DE2511074C3 - Farbbildkathodenstrahlröhre und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbbildkathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm, der eine Anzahl von langgestreckten Luminophorstreifen aufweist, die je

ι ^r> aus in Richtung ihrer kurzen Achse horizontal nebeneinander angeordneten Luminophorstreifen für drei Lumineszenzfarben bestehende Streifengruppen bilden, und die in ve^rtikaler Richtung in Einzelstreifen unterteilt und in horizontaler wie vertikaler Richtung durch nicht lumineszierende Bereiche getrennt sind, mit einer in Strahlrichtung in Abstand vor dem Bildschirm liegenden Schattenmaske, die eine Vielzahl von langgestreckten vertikalen Schlitzen aufweist, die in Richtijng ihrer langen und kurzen Achsen ausge-

2ϊ richtet sind, wobei jeder Schlitz je einer Streifengruppe gegenüberliegt, und mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, das drei in einer Ebene senkrecht zur langen Achse der Schlitze bzw. Luminophorstreüen angeordnete Elektronenstrahlerzeuger

in aufweist, deren Strahlen so ausgerichtet sind, daß sie auf den Bildschirm auftreffen, nachdem sie sich an einem Punkt in einem Schlitz der Schattenmaske ge-. kreuzt haben, wobei das Verhältnis der Strahlfleckgröße auf dem Bildschirm zur Größe der Lumino-

γ> phorstreifen so bemessen ist, daß die zulässige, noch keine Farbfehler bedingende Abweichung der Lage eines Strahlflecks zum zugehörigen Luminophorstreifen aus der Sollage zum Rande des Bildschirms hin zunimmt.

Eine derartige Farbbildkathodenstrahlröhre ist aus der Zeitschrift IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers BTR-18, 1972, Heft 4, Seiten 193 bis 200, bekannt.

Infolge verschiedener Ursachen werden in den

-n Eckteilen dieser bekannten Farbbildkathodenstrahlröhren die beispielsweise Blau und Grün abstrahlenden äußeren Farbstreifen einer Streifengruppe im Gegensatz zu den Rot abstrahlenden mittleren Farbstreifen nur teilweise von den ihnen zugeordneten

-,Ii Elektronenstrahlenbündeln erfaßt, so daß beispielsweise Rot stärker als die anderen beiden Farben abgestrahlt wird, was zu einer Farbverfälschung führt, durch welche beispielsweise die Farbe Weiß nicht mehr darstellbar ist. Würde man nun auf der gesamten

-,·-> Bildschirmfläche alle Leuchtstreifen so kurz machen, daß auch die in den Eckteilen liegenden Leuchtstreifen auf jeden Fall alle voll von den Elektronenstrahlenbündeln bestrahlt werden und somit alle gleichmäßig hell ihre Farbe abstrahlen, käme man in einen

w) Bereich, in dem die Helligkeit auf dem gesamten Bildschirm abnimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Farbbildkathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Aufiechterhaltung maxi-

h-) maler Helligkeit im Mittelteil des Bildschirms eine Farbverfälschung in den Eckteilen des Bildschirms unterbleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Färb-

bildkathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Luminophorstreifen im Mittelteil und in den Ecken des Bildschirms eine unterschiedliche Länge und Breite aufweisen derart, daß die Länge im Mittelteil zwisci ien der Länge eines Schlitzes und der Länge des durch den Schlitz bestrahlten Flecks auf dem Bildschirm liegt und in den Ecken kleiner als die Länge eines Schlitzes ist, und daß die Breite im Mittelteil etwas unter der Schlitzbreite liegt und in den Ecken kleiner als im Mittelteil ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Farbbildkathodenstrahlröhre und ein Verfahren zu deren Herstellung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Axialschnitt eine Farbbildröhre,

Fig. 2 in einer Draufsicht eine Einzelheit der Schattenmaske der Farbbildröhre von F:g. 1,

Fig. 3 in einer Draufsicht eine Einzelheit des Bildschirms der Farbbildröhre von Fig. 1,

Fig. 4 in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen dem Bildkontrast und der Helligkeit und dem vertikalen Spalt »α« gemäß Fig. 3 zwischen benachbarten oberen und unteren Luminophorstreifen,

Fig. 5 in einer Draufsicht eine Einzelheit eines Eckenteils des Bildschirms der Farbbildröhre von Fig. 1,

Fig. 6a und 6b in der Seitenansicht eines Abschnittes eines Mittelteils bzw. Eckenteils die Beziehungen zwischen der Vorderseite bzw. dem Schirmträger, dem Bildschirm, den Luminophorstreifen, der Schattenmaske, den Schlitzen der Schattenmaske und dem Elektronenstrahl,

