DE1789190C3

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Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a cathode ray tube according to the preamble of the patent claim.

Bei Kathodenstrahlröhren der hier behandelten Art hängt die Genauigkeit, mit der die Elektronen die einzelnen Elementarflächen des Bildschirmes treflen, in einem starken Maße von der Genauigkeit ab, mit der die Lochmaskenöffnungen während des Betriebs der Röhre auf die Elementarflächen des Bildschirmes ausgerichtet sind. Bei einer Farbbildröhre kann demgemäß, falls sich die Lochmaskenelektrode auf Grund thermischer Einflüsse, die durch das Auftreffen des oder der Elektronenstrahl hervorgerufen werden, ausdehnen sollte, die sich ergebende Fehlausrichtung zwischen den Lochmaskenöffnungen und den elementaren Farbflächen bewirken, daß die oder einige der Strahlenelektronen auf iindere elementare Farbflächen auftreffen als auf die, auf welche sie eigentlich auftreffen sollen.In the case of cathode ray tubes of the type discussed here, the accuracy with which the electrons die depends individual elementary surfaces of the screen depend to a large extent on the accuracy with which the Shadow mask openings aligned with the elementary surfaces of the screen during operation of the tube are. In the case of a color picture tube, accordingly, if the shadow mask electrode is due to thermal Influences caused by the impact of the electron beam or beams expand should, the resulting misalignment between the shadow mask openings and the elemental areas of color cause the or some of the beam electrons to strike iindere elementary colored surfaces than on the ones they are supposed to hit.

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 einer Reihe 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 Lochmaikenelektrode mit einem Tragrahmen verbinden, oder vonFrom the German patent specification 9 64 064 is to compensate for the thermal expansion of the shadow mask electrode an arrangement for movably mounting the shadow mask electrode within the Tubular piston known, which from a row connected to the periphery of the shadow mask electrode There is carriers that slide on inclined guides attached to the tubular piston. From the same patent specification the use of a variety of flexible joints is also known, which the Lochmaikenelectrode connect with a support frame, or from

ίο 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 Halterui.g 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, daü die bekannten Kompensationseinrichtungen kein einfaches Ausbauen und wiederholtes Einbauen der Lochmaskenelekirode erlauben, wie es unter Einhaltung einer Maßgenauigkeit von wenigen μιη bei der Röhrenherstellung erforderlich ist.ίο pivoted toggle levers, which slide on the Have arms attacking shadow mask electrode. These known compensation devices have some serious drawbacks. Since it directly affects the relatively weak expansion forces of the thin respond to active part of the shadow mask electrode, they must themselves be very sensitive, if a exact compensation is to be achieved. This condition cannot be met in practice because it on the other hand, considerable mechanical loads and, in particular, heavy loads in the manufacture of tubes Are exposed to bumps. However, an exact compensation also fails because there is a thermal expansion of the frame of the shadow mask electrode, which is used to hold the frame is not taken into account if the compensation elements between the active part of the Shadow mask electrode and the frame are mounted. Another problem arises from the fact that the known compensation devices no simple dismantling and repeated installation of the shadow mask electrode allow as it is while maintaining a dimensional accuracy of a few μιη in the tube production is required.

Das Problem der Fehlausrichtung der öffnungen infolge thermischer Expansion der Lochmaskenelektro-The problem of misalignment of the openings due to thermal expansion of the shadow mask electrical

J5 de tritt vor allem bei 90°-Röhren auf, da bei diesen die Ablenkung groß ist und sie eine rechteckige Röhrenform besitzen. Bei einer bekannten Farbbildröhre (»IEEE Transactions«, Vol. BTR-IO, Nov. 1964, S. 15-20) ist eine rechteckige Lochmaskenelektrode aus kaltgewalztem Stahl 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 »Lichthaus«-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-Auftreffflecke relativ zu den gewollten elementaren Farbleuchtstoffpunkten, hervorgerufen durch die thermische Ausdehnung der Lochmaskenelektrode beim Betrieb der Röhre, liegt bei dieser Röhre zwischen 25 und 51 μιη auf einem Kreis von etwa 18 cm Radius.J5 de occurs mainly with 90 ° tubes, since these have the The deflection is large and they have a rectangular tubular shape. In a known color picture tube ("IEEE Transactions", Vol. BTR-IO, Nov. 1964, pp. 15-20) is a rectangular shadow mask electrode cold-rolled steel arranged in a rectangular tube cap by means of four leaf springs, the Leaf springs are each welded with one end to one side of the shadow mask frame and to their have a hole at the other end, with which they are connected to a pin on the cap of the tubular piston in the Intervention (so that the shadow mask can be removed in accordance with the usual »Lichthaus« procedure to be able to apply the three sets of fluorescent dots emitting different colors one after the other). The leaf springs are only used here to hold the shadow mask electrode. The amount of radial misalignment of the electron impact points relative to the desired elementary color phosphor points, caused by the thermal expansion of the shadow mask electrode during operation of the Tube, this tube is between 25 and 51 μm on a circle with a radius of about 18 cm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit einer Einrichtung zur Ver-The invention is based on the object of providing a cathode ray tube with a device for

