DE1462936C3 - Kathodenstrahlröhre zur Farbbildwiedergabe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Kathodenstrahlröhren der hier behandelten Art hängt die Genauigkeit, mit der die Elektronen die einzelnen Elementarflächen des Bildschirms treffen, in einem starken Maß von der Genauigkeit ab, mit der die Lochmaskenöffnungen während des Betriebs der Röhre auf die Elementarflächen des Bildschirms ausgerichtet sind. Bei einer Farbbildröhre kann demgemäß, falls sich die Lochmaskenelektrode auf Grund thermischer Einflüsse, die durch das Auftreffen des oder der Elektronenstrahlen hervorgerufen werden, ausdehnen sollte, die sich ergebende Fehlausrichtung zwischen den Lochmaskenöffnungen und den elementaren Farbflächen bewirken, daß die oder einige der Strahlenelektronen auf andere elementare Farbflächen auftreffen als auf die, auf welche sie eigentlich auftreffen sollen.

Aus der deutschen Patentschrift 9 64 064 ist zur Kompensation der thermischen Ausdehnung der Lochmaskenelektrode eine Anordnung zur beweglichen Befestigung der Lochmaskenelektrode innerhalb des Röhrenkolbens bekannt, welche aus drei mit der Peripherie der Lochmaskenelektrode verbundenen Trägern besteht, die auf geneigten, am Röhrenkolben angebrachten Führungen gleiten. Aus derselben Patentschrift ist auch die Verwendung einer Vielzahl von flexiblen Gelenken bekannt, welche die Lochmaskenelektrode mit einem Tragrahmen verbinden, oder von drehbar gelagerten Kniehebeln, welche gleitend an der Lochmaskenelektrode angreifende Arme besitzen. Diese bekannten Kompensationseinrichtungen haben einige schwerwiegende Nachteile. Da sie unmittelbar auf die relativ schwachen Expansionskräfte des dünnen aktiven Teils der Lochmaskenelektrode ansprechen, müssen sie selbst sehr empfindlich sein, wenn eine genaue Kompensation erreicht werden soll. Diese Bedingung ist in der Praxis nicht einhaltbar, weil sie andererseits bei der Röhrenfabrikation erheblichen mechanischen Belastungen und insbesondere starken Stoßen ausgesetzt sind. Eine genaue Kompensation scheitert aber auch daran, daß eine Wärmeexpansion des zur Halterung dienenden Rahmens der Lochmaskenelektrode unberücksichtigt bleibt, wenn die Kompensationsglieder zwischen dem aktiven Teil der Lochmaskenelektrode und dem Rahmen montiert sind. Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, daß die bekannten Kompensa-

tionseinrichtungen kein einfaches Ausbauen und wiederholtes Einbauen der Lochmaskenelektrode erlauben, wie es unter Einhaltung einer Maßgenauigkeit von wenigen μπι bei der Röhrenherstellung erforderlich ist.

Das Problem der Fehlausrichtung der Öffnungen infolge thermischer Expansion der Lochmaskenelektrode tritt vor allem bei 90°-Röhren auf, da bei diesen die Ablenkung groß ist und sie eine rechteckige Röhrenform besitzen. Bei einer bekannten Farbbildröhre ist eine rechteckige Lochmaskenelektrode aus kaltgewalztem Stahl in bekannter Weise mittels vier Blattfedern in einer rechteckigen Röhrenkappe angeordnet, wobei die Blattfedern jeweils mit einem Ende an eine Seite des Lochmaskenrahmens angeschweißt sind und an ihrem anderen Ende ein Loch aufweisen, mit welchem sie mit einem Zapfen an der Kappe des Röhrenkolbens im Eingriff stehen (damit man die Lochmaske entfernen kann, um nach dem üblichen »Lichthausw-Verfahren nacheinander die drei Sätze von verschiedenfarbig emittierenden Leuchtstoffpunkten aufbringen zu können). Die Blattfedern dienen hier aber lediglich der Halterung der Lochmaskenelektrode. Der Betrag der radialen Fehlausrichtung der Elektronen-Leuchtflecke relativ zu den gewollten elementaren Farbleuchtstoffpunkten, hervorgerufen durch die thermische Ausdehnung der Lochmaskenelektrode beim Beirieb der Röhre, liegt bei dieser Röhre zwischen 25 und'51 μηι auf einem Kreis von etwa 18 cm Radius.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit einer Einrichtung zur Verschiebung der Lochmaskenelektrode zum Bildschirm bei Erwärmung anzugeben, die insbesondere bei rechteckigen Röhren mit großem Ablenkwinkel gewährleistet, daß sich die Löcher der Maske stets genau mit den Elementarflächen des Bildschirms decken, und die im Unterschied zu den obenerwähnten bekannten Kompensationseinrichtungen eine einfache, stabile Montage und dabei ohne Schwierigkeiten ein wiederholtes Entfernen und erneutes Einbauen der Lochmaskenelektrode ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die Erfindung wird nicht nur eine sehr genaue '■) Kompensation der thermischen Ausdehnung der Lochmaskenelektrode erreicht, sondern es wird auch die Montage der Kompensationsanordnung erleichtert, sowie ein einfaches wiederholtes Entfernen und maßgenaues Wiedereinbauen der Lochmaskenelektrode gewährleistet.

