DE60021362T2 - Farbbildröhre mit einer an einem rahmen grösserer ausdehnung angeschlossenen gespannten maske kleinerer ausdehnung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit Spannungsmasken und insbesondere eine Röhre mit Mitteln zur Befestigung einer Spannungsmaske, die aus einem Material mit einer relativ niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, an einem Rahmen, der einen wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
• Eine Farbbildröhre enthält eine Elektronenkanone zur Erzeugung und Richtung von drei Elektronenstrahlen auf den Schirm der Röhre. Der Schirm liegt auf der Innenfläche einer Schirmträgerplatte der Röhre und besteht aus einer Anordnung von Elementen aus drei, verschiedene Farben emittierenden Phosphoren. Eine Farbauswahlelektrode, die entweder eine Spannungsmaske oder eine Fokusmaske sein kann, liegt zwischen der Kanone und dem Schirm und ermöglicht, dass jeder Elektronenstrahl nur auf die Phosphorelemente für diesen Strahl auftrifft. Eine Schattenmaske ist eine dünne Metallschicht, wie Stahl, die im Allgemeinen parallel zu der Innenfläche der Schirmträgerplatte geformt ist.
• Ein Typ einer Farbbildröhre enthält eine Spannungsmaske in einer Schirmträgerplatte davon. Beispiele einiger Spannungsmaskensysteme sind beschrieben in den US 5 085 606 und 5 594 300. Die US 5 085 606 zeigt eine so genannte "post-maskdeflection color cathode ray tube", wobei Verfahren zur Spannung und zum Tragender Maske vorgesehen sind. Die US 5 594 300 zeigt normgerechte Maskenrahmenkomponenten, mit denen die Maske verschweißt ist, und zwei Sätze von Rahmenkomponenten – ein Satz parallel zu der Nebenachse und der andere parallel zu der Hauptachse – enthält Materialien mit verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und so ausgerichtet, dass eine Beanspruchung in der normgerechten Komponente und der Spannung in der Maske verringert wird. Ein gemeinsames Problem mit Spannungsmaskensystemen besteht darin, die Spannung aus der Maske aufrechtzuerhalten. Die Maske muss an einem relativ starren Stützrahmen befestigt sein. Wenngleich derartige Röhren eine weite Verbraucherakzeptanz gefunden haben, besteht nach wie vor ein Bedarf für eine weitere Verbesserung zur Verringerung des Gewichtes und der Kosten der Maskenrahmenanordnungen in derartigen Röhren.
• Es wurde vorgeschlagen, dass ein leichterer Rahmen in einer Spannungsmaskenröhre benutzt werden könnte, wenn die benötigte Spannung auf einer Maske verringert wird. Ein Weg zur Verringerung der benötigten Maskenspannung besteht darin, die Maske aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten herzustellen, wie Invar. Jedoch würde eine Maske aus einem derartigen Material einen Stützrahmen aus einem Material benötigen, das einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, um jede Fehlanpassung der Ausdehnungen während der thermischen Verarbeitung zu verhindert, die für die Herstellung und während des Röhrenbetriebs benötigt wird. Da Metallmaterialien mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten relativ teuer sind, ist es relativ kostspielig, sowohl die Maske und den Rahmen aus Materialien mit einer identischen oder ähnlichen niedrigen Ausdehnung herzustellen. Daher ist es erwünscht, die Kombination einer Maske mit einer niedrigen Ausdehnung mit einem Stützrahmen mit einer hohen Ausdehnung zu kombinieren. Jedoch resultiert eine Fehlanpassung in der thermischen Ausdehnung zwischen der Maske und dem Rahmen häufig in Maskenschrumpfungen nach der thermischen Verarbeitung, die Temperaturen bis zu 450°C wie während einer Glasschmelze enthalten können. Eine Lösung für diese Ausdehnungsfehlanpassung besteht darin, individuell jeden Maskenstrang an dem Rahmen zu verschweißen. Es wurde herausgefunden, dass eine derartige individuelle Verschweißung der Stränge einer Spannungsmaske an einem Rahmen bewirkt, dass die Maskenstränge fehlausgerichtet werden, wenn bestehende Walzenschweißer benutzt werden.
• Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Notwendigkeit für eine Lösung des Problems bei der Befestigung einer Spannungsmaske an dem Rahmen, das existiert, wenn eine nennenswerte Fehlanpassung in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einer Spannungsmaske und ihrem Stützrahmen besteht.
• Die vorliegende Erfindung, wie sie im Anspruch 1 beansprucht wird, liefert eine Verbesserung in einer Farbbildröhre mit einer Spannungsmaske, die durch einen in der Röhre angebrachten Stützrahmen getragen wird. Die Maske hat einen wesentlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Rahmen. Vorzugsweise besteht die Maske aus Invar, ein Mitglied der Klasse von Materialien, die als Ei sen/Nickel-Legierungen bekannt sind. Der Rahmen enthält zwei im Wesentlichen parallele freitragende Anpassteile, wobei jedes Teil eine distale oder hinter Kante enthält, an der die Spannungsmaske befestigt wird. Wenigstens eine der distalen oder inneren Kanten enthält zwei Abschnitte, die durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Die beiden Abschnitte enthalten einen inneren und einen äußeren Abschnitt. Die Maske ist auf den inneren Abschnitt geklebt und an dem äußeren Abschnitt verschweißt.
• In der Zeichnung:
• 1 ist eine Seitenansicht, teilweise in einem Axialschnitt, einer die Erfindung enthaltenden Farbbildröhre.
• 2 ist eine Perspektive einer Spannungsmasken-Rahmenanordnung.
• 3 ist eine teilweise Perspektive der Masken/Rahmen-Anordnung von 2.
• 4 bis 7 sind Seitenansichten eines freitragend befestigten Flanschs des Rahmens von 3.
• 1 zeigt eine Farbbildröhre 10 mit einem Glaskolben 11 mit einer rechteckförmigen Schirmträgerplatte 12 und einem damit über einen Trichter 15 verbundenen röhrenförmigen Hals 14. Der Trichter 15 enthält einen inneren leitenden Belag (nicht dargestellt), der sich von einem Anodenanschluss 16 zu der Platte 12 und zu dem Hals 14 erstreckt. Die Platte 12 enthält eine im Wesentlichen zylindrische Betrachtungs-Schirmträgerplatte 18 und einen peripheren Flansch oder Seitenwand 20, die über eine Glasschmelze 17 mit dem Trichter 16 verbunden ist. Ein Dreifarben-Phosphorschirm 22 liegt auf der Innenfläche der Schirmträgerplatte 18. Der Schirm 22 ist ein Zeilenschirm mit in Triads angeordneten Phosphorstreifen, und jedes Triad enthält einen Phosphorstreifen jeder der drei Farben. Eine Farbauswahl-Spannungsmaske 24 ist lösbar in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 22 gelagert. Eine Elektrodenkanone 26, die schematisch durch gestrichelte Linien in 1 dargestellt ist, liegt zentrisch in dem Hals 14 und erzeugt und richtet drei Inline-Elektronenstrahlen, einen mittleren Strahl und zwei seitliche oder äußere Strahlen, entlang konvergenten Wegen durch die Maske 24 zu dem Schirm 22. Die Röhre 10 ist vorgesehen für die Anwendung mit einem externen Magnetischen Ablenkjoch, wie dem Joch 30, das in der Nähe der Trichter/Hals-Verbindung dargestellt ist. Im Betrieb unterwirft das Joch 30 die drei Strahlen Magnetfeldern, die bewirken, dass die Strahlen den Schirm 22 horizontal und vertikal in einem rechteckförmigen Raster abtasten.