bu Schiebung der Lochmaskenelektrode zum Bildschirm bei Erwärmung anzugeben, die bei rechteckigen Röhren insbesondere mit großem Ablenkwinkel gewährleistet, daß sich die Löcher der Maske stets genau mit den Elementarflächen des Bildschirms decken, und die imbu Shifting the shadow mask electrode towards the screen to be indicated in the case of heating, which is ensured in the case of rectangular tubes, in particular with a large deflection angle, that the holes in the mask always coincide exactly with the elementary surfaces of the screen, and that in the

hi Unterschied zu den obenerwähnten bekannten Kompensationseinrichtungen eine einfache, stabile Montage und dabei ohne Schwierigkeiten ein wiederholtes Entfernen und erneutes Einbauen der Lochmaskenclek-hi difference to the above-mentioned known compensation devices a simple, stable assembly and without difficulty a repeated removal and reinstallation of the shadow mask

trode ermöglicht. Hierbei sollen drei Befestigungsglieder genügen.trode enables. Here are three fasteners suffice.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.The invention solves this problem by what is specified in the characterizing part of the claim Features.

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. Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, daß eine Dreipunkt-Befestigung möglich ist, welche eine Temperaturkompensation in zwei verschiedene Richtungen erbringt.The invention not only provides very precise compensation for the thermal expansion of the shadow mask electrode achieved, but it is also the assembly of the compensation arrangement facilitated as well as simple repeated removal and dimensionally accurate reinstallation of the shadow mask electrode guaranteed. The particular advantage of the present invention, however, is that a three-point attachment is possible, which provides temperature compensation in two different directions.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Beispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigtThe invention is described below with the aid of preferred examples. In the drawing shows

Fig. 1 einen Teil einer Dreistrahl-Lochmaskenröhre mit einer Befestigungseinrichtung für dir Lochmaskenelektrode, 1 shows part of a three-beam shadow mask tube with a fastening device for the shadow mask electrode,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Befestigungseinrichtung nach Fig. I. teilweise im Schnitt längs der Ebene H-Il gesehen,F i g. 2 shows a side view of the fastening device according to FIG. I. partly in section along the plane II-II seen,

Fig.3 eine gegenüber Fi g. 2 abgewandelte Ausführungsform der Befestigungseinrichtung,3 a compared to Fi g. 2 modified embodiment the fastening device,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine rechteckige Röhre mit einer Dreipunktlagerung für die Lochmaskerelekurode undF i g. 4 shows a section through a rectangular tube with a three-point support for the perforated mask electrode and

Fig.5 eine der Befestigungseinrichtungen für die Lochmaskenelektrode gemäß F i g. 4.5 shows one of the fastening devices for the shadow mask electrode according to FIG. 4th