Fig. 7 vergrößert eine Draufsicht auf ein Eckenteil eines Bildschirms einer bekannten Farbbildröhre mit streifenförmigen Luminophorflecken und einer Schattenmaske mit streifenförmigen Schlitzen,

Fig. 8 in einem Diagramm den Härtungsgrad eines Luminophorstreifens bei unterschiedlicher Belichtungsstärke.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, hat das ein Vakuum umschließende Gehäuse 1, beispielsweise eine Glasrohre, Elektronenstrahlerzeuger 2 für drei Elektronenstrahlen, die in dem Halsteil in einer Ebene angeordnet sind, eine Schattenmaske 4, die in einem bestimmten Abstand gegenüber der Innenseite der Frontplatte 21 angeordnet ist, sowie einen Bildschirm 3 auf der Innenseite der Frontplatte 21. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist die Schattenmaske 4 eine Vielzahl von Schlitzen 5 auf, die in vertikalen Reihen angeordnet sind, die parallel nebeneinander eine Vielzahl von Reihen bilden. Die benachbarten oberen und unteren Schlitze in einer vertikalen Reihe sind durch Brückenteile 6 mit der spezifizierten Breite »c« voneinander getrennt.

Die von den drei in Reihe angeordneten Elektronenstrahlerzeugern abgestrahlten drei Elektronenstrahlen gehen durch jeden vertikal langgestreckten Schlitz 5 der Schattei'masV.: '.'ndurch und kreuzen sich dort, so daß jeweils arei vertikal langgestreckte Strahlflecke 128, 129 und 130 erzeugt werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt irt. Auf dem Bildschirm 3 befinden sich an den Stellin, die über den Strahlflecken 128,129 und 130 liegen, vertikal langgestreckte Luminophorstreiten 8,9 und 10 für eine unterschiedliche Farbabstrahlung, beispielsweise für eine Grün-, Rot- bzw. Blauemission. Diese drei Arten von Luminophorstreifen bilden eine Streif engnippe, die einem Schlitz 5 zugeordnet ist, wobei gleiche Streifengruppen für alle Schlitze 5 vorgesehen sind. Die LuminophorstreÖen werden von einer Licht absorbierenden Schicht 31 umgeben, welche die Zwischenräume zwischen allen Luminophorstreifen ausfüllt.

Nach dem Durchlaufen des jeweiligen Schlitzes divergiert der Elektronenstrahl bis zu einem bestimmten

i" Ausmaß. Dementsprechend ist der Strahlfleck auf dem Bildschirm um ein bestimmtes Ausmaß größer als der des Schlitzes.

Die Größen der Luminophorstreifen werden ausgewählt, um eine gute Bildqualität zu erreichen. Bei

ι ·"> einer runde öffnungen aufweisenden Schattenmaske bekannter Farbbildröhren werden bekanntlich die Luminophorpunkte auf dem Bildschirm so gewählt, daß sie kleiner sind als die Strahiflecke auf dem Schirm. Durch Umgeben der Luminophorpunkte mit einer Licht absorbierenden Schicht wird eine gute Deckung erreicht, d. h. ein Aufeinanderabstimmen der Farbpunkte und der richtigen Elektronenstrahlen. Bei Farbbildröhren mit einer Schattenmaske mit vertikal langgestreckten Schlitzen sollten jedoch die Grö-

2) ßen der öffnungen sorgfältig in Betracht gezogen werden. So müssen vor allem die Breiten und Längen der länglichen Elektronenstrahlpunkte und der Schlitze getrennt betrachtet werden.

Bei einer Bildröhre mit vertikal 1 anglichen Schlitzen

j» in der Schattenmaske und vertikal langgestreckten Luminophorstreifen 8,9 und 10 auf dem Bildschirm 3 würden Luminophorstreifen, die im Vergleich zu den Schlitzen 5 ausreichend klein sind, dazu führen, daß das falsche Auftreffen der Elektronenstrahlen auf be-

Γ) nachbarte Luminophorstreifen verringert wird, so daß sich durch die thermische Ausdehnung der Schattenmaske 4 und/oder die nachteilige Beeinträchtigung aufgrund des Umgebungsmagnetfeldes, beispielsweise des Erdmagnetfeldes, eine geringere Farbstö-

4i) rung ergibt. Zu kleine Luminophorstreifen führen jedoch zu einem Verlust an Bildhelligkeit.

