DE3518586A1

DE3518586A1 - Farbbildroehre mit schlitzmaske

Info

Publication number: DE3518586A1
Application number: DE19853518586
Authority: DE
Inventors: Andrew Reamstown Pa. Good; Walter David Lancaster Pa. Masterton
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1985-11-28
Also published as: CA1230914A; IN164790B; PL149170B1; FR2565028A1; GB2160353A; KR900005931B1; JPS60257042A; PL253587A1; HK21094A; KR850008551A; US4665339A; GB8512993D0; JP2844336B2; IT8520629A0; IT1183585B; CS365985A2; GB2160353B; CS269968B2; SG10392G; FR2565028B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Farbbildröhren, die einen Kathodolumineszenz-Bildschirm mit streifenförmiger Anordnung der Leuchtstoffe (einen sogenannten Streifenschirm) und eine Schattenmaske mit schlitzförmigen öffnungen (sogenannte Schlitzmaske) enthalten. Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes Muster der Schlitzspalten in der Schattenmaske einer derartigen Röhre.

Die meisten der zur Zeit hergestellten Farbbildröhren sind mit Streifenschirm und Schlitzmaske ausgestattet.

Diese Röhren haben sphärisch gewölbte Frontplatten, auf denen sich jeweils ein Streifenschirm aus Kathodolumineszenz-Materialien befindet, und etwas sphärisch gewölbte Schlitzmasken jeweils nahe dem Schirm. Ein Schirm 10 und eine Schattenmaske 12 eines frühen Typs einer solchen Streifenschirm/Schlitzmasken-Bildröhre ist in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Röhrentyp ist der Schirm mit gekrümmten Seiten 14· und gerundeten Ecken 16 ausgebildet und hat geradlinige vertikale Streifen 18. Die Schattenmaske 12 enthält schlitzförmige öffnungen 20, die in geradlinigen vertikalen Spalten 22 angeordnet sind. Der Schirm wird mittels eines photographischen Verfahrens hergestellt, bei welchem für die Belichtung eine linien-

förmige Lichtquelle benutzt wird und die Schattenmasfee als photographische Muttermaske oder Schablone dient. Wegen der allgemein sphärischen Gestalt der Schattenmaske 12 sind während der Schirmbildung die außerhalb der Achse liegenden Schlitzöffnungen nicht parallel zur Linienlichtquelle. Diese Unparallelität führt zur Bildung ausgezackter Leuchtstoffstreifen auf dem Schirm. Derartige ausgezackte Streifen sind jedoch unerwünscht.

Eine Methode zur Überwindung dieses Problems ausgezackter Schirmstreifen ist in den Figuren 3 und 4 veranschaulicht. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird ein Schirm 24 mit gebogenen Streifen 26 gebildet. Diese Biegung ist konkav zur vertikalen Achse Y-I, wobei die Krümmung der Schirmstreifen mit wachsendem Abstand von der Vertikalachse Y-Y größer wird. In der zugehörigen Schattenmaske 28 sind die Spalten 30 der Maskenöffnungen in ähnlicher Weise konkav zur Vertikalachse Y-Y gebogen, wie es die Fig. 4 zeigt. Wegen dieser Biegung der Spalten 30 sind die Längsachsen derge-ηigen schlitzförmigen öffnungen 32, die sich abseits sowohl der Hauptachse X-X als auch der Nebenachse Y-Y befinden, näher an einer Parallelität mit der Linienlichtquelle während der Schirmbildung. Die gebogenen Streifen 26 sind daher glatter als die Streifen bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Dieses Konzept gebogener Schirmstreifen und gebogener Schlitzspalten ist z.B· in den US-Patentschriften 3 889 145, 3 925 700 und 3 947 718 beschrieben.

In jüngster Zeit sind mehrere Modifikationen für Farbbildröhren vorgeschlagen worden. Eine dieser Modifikationen besteht darin, die Wölbungen der Frontplatte und der Schattenmaske zu vermindern und den Bildschirm rechtwinklig abzustecken, so daß die Seitenränder geradlinig und die Ekken im wesentlichen rechtwinklig werden. Bei einer anderen Modifikation bleiben die Wölbungen der Frontplatte und der Schattenmaske im wesentlichen unverändert, o'edoch

ist der Außenrand des Schirms so geändert, daß die Ecken des Schirms rechtwinklig werden·

Bei diesen modifizierten Röhren ist es wünschenswert, daß die Streifen in allen Teilen des Schirms im wesentlichen geradlinig sind· Besonders erwünscht ist es, geradlinige Streifen an den Seiten des Schirms zu bilden. Bei manchen der vorstehend erwähnten modifizierten Röhren ist es jedoch unmöglich, mit Hilfe herkömmlicher Konstruktionen und Verfahren geradlinige Streifen an den Seiten des Schirms zu bekommen. Die vorliegende Erfindung bringt eine Lösung dieses Problems dank eines neuartigen Musters von Schlitzspalten in den Schattenmasken derartiger Röhren.

