DE2520426C2

DE2520426C2 - Farbfernsehbildroehre

Info

Publication number: DE2520426C2
Application number: DE19752520426
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Rer Nat Reule
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1975-05-07
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1977-04-07
Also published as: GB1485358A; DE2520426B1; IT1059800B; FR2310629A1; FR2310629B1; NL7604870A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbfernsehbildröhre bestehend aus einer Schirmwanne mit Leucht- »chirm, der mit einir elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist, Hnem Konus- und einem Halsteil mit in diesem angebrachten Elektronenstrahlerzeugungssystem, bei der sich innen in der Näi'e des Leuchtschirms und im wesentlichen parallel zu diesem eine Schattenmaske befindet, welche mit Hiife von Halteelementen an in der Seitenwand der Schirmwanne angeb-ichten Stiften befestigt ist, und die sich beim Auftreffen von Elektronen erwärmt und ausdehnt.

Es ist bekannt daß beim Betrieb der Farbfernsehbildröhre die Schattenmaske durch die auftreffenden Elektronenstrahlen erwärmt wird. Das Maß dieser Erwärmung ist von ihrer Transparenz abhängig. Da die Schattenmaske eine nur geringe Transparenz hat werden etwa 85% der Energie der auf sie auftreffenden Elektronenstrahlen von ihr absorbiert und in Wärme umgewandelt. Die Schattenmaske besteht im allgemeinen aus einem 0,15 bis 0,2 mm dicken Eisenblech mit den öffnungen für den Durchgang der Elektronenstrahlen und aus dem wesentlich stärkeren Maskenrahmen. Einige Zeit nach dem Einschalten der Farbfernsehbildröhre erreicht die Schattenmaske ihre Betriebstemperatur, was bedeutet daß sich Maskenrahmen und Maskenblech so ausgedehnt haben, daß die öffnungen im Maskenblech ihre Lage relativ zu den ihnen zugeordneten Leuchtstoffelementen auf dem Leuchtschirm mit Ausnahme von denen im Zentrum des Maskenbleches verändert haben. Sie sind um einen Betrag radial nach außen gewandert Dies hat zur Folge, daß die Elektronenstrahlen nach ihrem Durchgang durch die öffnungen im Maskenblech die Leuchtstoffelemente auf dem Leuchtschirm nicht mehr genau treffen, und dieser Vorgang hat einen Einfluß auf die Farbreinheit des Fernsehbildes. Man hat erkannt daß man diese Fehllandung der Elektronenstrahlen dadurch kompensieren kann, daß die Schattenmaske mit Hilfe von geeigneten Aufhängeelementen, wie sie zum Beispiel in der DT-AS 14 62 936 beschrieben worden sind bei Erwärmung auf den Leuchtschirm zu bewegt wire.

Es ist weiter bekannt daß sich in der Anheizphase der Maskenrahmen, der sich infolge seiner größeren Masse nicht so schnell erwärmt wie das dünnere Maskenblech, langsamer ausdehnt als dieses. Dadurch wird die Ausdehnung des Maskenbleches an den Rändern behindert und es wölbt sich in seinem mittleren Teil auf den Leuchtschirm zu (Doming-Effekt). Diese Wölbung bewirkt ebenfalls eine radiale Verschiebung eines Teiles der öffnungen im Maskenblech und damit eine Veränderung ihrer Lage relativ zu den ihnen auf dem Leuchtschirm zugeordneten Leuchtstoffelementen. Die Elektronenbrennflecke werden auf dem Leuchtschirm in -adialer Richtung gegen dessen Zentrum hin verschoben. Diese Verschiebungen sind im Zentrum des Leuchtschirms gleich Null und durchlaufen zwischen Zentrum und Rand ein Maximum. Sie können so groß sein, daß die Elektronenbrennflecke teilweise aus den ihnen zugeordneten Leuchtstoffelementen herauswandern, was auch eine Verschlechterung der Farbreinheit des erhaltenen Fernsehbildes zur Folge hat.

Um diesen Effekt zu kompensieren, kann man zum Beispiel die Schattenmaske in der Anheizphase vom Leuchtschirm weg bewegen. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Aufhängeelemente durch eine geeignete Konstruktion unter Verwendung von Bimetallfedern so zu gestalten, daß sie nach dem Einschalten des Farbfernsehgerätes die Schattenmaske zunächst vom Leuchtschirm entfernen und dann, wenn sich der Maskenrahmen erwärmt und ausgedehnt hat. dieselbe auf den Leuchtschirm zu bewegen.