Bei rechteckigen Bildröhren werden vorzugsweise vier Befestigungseinrichtungen zur Temperaturkompensation der Lochmaskenelektrode vorgesehen, wobei jede jeweils nahe dem Mittelpunkt einer der Seiten angeordnet wird. Es ist jedoch auch eine Dreipunkt-Befestigung möglich, welche eine Temperaturkompensation in zwei verschiedene Richtungen erbringt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand mehrerer Beispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 in einem Längsschnitt gemäß der Linie 1-1 in F i g. 2 eine rechteckige Dreistrahlen-Farbbildröhre, deren gewölbte Lochmaskenelektrode entsprechend den verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung gelagert ist,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 in einem vergrößerten Axialschnitt eine Ausbildung der Lochmaskenbefestigungseinrichtung nach Fig. 1,

F i g. 4 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig.3, die Befestigungseinrichtung nach F i g. 3,

F i g. 5 in einer Darstellung ähnlich wie in F i g. 4 eine gegenüber dieser abgewandelte Ausführungsform,

F i g. 6 eine Bodenansicht auf die Ausführungsform nach F i g. 5,

F i g. 7 in einer Darstellung ähnlich F i g. 4 eine weitere Ausführungsform,

Fig.8 eine Bodenaufsicht auf die Ausführungsform nach F i g. 7,

. F i g. 9 in einer Seitenansicht ähnlich F i g. 8 eine gegenüber dieser abgewandelte Ausführungsform,

F i g. 10 in einer Ansicht ähnlich wie F i g. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 9,

F i g. 11 in einem vergrößerten Axialschnitt gemäß der Linie 16-16 in Fig. 13 eine weitere Ausbildung der Lochmaskenbefestigungseinrichtung nach F i g. 1,

Fig. 12 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt gemäß der Linie 17-17 in F 13, g. 13, die Befestigungseinrichtung nach F i g. 11,

Fig. 13 eine Bodenansicht der Befestigungseinrichtung nach den F i g. 11 und 12,

Fig. 14 ein Diagramm, das die radiale Verzerrung der Lochmaskenelektrode während der Aufheizzeit der Röhre nach den F i g. 1, 2 und 11 bis 13 zeigt, und die

F i g. 15, 16 und 17 in Aufsicht, Stirnansicht und Seitenansicht eine abgewandelte Form einer Befestigungsplatte.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine Farbbildröhre vom Lochmaskentyp, welche einen evakuierten Glaskolben 1 mit einer Längsachse X-X aufweist, weiche durch den Hals 3 und den trichterförmigen Abschnitt des Kolbens verläuft. Bei dieser Bildröhre handelt es sich um den Röhrentyp mit »Lochmaskenabdeckung der Auftrefffläche eines mit Leuchtstoffpunkten versehenen Bildschirms«, bei welchem rote, blaue und grüne Leuchtstoffpunkte 6 in einem mosaikartigen Muster auf der Rückseite oder Auftrefffläche 7 einer Bildschirm-Glasplatte 9a angebracht sind, welche im vorliegenden Falle das stirnseitige Ende oder das Fenster der Röhre bildet. Die Auftrefffläche 7 kann irgendeine geeignete Form (Kreis- oder Rechteckform) und Wölbung (z. B. sphärische oder zylindrische) besitzen. In der Zeichnung ist die Auftrefffläche 7 als im wesentlichen rechteckiger Ausschnitt aus einer sphärischen Fläche dargestellt. Die Bildschirm-Glasplatte 9a bildet den Hauptteil eines napfförmigen Kolbenteils 9, welches mit seiner Seitenwand 9Zj dicht mit dem trichterförmigen Abschnitt 5 verbunden ist.

