DE2829973B2 - Lochmaske für eine Lochmasken-Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lochmaske für eine Lochmasken-Kathodenstrahlröhre, die an einem im Kolben der Röhre aufgehängten Rahmen gehaltert ist und eine perforierte wirksame Fläche mit parallel sn Wellungen aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer für Farbfernsehzwecke dienenden Lochmasken-Kathodenstrahlröhre wird ein Mosaikschirm mit mehreren, konvergierenden Elektronem'rahlen durch eine zur Farbselektion dienende, von einer Vielzahl von öffnungen perforierte Schatten- oder Lochmaske hindurch abgetastet Die Strahlwege verlaufen dabei so, daß jeder Strahl nur auf Farbleuchtstoff einer bestimmten Art auftrifft und diesen zur Lumineszenz anregt Die Lochmaske ist im allgemeinen an einem starren Rahmen befestigt der seinerseits im Kolben der Röhre aufgehängt ist.

Die derzeit handelsüblichen Farbfernsehbildröhren haben alle einen Frontplattenteil, der entweder sphärisch oder zylindrisch gekrümmt ist. An sich ist aber eine Röhre mit einer im wesentlichen ebenen Frontplatte erwünscht

Bei den bekannten Röhrenkonstruktionen mit gekrümmter Frontplatte ist die Lochmaske in entsprechender Weise gekrümmt, so daß sie im wesentlichen parallel, d. h. in im wesentlichen gleichem Abstand von der Frontplatte, verläuft Erhält man die bekannten Konstruktionsprinzipien bei, so muß eine Röhre mit einer ebenen Frontplatte eine ebenfalls im wesentlichen ebene Lochmaske enthalten. Selbsttragenden Lonhmasken dieser Konfiguration mangelt es jedoch an Starrheit und Stabilität Die Stabilität könnte zwar dadurch verbessert werden, daß man die Lochmaske unter s Spannung setzt, was auch bei manchen bekannten Lochmasken für Röhren mit zylindrischer Frontplatte geschieht Für die Aufrechterhaltung der erforderlichen Spannung werden jedoch Rahmenkonstruktionen benötigt, die sehr schwer und teuer sind.

ίο Es ist ferner kürzlich vorgeschlagen worden, die Maske dadurch steifer zu machen, daß man ihr irgendeine Art von Kontur verleiht Dies bedeutet nicht nur ein Abweichen von den bekannten Konstruktionsprinzipien, sondern bringt auch zusätzlich Probleme hinsichtlich der Wölbung der Lochmaske mit sich. Das Problem der Wölbung der Lochmaske tritt nach dem Einschalten auf, wenn die Maske durch den Elektronenbeschuß erwärmt wird und sich ausdehnt Zur Vermeidung dieser Probleme ist es bekannt die wirksame Fläche einer Lochmaske mit Wellungen zu versehen. Wenn sich das Maskenmaterial bei Erwärmung ausdehnt dann kann diese Ausdehnung durch die Wellungen aufgefangen werden, indem sich die Amplitude der Wellungen erhöht Die Abmessung der Maskenfläche in Richtung des Wellenvektors bleibt dann unverändert so daß die Maske insgesamt sich nicht aus dieser Richtung wölbt Senkrecht zum Wellenvektor jedoch kann sich die Abmessung der Maskenfläche bei Erwärmung ausdehnen, so daß ein Wölben aus dieser Richtung zu befürchten ist Aus der deutschen Offerdegungsschrift 23 53 594 ist es bekannt, die Wellungen der Maskenfläche zickzackförmig zu machen, so daß Wärmeausdehnungen in allen Richtungen mit Erhöhung der Wellungsamplitude aufgefangen werden. Damit dieser Mechanismus bei einer Zickzackwellenform wirklich funktioniert, müssen an den einzelnen Faltungen der Wellen Teilschlitze im Maskenmaterial vorgesehen werden, was die Herstellung der Maske recht kompliziert macht und ihre Festigkeit verschlechtert