Die vorliegende Erfindung bringt eine Verbesserung an Farbbildröhren, die Schattenmasken mit schlitzförmigen öffnungen haben, wobei die Schlitzöffnungen in Spalten angeordnet sind und die öffnungen innerhalb jeder Spalte durch Stege voneinander getrennt sind. Die Verbesserung besteht darin, daß die Schlitzspalten, die durch einen Mittelteil der Maske verlaufen, im wesentlichen geradlinig sind, und daß die Schlitzspalten auf beiden Seiten des Mittelteils der Maske konvex zum Mittelteil gekrümmt sind, wobei diese Krümmung mit wachsendem Abstand vom Mittelteil zunimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert·

Fig. 1 zeigt fragmentarisch im Aufriß einen Bildschirm gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 zeigt fragmentarisch im Aufriß eine bekannte

Schattenmaske für den Bildschirm nach Fig. 1; 35

Fig. 3 zeigt fragmentarisch im Aufriß einen anderen Bildschirm gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 4 zeigt fragmentarisch im Aufriß eine andere bekannte Schattenmaske, die für den Bildschirm nach Fig. 3 ausgelegt ist;

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Schattenmasken-Farbbildröhre von oben, teilweise im Axialschnitt;

Fig. 6 zeigt fragmentarisch im Aufriß den Bildschirm der Röhre nach Fig. 5» wobei einige der Leuchtstoffstreifen des Schirms vergrößert dargestellt sind;

Fig. 7 zeigt fragmentarisch im Aufriß die Schattenmaske der Röhre nach Fig. 5» wobei einige der öffnungen in der Maske vergrößert dargestellt sind.

Die Fig. 5 zeigt von oben eine rechteckige Farbbildröhre 34 mit einem Glaskolben 36, der aus einer rechteckigen Vorderkappe 38, einem rohrförmigen Hals 40 und einem diese beiden T©ile verbindenden rechteckigen Trichter 42 besteht.

Die Kappe 38 besteht ihrerseits aus einer Sicht- oder Frontscheibe 44 und einer um deren Umfang verlaufenden Seitenwand 46, deren fortweisender Rand dichtend mit dem Trichter 42 verbunden ist. Auf der inneren Oberfläche der Frontscheibe 44 befindet sich ein dreifarbiger Leuchtstoffschirm 48. Der Schirm 48 ist ein sogenannter Linienoder Streifenschirm, dessen Leuchtstoffstreifen im wesentlichen senkrecht zur Richtung der hochfrequenten Zeilenabtastung des Rasters der Bildröhre verlaufen (d.h. senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 5). Eine mit vielen öffnungen versehene Farbwahlelektrode oder Schattenmaske J?0 ist abnehmbar in einer vorbestimmten Abstandslage zum Schirm 48 durch herkömmliche Mittel befestigt. Ein Inline-ElektronenStrahlerzeugungssystem 52, in der Fig. 5 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt, ist zentral innerhalb des Röhrenhalses 40 angeordnet, um drei Elektronenstrahlen 54 zu erzeugen und diese Strahlen entlang konvergierender und koplanarer Wege durch die Maske 50 hin-

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durch zum Schirm 48 zu richten.

Die Röhre nach Pig. 5 ist zur Verwendung mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch ausgelegt, das z.B. wie das schematisch dargestellte Joch 56 die Röhre im Bereich des Übergangs zwischen Hals 40 und Trichter 42 umgibt. Bei Aktivierung setzt das Joch 56 die drei Strahlen 54 magnetischen Ablenkfeldern aus, wodurch die Strahlen veranlaßt werden, den Schirm 48 horizontal und vertikal in einem rechteckigen Raster abzutasten. Die Anfangsebene der Ablenkung (bei Null-Ablenkung) ist in der Fig. 5 durch die Linie P-P etwa in der Mitte des Jochs 56 dargestellt. Wegen Randfeldern erstreckt sich die Ablenkzone der Röhre in Axialrichtung vom Joch 56 in den Bereich des Strahlerzeugungssystems 52. Zur Vereinfachung ist die tatsächliche Krümmung der abgelenkten Strahlwege innerhalb der Ablenkzone in Pig. 5 nicht dargestellt.

