DE1762984B1

DE1762984B1 - Kathodenstrahlroehre zur Farbbildwiedergabe

Info

Publication number: DE1762984B1
Application number: DE19701762984D
Authority: DE
Inventors: Morrell Albert Maxwell; Shrader Terry Monroe
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1965-07-16
Filing date: 1970-11-13
Publication date: 1971-11-18
Also published as: SE324383B; GB1139748A; BE684248A; US3803436A; DK122917B; DE1462936A1; DK124907B; DE1462936B2; NL6610027A; AT278917B; ES329099A1; NL144114B; US3330980A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre »Leuchttürme-Verfahren nacheinander die drei Sätze zur Farbbildwiedergabe mit einem Kolbenteil, dessen von verschiedenfarbig emittierenden Leuchtstoff-Frontplatte einen elektronenempfindlichen mosaik- punkten aufbringen zu können). Der Betrag der raartig belegten Schirm trägt, und mit einer im Kolben- dialen Fehlausrichtung der Elektronen-Leuchtflecke teil in der Nähe des Schirmes montierten Lochmas- 5 relativ zu den gewollten elementaren Farbleuchtstoffkenelektrodenanordnung, die eine in einem kritischen punkten, hervorgerufen durch die thermische Aus-Abstand vom Schirm angeordnete Lochmaske auf- dehnung der Lochmaske beim Betrieb der Röhre, weist, die aus einem Werkstoff besteht, der sich bei liegt bei dieser Röhre zwischen 25 und 51 Mikron Erwärmung ausdehnt. auf einem Kreis von etwa 18 cm Radius. Es wurde

Bei Kathodenstrahlröhren der hier behandelten io festgestellt, daß die bisher vorgeschlagenen Tempe-

Art hängt die Genauigkeit, mit der die Elektronen raturkompensationseinrichtungen für rechteckige

die einzelnen Elementarflächen des Bildschirms tref- Röhren mit größerem Ablenkwinkel nicht befriedi-

fen, in einem starken Maß von der Genauigkeit ab, gend sind.

mit der die Lochmaskenöffnungen während des Be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

triebes der Röhre auf die Elementarflächen des Bild- 15 Einrichtung zur Verschiebung der Lochmaske zum

schirmes ausgerichtet sind. Bei einer Farbbildröhre Bildschirm bei Erwärmung anzugeben, die besser als

kann demgemäß, falls sich die Lochmaske auf Grund die beschriebene bekannte Einrichtung insbesondere

thermischer Einflüsse, die durch das Auftreffen des bei rechteckigen Röhren mit großem Ablenkwinkel

oder der Elektronenstrahlen auf die Lochmaske her- gewährleistet, daß sich die Löcher der Maske stets

vorgerufen werden, ausdehnen sollte, die sich erge- 20 genau mit den Elementarflächen des Bildschirms

bende Fehlausrichtung zwischen den Lochmasken- decken.

Öffnungen und den elementaren Farbflächen bewir- Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Katho-

ken, daß die oder einige der Strahlenelektronen auf denstrahlröhre der eingangs genannten Art mit der

andere elementare Farbflächen auftreffen als auf die, Lochmaske ein Bimetallglied verbunden ist, welches

auf welche sie eigentlich auftreffen sollen. 25 zur Kompensation der Wärmedehnung der Loch-

Es ist bereits bekannt, zur Kompensation dieser maske den Abstand der Lochmaske vom Schirm ändert.

Deckungsfehler die Lochmaske so aufzuhängen, daß Vorzugsweise ist die Lochmaske im Röhrenkolben

bei einer radialen Ausdehnung der Lochmaske in- und nahe dem Rasterschirm mittels einer Einrich-

folge Erwärmung sich ihr Abstand vom Schirm ver- tung angebracht, welche eine Grundplatte aus Bi-

mindert. 30 metallblech umfaßt, die zwei im wesentlichen flache

Aus der deutschen Patentschrift 964 064 (USA.- Befestigungsabschnitte aufweist, die über einen ExPatentschrift 2 795 717) ist zur Kompensation der pansionsbügel verbunden sind, wobei einer der Bethermischen Ausdehnung der Lochmaske eine be- festigungsabschnitte an die Lochmaske angeschloswegliche Befestigung der Lochmaske innerhalb des sen ist. Die Einrichtung umfaßt ferner eine längliche Röhrenkolbens bekannt, welche aus drei mit der 35 Blattfeder, welche mit einem Ende am Röhrenkolben Peripherie der Lochmaske verbundenen Trägern be- und mit dem anderen Ende an dem anderen Befestisteht, die auf geneigten, am Röhrenkolben ange- gungsabschnitt befestigt ist. Die Blattfeder ist vorbrachten Führungen gleiten. Aus der USA.-Patent- zugsweise lösbar am Röhrenkolben angebracht, daschrift 2 795 718 ist auch die Verwendung einer Viel- mit die Lochmaske schnell entfernt und zwischen zahl von flexiblen Gelenken bekannt, welche die 40 den aufeinanderfolgenden Abschirmvorgängen wäh-Lochmaske mit einem Tragrahmen verbinden, oder rend der Herstellung der Röhre wieder eingebaut eines drehbar gelagerten Kniehebels, welcher glei- werden kann. Im Falle von rechteckigen Röhren tend an der Lochmaske angreifende Arme besitzt. werden vorzugsweise vier derartige, temperaturkom-Diese bekannten Kompensationseinrichtungen, bei pensierende Befestigungseinrichtungen für die Lochdenen sich die Maske bei radialer Ausdehnung zum 45 maske verwendet, wobei jeweils eine am oder nahe Mosaikschirm der Bildröhre verschiebt, sind haupt- beim Mittelpunkt jeweils einer Seite angeordnet ist.
sächlich zur Verwendung bei kreisförmigen Loch- Die Erfindung wird im folgenden an Hand mehmasken in runden Röhren von mäßiger Größe und rerer in der Zeichnung dargestellter Beispiele bemäßigem Ablenkwinkel bestimmt. schrieben. Es zeigt

