DE3608433C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rechteckige Schlitzmaske für eine Farbbildröhre mit den im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Merkmalen, wie sie aus der DE-OS 26 56 995 bekannt ist.

Die meisten derzeitigen Farbbildröhren werden als Schlitz­ maskenröhren mit Linienschirm hergestellt. Ihre rechteckigen Frontplatten, auf denen der Linienschirm aus Leuchtstoffmaterial aufgebracht ist, haben eine sphärische Kontur und eine etwas sphärisch konturierte Schlitzmaske nahe beim Schirm. Die schlitzförmigen Öffnungen sind bei diesen Röhren in Spalten angeordnet, welche im wesentlichen parallel zur Nebenachse der Röhre verlaufen oder von der Mitte zu den kurzen Seiten der Maske eine allmählich zunehmende Krümmung haben.

In letzter Zeit ist ein neues Konzept der Frontplattenkontur entwickelt worden, welches die Frontplatte flach erscheinen läßt. Danach ist die Frontplattenkontur der Röhre sowohl längs der Haupt- wie auch längs der Nebenachse der Frontplatte nicht-sphärisch gekrümmt, so daß die Randbegrenzung des Bildröhrenschirms im wesentlichen eben ist und auch visuell eben erscheint. Um diese praktisch ebene Randbegrenzung zu erhalten, muß man die Frontplatten längs ihrer Hauptachse an den Frontplattenseiten mit einer größeren Krümmung ausbilden als in der Frontplattenmitte. Eine solche nicht-sphärische Form der Frontplatte führt jedoch zu einem Problem hinsicht­ lich der Lochmaskenkontur. Formt man nämlich die Maske längs ihrer kurzen Seiten gerade, dann hat sie nur eine geringe mechanische Festigkeit und neigt zu Mikrophonie­ erscheinungen und/oder Aufwölbungen. Es ist daher zweckmäßig, die Maske an diesen Querschnitten mit einer Krümmung auszu­ bilden, wie sie von der Frontplattenkontur nahegelegt wird. Eine solche Maskenkonturänderung erfordert jedoch andere Änderungen in der Röhre, unter anderem Änderungen des Maskenöffnungsmusters.

Bei den ersten Röhrentypen mit Streifenschirm und Schlitz­ maske waren die Schlitzmasken fast sphärisch, und der Abstand benachbarter Schlitzspalten längs der Hauptachse (Horizontal­ abstand) wurde über die Maske konstant gehalten. Einige spätere Röhrentypen enthielten jedoch eine Schlitzmaske mit stärkerer Krümmung, bei denen der Abstand zwischen den durch die Schlitze gebildeten Spalten der Lehre der US-PS 41 36 300 entsprach und sich zwischen den Mittellinien benachbarter Schlitzspalten von der Mitte zum Rand der Maske vergrößerte. Diese Abstandsvergrößerung änderte sich längs der Hauptachse allgemein mit dem Quadrat des Abstandes von der Nebenachse.

Gemäß der älteren DE-OS 35 19 427 ändert sich der Abstand zwischen benachbarten Spalten von der Mitte zu den Seiten der Schlitzmaske etwa mit der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse der Schlitzmaske. Diese Abstandsänderungen zwischen den Spalten läßt sich durch das Produkt eines Koeffizienten mit der vierten Potenz des Abstandes ausdrücken, wobei der Koeffizient variabel ist und für Maskenquerschnitte, die parallel zur Horizontalmittelachse, jedoch im Abstand von dieser verlaufen, größer als für Querschnitte in der Horizontal­ mittelachse selbst ist. Diese Änderung mit der vierten Potenz hat sich als adäquat für Maskenkonturen der ersten Generation praktisch planarer Röhren erwiesen. Diese erste Röhren­ generation hatte Masken mit längs ihrer Nebenachse im wesent­ lichen stärkerer Krümmung als längs ihrer Hauptachse. Jedoch nehmen die Maskenkrümmungen an den Querschnitten parallel zur Nebenachse von der Nebenachse zu den Maskenseiten ab und werden dort relativ flach. Eine solche Flachheit ist jedoch bei einer Schlitzmaske unerwünscht, weil sich diese dann bei der Hand­ habung leichter deformiert und bei Erwärmung im Betrieb in nicht vorhersehbarer Weise krümmt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 26 56 995 eine Schlitzmasken- Farbbildröhre bekannt, bei welcher die Schlitzspalten nicht streng parallel zueinander verlaufen, sondern mit zunehmendem Abstand von der Hauptachse im Bereich der Nebenachse sich zunehmend einander nähern, im Bereich der nebenachsenparallelen Maskenränder dagegen zunehmend auseinanderrücken. Außerdem nimmt der Spaltenabstand längs der Hauptachse von der Masken­ mitte zu den Maskenrändern zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildröhren- Schlitzmaske der im Oberbegriff des Anspruchs angegebenen Art zu schaffen, welche die Herstellung von Farbbild-Kathoden­ strahlröhren mit nicht-sphärischer Frontplattenkrümmung mit im wesentlichen in einer Ebene liegendem Bildschirmrand ermöglicht, so daß die Frontplatte eben erscheint.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Erfindung wird eine Verbesserung des Abstandes zwischen den durch die Öffnung gebildeten Spalten erreicht, die größere Freiheiten bei der Ausbildung der Krümmung solcher Schattenmasken erlaubt, um an den Maskenseiten eine größere Krümmung zu erhalten.