Der Schirm 48 der Röhre 34 besteht aus einer Anordnung geradliniger paralleler vertikaler Leuchtstoffstreifen 58, von denen nur einige ausgewählte Exemplare in Pig. 6 gezeigt sind. Die Leuchtstoffstreifen 58 sind in Dreiergruppen aus jeweils einem rot-emittierenden, einem grüneraittierenden und einem blau-emittierenden Leuchtstoff angeordnet. Die Leuchtstoffstreifen jeder Dreiergruppe und die Dreiergruppen selbst können durch Bereiche lichtabsorbierender Materialien voneinander getrennt sein. Der Umfangsrand 60 des Schirms 48 hat gerade Seiten 62 und rechtwinklige Ecken 64 und ist im wesentlichen rechteckig.

Die Schattenmaske 50 der Röhre 34 ist in Pig. 7 gezeigt. Die Maske 50 enthält eine Anordnung länglicher schlitzförmiger öffnungen 66. Diese öffnungen oder Schlitze 66 sind in Spalten 68 angeordnet und durch Brückenteile 70 der Maske 50, die sogenannten "Stege", in Vertikalrichtung voneinander getrennt. Die Schlitze in jeder Spalte 68 sind gegenüber den Schlitzen in den benachbarten Spal-

ten in Vertikalrichtung versetzt, d.h. "gestaffelt". Die Schlitzspalten 68 in einem mittleren Teil der Maske 50 sind geradlinig. Die Schlitzspalten 68 auf beiden Seiten dieses Mittelteils der Maske sind konvex zum Mittelteil gekrümmt. Die Krümmung dieser außermittigen Spalten wird mit wachsendem Abstand vom Mittelteil der Maske 50 größer.

Bei gegebener"Kontur"oder Wölbung der Schirmoberfläche und Definition des gewünschten letzten Streifens an den Schirm-Seiten bestimmt sich die Position und die Gestalt der letzten Schlitzspalte auf den geformten Schattenmasken durch die Kontur der Schattenmaske selbst und durch ihre Relativlage gegenüber dem Schirm. Diese Paktoren sind wiederum eine Funktion des Abstandes benachbarter Schlitzspalten, der auf der Grundlage der Auflösungserfordernisse des Schirms gewählt wird, und des gegenseitigen Abstandes der jeweils einer einzigen Maskenöffnung zugeordneten Strahlflecke des Rot-, Grün- und Blau-Strahls. Letzteres ist seinerseits eine Funktion des Gradienten im jeweils verwendeten Ablenkfeld. Außerdem müssen die Einflüsse des Formungsvorgangs für die Maske auf die Gestalt und die Position der Schlitzspalten berücksichtigt werden, wenn man die Parameter der Schlitzspalten für die ungeformte Maske spezifiziert.

Zur Bestimmung der Position und Gestalt, welche die Schlitzspalten in einer ungeformten Maske haben sollen, wird folgende Methode angewandt. Zuerst wird die Zahl der x- und y-Positionen auf dem Schirm bestimmt, die Punkten auf dem gewünschten letzten Streifen entsprechen. Als nächstes wird das passende Zentrum der Ablenkung für das System bestimmt. Dann wird berechnet, wo die Linien, die vom Ablenkzentrum zu den erwähnten Punkten des Schirms gehen, die geformte Maskenoberfläche schneiden. Die so ermittelten χ- und y-Positionen für die Punkte auf der Schattenmaske werden dann modifiziert durch Subtraktion der während des Maskenformungsvorgangs zu erwartenden x- und y-

Änderungen. Dies führt zu einer Menge von x-y-Koordinatenpaaren für Orte, die bei glatter Verbindung durch ein Kurvenlineal oder eine andere mathematische Glättungsmethode eine Kurve definieren für die gewünschte letzte Linie oder Spalte von Schlitzen in der ungeformten Maske. Eine solche Kurve ist für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einwärts konvex. Wegen dieser konvexen Krümmung vergrößert sich allgemein der Abstand von Schlitzspalte zu Schlitzspalte, der auch als a-Abstand bezeichnet wird, mit wachsendem Abstand von der Hauptachse X-X.