Der Betrag der Fehl ausrichtung der Öffnungen in- 50 Fi g. 1 in einem Längsschnitt gemäß der Linie 1-1 folge thermischer Expansion der Lochmaske ist bei in F i g. 2 eine rechteckige Dreistrahlen- und Dreirunden 21-Zoll-Farbbildröhren mit 70° Ablenkwin- farben-Bildröhre mit Lochmaske und einem mit kel, z.B. der Röhre RCA21FB22-A, so klein, daß Leuchtstoffpunkten versehenen Bildschirm, deren geer zugelassen werden kann, weshalb hierbei zur Zeit wölbte Lochmaske entsprechend den verschiedenen keine Temperaturkompensation vorgesehen wird. 55 Ausführungsbeispielen der Erfindung gelagert ist,
Das Problem wird jedoch ernster bei 90°-Röhren, Fi^. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 in z.B. den Röhren 19EYP22 und 25AP22A, da Fig. 1,

bei diesen die Ablenkung größer ist und sie eine F i g. 3 in einem vergrößerten Axialschnitt eine

rechteckige Röhrenform besitzen. Bei der Farbbild- Ausbildung der Lochmaskenbefestigungseinrichtung

röhre RCA 25AB22A ist eine rechteckige Loch- 60 nach Fig. 1,

maske aus kaltgewalztem Stahl mittels vier Blatt- F i g. 4 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt federn in einer rechteckigen Röhrenkappe angeord- gemäß der Linie4-4 in Fig. 3, die Befestigungseinnet, wobei die Blattfedern jeweils mit einem Ende an richtung nach F i g. 3,

eine Seite des Lochmaskenrahmens angeschweißt F i g. 5 in einer Darstellung ähnlich wie in F i g. 4

sind und an ihrem anderen Ende ein Loch aufweisen, 65 eine gegenüber dieser abgewandelten Ausf ührungs-

mit welchem sie mit einem Zapfen an der Kappe des form,

Röhrenkolbens im Eingriff stehen (damit man die F i g. 6 eine Bodenansicht auf die Ausführungs-

Lochmaske entfernen kann, um nach dem üblichen form nach F i g. 5,

F i g. 7 eine Darstellung ähnlich wie F i g. 3 einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 8 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt gemäß der Linie 8-8, die Befestigungseinrichtung nach Fig. 7,

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

Fig. 10 in einer Darstellung ähnlich Fig. 4 eine weitere Ausführungsform,

Fig. 11 eine Bodenaufsicht auf die Ausführungsform nach F i g. 10,

Fig. 12 in einer Seitenansicht ähnlich Fig. 11 eine gegenüber dieser abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 13 in einer Ansicht ähnlich wie Fig. 3 eine Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 12,

F i g. 14 in einem Schnitt ähnlich F i g. 2 eine rechteckige Farbbildröhre mit einer Dreipunkt-Lagerung der Lochmaske gemäß der Erfindung,

Fig. 15 in einer Ansicht ähnlich Fig. 4 eine der Lochmaskenbefestigungseinrichtungen nach Fig. 14,

Fig. 16 in einem vergrößerten Axialschnitt gemäß der Linie 16-16 in Fig. 18 eine weitere Ausbildung derLochmaskenbefestigungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 17 in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt gemäß der Linie 17-17 in Fig. 18, die Befestigungseinrichtung nach F i g. 16,

Fig. 18 eine Bodenansicht der Befestigungseinrichtung nach den Fig. 16 und 17,

Fi g. 19 ein Diagramm, das die radiale Verzerrung der Lochmaskenelektrode während der Aufheizzeit der Röhre nach den Fig. 1, 2 und 16 bis 18 zeigt, und die

Fig. 20, 21 und 22 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, welche durch den Hals 3 und den trichterförmigen Abschnitt 5 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 9 a angebracht sind, welche im vorliegenden Falle das stirnseitige Ende oder das Fenster der Röhre bildet. Die Auftreff fläche 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 9fl bildet den Hauptteil einer napfförmigen Kolbenkappe 9, welche mit ihrer Seitenwand 9 b dicht mit dem trichterförmigen Abschnitt 5 verbunden ist.