Wenn die Schlitze 5 der Schattenmaske sich in horizontaler Richtung verschieben, treffen die Elektronenstrahlen auf links oder rechts benachbarte Lumi-

-Ti nophorstreifen, welche eine andere Farbemission haben und deshalb die Farbwiedergabe stören. Wenn sich die Schlitze 5 in vertikaler Richtung verschieben, treffen die Elektronenstrahlen auf benachbarte obere oder untere Luminophorstreifen. welche die gleiche

.ο Farbemission haben, so daß keine Farbverfälschung erzeugt wird.

Die Verschiebung der Schlitze 5 aus den vorher festgelegten Positionen infolge der thermischen Ausdehnung der Schattenmaske ist im Mittelteil der

->ΐ Schattenmaske 4 gering, in den am Umfang liegenden Eckenteilen der Schattenmaske jedoch groß. Die Verschiebung der Stiahlflecken aus den vorher festgelegten Positionen infolge des Erdmagnetfeldes ist ebenfalls in den Eckenteilen des Bildschirms 3 groß.

Wi Es wird nun die horizontale Breite der Luminophorstreifen so gewählt, daß sie um einen bestimmten Betrag kleiner ist als die Breite der entsprechenden Schlitze der Maske. Dabei ist die Breitendifferenz im Mit'elteil des Bildschirms geringer und wird unter Be-

IV) rücksichtigung der vorstehenden Gründe zu den Umfangsteilen hin allmählich größer.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Schlitzgröße über der gesamten Schattenmaske gleich, während die

Länge und Breite der Luminophorstreifen von der Mitte nach außen hin allmählich abnimmt. Dabei ist der Mittelteil so als derjenige Teil des Bildschirms definiert, der innerhalb eines Kreises liegt, dessen Durchmesser ein Viertel der Bildschirmdiagonalen ■"> ausmacht, während die Eckenteile den außerhalb dieses Kreises liegenden Teil des Bildschirms bilden.

Die vertikalen Längen der Luminophorstreifen werden so gewählt, daß sie sich im Mittelteil und in den Umfangsteilen oder Eckenteilen beträchtlich un- '<> terscheiden. Es wurde gefunden, daß die Länge der Luminophorstreifen im Mittelteil des Bildschirms so zu wählen ist, daß sie größer ist als die Länge der Schlitze S und kürzer als die Länge der Strahlflecken, wie dies in Fig. 6a gezeigt ist. Versuche haben gezeigt, i-> daß Längen der Luminophorstreifen vom LOOfachen bis l,10fachen der Länge der entsprechenden Schlitze zu einer zufriedenstellenden Farbwiedergabe und Helligkeit führen.

In den Eckenteilen eines bekannten Bildschirms -'" liegen infolge der Bildschirmkrümmung und unvermeidbarer Fehler der Elektronenstrahlablenkeinrichtung die Strahlenflecken einer Gruppe von Strahlenflecken 128', 129' und 130', die von den Strahlen gebildet werden, die durch einen der Schlitze 5 hin- 2ΐ durchgehen und auf dem Bildschirm auftreffen, in der Höhe versetzt, wie Fig. 7 zeigt, so daß die Mitten der Strahlenflecken auf einer schrägen Linie mit einem Verschiebewinkel© zur horizontalen Linie liegen. Infolge dieser vertikalen Verschiebung der auftreffen- j» den Strahlen sind die Luminophorstreifen 8 und 10 auf beiden Seiten nicht vollständig von den Elektronenstrahlflecken 128' bzw. 130' bedeckt, während nur der mittlere Luminophorstreifen 9 dem Strahlenflekken 129' genau angepaßt ist. Deshalb wird in den r> Eckenteilen eine bestimmte Farbe, beispielsweise bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel Rot, heller als die beiden anderen Farben, was zu einer Verschiebung der Weißabgleichung der Farbe nach Rot hin führt.

Um diese Nachteile oei der Erfindung zu vermeiden, ist die Länge der Luminophorstreifen in den Eckenteilen so gewählt, daß sie kleiner ist als die der Schlitze, wie dies in Fig. 6b gezeigt ist, jedoch vorzugsweise nicht kleiner als das 0,8fache der Schlitzlänge. Für eine Länge, die kleiner als das 0,8fache ·»■-> der Schlitzlänge ist, nimmt die Helligkeit ab und unterschreitet eine zulässige Grenze.

Fi g. 4 zeigt eine Beziehung zwischen der Helligkeit und dem Kontrast des Bildes auf dem Bildschirm und der Breite »α« des Spaltes zwischen den oberen und so unteren Luminophorstreifen in einer vertikalen Reihe gemäß Fig. 3. Je größer diese Spaltbreite ist, desto grötSer ist der Kontrast und desto kleiner ist die Helligkeit. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ergibt sich in einem Bereich zwischen den Punkten A und B ein optimaler Wert für den Spalt »α«.

