DE1907010C - Gitterstruktur zur Verwendung in einer Farbbildröhre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Gitterstruktur zur Verwendung in einer Farbbildröhre, bestehend aus einer Platte, die mit einer Vielzahl von länglichen, im wesentlichen parallelen Schlitzen versehen und mit einem die Elektrohenstrahlen anziehenden Potential zu beaufschlagen ist.

Die bekannten Farbbildwiedergaberöhren sind zum Nachablenken und -fokussieren der Elektronenstrahlen mit einer Gitterstruktur versehen, die eine Vielzai.l von Gitterelementen in Form von Gitterdrähten aufweist, die über einen im allgemeinen in Gestalt eines Parallelogrammes ausgebildeten Rahmen gespannt sind. Zur Herstellung solcher Gitterstrukturen werden die Gitterdrähte parallel zueinander mit einer bestimmten Spannung zunächst über einander gegenüberliegende Schenkel eines Grundrahmens gespannt. Sodann wird von dei Innenseite des Grundrahmens ein Gitterrahmen auf die Gitterdrähtc aufgelegt, worauf diese an zwei gegenüberliegenden Stützschenkeln des Gitterrahmens befestigt und an den Rändern desselben abgeschnitten werden. Hierbei vird der Gitterrahmen mittels einer Spannschraube nach innen vorgespannt, um den Gitterdrähten, die an dem mittleren Teil der gegenüberliegenden Stützschenkel des Gitterrahmens befestigt sind, eine maximale Spannung und denjenigen Gitterdrähten, die an den Endteilen der Halteschenkel befestigt sind, eine geringere Spannung zu übermitteln mit dem Ziel, daß alle Gitterdrähte durch die Rückstellkraft des vorgespannten Gitterrahmens nach dem Lösen desselben von dem Grundrahmen eine im wesentlichen gleichmäßige Spannung erhalten. Per Rahmen ist dabei so vorgespannt, daß er in seinem mittleren Teil am stärksten gebogen ist. Wenn an eine solche Gitterstruktur ein bestimmtes positives; Potential angelegt und von dem Elektronenstrahisystem bzw. der Elektronenkanone einer Kathodenstrahlröhre Elektronenstrahlen auf ίΐ^η fluoreszierenden Schirm bzw. Leuchtschirm derselben ausgestrahlt werden, so treffen bis zu 10"» und etwas mehr Elektronenstrahlen auf die Gitierdrähte auf und werden unter Erhitzung der Gitterdrähte weitergeleitet. Hierdurch wird die Temperatur der Gitterstäbe so weit erhöht, daß sich die Gitterstäbe dehnen. Die Untersuchung der gedehnten Gilterdrähte zeigt, daß die infolge der Wärmedehnung auftretende Lüncung der Gitterdrähte, weil die Biegung des Rahmens In dessen Mittelteil am größten ist, bei den Gitterdr^hten des Mittelteiles durch die Rückstellkraft des vorgespannten Rahmens ausgeglichen wird, so als wenn sie nicht gelängt worden wären. Diese Gitterdrähte weisen daher im wesentlichen noch die gleiche Sollspannung auf und hängen nicht durch. Die durch die Wärmedehnung auftretende Verlängerung der beiderseits der mittleren Gitterdrähte angeordneten Gitterdrähte kann jedoch durch die Vorspannung bzw. die Rückstellkraft des Rahmens nicht ausgeglichen werden, da die Biegung an den Endteilen des Rahmens nur gering ist. Diese Gitterdrähte verlieren daher ihre Spannung, wenn ihre Längung größer ist als die Durchbiegung des Rahmens. Selbst wenn dabei die Gitterdrähte nicht durchhängen. so haben sie doch keine genügende Spannung und führen beim zufälligen Auftreten kleiner Stöße leicht Schwingungen großer Amplitude aus, durch die die Bildqualität verringert wird.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist vorgeschlagen .worden, eine für Farbbildröhren bestimmte Gitterstruktur aus einer dünnen Platte mit aus dieser ausgeformten, z. B. herausgeätzten blattförmigen Gitterelementen zu bilden, zwischen denen die Plätte mit einer Vielzahl von länglichen Schlitzen versehen ist.

Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, eine diesem älteren Vorschlag entsprechende Gitterstruktur derart weiter auszubilden, daß durch eine bestimmte Formgebung der Gitterelemente und der zwischen ihnen verlaufenden Schlitze die Wirkungsweise der Gitterstruktur weiter verbessert und insbesondere magnetische Einflüsse weitgehend ausgeschaltet werden, wobei zugleich gewährleistet sein soll, daß der Elektronenstrahl-tJbertragungsiaktor im Mittelteil der Gitterstruktur am größten ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Breite der Schlitze über deren Länge entsprechend der Gleichung

B = K- ax² - ,;/

variiert ist, wobei B die Schlitzbreite ist. wobei χ und y vom Zentrum der Platte ausgehende, in Längsrichtung der Schlitze bzw. senkrecht dazu verlaufende orthogonale Koordinaten sind und wobei K. n und ,; Konstanten sind, so daß die Breite jedes Schlitzes — in an sich bekann.er Weise — in der Mitte des Schlitzes am größten ist und gegen die Enden hin abnimmt und so, daß sich die maximale Breite der Schlitze von dem im Zentrum der Platte liegenden Schlitz aus gegen die am weitesten von dem Zentrum der Platte entfernten Schlitze hin progressiv vermindert.

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Gitterstruktur ist der störende Einfluß magnetischer Kräfte im wesentlichen ausgeschaltet und zugleich erreicht, daß die mechanische Resonanz der Gitterelemente verringert wird. Durch die Formgebung der Gitterelemente und der zwischen ihnen bestehenden Schlitze wird außerdem die Elektronenstrahlabweichung weitgehend vermieden und ein hoher Widerstand der

Giiiereleniente gegen durch äußere Kräfte verursachte Vibrations-bewegungen gewährleistet. Schließlich wird bei Verwendung der Gitterstruktur nach der Erimdung bei einer Farbbildröhre ein hoher L'bertragungsfakior für die Flektronenstrahlen im mittleren Teil der Gitterstruktur und damit eine größere Leuchtdichte erreient.

Durch die USA.-Patentschrift 2 722 623 und deutsche Auslegeschrift 1 039 094 ist es zwar bekannt, /um Zwecke der Vibrationsdämpi'ung der Gitter-■/lemente bei Gitterstrukturen für Farbbildwiedergaberöhren die Gitterelemente so auszubilden, daß ihr Uuerschnitt von ihren Enden in Richtung zur Mitte !■.in abnimmt. Bei diesen bekannten Gittersirukturen iiandeit es sich aber um solche, bei denen die Gitlerelcmente durch auf Rahmen aufgespannte Drähte mil kreisförmigem Querschnitt gebildet sind. Außerdem enthalten die genannten Schriften keinerlei Anuaben. die dazu anregen könnten, die Brc .te der Schlitze ν-nisprechend der für die Erfindung angegebenen Gleichung zu variieren.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Ansicht einer Gitterstruktur nach der Erfindung.

F i g. 2 einen Querschnitt, der die Anordnung der (iitterstruklur an einem Gitterrahmen zeigt.

F i g. 3 eine Teilansicht der Gitterstruktur mit Einzelheiten derselben in größerer Darstellung und

F i g. 4 eine schematische Darstellung, die die Weite der in der Gitterstruktur gebildeten Schlitze zeigt.