Eine Farbbildröhre vom Lochmaskentyp enthält bekanntlich eine im vorderen Kolbenteil 9 montierte Lochmaskenelektrode 10. Die Lochmaskenelektrode weist eine den aktiven Teil darstellende gewölbte Lochmaske 11 z. B. aus Stahl, Kupfer oder Nickel oder aus metallisiertem Glas auf, die an ihrem axial verlaufenden äußeren Rand an einen ebenfalls axialen Flansch eines den Umfangteil der Lochmaskenelektrode bildenden, im wesentlichen richteckigen, im Querschnitt L-förmigen Stahlrahmen 12 angeschweißt ist. Die Dicke des Rahmenflansches beträgt normalerweise mindestens das Zehnfache der Dicke der Lochmaske 11, damit für diese eine angemessene Abstützung vorgesehen ist. Wenn beim Betrieb der Röhre die Lochmaske i1 und ihr Rahmen 12 infolge Aufheizung durch Elektronenbeschuß expandieren, kann bei einer Fehlausrichtung zwischen den Löchern der Lochmaske 11 und den Leuchtstoffptrokten des Bildschirms (nicht dargestellt) einerseits und den entsprechenden Elektronenbahnen andererseits eine Farbunreinheit verursacht werden. Damit eine solche Fehlausrichtung vermieden oder auf ein Minimum herabgesetzt wird, ist die Lochma-,kenelektrode 10 mittels drei Blattfedern gelagert, die während der bei Wärmeerzeugung durch Elektronenbeschuß nach außen gerichteten Expansionsbewegung der Lochmaske diese in Richtung zum Bildschirm hin verschieben.As is known, a color picture tube of the shadow mask type includes a shadow mask electrode 10 mounted in the front piston part 9. B. made of steel, copper or nickel or made of metallized glass, which is welded at its axially extending outer edge to a likewise axial flange of the peripheral part of the shadow mask electrode forming, substantially right, L-shaped cross-section steel frame 12. The thickness of the frame flange is normally at least ten times the thickness of the shadow mask 11, so that adequate support is provided for it. If, during operation of the tube, the shadow mask i 1 and its frame 12 expand as a result of being heated up by electron bombardment, a misalignment between the holes in the shadow mask 11 and the fluorescent spots of the screen (not shown) on the one hand and the corresponding electron paths on the other hand can cause color impurities. So that such a misalignment is avoided or reduced to a minimum, the pinhole electrode 10 is mounted by means of three leaf springs which move the shadow mask towards the screen during the outward expansion movement of the shadow mask when heat is generated by electron bombardment.

Fig. I bis 3 zeigen zv/ei Ausführungsformen für die eine Befestigungsstelle an der Miite der einen Längsseite der Lochmaskenelektrode bzw. der entspre- t,o chenden Längsseite des Kolbens der unten anhand von Fig.4 und 5 näher erläuterten Dreipunktbefestigung. Zumindest der Zwischenabschnitt der Befestigungsfeder liegt mit seiner Fläche senkrecht zu einer Ebene, die ihrerseits senkrecht zur Ebene des Lochmaskenrahmens 1,1 ist und durch die zentrische Längsachse der Röh;e hindurchgeht. Nach den Fig.] und 2 besitzt die Blattfeder 41 einen Endabschnitt 41a, der an den Flansch des Rahmens 12 angeschweißt ist, einen Endabschniu 41 b mit einem Loch 41c, das mit einem Zapfen 17 des Kolbens im Eingriff steht, und einen Zwischenabschnitt 41c/, der in einem stumpfen Winke! zu jedem der Endabschnitte steht. Die Winkel sind derart, daß nach Ei.ibau der Lochmaske in den Kolben die Fläche des Zwischenabschnitts 41c/im wesentlichen senkrecht zui maximalen Ablenkbahn B verläuft wie in Fig. 1 dargestellt ist. Beim Betrieb der Röhre bewirkt die Blattfeder 41, daß der Rand des sich ausdehnenden Rahmens 12 sich im wesentlichen längs der Bahn B verlagert. Bei der Abwandlung nach Fig. 3 ist die Blattfeder 45 L-förmig ausgebildet mit einem langen Schenkel 45a, der an den Rahmen 12 bei 47 angeschweißt ist, und mit einem kurzen Schenkel 456. der identisch wie die gesamte Blattfeder 41 nach den F i g. 1 und 2 ausgebildet ist. Zunächst wird die Blattfeder 45 nur an den Punkten 47 an den Rahmen 12 angeschweißt, und das andere Ende des langen Schenkels 45a, das flach am Rahmen anliegt, wird noch unbefestigt gelassen, damit die Entfernung und der Wiedereinbau der Lochmaske bei den aufeinanderfolgenden Schirmherstellschritten erleichtert wird. Nach der Herstellung des Bildschirmes wird der Schenke! 45j auch bei 49 fest an den Rahmen 12 angeschweißt. Die Bewegung der Lochmaskenelektrode 10 erfolgt bei jeder Befestigungseinrichtung während der Aufwarmung im wesentlichen in einer Ebene, die durch den Befestigungszapfen 17 und die Röhrenachse verläuft.1 to 3 show two embodiments for the one fastening point on the middle of one long side of the shadow mask electrode or the corresponding long side of the piston of the three-point fastening explained in more detail below with reference to FIGS. At least the intermediate section of the fastening spring has its surface perpendicular to a plane which in turn is perpendicular to the plane of the shadow mask frame 1, 1 and passes through the central longitudinal axis of the tube. FIGS.] And 2, the leaf spring 41 has an end portion 41a, which is welded to the flange of the frame 12, a Endabschniu 41b with a hole 41c, which is connected to a pin 17 of the piston engages, and an intermediate portion 41c / who in an obtuse wink! stands for each of the end sections. The angles are such that after the shadow mask has been built into the piston, the surface of the intermediate section 41c / runs essentially perpendicular to the maximum deflection path B , as shown in FIG. In operation of the tube, the leaf spring 41 causes the edge of the expanding frame 12 to move substantially along the path B. In the modification according to FIG. 3, the leaf spring 45 is L-shaped with a long leg 45a which is welded to the frame 12 at 47, and with a short leg 456 which is identical to the entire leaf spring 41 according to FIGS . 1 and 2 is formed. First, the leaf spring 45 is only welded to the frame 12 at points 47, and the other end of the long leg 45a, which lies flat against the frame, is left unsecured so that the removal and reinstallation of the shadow mask is facilitated in the subsequent screen manufacturing steps . After the production of the screen, the tavern! 45j is also permanently welded to the frame 12 at 49. The movement of the shadow mask electrode 10 takes place in each fastening device during the warming up essentially in a plane which runs through the fastening pin 17 and the tube axis.