Die mit Öffnungen versehene Lochmaskenelektrode 10 umfaßt eine den aktiven Teil darstellende Lochmaske 11, welche vorzugsweise aus einem dünnen (z. B. 0,1 bis 0,2 mm) Metallteil (z. B. Kupfer, Nickel, Eisen oder Stahl) besteht, welches einen positiven Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzt. Kaltgewalzter Stahl wird wegen seiner geringen Kosten und seiner Festigkeitseigenschaften bevorzugt. Alternativ kann die Lochmaske 11 auch aus einem mit Löchern versehenen Glas bestehen, das auf einer oder beiden Hauptflächen durch Metallisierung leitend gemacht ist. Die Lochmaske 11 ist entsprechend der Kontur der sphärischen Auftrefffläche 7 gewölbt. Jedoch kann der Abstand zwischen der Lochmaske 11 und der Auftrefffläche 7 an den äußeren Randabschnitten des Bildschirmes kleiner sein als an dessen zentralen Abschnitten, damit (wie bei der USA.-Patentschrift 31 09 116) Degruppierung bewirkende Strahlenabweichungen infolge dynamischer

Konvergenz kompensiert werden. Die Lochmaske 11 besitzt im wesentlichen eine rechteckige Form, die ähnlich, aber etwas kleiner ist als die der Auftrefffläche, und ist auf dem größten Teil ihrer Fläche mit zahlreichen Löchern 11a versehen. Die Lochmaske 11 ist einstückig mit einem axial gerichteten äußeren Rand 116 geformt, welcher über einen axial gerichteten Flansch 12a eines den Umfangsteil bildenden im wesentlichen rechteckigen, im Querschnitt L-förmigen Metallrahmens 12 übergeschoben und an diesen angeschweißt ist. Vorzugsweise ist der Rahmen 12 ebenfalls aus kaltgewalztem Stahl hergestellt. Die Dicke der beiden Flansche des Rahmens 12 beträgt normalerweise mindestens das Zehnfache der Dicke der Lochmaske 11, damit für diese eine angemessene Abstützung vorgesehen ist. Die Mittel zur Befestigung der Lochmaske im Röhrenkolben werden nachfolgend noch beschrieben.

Die Strahlelektronen zur Aktivierung der verschiedenfarbigen Leuchtstoffflecke des Bildschirmes werden von einem Drei-Elektronenstrahlen-Erzeuger 13 geliefert, der im Hals 3 des Röhrenkolbens angeordnet ist, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 25 95 548 beschrieben ist. Die für die Abtastbewegung der drei Elektronenstrahlen erforderlichen horizontalen und vertikalen Ablenkkräfte werden gleichzeitig von einem gemeinsamen Ablenkjoch 15 geliefert, das man als zwei Paare von elektromagnetischen Spulen auffassen kann, die jeweils rechtwinklig zueinander am Hals'3 angeordnet sind. Die Linie A-A in F i g. 1 stellt die »Ablenkebene« dar, bei der es sich um die Ebene handelt, in der die Achse jedes abgelenkten Strahles, nach hinten verlängert, die Nullachse dieses Strahles schneidet. Die axiale Lage der Ablenkebene ändert sich etwas bei Änderungen in der Strahlablenkung. Die beiden strichpunktierten Linien B zeigen den Schwerpunkt oder das theoretische Zentrum der drei Strahlen bei ihrer maximalen horizontalen Ablenkung von der Ablenkebene ab. Für eine 90°-Röhre (90° diagonal) beträgt der maximale horizontale Ablenkwinkel (zwischen den Linien B) etwa 78°, während der maximale vertikale Ablenkwinkel etwa bei 63° liegt.

Normalerweise ist die Lochmaskenelektrode innerhalb des Röhrenkolbens mittels mindestens drei und vorzugsweise mittels vier (für eine rechteckige Röhre) Blattfedern abgestützt, die an den Lochmaskenrahmen (oder an eine an den Rahmen angeschweißte Hakenplatte) angeschweißt und lösbar am Kolben befestigt sind, wobei die Blattfedern je ein Loch aufweisen, mit dem sie mit je einem in die Kolbenwand eingelassenen Metallzapfen im Eingriff stehen. Die üblichen Anordnungen erlauben eine radiale oder nach außen gerichtete Bewegung der Lochmaske bei thermischer Expansion, aber halten im übrigen die Lochmaske gegenüber der mosaikartigen Äuftrefffläche 7 in nur einer einzigen Stellung. Die drei verschiedenen Sätze von roten, grünen und blauen Leuchtstoffpunkten sind auf der Auftrefffläche 7 nach dem üblichen »Lichthaus«-Verfahren hergestellt, wobei eine entfernbare Maske als Schablone verwendet wird, um die entsprechenden Abschnitte der Schichten des lichtempfindlichen Leuchtstoffmaterials bloßzulegen. Nach diesem Verfahren wird ein Mosaik hergestellt, daß Dreiergruppen von rot-, grün- und blau-emittierenden Leuchtstoffpunkten 6 enthält, wobei der Flächenschwerpunkt jeder Dreiergruppe im wesentlichen mit einem der Löcher 11a fluchtet. Bei der Herstellung des Schirmes tritt natürlich keine nennenswerte Erwärmung der Lochmaske auf.

