DE2743627A1 - Schattenmaskenanordnung fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

RCA 68805A/70641/Sch/Ro. US-Ser. No. 729,592/729,349 vom 4. Oktober 1976

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Schattenmaskenanordnung für eine Kathodenstrahlröhre.

Die Erfindung betrifft Lochmaskenröhren, insbesondere solche mit gewellter Lochmaske.

Bei einer Lochmaske werden mehrere konvergente Elektronenstrahlen durch eine der Farbauswahl dienende, mit vielen Löchern versehene Lochmaske auf einen Mosaikleuchtschirm projiziert. Die Strahlwege verlaufen so, daß jeder Strahl auf nur eine Art farbemittierenden Leuchter auf dem Schirm auftritt und diesen anregt. Im allgemeinen ist die Schattenmaske an einem starren Rahmen befestigt, der seinerseits innerhalb des Bildröhrenkolbens aufgehängt ist.

Derzeit haben alle handelsüblichen Farbbildröhren eine entweder sphärische oder zylindrische Frontplatte. Es ist jedoch erwünscht, eine Bildröhre mit einer im wesentlichen flachen Frontplatte zu entwickeln. Hierbei bestehen jedoch Probleme, die noch gelöst werden müssen, ehe eine Röhre mit flacher Frontplatte auf den Markt gebracht werden kann. Ein Hauptproblem betrifft die Lochmaske. Bei den bekannten Aus-

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führungen von Röhren mit gewölbter Frontplatte hat die Lochmaske eine vergleichbare Wölbung, so daß sie parallel zur -Frontplattenkontur verläuft. In Anlehnung an dieses bekannte Konzept müßte also eine Röhre mit flacher Frontplatte auch die Lochmaske entsprechend eine fast flache Kontur aufweisen. Eine solche Maske wäre aber nicht in genügendem Maße selbsttragend bzw. hätte keine genügende Steifigkeit. Eine Möglichkeit, die erforderliche Festigkeit oder Steifigkeit zu erhalten, besteht darin, die Maske unter Spannung zu setzen, wie es bei einigen handelsüblichen Röhren mit zylindrischen Frontplatten der Fall ist. Dieses Spannverfahren erfordert jedoch unzweckmäßige und teure Rahmenstrukturen. Ein anderer Weg, die Maske steif zu machen, besteht darin, ihr in gewissem Ausmaß dennoch eine Kontur zu geben. Dadurch wiederum können sich aber Aufwölbungsprobleme in der Anlaufphase des Bildröhienbetriebs ergeben, die durch die Aufheizung und Ausdehnung der Maske bedingt sind, wenn diese von den Elektronenstrahlen getroffen wird.

Gemäß der Erfindung wird nun eine Lochmaskenbildröhre dadurch verbessert, daß man die Maske mit parallelen Wellungen ausbildet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Abstand zwischen benachbarten "Maxima" der Wellungen mindestens zweimal so groß wie der Abstand zwischen benachbarten Maskenlöchern. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Maske zumindest teilweise in der Röhre durch Halterungen aufgehängt, welche an einer Mehrzahl von Punkten längs der gewellten Seiten der Maske befestigt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Darstellungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise als Axialschnitt dargestellte Ansicht einer Lochmaskenröhre mit einer flachen Frontplatte,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhre,

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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Masken-Frontplatten-Einheit der in Fig. 2 dargestellten Röhre,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Masken-Frontplatten-Anoranung nach dem Stande der Technik,

Fig. 6 eine vergrößerte Draufsicht der Masken-Frontplatten-Anordnung der Röhre gemäß Fig. 2,

Fig. 7 und 8 Vergrößerungen der in den Fig. 5 bzw. 6 mit den Bezugsziffern 7 und 8 bezeichneten Teile der Anordnung,

Fig. 9, IO und 11 Rück-, Drauf- bzw. Seitenansichten einer Kathodenstrahlröhre mit zylindrischer Masken-Frontplatten-Anordnung ,

Fig. 12, 13 und 14 Rück-, Drauf- and Seitenansichten einer Kathodenstrahlröhre mit einer sphärischen Masken-Frontplatten-Anordnung ,

Fig. 15 eine Draufsicht auf eine Masken-Frontplatten-Anordnung einer Kathodenstrahlröhre gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 16 eine Draufsicht auf eine Masken-Frontplatten-Anordnung einer Kathodenstrahlröhre gemäß einer anderen Abwandlung der Erfindung,

Fig. 17 eine Draufsicht auf eine Masken-Frontplatten-Anordnung auf wiederum eine andere Ausf uhrungsform der Erf indum; ,

Fig. 18 einen Schnitt längs der Linie 18-1Ö in Fig. 17 und

Fig. 19 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 19-19 in Fig. 18.