Der zuvor für den Zeitraum der Anheizphase beschriebene Doming-Effekt kann auch während des Betriebes der Farbfernsehbildröhre auftreten, und zwar dann, wenn über längere Zeit ein helles Bild erzeugt wird, wenn also ein hoher Strahlstrom fließt. Die Temperatur des Maskenbleches wird erhöht, und es dehnt sich aus. Die Ausdehnung wird seitlich durch den Maskenrahmen behindert, so daß ebenfalls eine Vorwölbung des Maskenbleches mit der daraus resultierenden seitlichen Verschiebung der Öffnungen

in diesem Maskenblech verursacht wird, wie schon für die Anheizphase beschrieben wurde Ein auf diese Weise erzeugter Doming-Effekt bei der Schattenmaske, der die Farbreinheit des Fernsehbildes beeinträchtigt, kann durch die Verwendung der zuvor erwähnten Aufhängeelemente nicht kompensiert werden.

Die Schattenmaske ist normalerweise mit der elektrisch leitenden Schicht auf dem Leuchtschirm kurzgeschlossen, so daß sich beide auf gleichem Potential befinden. Dadurch ändert sich die Bewegungsrichtung der Elektronenstrahlen nach dem Durchtritt durch die Öffnungen in der Schattenmaske nicht. Aus verschiedenen Veröffentlichungen, z.B. der DT-AS 2048158 is; es bekannt, die Elektronenstrahlen zwischen der Schattenmaske und dem Leuchtschirm ,₅ dadurch zu beeinflussen, daß man zwischen den beiden ein elektrisches Feld aufbaut In beiden Veröffentlichungen wird dies dazu benutzt, die Elektronenstrahlen so auf den Bildschirm zu fokussieren, daP die Durchmesser der Elektronenbrennflecke auf dem Leuchtschirm kleiner sind als die Durchmesser der Öffnungen in der Schattenmaske.

Aus der US-PS 29 15 673 ist es ferner an sich bekannt, innerhalb von Kathodenstrahlröhren Widerstände anzuordnen und diese als Schichten auf isolierenden Bauteilen auszubilden.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch den Aufbau eines elektrischen Feldes zwischen der Schattenmaske und der Leuchtschicht eine Möglichkeit zu schaffen, daß bei erhöhtem Strahlstrom die Elektronenstrahlen, die _·,₀ infolge der temperaturbedingten Ausdehnung und der dadurch verursachten Vorwölbung des Maskenbleches durch die in radialer Richtung verschobenen Öffnungen in der Schattenmaske hindurchtreten, ihre Bewegungsrichtung in der Weise ändern, daß sie die Leuchtstoffelemente auf der Leuchtschicht treffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anodenspannung zwischen der Schattenmaske und der Kathode anliegt und daß der Leuchtschirm mit der Schattenmaske an mindestens einer Stelle über einen Widerstand elektrisch verbunden ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit Hilfe einer konstruktiv einfach durchzuführenden Maßnahme die Farbreinheit verbessert wird und besondere Maßnahmen zur Wärmeableitung z. B. vom Leuchtschirm nicht notwendig sind.

Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip der Erfindung, __so

F i g. 2 die Verschiebung des Auftreffpunktes eines Elektronenstrahles auf der Leuchtschicht,

F i g. 3 die Spotverschiebung As in Abhängigkeit vom Widerstand R.

