoch sowohl positive als auch negative Verschiebungen auftreten, würde sich bei einer Korrektur in der einen Richtung die Verschiebung in der anderen Richtung vergrößern, was natürlich unerwünscht ist

Es ist ferner eine Lochmaskenröhre bekannt (US-PS 28 46 608), bei welcher die Lochmaske kappenförmig ausgebildet ist und mit einem Umfangsflansch teleskopartig über einen Metallrahmen geschoben ist und mit ihm verschweißt ist. Bei > der üblichen Rundumverschweißung, etwa in Form dicht beabstandeter Punkt-

schweißsteilen, treten jedoch die vorstehend erwähnten Verschiebungen der Maskenlöcher auf, welche anfänglich in einer Richtung, und bei zunehmender Erwärmung in der entgegengesetzten Richtung erfolgen und zu den unerwünschten Deckungsfehlern führen.

Aus der US-PS 28 97 392 ist schließlich eine Lochmaske mit einem Rahmen von L-förmigem Querschnitt bekannt, auf den kappenförmige ein Lochmaskenblech aufgeschoben und durch eine Anzahl von Punktschweißstellen mit ihm verbunden ist. Die Zahl der Punktschweißstellen kann so groß wie gewünscht gewählt werden, für relativ wenige Punktschweißstellen ist jedoch gesagt, daß dann die zusammengefügte Lochmaske in unerwünschter Weise Veränderungen während der Fabrikation und auch später während des Gebrauchs in der Bildröhre unterworfen sein kann, so daß das dieser Literaturstelle zugrunde liegende Problem, die Lochmaske möglichst starr und unempfindlich gegen Änderungen ihrer Form und Lage auszubilden, nicht vollständig gelöst wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe von Maßnahmen, mit Hilfe deren vermieden werden soll, daß sich die Maskenlöcher während der Aufwärmzeit der Maske zunächst in eine und anschließend in die entgegengesetzte Richtung verschieben, vielmehr sollen die Verschiebungen auf nur eine einzige Richtung begrenzt werden, weil dann die — gängigen — Korrekturmaßnahmen hinsichtlich der erwärmungsbedingten Auswölbung des Lochbleches sich einfacher gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Längsansicht einer Farbbildröhre mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Lochmaske,

Fig.2 einen Grundriß der Lochmaske der Röhre nach F i g. 1, wobei ein Teil weggebrochen ist,

F i g. 3 und 4 Schnitte längs der Linien 3-3 bzw. 4-4 in Fig. 2,

Fig.5 ein Diagramm, das die Verschiebung der Maskenlöcher in Abhängigkeit von der Zeit während des Aufwärmens der Röhre nach F i g. 1 bis 4 wiedergibt,

Fig.6 ein Diagramm, das die Verschiebung der Maskenlöcher für die Ausführungsform nach Fig.7 veranschaulicht,

F i g. 7 eine Skizze, die eine von F i g. 1 bis 4 abweichende Anordnung der Schweißstellen wiedergibt, und

Fig.8 ein Diagramm, das die Verschiebung der Maskenlöcher in einer Röhre wiedergibt, bei der die Blechmaske und der Rahmen aus verschiedenen Werkstoff en bestehen.

Die in F i g. 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre 10 hat einen Kolben 12 mit der Längsmittelachse A-A. Der Kolben 12 hat einen flachen schalenförmigen Vorderteil 14, der an seinem offenen Ende durch eine Sinterglasverschmelzung 18 mit dem offenen Ende des trichterförmigen Teils 16 verschmolzen ist. Das Kolbenvorderteil 14 besteht aus einer rechteckigen, gewölbten Frontplatte 20 und einem Seitenwandteil 22.

Auf der Innenfläche der Frontplatte 20 ist ein gewölbter, rechteckiger Leuchtschirm 26, bestehend aus einem Raster mit einer großen Vielzahl von punktförmig aufgebrachten Elementen aus Licht unterschiedlicher Farben emittierenden Leuchtstoffen angebracht Der Schirm 26 kann nach bekannten Methoden aluminisiert sein.

Die Lochmaske 28 ist dicht beim Schirm 26, im wesentlichen mit gleichen Abmessungen und annähernd parallel mit diesem angeordnet Die Lochmaske 28 besteht aus einem kappenförmigen, gewölbten, rechtekkigen Lochblech 30, das mit seinem Umfangsflansch teleskopartig auf den Rechteckrahmen 32 aufgeschoben ist

Mehrere (z. B. vier) Maskenstützbolzen 36 stehen von der Innenfläche der Seitenwand 22 jeweils ungefähr in der Mitte zwischen deren vier Ecken vor.