Auf diese Weise läßt sich auch die Frontplatte der Bildröhre so ausbilden, daß ihre Randkontur weitgehend eben wird, so daß man nicht nur optische, sondern auch Montagevorteile erhält.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Axialteilschnitt durch eine Schattenmasken- Farbbildröhre gemäß einer Ausführungsform der Er­ findung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Frontplatte der Farbbildröhre gemäß Linie 2-2 aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Kombinationsdarstellung der Oberflächenkonturen als Querschnitte längs der Hauptachse 3 a-3 a und der Nebenachse 3 b-3 b gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Frontansicht der Schattenmaske der Farbbild­ röhre nach Fig. 1;

Fig. 5 eine Kombinationsdarstellung der Oberflächen­ konturen der Lochmaske als Querschnitte längs der Hauptachse 5 a-5 a, der Nebenachse 5 b-5 b und der Diagonale 5 c-5 c aus Fig. 4;

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abstände zwischen den durch die Öffnungen gebildeten Spalten der Masken der Farbbildröhre in ausgezogenen Linien, während die gestrichelten Linien sich auf frühere Masken beziehen;

Fig. 7 eine Ausschnittsvergrößerung aus der Schattenmaske entsprechend dem Kreis 7 in Fig. 4;

Fig. 8 eine Darstellung ausgewählter Schirmstreifen der Farbbildröhre;

Fig. 9 eine Vorderansicht einer Schattenmaske, wie sie durch die Frontplattenkrümmung nahegelegt wird, auf welcher eine Konturlinie konstanter sagittaler Höhe gezeichnet ist; und

Fig. 10 eine Frontansicht einer verbesserten Schatten­ maske auf der ebenfalls eine Konturlinie für konstante sagittale Höhe gezeichnet ist.

Fig. 1 zeigt eine rechteckige Farbbildröhre 10 mit einem Glaskolben 11, der eine rechteckige Frontplatte 12 und einen röhrenförmigen Hals 14 aufweist, die über einen Konus 16 verbunden sind. Die Frontplatte umfaßt eine Scheibe 18 mit einem Umfangsflansch 20, der über eine Glasfritte 17 mit dem Konus 16 verschmolzen ist. Die Innenfläche der Frontscheibe 18 trägt einen neuen recht­ eckigen Dreifarb-Leuchtstoffschirm 22. Der Schirm ist ein Streifenschirm, dessen Leuchtstoffstreifen etwa parallel zur Nebenachse Y-Y der Röhre verlaufen (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1). Die Konturen der Leuchtstoff­ streifen werden nachfolgend im einzelnen noch erläutert. Innerhalb der Frontplatte 12 ist in vorbestimmtem Abstand zum Schirm 22 eine neue Vielloch-Farbwahlelektrode oder Schattenmaske 24 entfernbar montiert. Ein in Fig. 1 schematisch gestrichelt gezeichnetes Inline-Elektronen­ strahlsystem 26 ist mittig im Hals 14 montiert und er­ zeugt drei Elektronenstrahlen 28, die anfänglich längs in einer Ebene liegender konvergenter Wege durch die Maske 24 auf den Schirm 22 gerichtet werden.