Der Punkt A stellt den Fall dar, in welchem die Spaltbreite »α« zwischen den Luminophorstreifen gleich der Spaltbreite »Z>« zwischen den oberen und unteren Strahlenflecken gemäß Fig. 3 ist. „o

Der Punkt B stellt den Fall dar, in welchem die Länge s>d « der Luminophorstreifen 8,9 oder 10 gleich der Länge »e« des Schlitzes 5 ist.

Im allgemeinen werden Helligkeit und Kontrast einer Farbbildröhre hauptsächlich durch diese Eigen- b5 schäften im Mittelteil des Bildschirms bewertet, wo eine gute Abgleichung zwischen den Luminophorstreifen und den Schlitzen gegeben ist, so daß nur geringe Farbstörungen auftreten.

Da die Länge und die Breite der Luminophorstreifen an den Eckenteilen kleiner ist als im Mittelteil, nimmt die Helligkeit in den Eckenteilen gegenüber der Helligkeit im Mittelteil ab. Diese Abnahme ist jedoch zugunsten der erreichbaren Farbreinheit vertretbar. Mittels der vorstehend beschriebenen Begrenzung der Länge »d« der Luminophorstreifen derart, daß sie kleiner ist als die Schlitzlänge »e«, jedoch vorzugsweise nicht kleiner als das 0,8fache der Schlitzlänge »e«, kann eine merkbare Abgleichsstörung bei der Weiß-Wiedergabe in den Eckenteilen ausgeschlossen werden.

Bei der Herstellung der Bildröhre kann für die gewünschte Einstellung der Spaltbreite »ü« während jeder Belichtung zur Bildung der Luminophorstreifen ein Programm für die Verschwenkung der Lichtquelle in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Schlitze benutzt werden.

Durch Verwendung einer bekannten Lichtdämpfeinrichtung mit einem vorher festgelegten Dämpfungsmuster kann beim Fertigungsprozeß die gewünschte Einstellung der Länge der Luminophorstreifen in den Eckenteilen vorgenommen werden. Dabei wird während des Belichtungsvorgangs eine Lichtdämpfeinrichtung zwischen der Lichtquelle und der Schattenmaske 4 angeordnet. Ein lichtdämpfender Schirm weist ein solches Muster auf, daß die Eckenteile des Bildschirms weniger belichtet werden als der Mittelteil. Dann wird die Lichtquelle während des Belichtens durch die Schattenmaske hindurch in die Richtung parallel zur Längsrichtung der Schlitze verschwenkt. Durch dieses Verschwenken werden die oberen und unteren Teile der Luminophorstreifen vom Licht unter einer Neigung getroffen, so daß der Härtungsgrad an den beiden Endteilen einen Abfall aufweist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, sind durch die Kurven p, q und r gezeigte verschiedengradige Belichtungen dadurch erzielbar, daß die Intensität des auf diesen Teil aufgestrahlten Lichtes variiert wird. Durch eine geeignete Steuerung der Lichtintensität an den Eckenteilen mittels einer bekannten, nicht gezeigten, Lichtdämpfeinrichtung, die ein bestimmtes Dämpfungsmuster aufweist, kann die gewünschte abfallende Härtung gemäß den Kurven von Fig. 8 erreicht werden. Anschließend wird der belichteten Luminophor enthaltende Brei nach bekannten Entwicklungsverfahren entwickelt. Vorausgesetzt, daß die Belichtung derart erfolgt ist, daß man eine Härtungskurve q erhält, und weiter vorausgesetzt, daß durch Steuern des Entwicklungsprozesses derart, daß der belichtete Bereich einen Härtungsgrad hat, der einen durch die strichpunktierte Linie gekennzeichneten Bereich überschreitet, wird bei diesem Verfahren der ausgewählte Bereich 8 mit einer gewünschten, in Fig. 8 gezeigten, Länge als Luminophorstreifen gebildet. Dies zeigt, daß die Länge des Luminophorstreif ens durch den Grad der Belichtung und somit den Grad der Härtung des Luminophorbreies gesteuert werden kann. Die Länge der Luminophorstreifen wird durch geeignete Wahl des Dämpfungsmusters des Dämpfungsfilters und des Entwicklungszustandes eingestellt.