Die Fig. 1 zeigt die Schirmwanne 1 mit der aus den einzelnen Leuchtstoffelementen zusammengesetzten Leuchtschicht 2 und der darauf befindlichen leitenden Schicht 3 aus Aluminium. Davor befindet sich in einem Abstand und im wesentlichen parallel zur Schirmwanne die Schattenmaske 4. Es wurde schon erwähnt, daß bei den gebräuchlichen Farbfernsehbildröhren vom Schattenmaskentyp die leitende Schicht auf dem Leuchtschirm und die Schattenmaske miteinander kurzgeschlossen sind und somit beide auf Anodenpotential liegen. Das bedeutet, daß die Elektronenstrahlen nach dem Durchtritt durch die Öffnungen in der Schattenmaske ohne Richtungsänderung weiterfliegen, bis sie auf der Leuchtschicht auftreffen. Bei dem schon beschriebenen Doming-Effekt während des Betriebes des Farbfernsehbildröhre, der bei einem über längere Zeit herrschenden hohen Strahlstrom auftritt, werden die Öffnungen in der Mitte der Schattenmaske entlang der Richtung der Röhrenachse verschoben, am Rand der Schattenmaske werden sie durch den Maskenrahmen in ihrer Lage festgehalten, in dem Bereich dazwischen werden sie radial auf das Bildschirmzentrum zu verschoben. Dies hat zur Folge, daß die Elektronenstrahlen in diesem Bereich die ihnen auf der Leuchtschicht zugeordneten Leuchtstoffelemente nicht mehr genau genug treffen, so daß Farbverschiebungen verursacht werden. Es konnte nun eine Möglichkeit gefunden werden, mit der man diesen Nachteil vermeiden kann. Man reduziert die Verschiebung der Elektronenbrennflecke radial nach innen, die aus dem Doming der Schattenmaske resultiert, durch eine Verschiebung dieser Elektronenbrennflecke radial nach außen, die man dadurch erhält, daß man die Anodenspannung zwischen der Kathode und der Schattenmaske anlegt und zwischen der Schattenmaske und der Leuchtschicht ein solches elektrisches Feld aufbaut, welches die durch die Öffnungen in der Schattenmaske fliegenden Elektronen abbremst, und zwar entgegen der Feldrichtung, wodurch die Elektronenstrahlen radial weiter nach außen verschoben auf die Leuchtschicht auftreffen. Das elektrische Feld ist proportional dem auf die Leuchtschicht auftreffenden Elektronenstrom. Es konnte ein Zusammenhang zwischen der Verschiebung der Auftreffpunkte der Elektronenstrahlen auf der Leuchtschicht As und der erforderlichen sogenannten Bremsspannung i/ßgefunden werden. Er lautet

(/-COS.!

¹⁵ - 4Ii,-sin¹.1 ^W

Dabei ist dder Abstand zwischen Schattenmaske und Leuchtschicht, at der Winkel zwischen der Bahn der Elektronenstrahlen und der Fläche der Schattenmaske (Auftreffwinkel) und Lh die Anodenspannung der Farbfernsehbildrohre (25 kV). Siehe dazu F i g. 2. Dabei ist mit 6 der durch das Bremsfeld in seiner Bewegungsrichtung geänderte Elektronenstrahl bezeichnet. Die Linsenwirkung der Maskenlöcher auf die Elektroncnstrahlen kann dabei vernachlässigt werden.

Aus der gefundenen Formel ergibt sich, daß die Verschiebung AS der Elektronenbrennflecke proportional der Bremsspannung Ub ist und mit wachsendem Auftreffwinkel λ abnimmt.

Das Bremsfeld erhält man dadurch, daß man in die Verbindung zwischen der leitenden Schicht aus Aluminium auf der Leuchtschicht und der Schattenmaske einen Widerstand R einbaut (siehe Fig. 1). Nach dem zuvor gesagten ist die Verschiebung AS proportional dem Spannungsabfall am Widerstand R und dieser ist wiederum gleich dem Produkt aus dem Widerstand R und dem Strahlstrom /, welcher auf der Leuchtschicht auftrifft und über den Widerstand R abfließt.

Die Verschiebungen der Elektronenbrennflecke infolge des Domingeffektes sind im Bildschirmzentrum gleich Null, wachsen in Richtung auf die Ränder des Bildschirmes zu bis zu einem Maximum, wobei sie nach innen zum Bildschirmzentrum gerichtet sind, nehmen dann bis auf einen bestimmten Betrag in der Näh*, der Ränder ab und können in den Ecken des Bildschirms nach außen gerichtet sein. Dagegen sind die Verschiebungen der Elektronenbrennflecke, die durch das Bremsfeld verursacht werden, nach außen gerichtet iinri

wachsen von Null im Zentrum des Bildschirms ausgehend nach außen monoton an.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, durch welches es möglich ist, einen Widerstand R zu finden, der eine optimale Farbreinheit trotz des Domingeffektes gewährleistet. Man baut eine Versuchsröhre mit Kontaktdurchführungen durch die Glaswand hindurch, so daß außen beliebig viele Widerstände untersucht werden können. Zur Dimensionierung der Widerstände kann man die für As angegebene Formel in abgewandelter ι ο Form verwenden. Es gilt

_R _ 4 U₀ sin³«
d ■ I cos«

Is.

Nimmt man nun an, daß der Strahlstrom beim Doming von etwa 240 μΑ auf etwa 1 mA steigt und daß etwa 20% der Elektronen die Leuchtschicht auf dem Bildschirm erreichen, betrachtet man die Stelle auf dem Bildschirm, an der die Elektronenstrahlen unter einem Winkel von 60% auftreffen, so ergibt sich für eine Verschiebung des Elektronenstrahles von 10 um ein Widerstand von etwa 0,54 ΜΩ. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt. Widerstände zwischen 0,5 und 3 ΜΩ zu testen.