Die Röhre 10 nach Fig. 1 ist zur Benutzung mit einem externen Magnetablenkjoch 30 gedacht, welches den Hals 14 und den Konus 16 in der Nähe ihrer Verbindung umgibt, wie schematisch angedeutet ist, und die drei Elektronen­ strahlen 28 durch vertikalen und horizontalen Magnetfluß so ablenken, daß sie horizontal in Richtung der Hauptachse X-X und vertikal in Richtung der Nebenachse Y-Y den Schirm 22 in einem Rechteckraster abtasten.

Fig. 2 zeigt die Vorderansicht der Frontplatte 12, deren Umfang ein Rechteck mit leicht gerundeten Seiten bildet. Die Begrenzung des Schirms 22 ist in Fig. 2 mit gestrichel­ ten Linien gezeichnet und ist rechteckig.

Ein Vergleich der relativen Konturen der Außenfläche der Frontplatte 12 längs der Nebenachse Y-Y und der Haupt­ achse X-X ergibt sich aus Fig. 3. Die Außenfläche der Frontplatte 12 ist sowohl längs der Haupt- wie auch längs der Nebenachse gekrümmt, wobei die Krümmung im Mittelteil der Frontplatte 12 längs der Nebenachse größer als längs der Hauptachse ist. Beispielsweise ist in der Mitte der Frontplatte das Verhältnis der Krümmungsradien der äuße­ ren Oberflächenkontur längs der Hauptachse zur Nebenachse größer als 1,1 (mehr als 10% Unterschied). Die Krümmung längs der Hauptachse ist jedoch im Mittelteil der Front­ platte gering und nimmt zu den Kanten der Frontplatte stark zu. Bei dieser Ausführung ist die Krümmung längs der Hauptachse in der Nähe der Kanten der Frontplatte größer als die allgemeine Krümmung längs der Nebenachse. Bei dieser Auslegung wird der Mittelteil der Frontplatte flacher, während die Punkte der Frontplattenaußenfläche an den Schirmkanten im wesentlichen in einer Ebene P liegen und eine im wesentlichen rechteckige Umfangs­ konturlinie bilden. Die Oberflächenkrümmung längs der Diagonalen ist so gewählt, daß der Übergang zwischen den verschiedenen Krümmungen längs Haupt- und Nebenachse glatt verläuft. Vorzugsweise ist die Krümmung längs der Nebenachse im Mittelteil der Frontplatte etwa um ⁴/₃ größer als die Krümmung längs der Hauptachse.

Durch die unterschiedlichen Krümmungen längs der Haupt- und Nebenachse liegen die Punkte der Außenfläche der Frontplatte unmittelbar gegenüber den Kanten des Schirms 22 im wesentlichen in derselben Ebene P. Diese von der Vorderseite der Frontplatte 12 gemäß Fig. 2 gesehen prak­ tisch in einer Ebene liegenden Punkte bilden eine Kontur­ linie auf der Außenfläche der Frontplatte, welche prak­ tisch ein Rechteck ist, das den Kanten des Schirms 22 überlagert ist. Wenn die Röhre 10 also in den Fernseh­ empfänger eingebaut wird, dann kann man eine Maske oder Blende mit gleichbreitem Rand um die Röhre herum setzen. Die Kante einer solchen Blende, welche die Röhre an der rechteckigen Konturlinie berührt, liegt gleichfalls im wesentlichen in der Ebene P. Da die Umfangsbegrenzung eines Bildes auf dem Röhrenschirm eben erscheint, ergibt sich der Eindruck eines flachen Bildes, selbst wenn die Frontplatte längs Haupt- und Nebenachse nach außen ge­ krümmt ist.

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht der neuen Maske 24. Die gestrichelten Linien 32 zeigen die Begrenzung des die Öffnungen aufweisenden Teils der Maske 24. Die Oberflächen­ konturen längs der Hauptachse X-X, der Nebenachse Y-Y und der Diagonale der Maske werden durch die Kurven 5 a, 5 b bzw. 5 c in Fig. 5 dargestellt. Die Maske 24 hat längs ihrer Hauptachse eine andere Krümmung als längs ihrer Nebenachse. Längs der Hauptachse zeigt die Kontur eine leichte Krümmung nahe der Maskenmitte und eine größere Krümmung an den Maskenseiten. Die Kontur einer solchen Maske ergibt sich durch die Beschreibung der Krümmung der Hauptachse X-X als Kreis großen Radius über etwa den Mittelteil der Hauptachse und als Kreis kleineren Radius über deren restlichen Teil. Speziell ändert sich jedoch die sagittale Höhe längs der Hauptachse mit der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse Y-Y. Die sagittale Höhe ist der Abstand von einer imaginären Tangentialebene an die Mitte der Maskenoberfläche. Die Krümmung parallel zur Nebenachse Y-Y ist so gewählt, daß die Hauptachsen­ krümmung glatt zur gewünschten Maskenperipherie paßt, und sie kann längs der Hauptachse variieren. Eine solche Maskenkontur zeigt ein etwas verbessertes thermisches Ausdehnungsverhalten wegen der stärkeren Krümmung nahe den Hauptachsenenden. Die Verbesserung der thermischen Aus­ dehnungseigenschaften infolge der stärkeren Krümmung ist in der bereits genannten US-PS 41 36 300 erläutert.