Beispiel

In den nachstehenden Tabellen I, II und III sind Konstruktionsdaten für eine neue, in einer verbesserten Farbbildröhre zu verwendende Schattenmaske angegeben. Alle aufgeführten Daten gelten für eine ebene Maske vor dem konturgebenden Formungsvorgang. Daher werden die resultierenden Werte in einer geformten Maske bis zu einem gewissen Maß abweichen, abhängig von den vielen möglichen Variablen, die sich während des Formungsvorgangs ergeben. Jede der Tabellen gibt die Information für einen Quadranten einer Maske. Die linken Tabellenspalten sind Werte für Abstände von der X-Achse entlang der Y-Achse. Die untersten Reihen in den Tabellen sind Abstände von der Y-Achse entlang der X-Achse. Die obersten Reihen sind Y-Abstände an den Enden der Schlitzspalten. Die rechten Tabellenspalten geben X-Abstände für die letzte Schlitzspalte an. Die Tabelle I zeigt die Schlitzbreiten innerhalb des gesamten Quadranten. Die Tabelle II gibt die Vertikalausdehnung der Stege zwischen benachbarten Schlitzen innerhalb einer Schlitzspalte an. Die Tabelle III gibt den horizontalen Abstand (a-Abstand) zwischen den Mittellinien benachbarter Schlitzspalten an. In der Tabelle III läßt sich sehen, daß die Schlitzspalten konvex einwärts gekrümmt sind und daß die Krümmung der Spalten mit wachsendem Abstand von der Nebenachse zunimmt. - 10 -

In den Tabellen sowie in der weiteren Beschreibung sind die verschiedenen Maße in Zoll bzw. in "mil" (=1/1000 Zoll) angegeben, wobei 1 Zoll gleich 2,54 cm und 1 mil

gleich 25j4· Ann ist·

- 11 -

•Η

ω -ρ •Η ω U

ISl -P •Η

	Il	,638)	,603)	,577)	,559)	,547)	,540)	536)	f \	O
		cn Il	cn Il	cn Il	cn Il	cn Il	cn Il	cn Il	in	cn
174	^^	CM CO	CO co	CM in	co	VO	O in	co in	¹^	O
r~-	vO								τ;
194	O	in	co	CO	co LO	H LO	O	CM		O
	co			ί	^*	^^	■>		O	r->
CM CM CM			co	ο	O	O	cn	O	¹^	O
	CM						¹^		C	vO
247		CM	CM	CM	in CM	in CM	CN	CN	t>
	H H		«**	Γ	r-			^^		in
,269	Γ-	CM H	H H	Η H	CO H	in H	VO H	H		_o
	O O	r>-	^	^	r-				H H
,287		CM O	O O	H O	O	O	cn O	O H	r*·
f-	CO							»	Γ- O	O
302	VO	O cn	H cn	CM cn	VO cn	O O	O	vO O		co
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co	VO	ω	co	co	cn	cn	O	O		O
	VO	VO	VO	VO	VO	VO			in	H
_t322	VO	Γ-	cn	H	vO CO	co	O			O
		VO		VO	^o	VO				O
,327	VO		vO		to CO	cn	OV	O
r-	CO	VO	vO	VO	VO	VO	VO
u329	VO	S		OO	LO OO	cn	^^ ^^
		νθ	VO	VO	VO	VO	vO
Il

H H O

Φ ■Ρ

ο ο

OOOOOOOO

IIoz UT

- 12 -

Tabelle II

IS]

•H

Φ -P cö ö

t4 O O

Stegbreite (vertikal) in _m±i

^{@ Y=} 7,329 7.327

7,174

6,09 (@X=9,642) 6,08 (@X=9,638) 6,03 (@X=9,603) 5,98 (@X=9,577) 5,94 (@X=9,559) ι 5,91 (@X=9,547) j£ 5,88 (@X=9,540) ι 5,87 (@X=9,536) 5,86

X-Koordinate in Zoll

cn CX)

CX)

CD

Tabelle III

"S

Horizontaler "a-Abstand" in mil

@ Y= 7,329 7,327 7,322 7,314 7,302 7,287 7,269 7,247 7,222 7,194 7,174

30,00 30,07 30,29 30,66 31,18 31,85 32_;68 33,64 34_;77 36,06 37,01 (@X=9,642)

7,0 30,00 30,07 30,29 30,65 31,16 31,81 32,64 33,59 34,71 35,99 36,88 (@X=9,638)

6,0 , 29,99 30,07 30,27 30,62 31,10 31,72 32,50 33,39 34,45 35,65 36,44 (@X=9,603)

S 5,0 30,00 30,06 30,26 30,59 31,05 31,65 32,40 33,25 34,25 35,40 36,15 (@X=9₇577) _χ

•η 4,0 30,00 30,06 30,25 30,58 31,02 31,60 32,32 33,15 34,12 35,22 35,90 (@X=9,559) _*

S 3,0 30,00 30,06 30,25 30,57 31,00 31,57 32,27 33,08 34,03 35,11 35,77 (@X=9,547) ^

W 2,0 30,00 30,06 30,25 30,56 30,99 31,55 32,25 33,04 33,98 35,04 35,69 (@X=9,540)