Eine experimentell gewonnene Funktion zwischen As und Widerstand R ist in F i g. 3 dargestellt, wobei für d = 11 mm und α = 60° gewählt wurden. Die gestrichelte Gerade stellt den theoretisch geforderten Zusammenhang zwischen As und R dar. Die Abweichung der experimentellen von der theoretischen Kurve wird durch Sekundärelektronenemission von der Aluminiumschicht zur Schattenmaske erklärt.

Für die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sind verschiedene Lösungen möglich. Bei gebräuchlichen Farbfernsehbildröhren ist die Schattenmaske mit Hilfe von Halteelementen an Metallstiften befestigt, die in das Glas der Seitenwand der Schirmwann« eingelassen sind. Die elektrische Verbindung dei Schattenmaske mit der Leuchtschicht wird dabei ζ. Β durch eine streifenförmige Graphitschicht hergestellt die auf der Glasoberfläche zwischen den Metallstifter aufgebracht wird. Die Graphitschicht wird bei dei Erfindung durch eine temperaturbeständige, vakuumfe ste, elektrisch leitende Schicht mit einem definierter Widerstand, der dem experimentell ermittelten Wider stand entspricht, ersetzt. Diese Schicht kann z. B. au: einem geeigneten Lack bestehen.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem leitenden Material mit den entsprechenden Widerstand, z. B. einer Folie, derer eines Ende am Randteil der Schattenmaske befestig wird, während das andere Ende auf der leitender Schicht des Leuchtschirmes in dessen optisch nich genutzten Bereich befestigt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel erhält man, inderr man in der leitenden Schicht auf dem Leuchtschirm, di< sich an mindestens einer Stelle auch auf die Seitenwam der Schirmwanne erstreckt, an dieser Stelle eint Aussparung anbringt, diese mit einem elektriscl leitenden Material mit dem erforderlichen Widerstam ausfüllt und die Verbindung mit dem Rand de: Schattenmaske durch eine Kontaktfeder aus elektriscl leitendem Material herstellt.

Bezugszeichenliste

t Schirmwanne

2 Leuchtschicht

3 leitende Schicht

4 Schattenmaske

5 Elektronenstrahl

6 Elektronenstrahl mit durch das Bremsfeld geänder ter Bewegungsrichtung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

h 993p

Claims

Patentansprüche:

1. Farbfernsehbildröhre, bestehend aus einer Schirmwanne mit Leuchtschirm, der mit einer elektrisch leitenden Schicht bedeckt ist, einem Konus- und einem Halsteil mit in diesem angebrachten Elektronenstrahlerzeugungssystem, bei der sich innen in der Nähe des Leuchtschirms und im wesentlichen parallel zu diesem eine Schattenmaske befindet, welche mit Hilfe von Halteelementen an in der Seitenwand der Schirmwanne angebrachten Stiften befestigt ist, und die sich beim Auftreffen von Elektronen erwärmt und ausdehnt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung zwischen der Schattenmaske und der Kathode anliegt, und daß der Leuchtschirm mit der Schattenmaske an mindestens einer Stelle über einen Widerstand elektrisch verbunden ist

2. Farbfernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elektrische Verbindung zwischen Schattenmaske und Leuchtschirm aus einer temperaturbeständigen und vakuumfesten, elektrisch leitenden Schicht mit vorgegebenem, definiertem Widerstand besteht die auf der Seitenwand der Schirmwanne zwischen dem Leuchtschirm und mindestens einem der in an sich bekannten Weise aus Metall bestehenden Stifte für die Befestigung der Halteelemente aufgebracht ist

3. Farbfernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elektrische Verbindung zwischen Schattenmaske und Leuchtschirm an mindestens einer Stelle durch ein leitendes Material mit vorgegebenem, definiertem Widerstand hergestellt ist, das auf der leitenden Schicht des Leuchtschirms einerseits und auf dem Rand der Schattenmaske andererseits befestigt ist.

4. Farbfernsehbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der elektrisch leitenden Schicht, die sich über den gesamten Leuchtschirm und an mindestens einer Stelle ^uch auf die Seitenwand der Schirmwanne erstreckt, an dieser Stelle eine Aussparung befindet, daß diese Aussparung mit einem elektrisch leitenden Material mit vorgegebenem, definiertem Widerstand ausgefüllt ist, welches mit der leitenden Schicht elektrisch verbunden ist und daß die elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Material und dem Rand der Schattenmaske durch eine elektrisch leitende Kontaktfeder hergestellt ist.