Die Erfindung geht daher aus von einer Lochmaske mit parallelen Wellungen gemäß der eingangs beschriebenen Gattung. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu verhindern, daß sich die wirksame Maskenflächi bei Erwärmung aus der Richtung senkrecht zum Wellenvektor wölbt. Diese Aufgabe wird durch die im Kenr.zeichnungsteil des Patentanspruchs 1 abgegebenen Merkmale gelöst.
Aus der deutschen Auslegeschrift 21 29 728 ist es an sich bekannt, eine ungewellte Maskenfläche mit gewellten Randteilen zu versehen, die im wesentlichen rechtwinklig von der Maskenfläche fortgebogen sind und teleskopartig über einen Halterahmen geschoben werden. Die Wellungen der Randteile haben jedoch nur den Zweck, das Metall dieser Teile derart zu verformen und zu ziehen, daß sich diese Teile beim Schweißen praktisch nicht mehr verziehen und rings um den Umfang gut am Rahmen aufliegen, während die Maske mit diesem verschweißt wird, so daß Maske und Rahmen beim Verschweißen nicht mehr gegeneinander verspannt zu werden brauchen. Schlitze, die im Falle einer Wärmeausdehnung der Maske ein scharnierartiges Schwenken der Randteile ermöglichen, sind in diesem bekannten Fall nicht vorhanden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 20 229 ist es auch bekannt, die Randteile einer, in diesem Fall ungewellten, Maske mit Lappen zu versehen, und diese Lappen am Halterahmen anzuschweißen, so daß sich ein

vergrößerter Abstand zwischen der eigentlichen Maskenfläche und den Schweißpunkten ergibt, der Raum für elastische Verbiegung der Randteile läßt, so daß sich die Maskenfläche bei Erwärmung ohne die Gefahr von Verwölbungen ausdehnen kann, in diesem Fall sind die Randteile jedoch nicht gewellt und auch mit keinerlei Schlitzen zur Herbeiführung eines Scharniereffekts versehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt ι ο

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgeschnitten gezeichnete Ansicht einer Kathodenstrahlröhre (Blickrichtung paralle! zur kürzeren Seite);

F i g. 2 eine Draufsicht in einer Ebene 2-2 der F i g. 1 auf die Lochmaske der Röhre;

Fig.3 eine in größerem Maßstab gezeichnete Querschnittsansicht in einer Ebene 3-3 der F i g. 2;

Fig.4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teiles der Maske und eines Maskenrahmen;; der Röhre gemäß F ig. 1;

Fig.5 eine Querschnittsansicht eines Teiles einer anderen Ausführungsform einer Masken-Rahmen-An-Ordnung, und

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der Anordnung gemäß F i g. 5.

Eine Kathodenstrahl- oder Farbfernsehbildröhre IQ, weiche eine Lochmaske enthält, ist in F i g. 1 dargestellt jo Die Röhre 10 hat einen evakuierten Kolben 12 mit einer im wesentlichen rechteckigen und ebenen Frontplatte 14, einem konischen Kolbenteil 16 und einem Röhrenhals 18. Auf der Innenfläche 22 der Frontpiatte 14 ist ein Dreifarben-Lumineszenzbildschirm 20 angeordnet Der Lumineszenzschirm 20 enthält vorzugsweise drei ineinander verschachtelte Anordnungen aus in unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtstoffstreifen, die durch eine lichtabsorbierende Matrix getrennt sind. Im Röhrenhals 18 befindet sich ein Strahlerzeugungssystern 24, das drei Elektronenstrahlen liefert, also einen für jeden der drei Farbleuchtstoffe des Bildschirms 20. In der Nähe des Bildschirms 20 ist im Kolben 12 eine rechteckige Schatten- oder Lochmaske 26 angeordnet Das Strahlerzeugungssystem 24 schießt die die drei Strahlen bildenden Elektronen dünn die Lochmaske 26 auf den Bildschirm 20, wobei die Lochmaske 26 als Farbwahlelektrode dient In der Nähe der Verbindung zwischen dem trichterförmigen Kolbenteil 16 und dem Röhrenhals 18 ist e-n magnetisches Ablenkjoch 28 angeordnet, das bei geeigneter Erregung die Elektronenstrahlen rasterartig über den Bildschirm 20 ablenkt.