Eine entsprechende Anzahl von als Blattfedern ausgebildeten Halte- oder Spannbügeln 40 sind mit ihren Enden am Maskenrahmen 32 befestigt Die Haltebügel 40 haben nahe ihren anderen (freien) Enden

geeignete öffnungen, in denen die Stützbolzen 36 sitzen, so daß eine ohne weiteres herausnehmbare im Vorderteil 14 gehalterte Lochmaske 28 gebildet wird. Die federnden Haltebügel 40 sind so beschaffen, daß ihre mit den öffnungen versehenen freien Enden gegen den Rahmen 32 gedrückt werden können, um die Lochmaske 28 auf die Bolzen 36 aufzusetzen bzw. von den Bolzen abzuheben. Auf Grund dieser Halterung kann die Lochmaske 28 während der Herstellung des Leuchtschirmes 25 nach dem bekannten Verfahren jederzeit rasch entfernt und wieder eingebaut werden.

Das Elektronenstrahlsystem 42 ist im Hals des Trichterteils 16 angeordnet. Das Elektronenstrahlsystem 42 projiziert mehrere Elektronenstrahlen durch die Löcher 43 der Maske 28 auf den gerasterten Leuchtschirm 26.

Der Rahmen 32 besteht aus einem endlosen Metallstreifen allgemein rechteckiger Form mit zwei langen Seiten 44 und zwei kurzen Seiten 46. Der Metallstreifen hat ein L-förmiges Profil, das über die gesamte Streifenlänge einen konstanten Querschnitt hat

Das L-Profil besteht aus einem Querschenkel oder -flansch 48, der gegen die Achse A-A gerichtet ist und einem Axialschenkel oder -flansch 50, der gegen den Schirm 26 gerichtet ist Die Gleichförmigkeit des Profils des Rahmens 32 ergibt eine einheitlichere Wärmeausdehnungscharakteristik als bei tiefgezogenen Rahmen mit veränderlichem Profil.
Alle vier Seiten 44, 46 des Rechteckrahmens 32 sind von der Mitteachse AA der Röhre 10 nach außen gewölbt und außerdem so in Richtung auf den Leuchtschirm vorgewölbt (Fig.2), daß der vordere (stirnseitige oder elektronenstrahlsystemferne) Rand 51 des Axialflansches 50 im wesentlichen parallel zum Schirm 26 verläuft, d. h. die Krümmung der Rahmenseiten 44 und 46 der Krümmung des Schirmbodens 20 ungefähr angepaßt ist Wegen der Biegung der Rahmenseite 44 und 46 ist der Querflansch 48 nicht eben. Vorzugsweise bildet der Querflansch 48 einen spitzen Winkel θ mit dem Axialflansch 50, so daß der Flansch 48 annähernd parallel, d.h. mit seinen Hauptflächen parallel zum Schirm 26 verläuft

Der Rahmen 32 ist aus erheblich dickerem Material gefestigt als das Lochblech 30, und zwar kann der Rahmen ungefähr fünfzehnmal so dick wie das Lochblech oder noch dicker sein. Beispielsweise hatte bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der Lochmaske 28 der Rahmen eine Dicke von 236 mm,

während das Lochblech eine Dicke von 0,15 mm hatte. Ein verhältnismäßig dünnes Lochblech 30 ist vom praktischen Standpunkt aus sehr wünschenswert weil dadurch die Möglichkeit des Abfangens von Elektronen durch die Seitenwände der Löcher 43 erheblich verringert wird. Ein verhältnismäßig dicker, massiver Rahmen ist deshalb außerordentlich wünschenswert, weil ein solcher Rahmen eine gute Wärmesenke ergibt, wodurch die Betriebstemperatur der Lochmaske 28 stabilisiert und Temperaturschwankungen sowie die sich daraus ergebenden Abmessungsschwankungen des dünnen Lochblechs 30 vermieden werden. Vorzugsweise sind sowohl das Lochblech als auch der Rahmen aus kaltgewalztem Stahl gefertigt, der, verglichen mit Werkstoffen geringerer Wärmedehnung verhältnismäßig billig ist

Wie man in F i g. 1,3 und 4 sieht, hat das Lochblech 30 Kappenform mit einem axial verlaufenden Umfangsflansch 52, der teleskopartig auf den nach oben stehenden Flansch 50 des Rahmens 32 geschoben ist. Bisher war es üblich, das Lochblech 30 und den Rahmen 32 im wesentlichen durchgehend längs ihres Umfanges miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Punktverschweißen des Flansches 52 mit der Außenseite des Rahmens 32 an einer großen Anzahl von, z. B. fünfzig oder mehr, Stellen.

