DE3406786C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schattenmaske für eine Farbbild- Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schattenmasken, die in Richtung der Hauptachse schwächer gekrümmt sind als in Richtung der Nebenachse, sind aus den US-PS 34 79 546 oder 41 36 300 bekannt.

Für rechteckige Kathodenstrahlröhren mit Schirmgrößen von mehr als etwa 23 cm in der Diagonalen sind gewölbte Front­ platten mit sphärischer oder mit zylindrischer Kontur handels­ üblich. Es scheint, daß der Trend bei der Konstruktion von Kathodenstrahlröhren in Zukunft dahin geht, den Frontplatten Konturen mit geringerer Krümmung als bisher zu geben. Mit dieser Verminderung der Frontplattenkrümmung ist eine ent­ sprechende Verminderung der Krümmung oder Wölbung der Schatten­ maske verbunden, wodurch die Ausbeulprobleme größer werden. Die befürchtete Ausbeulung tritt ein, wenn bestimmte Teile der Schattenmaske heißer werden als andere Teile und sich von der allgemeinen Kontur der Maske nach außen wegwölben.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schattenmaske zu schaffen, die sich beim Erwärmen weniger stark nach der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre vorwölbt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Schatten­ masken-Farbbildröhre von oben, teilweise im Axial­ schnitt;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Frontplatte der Röhre nach Fig. 1 gemäß den Linien 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3, 4 und 5 sind Schnittansichten der Frontplatten nach Fig. 2 gemäß den Linien 3-3, 4-4 und 5-5 der Fig. 2;

Fig. 6 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die verschiedenen Konturen der äußeren Oberfläche der Frontplatte entlang den verschiedenen in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Schnitten;

Fig. 7 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die Konturen der äußeren Oberfläche einer Frontplatte bei einer anderen Ausführungsform der Röhre:

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Schattenmaske, die in Verbindung mit der Frontplatte nach Fig. 7 verwendet werden kann;

Fig. 9 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die Konturen der Schattenmaske entlang den in Fig. 8 gezeigten Schnitten 9a-9a, 9b-9b und 9c-9c;

Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform der Schatten­ maske in Seitenansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte und als Farbbildröhre ausge­ legte rechteckige Kathodenstrahlröhre 10 hat einen Glas­ kolben 11, der sich aus einer rechteckigen Frontplatte 12, einem rohrförmigen Hals 14 und einem dazwischen­ liegenden Trichter 16 zusammensetzt. Die Frontplatte besteht aus einem scheibenförmigen Schirmträger 18 und einer um den Umfang laufenden Rand- oder Seitenwandung 20, die mittels einer Glasfritte 17 dichtend am Trichter 16 befestigt ist. Auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 befindet sich ein rechteckiger Dreifarben-Leuchtstoffschirm 22. Der Schirm ist vorzugsweise ein sogenannter Linien- oder Streifenschirm, der aus Leuchtstoffstreifen besteht, die sich im wesentlichen parallel zur kleineren Achse (Nebenachse) Y-Y der Röhre erstrecken, also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Alternativ kann der Schirm auch aus einzelnen Leuchtstoffpunkten bestehen (Punkteschirm). Innerhalb der Frontplatte ist in einem vorbestimmten Abstand zum Schirm lösbar eine von vielen Öffnungen durch­ brochene Schattenmaske 24 befestigt. Zentral innerhalb des Röhrenhalses 14 sitzt ein Inline- Strahlsystem 26, das in Fig. 1 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt ist und dazu dient, drei Elektronen­ strahlen 28 zu erzeugen und auf nebeneinanderliegenden Wegen, die in einer gemeinsamen Ebene verlaufen und zu­ einander konvergieren, durch die Maske 24 hindurch auf den Schirm 22 zu lenkgen. Alternativ kann das Strahlsystem die einzelnen Strahlerzeuger statt in der erwähnten Inline-Anordnung auch in einer Dreieck- oder Delta-Anord­ nung enthalten.