Die Lochmaske 26 ist aus einem Metallblech gebildet, das in der für die höherfrequente Abtastung durch die Elektronenstrahlen vorgesehenen Richtung gewellt ist. Bei der Verwendung in einem konventionellen Fernsehgerät ist die Maske also längs der horizontalen Achse (Wellenvektor parallel zu den längeren Seiten der Maske) gewellt, wobei die Wellungen parallel zueinander und in senkrechter Richtung verlaufen (Wellenvek- t>o tor senkrecht zu den kürzeren Seiten der Maske).

Die dargestellte Maske hat im Schnitt durch den gewellten Teil eine im wesentlichen sinusartige Form, selbstverständlich können auch anders geformte Wellungen verwendet werden.

Wie die Fig.2 und 3 zeigen, ist die Maske teleskopartig in einen ihren Umfang umgebenden Rahmen 30 eingeschoben, der einen L-förmigen Querschnitt hat Der Rahmen 30 ist in einem die Frontplatte 14 enthaltenden Frontplattenpaneel durch Federn 32 aufgehängt, die am Rahmen befestigt und und auf Stützen 34 sitzen, welche in die Seitenwände 36 des Frontplattenpaneels eingebettet sind. Die wirksame Fläche 37 der Lochmaske 26, d.h. der eigentliche Maskenteil, der die Abschattierungs- oder Farbwahl· funktion ausübt, besteht aus dem größten Teil der gewellten Oberfläche der Maske 26, der dem Bildschirm 20 gegenüberliegt Die wirksame Fläche der Lochmaske weist eine Vielzahl von länglichen öffnungen auf, die in parallelen vertikalen Spalten ausgerichtet sind, also in der Richtung der kürzeren Seiten der Maske verlaufen. Der Abstand von Spalte zu Spalte aus den länglichen oder schlitzförmigen öffnungen ändert sich entsprechend dem Abstand zwischen der Maske und dem Lumineszenzschirm, so daß die Leuchtstoffelemente im Lumineszenzschirm optimale Abstände voneinander haben.

Die Verbindung zwischen der Maske 26 und dem Rahmen 30 erfolgt durch eine iu-aartige Randanordnung mit Randstreifen 38. Die Randstreifen 38 enthalten integrale bzw. mit dem Maskenteil aus einem Stück bestehende Teile, die längs der beiden gewellten Ränder der Maske umgebogen sind, wie aus den F i g. 2,3 und 4 ersichtlich ist Der Randstreifen 38 selbst ist vorzugsweise etwas gewellt, die Länge der Wellungen ist dabei gleich der wirksamen Fläche der Maske, jedoch bezüglich der Wellungen der wirksamen Fläche um 180° phasenverschoben bzw. um eine halbe Wellenlänge versetzt wenn man die wirksame Fläche und den Randstreifen betrachtet bevor letzterer umgebogen worden ist Wie Fig.4 zeigt sind die nach innen weisenden Scheitel der Wellungen des Randstreifens 38 mit den oberen (d. h. dem Lumineszenzschirm zugewandten) Scheiteln der Wellen der wirksamen Fläche 37 der Maske 26 verbunden. Zwischen diesen Verbindungspunkten ist die Maske durch eine Anzahl von Schlitzen 40 getrennt, die die Bildung der Wellungen des Randstreifens ermöglichen. Der Teil 42 des Randstreifens 38 bei der wirksamen Fläche 37 der Maske ist bezüglich eines äußeren Flansches 44 des Rahmens 30 etwas abgewinkelt, so daß nur ein äußerer oder Endteil 46 des Randstreifens im wesentlichen an den nach außen weisenden »Wellenbergen« mit dem Rahmen 30 Kontakt macht Der von der wirksamen Fläche entfernte Endteil 46 des Randstreifens 38 ist von dem der wirksamen Fläche 26 benachbarten Teil 42 durch longitudinal Schlitze 48 teilweise getrennt, die bis fast zu den Scheiteln der Wellungen des Randstreifens 38 gehen, welche mi¹ der wirksamen Fläche 37 der Maske 26 verbunden sind.