Wenn beim Betrieb der Farbbildröhre die Lochmaske 11 und ihr Rahmen 12 infolge Aufheizung durch Elektronenbeschuß expandieren, wird infolge der Fehlausrichtung zwischen den Löchern 11a und den Leuchtstoffpunkten 6 einerseits und den entsprechenden Elektronenbahnen andererseits beim dreifarbigen Bild des Bildschirms eine Farbunreinheit verursacht. Um eine solche Fehlausrichtung zu vermeiden oder auf ein Minimum herabzusetzen, ist die Lochmaskenelektrode 10 längs der Linien gemäß der Erfindung mittels Blattfedem gelagert, die während der bei Wärmeerzeugung durch Elektronenbeschuß nach außen gerichteten Expansionsbewegung der Lochmaske deren Verschiebung in Richtung zum Bildschirm hin bewirken.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Lochmaskenrahmen 12 mittels vier L-förmiger Blattfedern 19 lösbar an vier sich verjüngenden Metallzapfen 17 befestigt ist, die in die Innenwand des Kolbenteils 9 eingelassen oder sonstwie dauerhaft mit dieser verbunden sind. Die Zapfen 17 und Federn 19 sind vorzugsweise am der nahe am Mittelpunkt der Seiten des rechteckigen Kolbenteils 9 angeordnet, wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. Jede Feder 19 umfaßt zumindest einen bimetallischen kurzen Grundabschnitt 19a und einen langen Federschenkel 196. Die-.

se Feder 19 kann als L-förmiger Streifen aus Federmaterial hergestellt sein, wobei ein rechteckiger Streifen aus einem andersartigen Metall mit dem kurzen Schenkel unter Bildung des bimetallischen Grundabschnittes 19a verbunden ist. Alternativ kann die gesamte Feder 19 aus federndem, bimetallischem Blechmaterial hergestellt sein. Der lange Schenkel 196 ist in einem spitzen Winkel zur Ebene des Grundabschnitts 19a längs einer Linie 19c nach außen gebogen und mit einem Loch 19d versehen, welches, wie gezeigt, unrund sein kann, um einen lösbaren Eingriff am Zapfen 17 zu erreichen. Der Grundabschnitt 19a der Feder 19 ist, z. B. an den Punkten 25, an den Flansch 12a des Rahmens 12 angeschweißt, wobei die Lochmaske 11 in der richtigen Lage gegenüber dem Bildschirm angeordnet wird. Der Grundabschnitt 19a ist bereits bei seiner Fertigung mit einer Abwinklung längs einer Linie 26 versehen, um den ursprünglichen Spielraum zwischen dem Hauptteil des Grundabschnitts und dem Flansch 12a zu schaffen, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Die Materialien für den bimetallischen Grundabschnitt 19a sind derart gewählt, daß sich dessen unteres Ende bei Erwärmung einwärts in Richtung auf den Rahmen 12 bewegt, wie durch den Pfeil 27 in F i g. 3 angezeigt ist. Folglich muß also der Temperaturkoeffizient der am Rahmen anliegenden Metallschicht kleiner sein als der Koeffizient der anderen Metallschicht. Beispielsweise kann die am Rahmen anliegende Metallschicht aus Invar bestehen, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient nahezu Null ist, während die andere Schicht aus Federstahl bestehen kann.

Wenn beim Betrieb der in den F i g. 1 und 4 gezeigten Röhre sich die Lochmaskenelektrode 10 infolge Elektronenbeschusses aufheizt, erwärmt sich durch Wärmeleitung oder Wärmebestrahlung vom Rahmen 12 her auch der bimetallische Abschnitt 19a und bewegt sich in Richtung des Pfeiles 27. Dies bewirkt, zum Teil auf Grund der Abkröpfung des Schenkels 196, eine Kraft auf den Zapfen 17 in Richtung des Pfeiles 29. Qa das Loch 19c/ durch den Zapfen 17 an dem Kolbenteil 9 lagefixiert ist, ergibt sich als Endergebnis eine Bewegung des frei beweglichen bimetallischen Abschnitts der Feder 19 und des Rahmens 12 in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in Richtung auf den Bildschirm,