Die mit öffnungen versehene Abdeckelektrode 10 für den Rasterschirm 6 umfaßt eine 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 Lochmaskeil 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 3 109 116 vom Epstein u. a., Degruppierung bewirkende Strahlabweichungen 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 11 α versehen. Die Lochmaske 11 ist einstückig mit einem axial gerichteten äußeren Rand 11 b geformt, welcher über einen axial gerichteten Flansch 12 a eines im wesentlichen rechteckigen, im Querschnitt L-förmigen Metallrahmens 12 übergeschoben und an diesem angeschweißt ist. Vorzugsweise ist der Rahmen 12 ebenfalls aus kaltgewalztem Stahl hergestellt. Die Dicke der beiden Flansche des Lochmaskenrahmens 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 Strahlenelektronen zur Aktivierung der verschiedenfarbigen Leuchtstoffflecke des Bildschirmes 6 werden von einem Drei-Elektronenstrahlen-Erzeuger 13 geliefert, der im Hals 3 des Röhrenkolbens angeordnet ist, wie z. B. in der USA.-Patentschrift 2595 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 Ablenkachse 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 Lochmaske 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 Auftrefffläche 7 in nur einer einzigen Stellung. Die drei verschiedenen Sätze von roten, grünen und bläuen Leuchtstoffpunkten sind auf der Auftrefffläche 7 nach dem üblichen »Leuchturm«-Verfahren her-

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gestellt, wobei eine entfernbare Maske als Schablone dehnungskoeffizient nahezu Null ist, während die verwendet wird, um die entsprechenden Abschnitte andere Schicht aus Federstahl bestehen kann, der Schichten des lichtempfindlichen Leuchtstoff- Wenn beim Betrieb der in den F i g. 1 und 4

materiales bloßzulegen. Nach diesem Verfahren wird gezeigten Röhre sich die Lochmaskenelektrode 10 ein Mosaik hergestellt, das Dreier von rot-, grün- 5 infolge Elektronenbeschusses aufheizt, erwärmt sich und blau-emittierenden Leuchtstoffpunkten 6 enthält, durch Wärmeleitung oder Wärmebestrahlung vom wobei der Flächenschwerpunkt eines jeden Dreiers Rahmen 12 her auch der bimetallische Abschnitt 19 α im wesentlichen mit einer der Lochmaskenöffnungen und bewegt sich in Richtung des Pfeiles 27. Dies 11a fluchtet. Bei der Herstellung des Schirmes tritt bewirkt, zum Teil auf Grund der Abkröpfung des natürlich keine nennenswerte Erwärmung der Loch- io Schenkelabschnittes 19 b, eine Kraft auf den Zapfen maske auf. 17 in Richtung des Pfeiles 29. Da das Loch 19 d