Der Zweck der Schlitze 48 besteht darin, jede etwaige Feuerwirkung zu schwächen, die der Randstreifen auf den Rest der Maske ausüben könnte, wenn sich die Maske während des Betriebes der Röhie thermisch ausdehnt Im Idealfalle sollte eine nicht federnde Gelenkverbindung an den beiden mit Randstreifen versehenen Seiten der Maske vorliegen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Schwenkpunkt oder das Scharnier im wesentlichen aus dem zwischen zwei Schlitzen 48 liegenden Steg 50 des Randstreifens. Wenn sich also die Maske 26 während des Betriebes der Röhre erwärmt, expandiert sie und drückt dadurch der benachbarten Teil 42 des Randstreifens 38 in Richtung auf den Flansch 44 des Rahmens. Bei dieser Bewegung des Teiles 42 kann er um die Stege 50, die die Funktion von »Scharnier-Teilen« ausüben, etwas

bezüglich des Süßeren oder Endteiles 46 des Randstreifens 38 schwenken.

Im Betrieb der Röhre wird die vertikale Lage der Maske 26 bezüglich des Rahmens 30 durch zwei zentrierte Vorsprünge 52 an den geraden Seiten der Maske 26 Fixiert, welche jeweils an einer entsprechenden mittleren Stelle der Seiten des Rahmens 30 befestigt sind, wie F i g. 2 zeigt

Bei der Herstellung der Lochmaske 26 wird zuerst ein Metallblech auf beiden Seiten mit einem geeigneten Photolack Oberzogen und die beiden Seiten des Bleches werden dann durch zwei Schablonen hindurch belichtet, die das gewünschte Öffnungsmuster ergeben. Die Schablonen enthalten entsprechende Teile zur Belichtung der Schlitze 40, welche die wirksame Fläche 37 der 1 > Maske vom Randstreifen 38 trennen, so daß die Wellungen gebildet werden können. Nach der Belichtung und Entwicklung des Photolacks wird das Metallblech in übilicher Weise geätzt, bis alle gewünschten Öffnungen in der Maske gebildet sind. Anschließend werden die Wellungen sowohl in der wirksamen Fläche 37 als auch im Randstreifen 38 durch Pressen des Bleches mit einer geeignet geformten Matrize gebildet. Schließlich wird der Randstreifen 38 längs der die Schlitze 40 enthaltenden Linie um einen gewünschten Winkel bezüglich der wirksamen Fläche 37 umgebogen.