Die Röhre 10 nach Fig. 1 wirkt im Betrieb mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch zusammen, das schematisch bei 30 dargestellt ist und den Röhrenkolben im Bereich des Übergangs zwischen Hals 14 und Trichter 16 umgibt, um die drei Strahlen 28 einem vertikalen und horizontalen Magnet­ feld auszusetzen, so daß sie horizontal in Richtung der Hauptachse (X-X) und vertikal in Richtung der Nebenachse (Y-Y) zur Bildung eines rechteckigen Rasters über den Schirm 22 abgelenkt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Frontplatte 12 von vorn. Der Rand oder Umfang der Frontplatte 12 bildet ein Rechteck mit leicht gekrümmten Seiten. Der äußere Rand des Schirms 22 ist in der Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet. Dieser Rand bildet ein Rechteck.

Die speziellen Konturen der äußeren Oberfläche der Front­ platte 12 entlang der Nebenachse (Y-Y), entlang der Haupt­ achse (X-X) und entlang der Diagonalen sind in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, während die Fig. 6 diese drei verschiedenen Konturen zum Vergleich in einer gemeinsamen Darstellung zeigt. Die äußere Oberfläche der Frontplatte 12 ist sowohl entlang der Hauptachse als auch entlang der Nebenachse gekrümmt, wobei zumindest im mittleren Teil der Frontplatte 12 die Krümmung entlang der Nebenachse größer ist als die Krümmung entlang der Hauptachse. Die Oberflächen­ krümmung entlang der Diagonalen ist so gewählt, daß sich ein weicher Übergang zwischen den verschiedenen, ent­ lang der Hauptachse und entlang der Nebenachse vorhandenen Krümmungen ergibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Krümmung entlang der Nebenachse zumindest im mittleren Teil der Frontplatte um mindestens den Faktor 4/3 größer als die Krümmung entlang der Hauptachse. Vorzugs­ weise hat die Kontur entlang der Diagonalen von der Mitte zur Ecke der Frontplatte mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung, wie es in den Fig. 5 und 6 zu erkennen ist.

Da die Krümmung entlang der Hauptachse, entlang der Nebenachse und entlang der Diagonalen voneinander ver­ schieden sind, kann die Höhe A der Seitenwand 20 um den Umfang der Frontplatte 12 konstant gemacht werden, wie es die Fig. 3 bis 5 zeigen. Um eine solche konstante Seitenwandhöhe zu erreichen, ist es notwendig, die Front­ plattenkontur zwischen dem Rand des Schirms und der Seitenwand in passender Weise abzugleichen. Wenn diese Abgleichung Schwierigkeiten macht, dann kann man die Seitenwandhöhe um den Röhrenumfang in passender Weise langettenartig variieren lassen, so daß sie an den Enden der Diagonalen etwas größer ist als an den Enden der Haupt- und Nebenachsen.

Wegen des Unterschiedes der Krümmungen entlang der Haupt­ achse und entlang der Nebenachse liegen diejenigen Punkte der äußeren Oberfläche der Frontplatte, die sich direkt über den Rändern des Schirms 22 befinden, alle im wesent­ lichen in derselben Ebene P. Wenn man diese in der gleichen Ebene liegenden Punkte von der Vorderseite der Front­ platte 12 her betrachtet, so wie in Fig. 2, dann bilden sie auf der äußeren Oberfläche der Frontplatte eine Umrißlinie, die im wesentlichen ein den Rändern des Schirms 22 überlagertes Rechteck darstellt. Daher kann bei Ein­ satz der neuartigen Röhre 10 in einem Fernsehempfänger eine gleichmäßig breite Randmaske rings um die Röhre ver­ wendet werden. Der Rand einer solchen Randmaske, der die Röhre an der rechteckigen Umrißlinie berührt, liegt eben­ falls im wesentlichen in der Ebene P. Da der Umfangsrand eines Bildes auf dem Röhrenschirm eben erscheint, wird die Illusion eines ebenen Bildes geschaffen, obwohl die Frontplatte sowohl entlang der Hauptachse als auch entlang der Nebenachse gewölbt ist.