Das Diagramm nach Fig. 6 veranschaulicht den Lochspalten­ abstand A _H innerhalb eines Quadranten der Maske 24 mit ausgezogenen Kurven H einerseits und gemäß der vorerwähn­ ten DE-OS 35 19 427 in gestrichelten Linien F andererseits. Die senkrechte Koordinate des Diagramms gibt den Abstand von der Hauptachse an, die horizontale Koordinate stellt den Abstand zwischen den Spalten dar, der gemäß Fig. 7 von der Mittellinie einer Spalte zur Mittellinie der benachbarten Spalte gemessen ist. Die Kurven sind einzeln numeriert zur Identifizie­ rung des Abstandes von der Nebenachse, den sie darstellen. Beispielsweise steht jede mit 200 bezeichnete Kurve für den Abstand zwischen den Lochspalten 200 und 201.

Bei der durch die gestrichelten Kurven veranschaulichten führenden Maske ist der Spaltenabstand längs und nahe der Nebenachse gleichförmig, wie die geraden Kurven "F"-1 und "F"-150 zeigen. Bei der Linie "F"-200 bemerkt man eine leichte Krümmung, die andeutet, daß der Spaltenabstand für den Bereich 200 sich mit dem Abstand von der Hauptachse leicht vergrößert. Die Kurven "F"-300 und "F"'306 biegen sich beträchtlich und zeigen damit einen wesentlichen Anstieg des Spaltenabstandes mit zunehmendem Abstand von der Hauptachse.

Der Spaltenabstand der neuen verbesserten Maske unter­ scheidet sich in der Nähe der Nebenachse erheblich von demjenigen der früheren Maske. Wie Fig. 6 zeigt, nimmt der Spaltenabstand A _H nahe der Nebenachse mit zunehmender Distanz von der Hauptachse ab, was aus den Kurven "H"-1, "H"-50 und "H"-100 hervorgeht. Neben dem 150sten Abstand beginnt der Spaltenabstand mit zunehmender Distanz von der Hauptachse leicht anzuwachsen, wie die leichte Biegung der Kurve 150 zeigt. Diese den Spaltenabstand veranschau­ lichende Kurvenkrümmung wächst mit der Distanz von der Nebenachse, wie die Kurven "H-200 und "H"-300 zeigen, nimmt jedoch an den Seiten der Maske leicht ab, wie man durch einen Vergleich der Kurve "H"-305 mit der Kurve "H"-300 sehen kann.

Der Spaltenabstand längs der Hauptachse wächst näherungs­ weise als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse. Im speziellen Beispiel nach Fig. 6 beträgt diese Änderung entlang der Hauptachse (in µ) etwa A _H = 762 + 0,0469 x ⁴. Weiter weg von der Hauptachse ist die Spaltenabstandsände­ rung komplizierter und erfolgt näherungsweise nach der Gleichung A _H = a + bx ² + cx ⁴, wobei a, b und c unter­ schiedliche Funktionen des Quadrats des Abstandes von der Hauptachse sind und x den Abstand von der Nebenachse be­ deutet.