Wenn man jedoch nur zwölf Schweißstellen vorsieht, wird die anfängliche negative Verschiebung der Maskenlöcher während der Aufwärmungsperiode des Röhrenbetriebs praktisch gänzlich beseitigt. In F i g. 1 bis 4, sind zwölf Schweißstellen durch x-Markierungen 54 und Pfeile 56 angedeutet. Bei der gezeigten Ausführungsform befinden sich an jeder der vier Ecken je eine Schweißstelle und an jeder Seite je zwei Schweißstellen, alle in ungefähr gleichen Abständen voneinander. Die einzelnen Schweißstellen befinden sich jeweils unter der Mitte des Bereichs der Überlappung des Lochblechs 30 mit dem Rahmen 32, um bei der Wärmedehnung und Zusammenziehung der Teile während des Aufwärmens eine geringfügige Radialbewegung des Lochbleches 30 gegenüber dem Außenrand des Flansches 50 zu ermöglichen. Das Lochblech 30 und der Rahmen 32 sind mit solchen Toleranzen gefertigt, daß die Innenabmessungen des Umfangsflansches 52 des Lochblechs 30 höchstens etwa 0,76 mm größer als die entsprechenden Außenabmessungen des Flansches 50 des Rahmens 32 sind. Normalerweise ist somit der Außenrand des Flansches 50 ursprünglich ein ganz kleines Stück (in der Größenordnung von Bruchteilen eines Zehntelmillimeters) von der angrenzenden Fläche des Umfangsflansches 52 des Lochblechs 30 beabstandet.

Das Diagramm nach F i g. 5 zeigt die Wirkung der Verzerrung oder Verwerfung bestimmter Teile des Lochblechs 30 als Funktion der Zeit während der ersten neunzig Betriebsminuten. Entlang der Ordinate ist, in Einheiten von jeweils 0,00254 cm, die durch die Verschiebung der Löcher 43 verursachte Radialverschiebung der Strahlflecke gegenüber den Leuchtstoffpunkten des Schirmes 26, und zwar gemessen an bestimmten Stellen einer 63,5-cm-Rechteckröhre mit 90° -Ablenkung, aufgetragen. Die Messungen wurden an acht Punkten eines Kreises 58 mit einem Radius von 17,78 cm, in Fi g. 2 angedeutet als die Punkte 12.00,130, 3.00 Uhr usw. eines Ziffernblatts, vorgenommen. Die Ordinate jedes Punktes auf den Kurven in Fig.5 entspricht dem Mittel von acht Messungen zu einem bestimmten Zeitpunkt Die gestrichelte Kurve 60 gibt die mittlere Lochverschiebung während der ersten 90 Betriebsminuten einer normalen 63,5-cm-Rechteckröhre mit 90°-Ablenkung wieder, bei der die Lochmaske 28 an ungefähr fünfzig Punkten verschweißt ist. Die Kurve 60, die das statistische Mittel für eine große Anzahl von Röhren wiedergibt, zeigt die typische anfängliche negative Verschiebung bis zu maximal ungefähr 0,0046 cm, der sich eine positive Verschiebung anschließt, die sich bei ungefähr 0,0076 cm einpegelt.

Die ausgezogene Kurve 62 in F i g. 5 zeigt die mittlere Lochverschiebung auf dem gleichen Kreis mit dem Radius von 17,78 cm für eine Röhre von der in F i g. 1 bis 4 gezeigten Art mit nur zwölf statt ungefähr fünfzig Verschweißungen. Man sieht, daß durch die starke Verringerung der Anzahl der Schweißstellen die negative Verschiebung die gewöhnlich während der ersten 15 oder 20 Minuten auftritt, gänzlich beseitigt wird. Die resultierende Verschiebung ist ausschließlich positiv, d. h. sie entspricht lediglich einer Auswärtsverschiebung der Maskenlöcher. Obwohl die positive maximale Verschiebung in diesem Falle, d. h. bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Maske, etwas größer ist als bei der üblichen Maske, kann dies in Kauf genommen oder korrigiert werden. Durch eine geeignete axiale Lage des Ablenkjoches kann man die Lochverschiebung zu einem beliebigen gewünschten Zeitpunkt, beispielsweise im 30-Minuten-Zeitpunkt, gleich Null machen, da die anfängliche negative Lochverschiebung nicht mehr auftritt.

Indem man eine begrenzte Anzahl von Schweißstellen vorsieht, wird die anfängliche negative Lochverschiebung beseitigt, wobei anscheinend die Hauptwirkung der verbesserten Ausbildung darin besteht, daß das anfängliche Einschnüren oder Einzwängen des Lochblechs durch den Rahmen verringert wird.