• Die Spannungsmaske 24, wie sie in den 2 und 3 dargestellt ist, ist an einem peripheren Rahmen 28 befestigt, der zwei lange Seiten 32 und 34 und zwei kurze Seiten 36 und 38 enthält. Die beiden langen Seiten 32 und 34 des Rahmens liegen parallel zu einer Mitten-Hauptachse X der Röhre, und die beiden kurzen Seiten 36 und 38 liegen parallel zu einer Mitten-Nebenachse Y der Röhre. Die Spannungsmaske 24 enthält einen mit Öffnungen versehenen Teil, der eine Vielzahl von Metallsträngen 39 mit einer Vielzahl von länglichen Schlitzen dazwischen aufweist, die parallel zu der Nebenachse der Maske laufen. Jeder Schlitz 41 erstreckt sich zwischen den beiden langen Seiten 32 und 34 der Maske 24.
• Wie detaillierter in 3 dargestellt ist, enthält jede der beiden langen Seiten 32 des Rahmens 28 einen starren Abschnitt 40 und ein nachgiebiges Teil 42, das freitragend von dem starren Abschnitt getragen ist. Die starren Abschnitte 40 sind hohle Rohre, und die nachgiebigen Teile 42 sind Metallplatten. Die nachgiebigen Teile 42 laufen im Wesentlichen parallel zueinander und können sich in ihrer Höhe von der Mitte dieses Abschnitts longitudinal zu den Enden der Abschnitte ändern und die beste Spannungsnachgiebigkeit über die Maske ermöglichen. Jede der (nicht dargestellten) kurzen Seiten 36 und 38 hat einen oberen Teil 44 mit einem L-förmigen Querschnitt parallel zu und beabstandet von einem flachen, balkenförmigen unteren Teil 46.
• Jedes nachgiebige Teil 42 hat eine distale oder hintere Kante 48, an der die Stränge 39 der Spannungsmaske 24 befestigt sind. Die distale Kante 48 wenigstens eines der nachgiebigen Teile 42 hat zwei durch einen Spalt 54 dazwischen getrennte Abschnitte 50 und 52. Die Maske 24 ist an dem inneren Abschnitt 50 verklebt und mit dem äußeren Abschnitt 52 verschweißt.
• 4 bis 7 zeigen die Schritte für die Befestigung der Maske 24 an den nachgiebigen Teilen 42 des Rahmens 28. Zunächst wird die Maske 24 zwischen den beiden nachgiebigen Teilen 42 gestreckt, wie in 4 dargestellt ist. Als nächstes werden Kräfte F1 auf die nachgiebigen Teile 42 angewendet, um sie leicht zusam men auszurichten, und ein Kleber 56 wird angewendet, um die Maskenstränge 39 an den inneren Abschnitten 50 der nachgiebigen Teile 42 zu verschweißen, wie es in 5 dargestellt ist. Nachdem der Kleber 56 ausgetrocknet ist, werden die Kräfte F1 auf verringerte Kräfte F2 geändert, andere Kräfte F3 werden auf die Außenseiten der äußeren Abschnitte 52 angewendet, und die Maskenstränge 39 werden an den äußeren Abschnitten 52 durch Schweißpunkte 58 befestigt, wie es in 6 dargestellt ist. Die Summe der Kräfte F2 und F3 sollte derart sein, dass die durch den Kleber 56 erzeugte Verbindung nicht wesentlich bewegt wird, während eine leichte Spannung in der Maske aufrechterhalten wird. Die erzeugte Federspannung zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich 50 und 52 sollte ähnlich sein zu der benötigten endgültigen Maskenspannung. Wenn die Maske verschweißt ist, wird eine Kante 60 der Maske 24 geschnitten, und die Kräfte F2 und F3 werden von dem Rahmen gelöst, wie es in 7 dargestellt ist. Die Anwendung dieses Zwei-Befestigungs-Vorgangs bewirkt, dass die Lagen der Stränge bei der Herstellung der Verschweißungen durch den Kleber aufrechterhalten werden.
• Um die geeigneten Spannungskräfte in der Maske 24 über die gesamte Länge der nachgiebigen Teile 42 zu erreichen, ist es notwendig, dass entweder die Kräfte F3 auf den äußeren Abschnitten 52 der freitragend befestigten nachgiebigen Teile 42 sich entlang der Maske ändern oder dass die Federkonstante der äußeren Abschnitte 52 entlang der nachgiebigen Teile 42 geändert wird. Diese letzte Lösung zur Änderung der Federkonstante kann auf verschiedene Weise erfolgen. Z.B. kann die Dicke des äußeren Abschnitts 52 entweder durch Bearbeitung, durch Bewegung der Lage des Spalts 54 oder durch Änderung der Tiefe des Spalts 54 geändert werden.
• Die Anwendung eines Röhrenaufbaus, der zwei Schritte zur Befestigung einer Spannungsmaske ermöglicht, macht die Befestigung der individuellen Stränge einer Spannungsmaske möglich, während eine Fehlausrichtung der Stränge relativ zu einem Maskenrahmen verhindert wird. Dieser Vorteil wird erreicht, weil der erste Schritt des Verklebens der Stränge 39 an den inneren Abschnitten 50 die Stränge an ihrem Ort hält, bis sie in den äußeren Abschnitten 52 verschweißt werden können.
• In einer bevorzugen Ausführungsform sind die starren Abschnitte 40 der langen Seitenteile 32 und 34 hohe, quadratische Rohre aus Stahl 4130 mit einer Wanddicke von 0,175 cm. Die Dicke der nachgiebigen Teile wird ermittelt durch Beachtung der Maskendicke, der Flexibilität der gesamten Masken/Rahmen-Anordnung und der gewünschten Grenzen der Fehlausrichtungen der Krümmung. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die nachgiebigen Teile 42 Platten aus einem nichtrostenden Stahl 4130, die eine Dicke von 0,157 cm haben. Die beiden L-förmigen oberen Teile 44 bestehen vorzugsweise aus einem Stahl CRS-1018 mit einer Dicke von 0,318 cm. Die beiden stabförmigen unteren Teile 46 bestehen vorzugsweise aus einem nichtrostenden Stahl der Serie 300 mit einer Dicke von etwa 3 cm, mit einer anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als den des Stahls CRS-1018 der oberen Teile 44. Wenn der Rahmen 28 erwärmt wird, dehnen sich die unteren Teile 46 mehr aus als die oberen Teile 44.
• Wenngleich die starren Teile 40 als hohle quadratische Rohre dargestellt sind, sind auch andere bevorzugte Konfigurationen, wie diejenigen mit einer L-Form, C-Form oder Rechteckform-Querschnitten, für die Abschnitte möglich. Außerdem können, wenngleich die kurzen Seiten 36 und 38 des Rahmens 28 mit einem L-förmigen Querschnitt dargestellt sind, andere bevorzugte Konfigurationen benutzt werden, wie C-förmig, rechteckförmig oder kastenförmig.

Claims (5)

1. Farbbildröhre (10) mit einer durch einen Stützrahmen (28) in der Röhre getragenen Spannungsmaske (24), wobei der Rahmen zwei, im wesentlichen parallele, nachgiebige Teile (42) und jedes Teil eine distale oder hintere Kante (48) enthält, an der die Spannungsmaske befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske aus einem Material wie Invar mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Rahmen aus einem Material wie Stahl besteht, wobei das Rahmenmaterial einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten enthält, der nennenswert größer ist als der des Maskenmaterials, wenigstens eine der distalen Kanten zwei durch einen Spalt (54) getrennte Abschnitte (50, 50) enthält und die beiden Abschnitte einen inneren Abschnitt (50) und einen äußern Abschnitt (52) mit einer Federkonstanten und einer Breite enthalten, und die Maske mit dem inneren Abschnitt und mit dem äußeren Abschnitt durch Haftung durch Kleben bzw. Schweißen verbunden ist.
2. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Maske (24) aus Invar und der Rahmen (28) aus Stahl besteht.
3. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Federkonstante des äußeren Abschnitts (52) sich über die Länge wenigstens einer distalen Kante (48) ändert.
4. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Tiefe des Spalts (54) sich entlang der Länge wenigstens einer distalen Kante (48) ändert.
5. Bildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Breite des äußeren Abschnitts (52) sich entlang der Länge wenigstens einer distalen Kante (48) ändert.