Die in F i g. I und 3 gezeigte Gitterstruktur besteht aus einer dünnen Stahlblechplatte, z. 3. aus rostfreiem Stahl, aus der bestimmte Flächenteile heiausgeälzt oder in anderer Weise entfernt sind, um eine Vielzahl von länglichen Schlitzen zu bilden. Die Gitterplatte 10 kann parallelogrammförmig. z. B. rechteckig oder quadratisch, gestaltet sein oder jede andere gewünschte Form aufweisen und auch in irgendeiner bekannten Weise hergestellt sein. Parallel zueinander und zu zwei gegenüberliegenden Seitenrändern der Platte 10 sind durch das Entfernen der Flächenteile langgestreckte Gitterelemente 13 gebildet, die sich über den mittleren Flächenbereich der Platte 10 erstrecken und einen bestimmten Abstand voneinander haben. Ferner sind an deü beiden ande.en gegenüberliegenden Rändern der Platte 10 Schlitze 14 angeordnet, die parallel zu den Gitterelementen 13 verlaufen und von denen ji einer mehreren Gitterelementen, bei der dargestellten Ausführungsform drei Gitterelementen, zugeordnet ist. Schließlich ist auf jeder Seite des die Gitterelemente 13 enthaltenden Bereiches der Platte 10 je ein Schlitz 15 angeordnet, der parallel zu den Gitterelementen 13 verläuft. Die Schlitze 14 bilden jeweils eine Reihe von voneinander getrennten Zungen 16.

Wie bereits erwähnt, soll eine in der beschriebenen Weise hergestellte Gitterstruktur volle Gewähr bieten, daß die Elektronenstrahlen trotz des Einflusses des Erdmagnetismus auf die Farbbildröhre auftreffen. Dies gilt insbesondere für den oberen und den unteren Teil der Gitterstruktur. Auch soll vermieden werden, daß bei Einwirkung von äußeren Kräften die Gitterelement·. in Schwingung geraten und hierdurch eine Abweichung der Elektroncnstrahlen im Mittelteil der Gitterstruktur herbeigeführt wird. Um den Einfluß des Erdmagnetismus auszuschalten, könnte die Weite der zwischen Gitterelementen 13 bestehenden Schlitze 17 durch Verbreiterung der Gilterelemente 13 verringert werden. Dies würde jedoch den Nachteil haben, daß die Leuchtdichte des erzeugten Farbbildes erheblich nachläßt und daß die breiteren Gitierelemente eine niedrigere mechanische Resonanzfrequenz aufweisen, was wegen erhöhter Vibration der Gitterelemente ta einer vergrößerten Abweichung der Elektronenstrahlen führen könnte. Zur Vermeidung solcher Nachteile sind die Schlitze 17 gemäß der

ίο Erfindung so ausgebildet, daß sie im mittleren Teil breiter sind als an ihren Enden und sich nach den Rändern der Gitterplatte 10 zu allmählich verjüngen. Die Breite der Schlitze 17 ändert sich dabei über deren Länge entsprechend der Gleichung

β = K -

— i>y

in der ß die Schlitzbreite ist, .v und y von der Mitte der Platte 10 ausgehend in Längsrichtung der Schlitze bzw. senkrecht dazu verlaufende orthogonale Koordinaten und K. η und ,,' Konstanten sind. Die Schlitze 17 weisen daher die aus Fig 3 ersichtliche snindelähnliche Form auf, der die angrenzenden Gitterelemente 13 entsprechen, indem sie in ihrem mittleren Teil enger sind als an ihren Enden und sich nach den gegenüberliegenden Rändern der Gitterplatte 10 zu verbreitern. Bei dieser Gestaltung der Gitterstruktur tritt eine Abweichung der Elektronenstrahlen selbst unter dem Einfluß der Horizontalkomponente des Erdmagnetismus nicht auf. Da der mittlere Teil jedes Schlitzes 17 breiter ist als die Breite des Schlitzes an seinen beiden Enden ist der Ubertragungsfaktor für den Elektronenstrahl im Mittelteil verhältnismäßig hoch, wodurch die Leuchtdichte im Mittelteil des Farbbildes, das durch eine mit der Gitterstruktur nach der Erfindung versehene Farbbildröhre erzeugt wird, wesentlich erhöht wird. Durch diese Erhöhung der Leuchtdichte des erzeugten Bildes hat der Betrachter das Gefühl, als wenn die Leuchtdichte auf dem gesamten Bildschirm vergrößert wäre.

Er erhält damit den Eindruck eines hell und lebensecht wiedergegebenen Bildes.