Fig. 1 zeigt eine Farbfernseh-Bildröhre 16 mit flacher Frontscheibe, deren Lochmaske 18 aus Gründen der größeren Festigkeit eine umgekehrte Krümmung aufweist. Eine Masken-Frontscheiben-Anordnung ähnlich der in der Röhre 16 gemäß

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Fig. 1 enthaltenen ist in Fig. 2 veranschaulicht, welcne eine Lochmasken-Farbfernseh-Bildröhre 20 zeigt, die entsprechend der -Erfindung gebaut ist und einen evakuierten Glaskolben 22 hat. Der Kolben 22 enthält eine rechteckförmige flache Frontplatte 24, einen Konus 26 und einen Hals 28. Der Dreifarben leuchtschirm 30 befindet sich auf der inneren Oberfläche 32 der Frontplatte 24. Ein im Hals 28 angeordnetes Elektronenstrahlsystem 34 hat <lrei nichtdargestellte Einzelsysteme, je eines für jeden der drei Leuchtstoffe des Bildschirmes 30. Neuen dem bildschirm 30 ist eine rechteckige Lochmaske 36 im Kolben 22 angeordnet. Das Strahlsystem 34 kann drei Elektronenstrahlen durch die Lochmaske 36 richten, welche auf den Bildschirm 30 auftreffen, wobei die Lochmaske 36 als Farbwählelektrode dient. Auf dem Kolben 22 ist nahe dem Schnittpunkt </on Konus und Hals 28 ein magnetisches Ablenkjoch 38 angeordnet, das bei geeigneter Erregung die Elektronenstrahlen den Bildschirm 30 in einem Rechteckraster abtasten läßt.

Die in Fig. 3 näher dargestellte Lochmaske 36 ist längs der Horizontalachse (in Richtung der längeren Maskenausdehnung) mit Wellungen versehen oder näherungsweise sinusförmig kurvig gestaltet, wobei die Wellen in Vertikalrichtung verlaufen (also zwischen den langen Maskenseiten oder in Richtung der kürzeren Maskenabmessung). Der hier verwendete Ausdruck Wellungen oder gewellt ist in breitem Sinne zu verstehen und schließt zahlreiche Formen ein, einschließlich Sägezahnformen ebenso wie Sinusformen. Obgleich die Maske 36 in Vertikalrichtung ohne jegliche Kurvenform gezeigt ist, umfaßt der Erfindungsgedanke auch eine Maske, die längs inrer Vertikalachse mit einer gewissen Kurvung ausgebildet ist, wovon nachstehend noch ein Ausführungsbeispiel erwähnt werden wird.

Die Maske 36 enthält eine Mehrzahl schlitzförmiger öffnungen 40, die in senkrechten Spalten angeordnet sind, uamit man auf dem Schirm eine akzeptable Zeilenbildung erhält, also einen gleichen Abstand zwischen den Leuchtstofflinien, wird

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der Horizontalabstand zwischen den Öffnungslinien in Abhängig keit vom Abstand zwischen Maske 36 und Schirm 30 nach der fol genden Gleichung variiert:

wobei a der Horizontalabstand zwischen den Lochspalten q der Abstand zwischen Maske und Frontplatte L der Abstand zwischen Schirm und Elektronenstrahl-Ablenkebene und

s der Abstand zwischen einen Mitten- und Außenstrahl in der Ablenkebene sind.

Wenn also die Maskenkontur q im Sinne einer gewünschten Festigkeit und/oder Steifigkeit festgelegt ist, kann der Parameter a in horizontaler Richtung über die Maske in Übereinstimmung mit einer solchen Maskenkontur variieren. Im allgemeinen sollte die Wellenlängendimension Spitze-Spitze (also vom Punkt A bis zum Punkt B) des gewellten oder sinusförmigen Verlaufs der Maske mindestens zweimal so groß wie der Abstand zwischen benachbarten Maskenöffnungen sein.