wenn sich die Lochmaske nach außen hin ausdehnt. Die Form der Feder 19 und die thermischen Koeffizienten des bimetallischen Grundabschnittes 19.7 werden derart gewählt, daß die resultierende Bewegung der Löcher 11a am Rand der Lochmaske 11, über den normalen Betriebstemperaturbereich der Röhre hinweg, im wesentlichen längs der maximalen Auslenkbahn des Strahles (B in Fi g. 1) verläuft, so daß eine Fehlausrichtung der Öffnungen und der zugeordneten Leuchtstoffpunkte mit den entsprechenden Elektronenbahnen auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine gegenüber den F i g. 1 bis 4 abgewandelte Ausführungsform, bei der die Torsion in der Blattfeder, welche eine Bewegung der Lochmaske in Richtung auf den Bildschirm bewirkt, durch die Ausdehnung des Lochmaskenrahmens nach außen hervorgerufen wird, statt durch die Aufheizung eines Bimetallteiles. Der Lochmaskenrahmen 12 ist mittels Blattfedern 33 an den Zapfen 17 des Röhrenkolbens abgestützt. Jede Blattfeder 33 umfaßt einen Endabschnitt 33a, der an den Rahmen 12 angeschweißt ist, einen Endabschnitt 330 mit einem Loch 33c, das im Eingriff mit einem Zapfen 17 steht, und einen Kröpfungsabschnitt 33c/, der gegenüber den Endabschnitten 33a und 336 längs der Linien 35 und 37 in einem solchen Winkel zu einer Ebene, die durch die Röhrenachse und die Feder 33 verläuft, abgebogen ist, daß- eine nach außen gerichtete Expansion des Rahmens 12 dem ■Endabschnitt 336 eine Kraftkomponente in Richtung des Pfeiles 39 in F i g. 5 aufzwingt. Infolgedessen muß sich der freie Rahmen 12 mit der Lochmaske 11 zum Schirm hin bewegen, und zwar mit einer zum Pfeil 39 entgegengesetzten Richtungskomponente. Vorzugsweise sind die Abbiegungen längs der Linien 35 und 37 in der Feder 33 derart, daß nach dem Einbau der Lochmaske im Kolben die Endabschnitte 33a und 336 in im wesentlichen parallelen Ebenen liegen. Die Abkröpfungslinien 35 und 37 verlaufen in einem Winkel θ von wesentlich weniger als 90°, z. B. 45°, zu der Verbindungslinie zwischen den Befestigungsstellen der Endabschnitte 33a, 336, wobei der am Röhrenkolben lagefixierte Endabschnitt 336 näher der Bildschirmseite liegt als der bewegliche Endabschnitt 33a, falls die Abkröpfwinkel wie beim Ausführungsbeispie! (s. Fig.6) kleiner als 90° sind. Bei Abkröpfwinkeln von mehr als 90° würde der bewegliche Endabschnitt 33a näher der Bildschirmseite liegen.

Die F i g. 7 bis 10 zeigen zwei Ausführungsformen, bei denen jede Blattfeder 51 wirkungsmäßig an gegenüberliegenden Enden gelenkig mit dem Lochmaskenrahmen 12 und der Röhrenkolbenkappe 9 verbunden ist, und jeder Feder besondere Mittel zur Erzeugung einer Lochmaskenbewegung in Richtung auf den Bildschirm (bei radialer Ausdehnung der Lochmaske) zugeordnet sind. Bei der Ausführungsform nach den Fi g. 7 und 8 ist eine Blattfeder 51 an einem Ende 51a drehbar mit dem Rahmen 12, z. B. mittels eines Niets 53, verbunden und besitzt am anderen Ende 516 ein , Loch 51c, welches einen Zapfen 17 des Kolbenteils 9 aufnimmt. Die Feder 51 ist ursprünglich längs einer Linie 51c/so stark abgebogen, daß das Loch 51c, bzw. das Ende 516 sicher im Eingriff mit dem Zapfen 17 gehalten wird. Ein länglicher Bimetallstreifen 55 ist mit einem Ende 55a an den radialen Flansch 126 des Rahmens 12 und mit dem anderen Ende 556 an den Rand des Endes 516 der Feder 51 angeschweißt. Die Metalle des Bimetallstreifens 55 sind derart gewählt, daß bei Erwärmung des Streifens die Lochmaskenelektrode durch das Ende 55a nach oben (in F i g. 7) bewegt wird. Das andere Ende 556 wird vom Zapfen 17 festgehalten. Somit wird eine Verlagerung der Lochmaskenelektrode zum Bildschirm hin bewirkt, wenn sich die Lochmaskenelektrode radial ausdehnt.

In den Fig.9 und 10 ist eine Blattfeder 51 gelenkig an den Rahmen 12 und den Zapfen 17 angeschlossen, wie bei den F i g. 7 und 8. Die gewünschte Verlagerung der Lochmaskenelektrode zum Bildschirm hin in Abhängigkeit von einer nach außen gerichteten Expansion der Lochmaskenelektrode wird hier durch einen abgeschrägten Block oder Keil 57 erzeugt, der an den Flansch 12a des Rahmens 12 angeschweißt ist. Der Keil 57 weist eine geneigte Fläche 57a auf, welche am oberen Rand des Endes 516 der Feder 5t angreift. Die Oberfläche 57a sollte im wesentlichen parallel zur Hauptablenkbahn B sein, so daß sich die Lochmaskenelektrode bei einer Aufweitung ihres Randes längs dieser Bahn verlagert. Eine Rückhalte-Blattfeder 59, die an den Rahmen 12 angeschweißt ist, greift am unteren Rand des Endes 516 der Feder 51 an und hält die Feder in Berührung mit der Keilfläche 57a.