Da weiterhin die Gitterelemente 13 infolge der beschriebenen Formgebung der zwischen ihnen gebildeten Schlitze 17 im Mittelteil enger als an ihren Endteilen sind, so wird, wenn eine äußere Kraft auf die Gitterstruktur ausgeübt und diese z. B. Schwingungskräften ausgesetzt wird, die Resonanzfrequenz jedes Gitterelementes erhöht und hierdurch eine erhebliche Verringerung der Elektronenstrahlabweichune erreicht. Dies kann mathematisch nachgewiesen werden. Hierzu wild angenommen, daG Gitterelemente von der Länge L entlang einer x-Achse gestreckt bzw. gespannt und an Stellen χ = 0 und χ = L befestigt sind, v/obei di<* Leitungsdichte der Gittereleruente//(x) beträgt. Die Bewegung der Gitterelemente rechtwinklig zur x-Achse entspricht dann, wenn die Verlagerung gleich }'(x. f) ist. folgender Gleichung:

wobei T die mechanische Spannung der Gitterstruktur kn Augenblick der Vibration ist. _

Wenn y = u(.*)e^jVl ist. wobei j gleich ^L w die Winkelgeschwindigkeit und f die Zeit ist. so gilt die Gleichung: ₂

T 44 + w² //(X)K = O. (2)

Es wird angenommen, daß die Leitungsdichte ;<(x) im wesentlichen konstant und /i(x) = «₀ 4- /i_t(x). wobei /«, kleiner als /I₀ ist. Im Hinblick auf Grenzbedingungen ergibt sich eine Lösung /i⁽⁰⁾ im Zeitpunkt, in dem die Leitungsdichte gleich u₀ ist, wie folgt:

2
-γ- sin

tux

(n = 1,2, 3 ...)

(3)

w läßt sich hierbei durch folgende Gleichung aus- ₎₀ drücken:

(1.-7

(4)

Die Lösung der Gleichung (2) kann durch die Pcrtubationstheorie unter Verwendung der Gleichung (3) erreicht werden. Die Frequenz W_n ergibt sich hierbei annähernd durch folgende Gleichung:

[_/(X⁰⁾²d.x-). (5)

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Aus der Gleichung (5) folgt, daß der Einfluß einer Ungleichmäßigkeit der Leitungsdichte der Gitterelemente auf die Vibrationsfrequenz ein Maximum an einer Stcüc ist, an der die Bewegungsamplitiide der Gitterelemente, die nicht der Pertubation unterworfen sind, ihren Größtwert aufweist, und daß dieser Ein-Muß gleich Null ist an einer Stelle, an der die Amplitude Null ist.

Wenn die Gitterelemente mit einer äußeren Kraft in Resonanz schwingen, so tritt die Grundschwingung (»1 = 1) auf und i/,⁽⁰'(.x) ergibt sich zu

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Jl-T

40 Infolgedessen wird, wenn die Leitungsdichte in der

Nähe von x = j klein gewählt wird, die Vibrationsfrequenz des Gitterelementcs 13 groß, wobei sich die Vibrationsfrequenz, selbst wenn die Leitungsdichte bei χ = 0 oder χ = L erhöht wird, sich nicht viel ändert. Es ergibt sich weiterhin, daß es die erfindungsgemäße Gestaltung der Schlitze in der Weise, daß jeder Schlitz im mittleren Längenbereich in der angegebenen Weise weiter und in den beiden Endbereichen enger ist, für die Erhöhung der Grundschwingungsfrequenz vorteilhaft ist. Bei dieser Formgebung der Schlitze 17 wird die Resonanzfrequenz der Gitterelemente 13 hoch und die Abweichung der Elektronen-Strahlen erheblich verringert, wobei zugleich der übertragungsfaktor der Elektronenstrahlen im Mittelfeld der Gitterstruktur sowie die Leuchtdichte des erzeugten Bildes ebenfalls im Mittelteil wächst. Außerdem ist die durch den Einfluß des Erdmagnetismus am oberen und unteren Bildrand verursachte Strahlabweichung bei tier erfindungsgemäßen Gitterausbildung unbedeutend und kann vernachlässigt werden.