Gemäß Fig. 3 ist die Maske 36 an der Frontplatte 24 durch eine Mehrzahl flexibler Halterungen 42, die entlang der gewellten Seiten der Maske 36 angeordnet sind, und feste Halterungen 44, die an den geraden Seiten der Maske 36 angeordnet sind, befestigt. Jede der nachgiebigen Halterungen 42 ist L-förmig mit zwei Schenkeln 46 und 48 ausgebildet und mit seinem Bodenschenkel 46 an der Frontplatte 24 in geeigneter Weise, beispielsweise durch Anschmelzen mit einer Glasfritte, befestigt. Der zweite Schenkel 48 jeder nachgiebigen Halterung 42 ragt über die Frontplatte 24 hinaus und bildet den nachgiebigen Teil der Halterung 42. Die Maske 36 ist an den nachgiebigen Halterungen 42 mit ihren gewellten Seiten an Punkten der Krümmung verbunden, wo sich die Richtung der Maskenkurve ändert. Solche Punkte liegen auf der Mittellinie der gewellten oder sinusförmigen

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Maskenform. Die herüberragende Struktur der Halterungen 42 erlaubt eine Nachgiebigkeit in Richtung der Wellungen, also in Vertikalrichtung (bei normalem Röhreneinbau betrachtet), so daß die Maske sich in dieser Richtung thermisch ausdehnen kann. Da die Leuchtstofflinien vertikal verlaufen, führt eine vertikale Maskenausdehnung nicht zu einer Fehlausrichtung. In rechtwinkliger oder horizontaler Richtung sind jedoch die Halterungen 42 sehr steif. Entsprechend sind die Halterungen 44 an den Seiten der Maske 36 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung steif und halten die Mitte der Maske gegen ein Bewegen.

Eine alternative Ausführung der Maskenhai terumj, die eine ähnliche Art der Maskenaufhängung ergibt, ist in Fig. 4 gezeigt. Hierbei sind die nachgiebigen Halterungen an der Ober- und Unterseite der Maske durch zwei Metallstreifen 50 ersetzt, die gegenüber dem Maskenmaterial einen geringen Ausdehnungskoeffizienten haben. Wenn beispielsweise das Material der Maske 36 Stahl ist, dann können die Streifen 50 aus Invar bestehen. Die Maske 36 ist mit den Gradstreifen 50 längs der Mittellinie ihrer gewellten oder sinusförmigen Seiten verbunden. Die Streifen 50 wiederum sind an der Frontplatte 24 durch nachgiebige Halterungen 52 befestigt, die nahe jedem Ende jedes Streifens 50 angebracht sind. Die Seitenhalterungen 54 für die Maske 36 sind an den kurzen Seiten der Maske angebracht und üben dieselbe Funktion aus, wie es im Zusammenhang mit den Halterungen 44 bei der vorigen Ausführungsform bereite beschrieben worden war, also die Fixierung der Lage der Maskenmitte.

Ein Vorteil der Maskenhalterung der hier beschriebenen Erfindung zeigtJBich, wenn man sie mit dem Stand der Technik vergleicht. Gemäß Fig. 5 ist an eine flache Frontplatte 56 eine sphärisch geformte Lochmaske 58 mit Hixfe fester Halterung se lernen te 60 montiert. Fig. 6 zeigt eine ähnliche Ansicht der Frontplatten-Masken-Anordnung der Röhre gemäß Fig. 2. Die gestrichelten Linien 59 und 37 in den Fig. 5 bzw. 6

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zeigen die Lage der Masken im Zustand der thermischen Ausdehnung, wenn sie von Elektronenstrahlen getroffen werden. Die -sphärische Maske 58 gemäß Fig. 5, die an ihren Kanten durch die Halterungen 60 gehalten wird, wölbt sich erheblich in Richtung auf die Frontplatte 56. Die an verschiedenen Punkten durch die Halterungen 42 gehaltene Maske 36 gemäß Fig. 6 wölbt sich dagegen nur zwischen diesen Halterungspunkten.