Da die Lochmaske lediglich an den drei Punkten in der rechteckigen Röhre gelagert ist, erbringt eine thermische Ausdehnung der Lochmaskenelektrode sowohl eine Querverschiebung der Lochmaskenelektrode als auch eine radial nach außen gerichtete Verschiebung der Lochmaskenöffnungen gegenüber den Leuchtstoffpunkten. Eine Anordnung zur Kompensation der Fehlausrichtung in diesen beiden Richtungen bei Dreipunkt-Lagerung ist in F i g. 4 und 5 dargestellt. Die Lochmaskenelektrode ist in dem Kolbenteil 9 mittels dreier Blattfedern 61, 62 und 63 abgestützt, die jeweils am Rahmen 12 befestigt und gelenkig am Kolbenteil 9 angeschlossen sind, z. B. durch ein einen Zapfen 17 aufnehmendes Loch. Die Blattfeder 61 ist nahe dem Mittelpunkt einer langen Seite des Kolbenteils angeordnet, und die beiden Blattfedern 62 und 63 befinden sich am Kolbenteil etwa in der Mitte zwischen der der Anbringungsseite der Blattfeder 61 gegenüberliegenden Längsseite und der horizontalen Mittellinie der Lochmaskenelektrode. Wenn unterhalb der Mitte der Schmalseiten übliche Befestigungsfedern angebracht werden, die nur eine radiale Bewegung bei der Expansion der sich erwärmenden Lochmaskenelektrode 10 zulassen, dehnt diese sich nach oben wesentlich mehr aus als nach unten, wie durch den langen und kurzen Pfeil 64 bzw. 65 in F i g. 4 angedeutet ist. da der größere Teil der Lochm.iskenelektrode oberhalb der durch die beiden seitlichen Lagerstellen verlaufenden Linie C-C liegt. Damit die richtige Muchtung der Lochmaskenöffnungen und der Leuchtstoffpunkte beim Betrieb erhalten bleibt, ist es erforderlich, an den seitlichen Lagerstellen Befestigungsfedern zu verwenden, die sowohl die nach außen als auch die quer gerichtete Expansion der Lochmaskenelektrode kompensieren. Since the shadow mask is only supported at the three points in the rectangular tube, thermal expansion of the shadow mask electrode results in both a transverse displacement of the shadow mask electrode and a radially outward displacement of the shadow mask openings with respect to the fluorescent points. An arrangement for compensating for the misalignment in these two directions with three-point support is shown in FIG. 4 and 5 shown. The shadow mask electrode is supported in the piston part 9 by means of three leaf springs 61, 62 and 63 which are each attached to the frame 12 and are hingedly connected to the piston part 9, e.g. B. through a pin 17 receiving hole. The leaf spring 61 is arranged near the center of one long side of the piston part, and the two leaf springs 62 and 63 are located on the piston part approximately midway between the longitudinal side opposite the attachment side of the leaf spring 61 and the horizontal center line of the shadow mask electrode. If the usual fastening springs are attached below the middle of the narrow sides, which only allow a radial movement during the expansion of the heating shadow mask electrode 10, this expands upwards much more than downwards, as indicated by the long and short arrows 64 and 65 in FIG F i g. 4 is indicated. because the larger part of the perforated disk electrode lies above the line CC running through the two lateral bearing points. So that the correct alignment of the shadow mask openings and the fluorescent points is maintained during operation, it is necessary to use fastening springs at the lateral bearing points which compensate for both the outward and the transverse expansion of the shadow mask electrode.