Wenn beim Betrieb der Farbbildröhre die Loch- durch den Zapfen 17 an der Kolbenkappe 9 lagemaske 11 und ihr Rahmen 12 infolge Aufheizung fixiert ist, ergibt sich als Endergebnis eine Bewegung durch Elektronenbeschuß expandieren, wird infolge des frei beweglichen bimetallischen Abschnitts der der Fehlausrichtung zwischen den Löchern 11 α und 15 Feder 19 und des Rahmens 12 in der entgegengesetzden Leuchtstoffpunkten 6 einerseits und den ent- ten Richtung, d. h. in Richtung auf den Bildschirm, sprechenden Elektronenbahnen andererseits beim wenn sich die Lochmaske nach außen hin ausdehnt, dreifarbigen Bild des Bildschirmes eine Farbunrein- Vorzugsweise werden die Form der Feder 19 und heit verursacht. Um eine solche Fehlausrichtung zu die thermischen Koeffizienten des bimetallischen vermeiden oder auf ein Minimum herabzusetzen, 20 Grundabschnittes 19 α derart gewählt, daß die resulist die Lochmaskenelektrode 10 gemäß einer Aus- tierende Bewegung der Lochmaskenöffnungen 11a führungsform der Erfindung mittels Blattfedern ge- am Rand der Lochmaske 11, über den normalen lagert, die während der bei Wärmeerzeugung durch Betriebstemperaturenbereich der Röhre hinweg im ^ Elektronenbeschuß nach außen gerichteten Expan- wesentlichen längs der maximalen Auslenkbahn des sionsbewegung der Lochmaske deren Verschiebung 25 Strahles (B in Fi g. 1) verläuft, so daß eine Fehlin Richtung zum Bildschirm hin bewirken. ausrichtung der Öffnungen und der zugeordneten Die F i g. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der Leuchtstoffpunkte mit den entsprechenden Elektro-Erfindung, bei welcher der Lochmaskenrahmen 12 nenbahnen auf ein Minimum herabgesetzt wird, mittels vier L-foranger Blattfedern 19 lösbar an vier Die F i g. 5 und 6 zeigen eine gegenüber den sich verjüngenden Metallzapf en 17 befestigt ist, die 30 Fig. 1 bis 4 abgewandelte Ausführungsform, bei in die Innenwand der Kolbenkappe 9 eingelassen der die Torsion in der Blattfeder, welche eine Be- oder sonstwie dauerhaft mit dieser verbunden sind. wegung der Lochmaske in Richtung auf den BiId-Die Zapfen 17 und Federn 19 sind vorzugsweise am schirm bewirkt, durch die Ausdehnung des Lochoder nahezu am Mittelpunkt der Seiten der recht- maskenrahmens nach außen hervorgerufen wird, eckigen Kappe angeordnet, wie aus F i g. 2 zu ersehen 35 statt durch die Aufheizung eines Bimetallteiles. Der ist. Jede Feder 19 umfaßt zumindest einen bimetalli- Lochmaskenrahmen 12 ist mittels Blattfedern 33 an sehen Grundabschnitt oder kurzen Schenkel 19 a und den Zapfen 17 des Röhrenkolbens abgestützt. Jede einen langen Federschenkel 196. Diese Feder 19 Blattfeder 33 umfaßt einen Endabschnitt 33 α, der an kann als L-förmiger Streifen aus Federmaterial her- den Rahmen 12 angeschweißt ist, einen Endabschnitt gestellt sein, wobei ein rechteckiger Streifen aus 40 33 b mit einem Loch 330, das in Eingriff mit einem einem andersartigen Metall mit dem kurzen Schenkel Zapfen 17 steht, und einen Verbindungsabschnitt unter Bildung des bimetallischen Grundabschnittes 33 d, der gegenüber den Endabschnitten 33 α und 33 b 19 a verbunden ist. Alternativ kann die gesamte längs der Linien 35 und 37 in einem solchen Winkel Feder 19 aus federndem, bimetallischem Blech- zu einer Ebene, die durch die Röhrenachse und die Λ material hergestellt sein. Der lange Schenkel 19 b ist 45 Feder 33 verläuft, abgebogen ist, daß eine nach ™ in einem spitzen Winkel zur Ebene des Grund- außen gerichtete Expansion des Rahmens 12 dem abschnittesl9a längs einer Linie 19 c nach außen Endabschnitt 33 δ eine Kraftkomponente in Richgebogen und mit einem Loch 19 d versehen, welches, tung des Pfeiles 39 in F i g. 5 aufzwingt. Infolgewie gezeigt, unrund sein kann, um einen lösbaren Ein- dessen muß sich der freie Rahmen 12 mit der Lochgriff am Zapfen 17 zu erreichen. Der Grundabschnitt 50 maske 11 zum Schirm hin bewegen, und zwar mit 19 a der Feder 19 ist, z. B. an den Punkten 25, an den einer zum Pfeil 39 entgegengesetzten Richtungs-Flansch 12a des Rahmens 12 angeschweißt, wobei komponente. Vorzugsweise sind die Abbiegun^en 35 die Lochmaske 11 in der richtigen Lage gegenüber und 37 in der Feder 33 derart, daß nach dem Einbau dem Bildschirm angeordnet wird. Der Grund- der Lochmaske im Kolben die Endabschnitte 33 a abschnitt 19 a ist bereits bei seiner Fertigung mit 55 und 33 & in im wesentlichen parallelen Ebenen liegen, einer Abwinklung längs einer Linie 26 versehen, um Die Abkröpfungslinien 35 und 37 verlaufen in einem den ursprünglichen Spielraum zwischen dem Haupt- Winkel Θ von wesentlich weniger als 90°, z. B. 45°, teil des Grundabschnittes und dem Flansch 12 a zu zu der Verbindungslinie zwischen den Befestigungsschaffen, wie in F i g. 3 gezeigt ist. Die Materialien sollen der Endabschnitte 33 α. 33 b, wobei der am für den bimetallischen Grundabschnitt 19 α sind der- 60 Röhrenkolben lagefixierte Endabschnitt 33 & näher art gewählt, daß sich dessen unteres Ende bei der Bildschirmseite liegt als der bewegliche End-Erwärmung einwärts in Richtung auf den Rahmen 12 abschnitt 33 a, falls die Abkröpfungswinkel wie beim bewegt, wie durch den Pfeil 27 in F i g. 3 angezeigt Ausführungsbeispiel (s. F i g. 6) kleiner als 90° sind, ist. Folglich muß also der Temperaturkoeffizient der Bei Abkröpfungswinkeln von mehr als 90° würde am Rahmen anliegenden Metallschicht kleiner sein 65 der bewegliche Endabschnitt 33 a näher der Bildais der Koeffizient der anderen Metallschicht. Bei- schirmseite liegen.

spielsweise kann die am Rahmen anliegende Metall- Die F i g. 7 und 9 zeigen zwei Ausführungsformen,

Schicht aus Invar bestehen, dessen thermischer Aus- bei denen zumindest ein Längsteil der Befestigungs-

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feder in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Ebene sen, wie bei den Fig. 10 und 11. Die gewünschte des Lochmaskenrahmens ist und durch die Längs- Verlagerung der Lochmaske zum Bildschirm hin in achse der Röhre hindurchgeht. In den F i g. 7 und 8 Abhängigkeit von einer nach außen gerichteten besitzt die Blattfeder 41 einen Endabschnitt 41 α, der Expansion der Lochmaske wird hier durch einen an den Flansch 12 a des Rahmens 12 angeschweißt 5 abgeschrägten Block oder Keil erzeugt, der an den ist, einen Endabschnitt 41b mit einem Loch 41c, das Flansch 12 a des Rahmens 12 angeschweißt ist. Der mit einem Zapfen 17 des Kolbens im Eingriff steht, Keil 57 weist eine geneigte Fläche 57 a auf, welche und einen Verbindungsabschnitt 41 d, der in einem am oberen Rand des Endes 51 b der Feder 51 anspitzen Winkel zu jedem der Endabschnitte steht. greift. Die Oberfläche 57 a sollte im wesentlichen Vorzugsweise sind die Winkel derart, daß nach io parallel zur Hauptablenkbahn B sein, so daß sich die Einbau der Lochmaske in den Kolben der Ver- Lochmaske bei einer Aufweitung ihres Randes längs bindungsabschnitt 41 o* im wesentlichen senkrecht dieser Bahn verlagert. Eine Rückhalte-Blattfeder 59, zur maximalen Ablenkbahn B verläuft, wie in F i g. 7 die an den Rahmen 12 angeschweißt ist, greift am dargestellt ist. Beim Betrieb der Röhre bewirken die unteren Rand des Endes 51 b der Feder 51 an und Federn 41, daß der Rand des sich ausdehnenden 15 hält die Feder in Berührung mit der Keilfläche 57 a. Rahmens 12 sich im wesentlichen längs der BahnB Alle in den Fig. 1 bis 13 gezeigten Lochmasken-