Die Gesamtauswirkung dieses Wölbens ist in den Hy. 7 und 8 veranschaulicht, welche Vergrößerungen der angedeuteten Bereiche der Fig. 5 bzw. 6 wiedergeben. Gemäß Fig. 7 wird der Landepunkt eines Elektronenstrahls 66, welcher durch eine Öffnung 64 der aufgeheizten gewölbten Maske 59 verläuft, um einen Abstand c gegenüber dem Landungspunkt eines Elektronenstrahls 62 verschoben, welcher durch eine öffnung 68 einer nicht-aufgcheizten Maske 58 verläuft. Bei einer gemäß der hier beschriebenen Erfindung ausgebildeten Röhre ist dagegen die Verschiebung bei der aufgeheizten Maske erheblich kleiner. Fig. 8 zeigt, daß sich die Lage der aufgeheizten Maske 37 nur wenig gegenüber der Lage der ungeheizten Maske 36 verändert. Die sich ergebende Verschiebung des Strahlauftreffpunktes ist mit c' bezeichnet, das gemäß der Darstellung wesentlich kleiner als die Verschiebung bei der bekannten Röhre ist, weil die Maskenbewegung wesentlich verkleinert worden ist.

Zwar ist die Erfindung bisher mit Bezug auf eine flache Frontplatte erläutert worden, jedoch eignet sie sich auch dann, wenn die Frontplatte entsprechend einer Kurve verläuft. Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine Frontplattenanordnung 70 mit einer rechteckigen Frontplatte 72, welche zylinderförmig gekrümmt ist und an der eine Lochmaske 74 mit Hilfe nachgiebiger und fester Halterungen 76 bzw. 78 montiert ist. Die Maske 74 ist gewellt, und die Krümmungspunkte der Wellungen liegen in einer gekrümmten oder zylindrischen Ebene. Die nachgiebigen Halterungen 76 ragen von der Frontplatte 72 weg und sind an den langen Seiten der Maske 74 an den Krümmungspunkten

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befestigt. Die festen Halterungen 78 ragen ebenfalls von der Frontplatte 72 weg und sind an der Maske 74 in der Mitte ihrer -kurzen Seiten befestigt.

Bei einer anderen, in den Fig. 12, 13 und 14 dargestellten Ausführungsform, ist eine Frontplatten-Anordnung 80 mit einer sphärisch gekrümmten Frontplatte 82 gezeigt. Eine Maske 84 ist an der Frontplatte 82 mit Hilfe nachgiebiger und fester Halterungen 86 bzw. 88 befestigt. Die Maske 84 ist sphärisch gekrümmt ähnlich der Frontplatte 82 und hat dieser Krümmung überlagerte vertikal verlaufende Wellungen. Wie bei der vorigen Ausführungsform ragen nachgiebige Halterungen 86 von der Frontplatte 82 weg und sind an Krümmungspunkten (Wendepunkten) längs der langen Seiten der Maske 84 befestigt, während die starren Halterungen 88 an den Mitten der kurzen Maskenseiten befestigt sind.

Zwar sind bei den vorstehenden Ausfuhrungsformen die gewellten Masken an Wendepunkten der gekrümmten Maskenseiten mit den Halterungen verbunden, jedoch erstreckt sich der Umfang der Erfindung auch auf andere, sich gegenseitig entsprechende Befestigungspunkte. Beispielsweise können die Befestigungspunkte auch an irgendwelchen andern regelmäßigen Stellen der Maske vorgesehen sein, die einen festen Abstand von einer Bezugsebene haben, beispielsweise an Stellen, wo die Maske der Frontplatte am nächsten kommt. Die Fig. 15 und 16 zeigen eine solche Ausbildung. Gemäß Fig. 15 ist eine gewellte Maske 90 an einer flachen Frontplatte 92 mit Hilfe nachgiebiger und fester Halterungen 94 bzw. 96 angebracht. Die nachgiebigen Halterungen 94 sitzen fest an der Frontplatte 92 und sind an den gewellten Maskenseiten an Punkten befestigt, wo die Maske der Frontplatte am nächsten kommt.