F i g. 6 zeigt die Verschiebungskurve 64 für eine Röhre nach Art der F i g. 1 bis 4, jedoch mit zwölf in der in F i g. 7 gezeigten Weise angeordneten Schweißstellen 66. Dabei sind statt an jeder Ecke die Schweißstellen in Gruppen von je drei an jeder Seite angeordnet, und zwar an den Mittelpunkten sowie hiervon im beiderseitigen Abstand von je 16,51 cm an den Langseiten und 12,70 cm an den Kurzseiten. Obwohl die Kurve 64 eine kleine negative Einsattelung zeigt, liegt das endgültige positive Maximum der Verschiebung kaum höher als bei der normalen Röhre (Kurve 60). Diese Anordnung ist daher der nach F i g. 1 bis 4 mit der gleichen Anzahl von Schweißstellen überlegen.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Versuchen mit einer 63,5-cm-Rechteckröhre mit 90°-Ablenkung wurden auch gleichartig ausgebildete 48,3-cm-Rechteckröhren mit 90°-Ablenkung mit Zwölfpunktverschweißung untersucht, wobei eine der Kurve 64 nach F i g. 6 fast identische Lochverschiebungskurve erhalten wurde.

Frühere Versuche mit Röhren nach Art der F i g. 1 bis 4 mit nur 24 Schweißstellen ergaben keine nennenswerte Verbesserung gegenüber der Kurve 60 für die normale Röhre mit ungefähr 50 Schweißstellen. Es waren daher keine Anzeichen dafür vorhanden, daß eine darüber hinaus noch weitere Verringerung der Anzahl der Schweißstellen zu irgendeiner merklichen Verbesserung führen würde. Zudem nahm man an, daß eine verhältnismäßige große Anzahl von Schweißstellen nötig wäre, um eine ausreichend feste und stabile Halterung des Lochblechs auf dem Rahmen zu gewährleisten. Die untere ausgezogene Kurve 68 in Fig.8 zeigt die Lochverschiebung, wie sie für eine ähnlich ausgebildete Röhre mit einem Rahmen 32 aus

Material geringer Wärmedehnung und einem Lochblech 30 aus kaltgewalztem Stahl gemessen wurde. Diese Kurve zeigt eine anfängliche negative Verschiebung, die sogar noch größer ist als bei der Standardröhre (Kurve 60) mit sowohl Rahmen 32 als auch Lochblech 30 aus kaltgewalztem Stahl, gefolgt von einem teilweisen Wiederanstieg mit Einpegelung bei einer negativen Verschiebung von ungefähr —1,0 Einheiten (—0,00254 cm) nach dem Aufwärmen des eine niedrige Wärmedehnung aufweisenden Rahmens auf seine Betriebsgleichgewichtstemperatur. Eine anschließende Untersuchung der Lochmaske ergab, daß der an den

Rahmen 32 angrenzende Teil des Lochblechs 30 eine bleibende Lochverschiebung infolge Verwerfung durch Ausbeulen und Auffalten infolge der vom Rahmen geringer Wärmedehnung auf das Lochblech ausgeübten einzwängenden Wirkung erfahren hatte. Es wurde gefunden, daß eine derartige Ausbeulung sich dann vermeiden läßt, wenn man eine geringere Anzahl von Schweißstellen vorsieht. Versuche mit einer Röhre mit einem Rahmen geringer Wärmedehnung mit zwölf

ίο Verschweißungen ergaben die Lochverschiebungskurve 70 nach F i g. 8, die sehr befriedigend ist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

709 631/411

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rechteckige Lochmaske für eine Farbbildröhre, die eine nach außen gewölbte Frontplatte, einen an deren Innenseite angeordneten Mosaikleuchtschirm und ein Elektronenstrahlerzeugungssystem aufweist und bei der die beim Leuchtschirm angeordnete, gleichfalls gewölbte Lochmaske aus einem starren Metallrahmen, der ein L-förmiges Profil konstanten Querschnittes hat und dessen vier Seiten so in Richtung auf den Leuchtschirm vorgewölbt sind, daß sie im wesentlichen parallel zum Leuchtschirm verlaufen, und einem dünnen kappenförmigen Lochmaskenblech besteht, welches den Metallrahmen überspannend mit einem axialen Umfangsflansch teleskopartig auf diesen aufgeschoben und an einzelnen Punkten mit ihm verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsflansch (52) mit dem Rahmen an zwölf längs des Umfangs verteilten Punkten verschweißt ist, die jeweils zwischen dem Außenrand des Umfangsflansches und der Mitte des Überlappungsbereiches der teleskopartig zusammengeschobenen Teile liegen.

2. Lochmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder. Ecke des Rechtecks jeweils eine und an jeder Seite des Rechtecks jeweils zwei Verbindungsstellen (56) vorgesehen sind.

3. Lochmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite des Rechtecks an von den Ecken beabstandeten Punkten jeweils drei Verbindungsstellen (66) vorgesehen sind.