Wenn beim Betrieb der Bildröhre sich die Lochmaske 11 und ihr Rahmen 12 infolge der durch.Elektronenbeschuß erzeugten. Wärme ausdehnen, ergibt sich durch die Fehlausrichtung der Öffnungen 11a und der Leuchtstoffpunkte 6 mit den entsprechenden Elektronenbahnen eine Farbenunreinheit beim dreifarbigen Bild. Um eine solche Fehlausrichtung zu vermeiden oder auf ein Minimum herabzusetzen, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Lochmaskenelektrode 10 durch eine Einrichtung mit Blattfedern und birnetallischen Teilen befestigt, welche die Lochmaske in Richtung auf den Bildschirm verlagern, wenn sie sich durch die bei Elektronenbeschuß erzeugte Wärme nach außen ausdehnt.

Die F i g. 1, 2, 11,12 und 13 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Lochmaskenrahmen 12 lösbar auf vier Metallzapfen 17 gelagert ist, die in die Innenwand des Kolbenteils 9 eingelassen oder sonstwie mit diesem dauerhaft verbunden sind. Der Rahmen 12 ist hierbei über vier L-förmige Blattfedern 19' und vier bimetallische Grundplatten 21 abgestützt. Vorzugsweise sind die Zapfen 17, Federn 19' und Platten 21 an oder nahe an den Mittelpunkten der Seiten des rechteckigen Kolbenteils 9 angeordnet, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Jede Feder 19' umfaßt einen Grundabschnitt oder kurzen Schenkel 19a' und einen langen Schenkel 196'. Der lange Schenkel 196' ist unter einem spitzen Winkel aus der Ebene des Grundabschnitts 19a' längs der Linie 19c¹ (F i g. 13) nach außen abgebogen und mit einem Loch 19</ versehen, das unrund sein kann, wie gezeigt, und das zur lösbaren Anbringung am Zapfen 17 dient. Jede Grundplatte ist mit zwei im wesentlichen flachen Befestigungsabschnitten 21a und 216 versehen, die einstückig über einen Expansionsbügel oder gefalteten Abschnitt 21c verbunden sind, welcher mit gleichbleibender Höhe über die Befestigungsabschnitte ragt. Der obere Befestigungsabschnitt 21a ist, z. B. an den Punkten 23, an den Flansch 12a des Rahmens 12 angeschweißt, wobei der Abschnitt 21c im wesentlichen parallel zum Rahmen liegt (F i g. 11). Der untere Teil des Grundabschnitts 19a' der Feder 19' ist, z. B. an den Punkten 25, an den unteren Abschnitt 216 der Platte 21 angeschweißt, wobei die Lochmaske in richtiger Lage zum Bildschirm angeordnet ist. Die Grundplatte 21 kann an einem Ende einen Haken 21c/aufweisen, der zur Aufnahme eines Endabschnittes 19^ der Feder 19'

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geeignet ist, um die Federgruppe vor dem Schweißvorgang beim Zusammenbau an der Grundplatte zu halten.

Das Material für die bimetallische Grundplatte 21 ist derart gewählt, daß bei Erwärmung der untere Abschnitt 2ib sich einwärts in Richtung auf den Rahmen 12 bewegt, wie insgesamt durch den Pfeil 27 in F i g. 11 angedeutet ist. Infolgedessen muß er Temperaturkoeffizient der am Rahmen anliegenden Metallschicht kleiner sein als der der anderen Metallschicht. Beispielsweise kann die dem Rahmen nächste Metallschicht aus Invar (36% Ni, 64% Fe) bestehen, dessen Temperaturkoeffizient nahezu Null ist, während die andere Schicht aus einem Metall von der Zusammensetzung 22% Ni, 3% Cr und 75% Fe bestehen kann.

Wenn sich im Betrieb der in den F i g. 1, 2, 11 bis 13 gezeigten Röhre die Lochmaskenelektrode 10 durch Elektronenbeschuß erwärmt, erwärmt sich ebenfalls durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung vom Rahmen 12 aus die bimetallische Platte 2t und öffnet sich der Abschnitt 21c, welcher eine Abwärtsbewegung des unteren Abschnittes 216 und ebenfalls des damit verbundenen Schenkels 19a' der Feder 19' in der Richtung etwa des Pfeiles 27 bewirkt. Hierdurch wirkt eine nach unten gerichtete Kraftkomponente mittels der Feder 19' auf den Zapfen 17 in Richtung des Pfeiles 29 (Fig. 12). Diese Kraft wird" durch die Neigung des Schenkels 196' gegenüber der Ebene des Grundabschnitts 19a' verstärkt. Da das Loch 19c/ "durch den Zapfen 17 an dem Kolbenteil 9 lagefixiert ist, stellt sich als Endergebnis der Bewegung des bimetallischen Abschnittes 21 b relativ zum Rahmen eine Bewegungskomponente der Lochmaskenelektrode 10 in entgegengesetzter Richtung ein, d. h. in Richtung auf den Bildschirm, wenn sich die Lochmaske nach außen hin ausdehnt. Die Form der Federn 19' und die thermischen Koeffizienten der bimetallischen Grundplatte 21 sind derart gewählt, daß die resultierende Bewegung der Löcher 11a am Rand der Lochmaske, über den normalen Betriebstemperaturenbereich der Röhre, im wesentlichen längs der maximalen Ablenkbahn (B in Fig. 1) verläuft, damit eine Fehlausrichtung der Öffnungen gegenüber den zugeordneten Leuchtstoffpunkten auf ein Minimum herabgesetzt wird.