Entsprechend zeigt Fig. 16 eine gewellte Maske 98, die an ihren gewellten Seiten an der Frontplatte 100 mit Hilfe von Metallstreifen 102 montiert ist, die ihrerseits an flexiblen

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Halterungen 104 (ähnlich den in der Ausführung gemäß Fig. 4 gezeigten) befestigt und zumindest teilweise von ihnen getragen werden, montiert ist. Es sei jedoch bemerkt, daß bei den Ausführungsformen der Fig. 15 und 16 die Auswölbung der Maske zwar wesentlich kleiner als bei dem einbogigen Beispiel der Fig. 5 ist, jedoch etwas größer als bei der Ausführung gemäß Fig. 6 (wo die Maske an Wendepunkten gehaltert ist), da die freie Maskenlänge zwischen den Halterungen größer ist.

Bei allen bisher beschriebenen Ausführungsformen sind die Halterungen als direkt von den Kanten der Sichtfläche der Röhren-Frontplatte wegragend dargestellt. Hierin besteht jedoch nur eine mögliche Anordnung der Halterungen im Rahmen der Erfindung. Die Halterungen können auch von den Seitenwänden der Röhren-Frontplatte statt von ihrer Sichtfläche wegragen. Alternativ können die Halterungen auch zwischen Maske und Rahmen verlaufen, der dann seinerseits innerhalb der Röhren-Frontplatte aufgehängt ist.

Die Fig. 17, 18 und 19 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine gewellte rechteckförmige Lochmaske 110 an einen Umfangsrahmen 112 befestigt ist. Der Rahmen 112 ist innerhalb einer flachen rechtwinkligen Frontplatte 114 durch mehrere Federhalterungen 116 aufgehängt, die entfernbar auf konischen Vorsprüngen 118 montiert sind, welche innerhalb einer Umfangsseitenwand 120 der Frontplatte 114 eingelassen sind. Die Befestigung der Maske 110 am Rahmen 112 erfolgt mit Hilfe einer Mehrzahl von Zungen 122, die als Teil des Maskenaufbaus einstückig mit diesem geformt sind. Jede Zunge 122 verläuft von einer Seite der Maske 110 an einen Wendepunkt dee gewellten Querschnittes und ist an einem Flansch des Rahmens 112 angeschweißt. Zwei zusätzliche Zungen 124 befinden sich an der Mitte der beiden gegenüberliegenden Vertikalseiten der Maske und verhindern eine Vertikalverschiebung der Maske während des Betriebes der Röhre.

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Die Zungen 122 und 124 werden vorzugsweise durch Anfügen ihrer Kontur an die photographischen Master, die zur Belichtung des öffnungsmusters während der Maskenherstellung verwendet werden, ausgebildet. Die endgültige Form der Masken und Zungen ergibt sich dann beim Ätzen der Maske.

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Claims (7)

1. RCA 688O5A/7O641 Div. 27 A 36

   Patentansprüche

   1 Λ Lochmasken-Kathodenstrahlröhre mit einer Frontplatte und einer mit einer Mehrzahl von Öffnungen versehenen Frontplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmaske (18, 36) parallele Wellungen aufweist, die durch zwei gewellte Seiten und zwei andere Seiten begrenzt sind, und aaß die Lochmaske in der Röhre zumindest zum Teil durch Halterung (z.B. 42, 50; 76, 94, 102) in der Röhre aufgehängt ist, welche an einer Mehrzahl von Punkten längs der gewelltein Seiten befestigt sind.
2. 2.) Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungspunkte sich längs der gewellten Maskenseiten gegenseitig entsprechen.
3. 3.) Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die einander entsprechenden Befestigungspunkte Wendepunkte längs der gewellten Maskenseiten sind.
4. 4.) Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen eine Maskenausdehnung zulassende flexible Halterungen sind.
5. 5.) Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungen als Einzelhalterungen ausgebildet sind, die einzeln an dur Frontplatte befestigt sind und an Wendepunkten der gewellten Maskenseiten mit der Maske verbunden sind.
6. 6.) Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungen Haltestreifen (50) umfassen, die jeweils an Wendepunkten längs der einen bzw. anderen gewellten Seitenkante der Maske befestigt sind und aus einem Material wesentlich niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Maskenmaterial bestehen.

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   ORfGlNAL INSPECTED
7. 7.) Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß an den Mitten der anderen .Maskenseiten Begrenzungshalterungen angebracht sind.

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