In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Maske 60 mit einem Randstreifen 62 teleskopartig über einen L-förmigen 3η Rahmen 64 geschoben. Die Maske 60 hat eine wirksame Fläche 66, die mit der wirksamen Fläche 37 der Maske 26 übereinstimmt und ein durchbrochenes gewelltes Blech enthält. Auch der Randstreifen 62 ist ähnlich ausgebildet wie der Randstreifen 38 der Maske 26 mit der Ausnahme, daß er etwas nach innen gebogen ist und daß die in ihm vorgesehenen Längsschlitze 68 um eine halbe Wellenlänge der Wellungen bezüglich der Lage der Schlitze 48 in der Maske 26 verschoben sind. Der Randstreifen ist also hier über die Endteile 69 an den inneren »Wellenbergen« mit dem Rahmen 64 verbunden.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen war die Wellenlänge des gewellten Randstreifens gleich der Wellenlänge der Wellungen der wirksamen Flächen der Maske. Alternativ kann die Wellenlänge der Wellungen des Randstreifens auch das Zweifache, Dreifache usw. der Länge der Wellungen der wirksamen Fläche der Maske sein. Bei solchen Ausführungsformen ist der Randstreifen dann mit der wirksamen Fliehe der Maske bei jeder zweiten, dritten usw. Welle der wirksamen Fläche verbunden. In analoger Weise kann man auch eine starrere Halterung dadurch erreichen, daß die Randstreifen mit einer Wellung versehen wird, die eine kürzere Wellen- oder Periodenlange hat als die Wellung der wirksamen Fläche der Maske. Bei allen Ausführungsformen, welche einen Lumineszenzschirm mit vertikalen Leuchtstoffstreifen und eine Lochmaske mit schlitzförmigen öffnungen enthalten, ist es wesentlich, daß horizontale Bewegungen der Maske bezüglich des Lumineszenzschirms verhindert oder zumindest so klein wie möglich gehalten werden. Eine solche Verschiebung kann durch eine thermische Expansion der Maske in der horizontalen Richtung oder durch eine Bewegung der Maske in Richtung der Längsachse der Röhre, die bezüglich der Elektronenstrahlwege eine horizontale Bewegungskomponente hat, verursacht werden. Eine Verschiebung der Maske in der vertikalen Richtung ist von geringerer Bedeutung, da die schlitzförmigen öffnungen der Maske und die Leuchtstoffstreifen des Schirms trotzdem in Deckung bleiben. Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gestatten die durch die Randstreifen gebildeten Scharniere eine vertikale Expansion der wirksamen Fläche der betreffende Masken, sie verhindern jedoch eine Bewegung der Maske entlang der Röhrenlängsachse und eine Bewegung in horizontaler Richtung. Eine horizontale thermische Expansion der Maske wird durch eine Vertiefung der Wellungen (Erhöhung der Wellenamplitude) in der wirksamen Fläche der jeweiligen Maske aufgenommen, was einen in der Praxis vernachlässigbaren Einfluß auf die Deckung von Maske und Lumineszenzschirm hat.

Bei den oben beispielsweise beschriebenen Lochmaskenröhren liegen die Maske und der Lumineszenzschirm auf dem gleichen elektrischen Potential; selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung auch auf andere Typen von Schatten- oder Lochmaskenröhren anwendbar, bei denen Maske und Schirm mit unterschiedlichen Potentialen betrieben werden. Solche Röhren werden gelegentlich als Fokusmasken oder Fokusschattenmaskenröhre bezeichnet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Lochmaske für eine Lochmasken-Kathodenstrahlröhre, die an einem im Kolben der Röhre aufgehängten Rahmen gehaltert ist und eine perforierte wirksame Fläche mit parallelen Wellungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der wirksamen Fläche (37, 66) gewellte Randstreifen (38,62) zusammenhängen, die sich von dan beiden entgegengesetzten gewellten Seiten der wirksamen Fläche weg erstrecken, daß jeder Randstreifen (38, 62) einen am äußeren Ende gelegenen Teil (46,69) aufweist, der am Rahmen (30, 64) befestigt ist, und daß jeder Randstreifen zwischen den Verbindungspunkten mit der wirksamen Fläche (37,66) und dem äußeren Endteil (46,69) des Randstreifens mehrere, mit Abstand voneinander und in einer Reihe parallel zur anliegenden Seite der wirksamen Fläche angeordnete längliche Schlitze (48, 68) aufweist, so daß im Falle einer Wärmekysdehnung der Maske ein scharnierartiges Schwenken der oberhalb der Schlitze (48, 68) zur wirksamen Fläche (37,66) hin gelegenen Abschnitte (42, 70) der Randstreifen (38, 62) um die zwischen den Schlitzen verbliebenen Stege (50, 71) erfolgen kann.

2. Lochmaske nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen der Randstreifen (38, 62) gleiche Wellenlänge haben wie die angrenzenden Wellungen der wirksamen Fläche (37, 66) der Maske.

3. Lochmaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wzllungt, der Randstreifen (38, 62) bezüglich der Wel'ungen der wirksamen Fläche (37,66) um 180° in der Phase v. -schoben sind.