Die Blattfedern 62 und 63 können in gleicher Weise wie die nach F^: i g. I und 2, aber etwas länger ausgebildet sein und werden an den Rahmen 12 in einem spit/er, Winkel angeschweil.lt, wie in F i g. 5 gc/eigi ist. damit dieThe leaf springs 62 and 63 can in the same manner as that of F ⁱ g. I and 2, but be made a little longer and are welded to the frame 12 at an acute angle, as shown in FIG. 5 gc / eigi is. so that

angrenzenden Teile der Lochmaske und des Rahmens abwärts (gemäß Pfeil 65 in F i g. 4) und auch gegen den Schirm geführt werden, wenn der Rahmen sich außen ausdehnt. Die Blattfedern 62 und 63 verlaufen von ihrem festen Zapfen 17 in Richtung zum Leuchtschirm und (in Fig.4) nach unten. Diese Anordnung der Blattfedern 62, 63 unterscheidet sich von der axialen Ausrichtung der Blattfeder 41 in Fig. 1 und 2. Die Länge der Blattfedern 62 und 63 sollte derart sein, daß die Bewegungskomponente der Lochmaske in Richtung auf den Schirm im wesentlichen gleich derjenigen ist, die durch die Blattfeder 61 bewirkt wird.adjacent parts of the shadow mask and the frame downwards (according to arrow 65 in FIG. 4) and also against the Umbrella are guided when the frame expands outside. The leaf springs 62 and 63 extend from hers fixed pin 17 in the direction of the luminescent screen and (in Figure 4) downwards. This arrangement of the leaf springs 62, 63 differs from the axial alignment of the leaf spring 41 in FIGS. 1 and 2. The length of the Leaf springs 62 and 63 should be such that the component of movement of the shadow mask is in the direction of the screen is essentially the same as that effected by the leaf spring 61.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Cathode ray tube for color display with a bulb part that has a fluorescent mosaic screen and a shadow mask electrode coaxially mounted on the mosaic phosphor screen and having a peripheral portion and having an active part, and with an arrangement for compensating for thermal expansion the shadow mask electrode, which is flexible, at one end firmly attached to the peripheral part, contains a bent portion having fastening members between their ends, which at Heating of the active part of the shadow mask electrode this in the direction of the fluorescent mosaic screen move and one of which a fastening member has an intermediate portion, which has its surface essentially perpendicular to a plane which is the central axis of the Contains mask and screen as well as the attachment point of the respective attachment member, and in Direction approximately perpendicular to the electron path at its maximum deflection angle at the attachment point extends, wherein the bulb portion, the screen and the shadow mask electrode have a substantially rectangular shape, thereby characterized in that the fastening members each by a detachable attachment of the shadow mask electrode (10) to the piston part (9) Leaf springs (61, 62, 63) are formed, which at their other end can be easily detached with the piston part (9) are connected that the shadow mask electrode (10) in the piston part with three leaf springs (61, 62, 63) is held, of which the provided with the intermediate portion leaf spring (61) in the middle of a Long side of the shadow mask electrode or the corresponding long side of the piston and the the other two (62, 63) each on one of the two short sides of the shadow mask electrode or the Pistons are attached in the vicinity, but at a distance from the other long side, and this the other two leaf springs (62, 63) inclined in the direction of the central axis and obliquely in In the direction of the long side adjacent to them.