verlagert. Bei der Abwandlung nach F i g. 9 ist die befestigungen sind insbesondere bei symmetrischer Befestigungsfeder 45 L-förmig ausgebildet mit einem Vierpunkt-Lagerung in rechteckigen Röhren oder langen Schenkel 45 a, der an den Rahmen 12 bei 47 bei Drei- oder Mehrpunkt-Lagerung in runden Röhangeschweißt ist, und mit einem kurzen Schenkel ao ren verwendbar. Wenn die Lochmaske asymmetrisch 45 ft, der identisch wie die gesamte Blattfeder 41 an lediglich drei Punkten in einer rechteckigen Röhre nach den F i g. 7 und 8 ausgebildet ist. Zunächst gelagert wird, erbringt eine thermische Ausdehnung sind die (vier) Federn 45 nur an den Punkten 47 an der Lochmaske sowohl eine Querverschiebung als den Rahmen 12 angeschweißt, und das andere Ende auch eine nach außen (radial) gerichtete Verschiedes langen Schenkels 45 a, das flach am Rahmen 35 bung der Lochmaskenöffnungen gegenüber den anliegt, wird noch unbefestigt gelassen, um die Ent- Leuchtstoffpunkten. Eine Anordnung zur Kompenfernung und den Wiedereinbau der Lochmaske bei sation einer Fehlausrichtung in sowohl radialer den aufeinanderfolgenden Schirmherstellschritten zu Richtung als auch in der Querrichtung bei einer erleichtern. Nach der Herstellung des Bildschirmes Dreipunkt-Lagerung ist in den Fig. 14 und 15 darwird der Schenkel 45 a auch bei 49 fest an den 30 gestellt. Die Lochmaske 11 ist in der Kolbenkappe 9 Rahmen 12 angeschweißt. Die Ausführungsformen mittels drei Blattfedern 61, 62 und 63 abgestützt, die nach der F i g. 7 bis 9 unterscheiden sich von denen jeweils am Lochmaskenrahmen 12 befestigt und genach den Fig. 1 bis 6 dadurch, daß die Bewegung lenkig an die Kappe9 angeschlossen sind, z.B. durch der Lochmaskenelektrode 10 bei jeder Befestigungs- ein einen Zapfen 17 der Kappe aufnehmendes Loch, einrichtung während der Aufwärmung im wesent- 35 Die Feder 61 ist nahe des Mittelpunktes einer Seite liehen auf eine radiale Ebene (bzw. auf die relative der Kappe, in der »Zwölf-Uhr-Stellung« angeordnet, Verlagerung dieser Ebene) begrenzt ist, die durch und die beiden Federn 62 und 63 sind an den Enden den Befestigungszapfen 17 und die Röhrenachse ver- der Kappe etwa in der Mitte zwischen der der läuft. Anbringungsseite der Feder 61 gegenüberliegenden