Der Schirm 22 der Röhre 10 wird durch einen bekannten fotografischen Prozeß hergestellt, bei dem die Maske 24 als fotografisches Muster benutzt wird. Es tritt jedoch ein Problem auf, wenn man für die Belichtung bei diesem fotografischen Prozeß eine lineare Lichtquelle benutzt. Dieses Problem besteht in einer Fehlausrichtung des Bildes der linearen Lichtquelle mit den Mittellinien der Leucht­ stoffstreifen. Diese als "Schrägfehler" bezeichnete Fehl­ ausrichtung zieht die Verteilung der Lichtintensität beim Drucken der Leuchtstoffstreifen auseinander und vergrößert damit die Empfindlichkeit der Leuchtstoffbreite gegenüber der Belichtung, so daß die Steuerung der Streifenbreite schwieriger wird. Im Stande der Technik hat man diesen Schrägfehler durch verschiedene Maßnahmen kompensiert, unter anderem durch eine Zonenbelichtungstechnik mit Synchronisierung einer Kippung der linearen Lichtquelle mit aufeinanderfolgenden Belichtungen unterschiedlicher Schirmbereiche, wie es etwa in der US-PS 38 88 673 beschrieben ist, oder durch ein Krümmen der Lochspalten und Leuchtstofflinien, wie es in der US-PS 38 89 145 erläutert ist. Bei der neuen Bildröhre 10 wird dieser Schrägfehler durch Variation des Abstandes der Lochspalten als Funktion sowohl der Distanz von der Nebenachse als auch von der Hauptachse vermieden. Das resultierende Leuchtstofflinienmuster enthält gekrümmte Linien im Bereich des Schirms, wo der Schrägfehler am größten ist, und gerade Linien an den Schirmseiten, wo der Schrägfehler bei der vorliegenden Röhre minimal ist. Sol­ che Muster sind in Fig. 8 gezeigt, in welcher die ausge­ zogenen Linien 40 und 45 ausgewählte, gegenseitig beab­ standete Leuchtstoffstreifen und die gestrichelten Linien 46 gerade, zur Nebenachse parallele Streifen darstellen. Man sieht, daß die Krümmung der Leuchtstoffstreifen mit zunehmendem Abstand von der Nebenachse wächst, bis eine maximale Krümmung in der Umgebung von der Linie 42 zur Linie 43 erreicht wird, und dann bis zur wiederum geraden Endlinie 45 abnimmt.

Ein Vorteil dieses neuen Lochspaltenabstandes besteht darin, daß sie eine größere Lochmaskenkrümmung in den Querschnitten nahe den Maskenseiten parallel zur Neben­ achse zuläßt, als es anderenfalls möglich wäre. Die Kontur der Frontplatte, welche eine praktisch ebene Kante hat, legt eine Maskenkontur nahe, wie sie in Fig. 9 durch die Linie 50 gezeigt ist. Die Linie 50 ist eine Konturlinie der Maske 52 für gleiche sagittale Höhe. Man sieht, daß die Linie 50 an den linken und rechten Maskenseiten praktisch gerade ist, aber diese Geradheit ergibt erhebliche For­ mungs- und Handhabungsprobleme. Eine leichte Berührung der Maske kann beispielsweise bei der Handhabung ein Durchbiegen nach innen zur Folge haben. Es ist daher wünschenswert, der Maske an den Seiten eine größere Krüm­ mung zu geben, um dieses Problem auszuschließen. Die Verwendung der neuen Lochmaskenabstände führt zu einer besseren Maskenkontur, wie es die Linie 54 in Fig. 10 etwa zeigt: sie stellt eine Konturlinie gleicher sagittaler Höhe auf eine Maske 56 dar. In diesem Fall sieht man, daß die Maske 54 an den linken und rechten Maskenseiten erheblich gekrümmt ist, so daß parallel zur Nebenachse die Krümmung und damit die Festigkeit größer wird.

Claims (1)

1. Rechteckige Schlitzmaske für eine Farbbildröhre mit etwa in der gleichen Richtung wie die Nebenachse (Y-Y) verlaufenden Schlitzspalten, deren Abstände (A) in Nebenachsennähe an den langen Maskenrändern kleiner als im Bereich der Hauptachse (X-X) und in Nebenachsenferne in den Eckbereichen größer als im Hauptachsenbereich sind, wobei der Abstand der Schlitz­ spalten sich entlang der Hauptachse mit zunehmendem Abstand von der Nebenachse vergrößert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Schattenmaske, die längs ihrer Hauptachse (X-X) eine andere Krümmung hat als längs ihrer Nebenachse (Y-Y) und deren Kontur längs der Hauptachse nahe der Maskenmitte eine leichte und an den Maskenseiten eine größere Krümmung aufweist, der Schlitzspalten-Abstand längs der Hauptachse (X-X) mit der vierten Potenz des Abstandes von der Nebenachse (Y-Y) zunimmt.