Bei einer Ausführungsform der Röhre ist die Frontplatte aus zwei weich ineinander übergehenden zylindrischen Ober­ flächen gebildet, deren Achsen zueinander senkrecht sind. Die Radien der beiden zylindrischen Oberflächen sind so gewählt, daß wenn man die beiden Oberflächen in der Mitte der Frontplatte tangential aneinanderlegt, eine zur Z-Achse senkrechte Ebene existiert, welche die Zylinderflächen schneidet, wobei die Schnittlinien ein Rechteck bilden. Die folgende Gleichung kann dazu verwendet werden, die geometrischen Parameter der Oberflächenkontur der Front­ platte entlang der Haupt- und der Nebenachse zu bestimmen:

In dieser Gleichung ist R₁ der Radius der Krümmung ent­ lang der Hauptachse (X-Achse), R₂ ist der Radius der Krümmung entlang der Nebenachse (Y-Achse), l₁ ist die Sehnenlänge der Frontplatte in Richtung der Hauptachse, und l₂ ist die Sehnenlänge der Frontplatte in Richtung der Nebenachse.

Die tatsächliche Frontplattenkontur wird beschrieben durch Bogenstücke von Kreisen, die parallel zur X-Z-Ebene liegen und deren Radien sich von einem Wert am Ort der X-Achse auf einen relativ großen Wert an den Enden der Nebenachse ändern, und durch Bogenstücke von Kreisen, die parallel zur Y-Z-Ebene liegen und deren Radien sich von einem anderen Wert am Ort der Y-Achse auf einen anderen relativ großen Wert an den Enden der Hauptachse ändern. Der Radius auf der Nebenachse ist kleiner als der Radius auf der Hauptachse, weshalb die Krümmung ent­ lang der Nebenachse größer ist als die Krümmung entlang der Hauptachse.

Die Radien an den Enden der Hauptachse und der Nebenachse sind so groß, daß bei Betrachtung des Schirmträgers aus normalen Entfernungen die an den Rändern des Schirms liegenden Teile des Schirmträgers als gerade Linien erscheinen. Die letzterwähnten Radien können unendlich sein, so daß der Umfangsrand der Frontplatte echt eben ist, oder sie können endlich und sehr groß sein, so daß die einzelnen Seiten des Umfangrandes leicht aus einer Ebene herausgewölbt sind, aber immer noch als praktisch eben anzusehen sind.

Die Kontur der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 der Frontplatte 12 ist etwas anderes als die Kontur der äußeren Oberfläche. Der Grund ist die in Fig. 5 zu erkennenden Keilform in der Dicke des Schirmträgers, die erforderlich ist, um das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht der Frontplatte optimal zu machen. Der Schirm­ träger 18 hat daher eine von der Mitte zu den Rändern hin zunehmende Dicke. Bei den meisten Ausführungsformen ist diese Keilform entlang der Nebenachse ausgeprägter als entlang der Hauptachse. Das erforderliche Maß der Keilförmigkeit hängt von der Röhrengröße und anderen Konstruktionsgesichtspunkten ab. Im allgemeinen ist die erforderliche keilartige Dickenänderung in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 mm. Bei einer anderen Ausführungs­ form hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Front­ platte zu verwenden, die an ihren Enden dicker ist als an den Enden ihrer Haupt- und Nebenachsen.

Die Wölbung der Schattenmaske 24 läuft in etwa parallel zur Krümmung der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18, das heißt es gibt gewisse Abweichungen von einer genauen Parallität. Eine solche Abweichung ist in der Schatten­ maskentechnik allgemein bekannt, z. B. aus der US-Patent­ schrift 41 36 300.

In der Fig. 7 ist die unterschiedliche Oberflächen­ krümmung des Schirmträgers einer anderen Ausführungsform der Kathodenstrahlröhre veranschaulicht. Bei dieser Ausfüh­ rungsform ist die Krümmung entlang der Nebenachse gleich oder ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6. Die Krümmung entlang der Hauptachse ist jedoch im mittleren Teil des Schirmträgers viel geringer und wird nahe den Rändern des Schirmträgers größer. Ferner ist bei der Aus­ führungsform nach Fig. 7 die Krümmung entlang der Haupt­ achse nahe den Rändern des Schirmträgers größer als die allgemeine Krümmung entlang der Nebenachse. Bei dieser Formgebung wird der mittlere Teil des Schirmträgers flacher, während die an den Rändern des Schirm befindlichen Punkte der Außenoberfläche des Schirmträgers im wesent­ lichen in einer Ebene P bleiben und, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, eine rechteckige Umriß­ linie bilden.