F i g. 14 zeigt ein Schaubild, in welchem die durch die Ausdehnung der Lochmaske 11 bewirkte Verzerrung für die ersten neunzig Betriebsminuten dargestellt ist. Die Ordinate gibt die radiale Verlagerung der Elektronen-Auftreffstellen, hervorgerufen durch die radiale Verlagerung der Löcher lla, gegenüber den Leuchtstoffpunkten 6 des Bildschirmes in Mikron an, und zwar zu verschiedenen Zeiten nach Einschalten der Röhre, wobei die Messungen an vorbestimmten Punkten einer rechteckigen 25-Zoll-Röhre mit 90° Ablenkung bei einem Farbfernsehempfänger erfolgten. Die Messungen wurden an acht Punkten auf einem Kreis mit etwa 18 cm Radius an den Stellen: Zwölf Uhr, ein Uhr dreißig, drei Uhr usw. nach F i g. 2 durchgeführt. Der Ordinatenwert eines jeden Punktes auf den Kurven in F i g. 14 ist der Mittelwert der acht Messungen zu einer bestimmten Zeit. Ein positiver Ordinatenwert zeigt eine nach außen gerichtete Verlagerung der Elektronen-Auftreffstellen, und ein negativer Ordinatenwert zeigt eine einwärts erfolgte Verlagerung an. Die gestrichelte Kurve C zeigt die mittlere Verschiebung der Auftreffstellen während der ersten neunzig Betriebsminuten einer Röhre, deren Lochmaske mittels vier üblieher Blattfedern im Kolben gelagert ist. Die Kurve C zeigt zunächst eine geringe negative Verschiebung von etwa 9 Mikron, an die sich eine positive Verschiebung hinauf bis zu etwa 30 Mikron anschließt. Die anfängliche negative Verschiebung rührt von einer anfänglichen Auswölbung der sphärischen Lochmaske 11 in Richtung auf den Schirm her, da die dünne Lochmaske 11 sich während der ersten fünf Betriebsminuten schneller aufheizt als der dicke Rahmen 12. Nach etwa fünfzehn Betriebsminuten übersteigt die Ausdehnung des Rahmens 12 die anfängliche Auswölbung der Lochmaske 11 und erbringt die nachfolgende positive Verschiebung der Elektronen-Auftreffstellen.

Die ausgezogene Kurve D in F i g. 14 zeigt die mittlere Verschiebung der Auftreffstellen bei dem Radius von 18 cm während der ersten neunzig Betriebsminuten für eine ähnliche Röhre, deren Maskenelektrode mittels vier bimetallischer Platten 21 und vier Blattfedern 19 in der Form nach den F i g. 1, 2 und 11 bis 13 gelagert ist. Die maximale positive oder negative Ver-Schiebung blieb immer kleiner als acht Mikron, was durchaus innerhalb der 12,5 Mikron-Verzerrung liegt, die gewöhnlich zugelassen werden kann, da diese noch keine merkliche Farbenauflösung beim betrachteten Bild erbringt. Der negative Kurventeil nach etwa fünf-

zig Minuten ergibt sich aus einer geringen Überkompensation, d. h., die Lochmaske ist bei ihrer radialen Ausdehnung zu stark zürn Bildschirm hin verlagert worden. Die Untersuchungen wurden nur für die ersten neunzig Minuten durchgeführt, da hiernach die Temperatur der Lochmaske konstant bleibt. .

Die F i g. 15, 16 und 17 zeigen eine abgewandelte bimetallische Platte 31, die an Stelle der Platte 21 bei der Ausführungsform nach den F i g. 1, 2 und 11 bis 13 verwendet werden kann. Die Platte 31 weist zwei im wesentlichen flache Befestigungsabschnitte 31a und 316 auf, die einstückig über einen Expansionsbügel oder gefalteten Abschnitt 31c miteinander verbunden sind. Während dieser Bügel bei der Ausführungsform nach Fig. 13 gleichbleibende Höhe aufwies, ändert sich die Höhe des Abschnitts 31c von einem Maximum an einem Ende bis auf im wesentlichen Null am anderen Ende, wie aus F i g. 17 zu ersehen ist. Wenn diese abgewandelte Grundplatte 31 an Stelle der Grundplatte 21 bei der Ausführungsform nach den F i g. 1, 2 und 11 bis 13 verwendet wird, dann wird die Feder 19' gezwungen, sich etwas im Uhrzeigersinn in F i g. 12 zu drehen, wodurch die Verlagerung des Loches 19c/ gegenüber dem Rahmen in Richtung des Pfeiles 29 weiterhin verstärkt wird.