Bei Versuchen mit einer 30-cni-Farbbiidröhre konnten bei Anwendung von Schlitzen 17 gemäß F i g. 4 gute Ergebnisse erziel t werden. Für die Versuche wurde ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Blech von 0.15 mm Dicke verwendet, bei dem der Abstand der Schlitze 17 HX) Mikron und die Breite jedes Leuchtstoffstreifens des Leuchtschirmes 210 Mikron betrugen und die Leuchtstoffstreifen in der Richtung der Schlitze 17 in der Reihenfolge rot, grün und blau angeordnet waren. Die Breite B der Schlitze 37 war an den Stellen v, y entsprechend der im Patentanspruch angegebenen Gleichung gewählt.

Da die Gitterplatte 10 z. B. bei Anwendung eines Fotoätzverfahrens leicht herstellbar ist. bietet die Herstellung der Gitterstruktur nach der Erfindung keinerlei Schwierigkeilen. Die Gitterstruktur könnte auch durch Anordnung von Metallstreifen in bestimmten gegenseitigem Abstand gebildet werden. wobei zwischen je zwei benachbarten Metallstreifen Sch·,..ze der beschriebenen Formgebung angeordnet werden.

Die Gitterstruktur kann gemäß F i g. 2 in einem Gitterrahmen angeordnet werden, der zwei Stützschenkel 18 und zwei Spannglieder 19 aufweist. Die durch die Schlitze voneinander getrennten Zungen 16 der beiden Zungenreihen werden jeweils von den gegenüberliegenden Spanngliedern 19 erfaßt, die entsprechende Spanngliedergruppen bilden und von denen die eine Gruppe oder beide Gruppen unter einer der Länge der Zungen und der Güte des Zungen materials entsprechenden gemäßigten Zugspannung gehalten werden, so daß eine bestimmte Spannungsverteilung erreicht wird, die auf die Gilterelemente 13 übertragen wird. Jedes Spannglied kann durch eine Schraubenfeder 20 gespannt werden. Die Spannglieder 19 sind entsprechend der Gestaltung des Gitrerrahmens angeordnet, so daß die Gitterplatte 10, die ihrerseits der Form des Gitterrahmens entspricht, straff bzw. gestreckt gehalten wird. In dieser gestreckten Lage wird die Gitterplatte auf die Stützschenkel 18 aufgeschweißt, die in der aus F i g. 2 ersichtlichen bestimmten Lage zueinander angeordnet sind.

Nachdem die Gitterplatte 10 auf die Stützschenkel 18 aufgeschweißt ist, wird der über die Stützschenkel nach außen ragende Teil jeder Zunge 16 abgeschnitten. Auch kann die Gitterplatte entlang den Schlitzen 15. die das Schneiden der Platte erleichtern, beschnitten werden. Auf diese Weise können die Gitterelemente 13 leicht an den Stützschenkeln 18 des Gitterrahmenr mit einer bestimmten Zugspannungsverteilung befestigt werden. Die Schlitze 14 verhindern, daß beim Aufbringen der Zugspannung auf die Zungen 16 ein Durchbiegen oder Durchknicken der Gitterplatte IC erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Palentanspruch:

   Gitterstruktur zur Verwendung in einer Farbbildröhre, bestehend aus einer Platte, die mit einer Vielzahl von länglichen, im wesentlichen parallelen Schlitzen versehen und mit einem die Elektronenstrahlen anziehenden Potential zu beaufschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (17) über deren Länge entsprechend der Gleichung

   B = K- ,ix² - fif

   variiert ist, wobei S die Schlitzbreite ist. wobei x und y vom Zentrum der Platte (11) ausgehende, in Längsrichtung der Schlitze (17) bzw. senkrecht dazu verlaufende orthogonale Koordinaten sind und wobei K, η und [I Konstanten sind, so daß die Breite jedes Schlitzes (17) — in an sich bekannter Weise — in der Mitte des Schlitzes am größten ist und gegen die Enden hin abnimmt und so daß sich die maximale Breite der Schlitze (17) von dem im Zentrum der Platte (U) liegenden Schlitz aus gegen die am weitesten von dem Zentrum der Platte (11) entfernten Schlitze hin progressiv vermindert.