Die Fig. 10 bis 13 zeigen zwei Ausführungs- 40 Seite und der horizontalen Mittellinie der Kappe formen, bei denen jede Befestigungsfeder 51 wir- angeordnet. Bei üblichen Befestigungsfedern, die nur kungsmäßig an gegenüberliegenden Enden gelenkig eine radiale Bewegung bei der Expansion der sich mit dem Lochmaskenrahmen 12 und der Röhren- erwärmenden Lochmaske 10 zulassen, dehnt sich die kolbenkappe 9 verbunden ist, und jeder Feder beson- Lochmaske nach oben (zwölf Uhr) wesentlich mehr dere Mittel zur Erzeugung einer Lochmasken- 45 aus als nach unten (sechs Uhr), wie durch den bewegung in Richtung auf den Bildschirm (bei langen und kurzen Pfeil 64 und 65 in F i g. 14 angeradialer Ausdehnung der Lochmaske) zugeordnet deutet ist, da der größere Teil der Lochmaske obersind. Bei der Ausführungsform nach den F i g. 10 halb der durch die beiden seitlichen Lagerstellen und 11 ist eine Blattfeder 51 an einem Ende 51 α verlaufenden Linien C-C liegt. Um im wesentlichen drehbar mit dem Rahmen 12, z. B. mittels einer 5° die Fluchtung der Lochmaskenöffnungen und der Niete 53, verbunden und besitzt am anderen Ende Leuchtstoffpunkte beim Betrieb aufrechtzuerhalten, SIb ein Loch 51c, welches einen Zapfen 17 der ist es erforderlich, an den seitlichen Lagerstellen Kolbenkappe 9 aufnimmt. Die Feder 51 ist Ursprung- Befestigungsfedern zu verwenden, die sowohl die lieh längs einer Linie 51 d so stark abgebogen, daß nach außen als auch die quergerichtete Expansion das Loch 51 c bzw. das Ende SIb sicher im Eingriff 55 der Lochmaske kompensieren. Jede der in den mit dem Zapfen 17 gehalten wird. Ein länglicher Fig. 1 bis 13 gezeigten temperaturkompensierenden Bimetallstreifen 55 ist mit einem Ende 55 a an den Federn kann als Feder 61 bei der Zwölf-Uhr-Stelradialen Flansch 12 & des Rahmens 12 und mit dem lung verwendet werden; jedoch wird eine Feder, anderen Ende 55 & an den Rand des Endes 51a der z. B. wie die in den Fi g. 7 und 8 gezeigte, bevorzugt, Feder 51 angeschweißt. Die Metalle des Bimetall- 60 die im wesentlichen keine seitliche Verschiebung Streifens 55 sind derart gewählt, daß bei Erwärmung erbringt. Die Federn 62 und 63 können in gleicher des Streifens die Maske durch das Ende 55a nach Weise wie die nach den Fig. 7 und 8, aber etwas oben (in Fig. 10) bewegt wird. Das andere Ende 55 & langer ausgebildet sein, und an den Rahmen 12 in wird vom Zapfen 17 festgehalten. Somit wird eine einem spitzen Winkel angeschweißt sein, wie in Verlagerung der Lochmaske zum Bildschirm hin 65 Fig. 15 gezeigt ist, damit die angrenzenden Teile bewirkt, wenn sich die Lochmaske radial ausdehnt. der Lochmaske und des Rahmens abwärts (als Bein den Fig. 12 und 13 ist eine Blattfeder 51 gelenkig wegung bei sechs Uhr in Fig. 14 dargestellt) und an den Rahmen 12 und den Zapfen 17 angeschlos- auch gegen den Schirm geführt werden, wenn der

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Rahmen sich nach außen ausdehnt. Die Federn 62 schicht. Beispielsweise kann die dem Rahmen nächste und 63 verlaufen von ihren festen Zapfen 17 in Metallschicht aus Invar (36⁰ZoNi, 64% Fe) bestehen, Richtung zum Leuchtschirm und (in Fig. 14) nach dessen Temperaturkoeffizient nahezu Null ist, wähunten. Diese Anordnung der Federn 63, 62 unter- rend die andere Schicht aus einem Metall von der scheidet sich von der axialen Ausrichtung der Feder 5 Zusammensetzung 22 % Ni, 3 °/o Cr und 75 °/o Fe 41 in F i g. 7. Die Länge der Federn 62 und 63 sollte bestehen kann.

derart sein, daß die Bewegungskomponente der Wenn sich im Betrieb der in den F i g. 1, 2, 16

Lochmaske in Richtung auf den Schirm im wesent- bis 18 gezeigten Röhre die Lochmaskenelektrode 10 liehen gleich der der Feder 61 ist. durch Elektronenbeschuß erwärmt, erwärmt sich

Wenn bei Betrieb der Bildröhre sich die Loch- io ebenfalls durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung maske 11 und ihr Rahmen 12 infolge der durch vom Rahmen 12 aus die bimetallische Platte 21, und Elektronenbeschuß erzeugten Wärme ausdehnen, öffnet sich der Expansionsbügel 21c, welcher eine ergibt sich durch die Fehlausrichtung der Öffnungen Abwärtsbewegung des unteren Abschnittes 21 b, und 11a und der Leuchtstoffpunkte 6 mit den ent- ebenfalls des damit verbundenen Abschnittes 19 a' sprechenden Elektronenbahnen eine Farbenunrein- 15 der Feder 19' in der Richtung etwa des Pfeiles 27 heit beim dreifarbigen Bild. Um eine solche Fehl- bewirkt. Hierdurch wirkt eine nach unten gerichtete ausrichtung zu vermeiden oder auf ein Minimum Kraftkomponente mittels der Feder 19 auf den herabzusetzen, wird gemäß einer weiteren Ausfüh- Zapfen 17 in Richtung des Pfeiles 29 (Fig. 17). rungsform der Erfindung die Lochmaskenelektrode Diese Kraft wird durch die Neigung des Schenkels 10 durch eine Einrichtung mit Blattfedern und 20 19 V gegenüber der Ebene des Grundabschnittes bimetallischen Teilen befestigt, welche die Loch- 19 a'verstärkt. Da das Loch 19 α" durch den Zapfen maske in Richtung auf den Bildschirm verlagern, 17 an der Kappe 9 lagefixiert ist, stellt sich als End- ^ wenn sie sich durch die bei Elektronenbeschuß ergebnis der Bewegung des bimetallischen Abschnit- ^ erzeugte Wärme nach außen ausdehnt. tes 21 b relativ zum Rahmen eine Bewegungskompo-