Die entsprechende Schattenmaske für eine Frontplatte nach Fig. 7 hat eine Kontur, die der Kontur dieser Frontplatte etwas ähnelt. Die Kontur einer solchen Schattenmaske läßt sich allgemein erhalten, indem man die Krümmung der Haupt­ achse mit einem Kreis großen Radiusses über den mittleren, etwa 75% ausmachenden Teil der Hauptachse und mit einem Kreis kleineren Radius über den restlichen Teil der Hauptachse beschreibt. Die Krümmung parallel zur Neben­ achse ist so, daß die Krümmung der Hauptachse glatt in den geformten Maskenrand übergeht. Hier kann eine Krümmungs­ änderung enthalten sein, wie sie entlang der Haupt­ achse verwendet wird.

Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine solche Schatten­ maske 32. Die gestrichelten Linien 34 zeigen den Rand des perforierten Teil der Maske 32. Die Oberflächen­ konturen entlang der Hauptachse (X) und entlang der Neben­ achse (Y) sind mit den Kurven 9a und 9b in Fig. 9 darge­ stellt. Die Maske 32 hat entlang ihrer Hauptachse eine andere Krümmung als entlang ihrer Nebenachse. Die Krümmung entlang der Hauptachse ist nahe der Mitte der Maske gering und an den Seiten der Maske größer. Wegen der größeren Krümmung nahe den Enden der Hauptachse führt eine solche Maskenkontur zu einem besseren Verhalten hinsicht­ lich der oben erwähnten Ausbeulung.

Bei einer alternativen Ausführungsform hat die Schatten­ maske im mittleren Teil der Maske entlang der Hauptachse die gleiche Krümmung an den Enden der Hauptachse. Die Krümmungen entlang den parallel zur Hauptachse liegenden Rändern der Maske sind an den Seiten der Maske kleiner als die Krümmung entlang der Hauptachse. Ferner hat, wie in Fig. 10 gezeigt, die zweite Ableitung der Kontur 36 entlang der Nebenachse entgegengesetztes Vorzeichen gegenüber der zweiten Ableitung der Kontur 38 entlang den zur Nebenachse parallelen Seiten der Maske 40.

Wie bei den oben beschriebenen Frontplatten müssen auch bei den Schattenmasken die Diagonalen so konturiert sein, daß die verschiedenen Krümmungen weich ineinander übergehen. Bei einem solchen weichen Übergang haben die Diagonalen jeweils von der Mitte zur Ecke eine Kontur, die mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung hat, wie es bei der Kontur 9c in Fig. 9 zu erkennen ist.

Claims (7)

1. Schattenmaske für eine Farbbild-Kathodenstrahlröhre, mit einem im wesentlichen rechteckigen, mit Öffnungen zum Durchtritt von Elektronenstrahlen versehenen Bereich, inner­ halb dessen die Schattenmaske längs ihrer Haupt- und Neben­ achsen gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Maske (24; 32) längs der Hauptachse (X-X) in den Randbereichen des mit Öffnungen für den Elektronenstrahldurchtritt versehenen Bereichs (Rand 34) größer als im mittleren Bereich der Maske ist.

2. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie entlang ihrer Hauptachse (X-X) eine andere Krümmung hat als entlang ihrer Nebenachse (Y-Y).

3. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmung entlang den zur Haupt­ achse (X-X) parallelen Rändern der Maske (40) in deren Randbereichen kleiner ist als die Krümmung entlang der Hauptachse in den Randbereichen der Maske.

4. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ihre Kontur von der Mitte zu den Ecken hin jeweils mindestens einen Vor­ zeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung hat.

5. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Ableitung der Kontur (36) entlang der Nebenachse (Y) ein entgegengesetztes Vor­ zeichen hat gegenüber der zweiten Ableitung der Kontur (38) entlang den zur Nebenachse parallelen Seiten der Maske (40).

6. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krümmung in allen Ebenen parallel zur Nebenachse (Y-Y) in den Randbereichen der Maske (24; 32) größer ist als nahe der Hauptachse (X-X).

7. Schattenmaske nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mittlere Bereich der Maske sich über etwa 75% der Hauptachsenlänge erstreckt.