Die F i g. 15 bis 17 zeigen ferner einen abgewandelten Haken 31c/an der Platte 31, der aus dem Abschnitt 31 b ausgestanzt ist und seitlich statt in Längsrichtung der Platte weist. Die bimetallischen Grundplatten 21 und 31 sind vorzugsweise mit quer statt längs zur längliehen Platte verlaufender Walzrichtung geformt, in welchem Falle sich der Haken 31c/ leichter als der Haken 21c/herstellen läßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Farbbildwiedergabe mit einem Kolbenteil, der einen Mosaikleuchtschirm und eine Lochmaskenelektrode, die einen Umfangsteil und einen aktiven Teil aufweist, enthält, und mit einer Anordnung zur Kompensation der Wärmeausdehnung der Lochmaskenelektrode, welche biegsame, fest am Umfangsteil angebrachte, zwischen ihren Enden einen abgebogenen Teil aufweisende Befestigungsglieder enthält, die bei Erwärmung des aktiven Teiles der Lochmaskenelektrode diesen in Richtung auf den Mosaikleuchtschirm verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsglieder jeweils durch eine zur lösbaren Befestigung der Lochmaskenelektrode am Kolbenteil dienende Blattfeder gebildet sind, die am einen Ende unlösbar mit dem Umfangsteil und am anderen Ende leicht lösbar mit dem Kolbenteil verbunden ist, und daß zur Verschiebung eine der folgenden Maßnahmen vorgesehen ist:

a) die Blattfedern (33) haben einen Kröpfungsabschnitt (33c/) unter einem Winkel bezüglich der Verbindungslinie der Befestigungsstellen der Endabschnitte (33a, 336) der Blattfeder, der wesentlich von 90° verschieden ist und die Verschiebung durch Torsion bewirkt (Fig. 5.und 6);

b) die Blattfeder (51) ist am einen Ende schwenkbar am Umfangsteil befestigt und greift mit dem anderen Ende an einem am Umfangsteil (12) angebrachten Keil (57) an (F i g. 9 und 10),

c) ein Bimetallglied, das in dem mit der Lochmaskenelektrode (10) verbundenen Endabschnitt der Blattfeder (19) enthalten ist (19a in F i g. 3 und 4), oder aus einem länglichen Bimetallstreifen (55) besteht, der mit dem einen Ende (55;;) an der Lochmaskenelektrode (10) und mit dem anderen Ende am lösbaren Ende der Blattfeder befestigt ist (F i g. 7 und 8) oder das zwischen der Blattfeder (19') und dem Umfangsteil (12) angeordnet ist (Fig. 11 bis 16) und einen Expansionsbügel (21 c, 31 c) enthält.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 (Alternative C), dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundplatte (21, 31) aus Bimetallblech vorgesehen ist, die zwei Befestigungsabschnitte (21a, 2l£>, 31a, 3ib) aufweist, welche über einen den Expansionsbügel bildenden Abschnitt (21c, 31c) miteinander verbunden sind, und daß der eine Befestigungsabschnitt (21a, 316) an der Lochmaskenelektrode und der andere Befestigungsabschnitt (21£>, 31£>) am Ende der Blattfeder (19') befestigt ist.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (21) eine längliche, rechteckige Platte ist, daß eine Längsfalte von U-förmigem Querschnitt den Expansionsbügel bildet und daß die Grundplatte derart an der Lochmaskenelektrode befestigt ist, daß die Längsfalte sich im wesentlichen parallel zur Ebene der Lochmaskenelektrode erstreckt (F i g. 12 bis 17).

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Längsfalte über den Befestigungsabschnitten (21a, 2\b) im wesentlichen über ihre ganze Länge gleich ist (F i g. 12, 13).

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Falte über den Befestigungsabschnitten (31a, 316) sich von einem Maximum an einem Ende bis nahezu auf Null am anderen Ende verringert (F i g. 15 bis 17).

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (19) derart an der Grundplatte (21) befestigt ist, daß die Längsachse der Blattfeder etwa parallel zur Ebene der Lochmaskenelektrode verläuft (F i g. 11 bis 13).

7. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenabschnitt (Schenkel 196') der Blattfeder (19') in einem spitzen Winkel zur Grundplatte (21) nach außen weist (F i g. 13).

8. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (31) einen Haken (21c/, 31c/) aufweist, welcher ein Ende der Blattfeder (19') in Berührung mit der Grundplatte hält.