Beispiel

Bei einer Farbbildröhre 45 cm langer Bildschirmdiagonale sind in der Schattenmaske 4 Schlitze 5 mit

einer Breite von 0,2 mm und einer Länge von 0,8 mm gemäß Fig. 2 in vertikalen Reihen mit einer Teilung von 0,95 mm angeordnet, so daß die Brückenbreite c 0,15 mm beträgt. Die horizontalen Ausrichtungen haben eine Teilung von 0,75 mm. Auf dem Bildschirm 3 sind die Strahlflecken 128, 129 oder 130 0,225 mm breit und 0,9 mm lang. Die Luminophorstreifen im Mittelteil haben eine Breite von 0,18 mm und eine Länge von 0,85 mm. Sie sind wie in Fig. 3 angeordnet. Die Luminophorstreifen in den Eckenteilen haben eine Breite von 0,11 mm und eine Länge von 0,78 mm. Sie sind wie in Fig. 3 gezeigt angeordnet. Jeder Luminophorstreifen ist von einer Licht absorbierenden Schicht umgeben. Die solchermaßen aufgebaute Farbbildröhre hat eine zufriedenstellende Qualität hinsichtlich der Farbreinheit und des Weißausgleichkontrastes sowie der Helligkeit in allen Teilen des Bildschirms.

Bei weiteren Ausführungsformen kennen die Schlitze sowie die Phosphorstreifen als langgestreckte Ellipsen oder als rechteckige Langlöcher mit halbkreisförmigen Enden ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Farbbildkathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm, der eine Anzahl von langgestreckten Luminophorstreifen aufweist, die je aus in Richtung ihrer kurzen Achse horizontal nebeneinander angeordneten Luminophorstreifen für drei Lumineszenzfarben bestehende Streifengruppen bilden, und die in vertikaler Richtung in Einzelstreifen unterteilt und in horizontaler wie vertikaler Richtung durch nicht lumineszierende Bereiche getrennt sind, mit einer in Strahlrichtung in Abstand vor dem Bildschirm liegenden Schattenmaske, die eine Vielzahl von langgestreckten vertikalen Schlitzen aufweist, die in Richtung ihrer langen und kurzen Achsen ausgerichtet sind, wobei jeder Schlitz je einer Streifengruppe gegenüberliegt, und mit einem Elektronenstrahlerzeugersystem, das drei in einer Ebene senkrecht zur langen Achse der Schlitze bzw. Luminophorstreifen angeordnete Elektronenstrahlerzeuger aufweist, deren Strahlen so ausgerichtet sind, daß sie auf den Bildschirm auftreffen, nachdem sie sich an einem Punkt in einem Schlitz der Schattenmaske gekreuzt haben, wobei das Verhältnis der Strahlfleckgröße auf dem Bildschirm zur Größe der Luminophorstreifen so bemessen ist, daß die zulässige, noch keine Farbfehler bedingende Abweichung der Lage eines Strahlflecks zum zugehörigen Luminophorstreifen aus der Sollage zum Rande des Bildschirms hin zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Luminophorstreifen (8,9,10) im Mittelteil und in den Ecken des Bildschirms (3) eine unterschiedliche Länge (d) und Breite aufweisen derart, daß die Länge (d) im Mittelteil zwischen der Länge (e) eines Schlitzes (5) und der Länge des durch den Schlitz (5) bestrahlten Flecks (128, 129, 130) auf dem Bildschirm (3) liegt und in den Ecken kleiner als die Länge (e) eines Schlitzes (5) ist, und daß die Breite im Mittelteil etwas unter der Schlitzbreite liegt und in den Ecken kleiner als im Mittelteil ist.

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (d) der Luminophorstreifen (8, 9, 10) in den Ecken des Bildschirms nicht kleiner als das 0,8fache der Länge (e) der Schlitze (5) ist.

3. Verfahren zum Herstellen einer Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Luminophorstreifen

a) während einer Belichtung durch eine Schattenmaske mit langgestreckten Schlitzen mittels eines Lichtes aus einer Lichtquelle für die photochemische Härtung eines Luminophor enthaltenden Breies die Lichtquelle in eine Richtung parallel zur Längsrichtung der Schlitze bewegt wird, wodurch den beiden Endteilen der langgestreckten Luminophorstreifen ein abfallender Härtungsgrad erteilt wird, und die Lichtintensitätsverteilung derart gesteuert wird, daß man das gewünschte Muster des Belichtungsgrades auf dem Bildschirm erhält, und

b) die Zustände für das Entwickeln des belichteten, Luminophor enthaltenden Breies derart gesteuert werden, daß man Luminophorstreifen erhält, die kleiner sind als die Schlitze, wobei wahlweise wenigstens ein Teil der belichteten Räche herausgelöst wird, deren Härtung unter einem ausgewählten Grad liegt.