Die Fig. 1, 2, 16, 17 und 18 zeigen eine Aus- 25 nente der Lochmaskenelektrode 10 in entgegenführungsform der Erfindung, bei der der Loch- gesetzter Richtung ein, d. h., in Richtung auf den maskenrahmen 12 lösbar auf vier Metallzapf en 17 Bildschirm, wenn sich die Lochmaske nach außen gelagert ist, die in die Innenwand der Kolbenkappe 9 hin ausdehnt. Vorzugsweise sind die Form der eingelassen oder sonstwie mit dieser dauerhaft ver- Federn 19' und die thermischen Koeffizienten der bunden sind. Der Rahmen 12 ist hierbei über vier 30 bimetallischen Grundplatte 21 derart gewählt, daß L-förmige Blattfedern 19' und vier bimetallische die resultierende Bewegung der Lochmaskenöffnun-Grundplatten 21 abgestützt. Vorzugsweise sind die gen 11a am Rand der Lochmaske, über den nor-Zapfen 17, Federn 19' und Platten 21 an oder nahe malen Betriebstemperaturenbereich der Röhre hinan den Mittelpunkten der Seiten der rechteckigen weg, im wesentlichen längs der maximalen Ablenk-Kappe 9 angeordnet, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Jede 35 bahn (B in F i g. 1) verläuft, damit eine Fehlausrich-Feder 19' umfaßt einen Grundabschnitt oder kurzen tung der Öffnungen gegenüber den zugeordneten Schenkel \9d und einen langen Schenkel 19 b'. Der Leuchtstoffpunkten auf ein Minimum herabgesetzt lange Schenkel 19 b' ist unter einem spitzen Winkel wird.

aus der Ebene des Grundabschnittes 19a' längs der Fig. 19 zeigt ein Schaubild, in welchem die durch

Linie 19c' (Fig. 18) nach außen abgebogen und mit 40 die Ausdehnung der Maskell bewirkte Verzerrung einem Loch 19 d' versehen, das unrund sein kann, für die ersten neunzig Betriebsminuten dargestellt ist. wie gezeigt, und das zur lösbaren Anbringung am Die Ordinate gibt die radiale Verlagerung der Elek-Zapfenl7 dient. Jede Grundplatte ist mit zwei im tronen-Auftreffstellen, hervorgerufen durch die wesentlichen flachen Befestigungsabschnitten 21a radiale Verlagerung der Lochmaskenöffnungen 11α, Λ und 21 b versehen, die einstückig über einen Expan- 45 gegenüber den Leuchtstoffpunkten des Bildschirmes 6 sionsbügel oder gefalteten Abschnitt 21c verbunden in Mikron an, und zwar zu verschiedenen Zeiten sind, welcher mit gleichbleibender Höhe über die nach Einschalten der Röhre, wobei die Messungen Befestigungsabschnitte ragt. Der obere Befestigungs- an vorbestimmten Punkten einer rechteckigen abschnitt 21a ist, z.B. an den Punkten23, an den 25-Zoll-Röhre mit 90° Ablenkung bei einem Farb-Flansch 12 a des Rahmens 12 angeschweißt, wobei 50 fernsehempfänger erfolgten. Die Messungen wurden der Bügel 21c im wesentlichen parallel zum Rahmen an 8 Punkten auf einem Kreis mit etwa 18 cm Radius liegt (Fig. 16). Der untere Teil des Grundabschnit- an den Stellen: zwölf Uhr, ein Uhr dreißig, drei Uhr tes 19a' der Feder 19' ist, z.B. an den Punkten25, usw. nach Fig. 2 durchgeführt. Der Ordinatenwert an den unteren Lagerabschnitt21 & der Platte21 eines jeden Punktes auf den Kurven in Fig. 19 ist angeschweißt, wobei die Lochmaske in richtiger 55 der Mittelwert der 8 Messungen zu einer bestimmten Lage zum Bildschirm angeordnet ist. Die Grund- Zeit. Ein positiver Ordinatenwert zeigt eine nach platte 21 kann an einem Ende einen Haken 21 d außen gerichtete Verlagerung der Elektronenaufweisen, der zur Aufnahme eines Endabschnittes Auftreffstellen, und ein negativer Ordinatenwert zeigt 19 e' der Feder 19' geeignet ist, um die Federgruppe eine einwärts erfolgte Verlagerung an. Die gevor dem Schweißvorgang beim Zusammenbau an 60 strichelte Kurve C zeigt die mittlere Verschiebung der Grundplatte zu halten. der Auftreffstellen während der ersten neunzig

Das Material für die bimetallische Grundplatte 21 Betriebsminuten einer Röhre, deren Lochmaske ist derart gewählt, daß bei Erwärmung das untere mittels vier üblicher Blattfedern im Kolben gelagert Ende 21 & sich einwärts in Richtung auf den Rahmen ist. Die Kurve C zeigt zunächst eine geringe negative 12 bewegt, wie insgesamt durch den Pfeil 27 in 65 Verschiebung von etwa 9 Mikron, an die sich eine Fig. 16 angedeutet ist. Infolgedessen muß der positive Verschiebung hinauf bis zu etwa 30 Mikron Temperaturkoeffizient der am Rahmen anliegenden anschließt. Die anfängliche negative Verschiebung Metallschicht kleiner sein als der der anderen Metall- rührt von einer anfänglichen Auswölbung der sphä-

rischen Lochmaske 11 in Richtung auf den Schirm 6 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. 19 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 Fig. 1, 2 und 16 bis 18 gelagert ist. Die maximale positive oder negative Verschiebung 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 ao erbringt. Der negative Kurventeil nach etwa fünfzig Minuten ergibt sich aus einer geringen Überkompensation, d. h., die Lochmaske ist bei ihrer radialen Ausdehnung zu stark zum Bildschirm hin verlagert worden. Die Untersuchungen wurden nur für die ersten neunzig Minuten durchgeführt, da hiernach die Temperatur der Lochmaske konstant bleibt.