^ 1,0 30,00 30,06 30,24 30,55 30,98 31,53 32,23 33,02 33_;95 35,00 35,64 (@X=9_;536)

0,0 30,00 30,06 30,24 30,55 30,98 31,53 32_T22 33,01 33,94 34,98 35_r63 (@X=9,535)

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 7,0 9_;0

X-Koordinate in Zoll

•ff

cn oo

3518Ö86

Die ebene, gemäß den vorstehenden Tabellen konstruierte Maske wird so ausgeformt, daß ihre Hauptachse einen Radius von ungefähr 32,5 Zoll (82,6 cm) und ihre Nebenachse einen Radius von ungefähr 42,6 Zoll ( 108,2 cm) bekommt. Die geformte Maske wird mit einer Röhre verwendet, die eine Bildschirmdiagonale von 26 Zoll (66,04 cm) hat und deren Frontscheibe.an der Außenseite einen Radius von ungefähr 42,4 Zoll (107,7 cm) und.auf der Innenseite einen Radius von ungefähr 40,7 Zoll (103,4 cm) hat.

Die nachfolgende Tabelle IV zeigt einen Vergleich der letzten Schlitzspalten der neuen Schattenmaske gemäß den vorstehenden Tabellen mit einer herkömmlichen Schlitzmaske zur Verwendung in einer Röhre mit einer Bildschirmdiagonalen von 25 Zoll (62,5 cm).

	Tabelle IV	X	a-Abstand	X	Neue
	Herkömmliche	(Zoll)	(mil)	(Zoll)	Maske
	Maske	9,645	39,52	9,535	a-Abstand
Y	9,650	39,61	9,536	(mil)
(Zoll)	9,652	39,64	9,540	35,63
0	9,645	39,52	9,547	35,64
1,0	9,628	39,32	9,559	35,69
2,0	9,604	39,03	9,577	35,77
3,0	9,562	38,53	9,603	35,90
4,0	8,979	36,89	9,638	36,15
5,0			36,44
6,0		36,88
7,0

Wie aus der zweiten Spalte in der Tabelle IV ersichtlich, beginnt die letzte Schlitzspalte der herkömmlichen Maske auf der Hauptachse (Y=O) beim Koordinatenwert X=9,645 Zoll und krümmt sich dann mit wachsendem Abstand von der Hauptachse allmählich nach innen bis zu einem Koordinatenwert

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X=8,979 Zoll bei Y= 7 Zoll. Diese Krümmung erscheint als eine konvexe Auswartsbiegung in den Schlitzspalten an den Seiten der Maske. Bei der neuen Maske hingegen beginnt die letzte Schlitzspalte auf der Hauptachse mit einem X-Koordinatenwert von 9»535 Zoll, der dann mit wachsendem Abstand von der Hauptachse allmählich größer wird bis zu einem Wert von 9,638 Zoll bei Y= 7 Zoll. Diese Krümmung erscheint als konkave Einwärtsbiegung der Schlitzspalten an den Seiten der neuen Maske.

Bei der herkömmlichen Maske beginnt der a-Abstand zwischen mindestens zwei benachbarten Schlitzspalten an den Seiten der Maske bei 39»52 mil auf der Hauptachse und wird dann allmählich kleiner bis zu einem Abstand von 36,89 mil am Ort Y=7 Zoll. Der a-Abstand der neuen Maske beginnt bei einem Wert von 35»63 mil auf der Hauptachse und wird mit wachsendem Abstand von der Hauptachse grosser bis zu einem Wert von 36,88 mil bei Y= 7 Zoll.

Claims

Patentansprüche

Farbbildröhre mit einer Schlitzmaske, worin die schlitzförmigen Öffnungen in Spalten angeordnet sind und die Öffnungen innerhalb jeder Spalte durch Stege voneinan-

10 der getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die durch einen mittleren Teil der Maske (50) laufenden Spalten (68) der Öffnungen im wesentlichen gerade sind und daß die Spalten auf beiden Seiten des mittleren Teils der Maske konvex zum mittle-

15 ren Teil hin gebogen sind, wobei die Biegung mit wachsendem Abstand vom mittleren Teil zunimmt.
2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Röhre (34) einen Streifen-Leuchtstoffschirm 20 (48) hat und daß alle Leuchtstoffstreifen des Schirms im wesentlichen gerade und im wesentlichen parallel zueinander sind.

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Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von Mitte zu Mitte mindestens zweier benachbarter Spalten (68) von Öffnungen an einer Seite der Maske (50) mit wachsendem Abstand von einer mittleren Achse (X-X) der Maske zunimmt.

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