Die Fig. 20, 21 und 22 zeigen eine abgewandelte bimetallische Platte 31, die an Stelle der Platte 21 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 und 16 bis 18 verwendet werden kann. Die Platte 31 weist zwei im wesentlichen flache Befestigungsabschnitte 31a und 31 b auf, die einstückig über einen Expansionsbügel oder gefalteten Abschnitt 31 c miteinander verbunden sind. Während dieser Bügel bei der Ausführungsform nach Fig. 18 gleichbleibende Höhe aufwies, ändert sich die Höhe des Bügels 31c von einem Maximum an einem Ende bis auf im wesentlichen Null am anderen Ende, wie aus Fig. 22 zu ersehen ist. Wenn diese abgewandelte Grundplatte 31 an Stelle der Grundplatte 21 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1, 2 und 16 bis 18 verwendet wird, dann wird die Feder 19' gezwungen, sich etwas im Uhrzeigersinn in Fig. 17 zu drehen, wodurch die Verlagerung des Loches 19 d' gegenüber dem Rahmen in Richtung des Pfeiles 29 weiterhin verstärkt wird.

Die Fig. 20 bis 22 zeigen ferner einen abgewandelten Haken 31 d an der Platte 31, der aus dem Lagerabschnitt 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 länglichen Platte verlaufender Walzrichtung geformt, in welchem Falle sich der Haken 31 d leichter als der Haken 21 d herstellen läßt.

Claims

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Farbbildwiedergabe mit einem Kolbenteil, dessen Frontplatte einen elektronenempfindlichen mosaikartig belegten Schirm trägt, und mit einer im Kolbenteil in der Nähe des Schirmes montierten Lochmaskenelektrodenanordnung, die eine in einem kritischen Abstand vom Schirm angeordnete Lochmaske aufweist, die aus einem Werkstoff besteht, der sich bei Erwärmung ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Lochmaske (11) ein Bimetallglied (19 a, 55, 31) verbunden ist, welches zur Kompensation der Wärmedehnung der Lochmaske den Abstand der Lochmaske vom Schirm ändert.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blattfeder (19) am einen Ende (19 δ) mit dem Kolbenteil (9) und am anderen Ende mit der Lochmaskenelektrode verbunden ist, und daß dieses andere Ende der Blattfeder das Bimetallglied (19 a) enthält (Fig. 3 und 4).

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 mit einer zwischen der Lochmaskenelektrode und dem Kolbenteil befindlichen Vorrichtung zum Montieren der Lochmaske mit einer Blattfeder, dadurch gekennzeichnet, daß an der Blattfeder (51, 19') ein Bimetallglied (55, 21, 31) angebracht ist (Fig. 10, 11, 16 bis 22).

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallglied einen länglichen Bimetallstreifen (55J umfaßt, der mit einem Ende (55 a) an der Lochmaske befestigt und mit dem einen Ende der Blattfeder (51) verbunden ist.

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bimetallglied eine Grundplatte (21, 31) aus Bimetallblech umfaßt, die zwei Befestigungsabschnitte (21a, 21b, 31a, 31 b) aufweist, welche über einen Expansionsbügel (21c, 31c) miteinander verbunden sind, und daß der eine Befestigungsabschnitt (21a, 31a) an der Lochmaskenelektrode und der andere Befestigungsabschnitt (21b, 31b) am Ende (19 a) der Blattfeder (19) befestigt ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (21) eine längliche, rechteckige Platte ist, daß eine Längsfalte (21c) von U-förmigem Querschnitt den Expansionsbügel bildet, und daß die Grundplatte derart an der Lochmaskenelektrode befestigt ist, daß die Falte sich im wesentlichen parallel zur Ebene der Lochmaskenelektrode erstreckt (Fig. 17, 18, 20 bis 22).

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Falte (21c) über den Befestigungsabschnitten (21a, 21 b) im wesentlichen über ihre ganze Länge gleich ist (Fig. 17, 18).

8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Falte (31c) über den Befestigungsabschnitten (31a, 31 b) sich von einem Maximum an einem Ende bis nahezu auf Null am anderen Ende verringert (Fig. 20 bis 22).

9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (19) derart an der Grundplatte (21) befestigt ist, daß die Längsachse der Feder etwa parallel zur Ebene der Lochmaske verläuft (Fig. 16 bis 18).

10. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenabschnitt (19 ft) der Blattfeder (19) in einem spitzen Winkel zur Grundplatte (21) nach außen weist (Fig. 18).

11. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (31) einen hakenförmigen Teil (21 rf, 3Id) umfaßt, welcher ein Ende (19 a) der Blattfeder in Berührung mit der Grundplatte

hält, bevor die Feder an der Grundplatte befestigt ist.

12. Kathodenstrahlröhre nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder in ihrem einen Ende ein Loch (19 d, 33 c, S 41c, 51c) aufweist, in das lösbar ein am Kolbenteil (9) angebrachter, sich verjüngender Zapfen (17) eingreift.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen