DE60023865T2 - Farbbildröhre mit einer gespannten maske niedrigerer ausdehnung verbunden mit einem rahmen höherer 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 einem relativ kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht, an einem Stützrahmen, der einen beträchtlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.
• Eine Farbbildröhre enthält eine Elektronenkanone zum Erzeugen und Richten von drei Elektronenstrahlen auf den Schirm der Röhre. Der Schirm liegt auf der inneren Oberfläche einer Schirmträgerplatte der Röhre und besteht aus einer Anordnung von Elementen von drei, verschiedene Farben emittierenden Phosphoren. Eine Farbauswahlelektrode, die entweder eine Schattenmaske oder eine Fokusmaske sein kann, liegt zwischen der Kanone und dem Schirm, damit jeder Elektrodenstrahl nur auf das ihm zugehörige Phosphorelement auftrifft. Eine Schattenmaske ist eine dünne Metallschicht, wie Stahl, die im Allgemeinen etwa parallel zu der Innenfläche der Schirmträgerplatte der Röhre ausgebildet ist.
• Ein Typ einer Farbbildröhre enthält eine Spannungsmaske in einer Schirmträgerplatte der Röhre. Um die Spannung der Maske aufrecht zu erhalten, muss die Maske an einem relativ massiven Stützrahmen befestigt sein. Wenngleich derartige Röhren eine breite Verbraucherakzeptanz gefunden haben, besteht dennoch ein Bedarf nach einer weiteren Verbesserung, um das Gewicht und die Kosten der Masken-Rahmenanordnungen in derartigen Röhren zu verringern.
• Es wurde angenommen, dass ein leichterer Rahmen in einer Spannungsmaske benutzt werden kann, wenn die benötigte Spannung auf einer Maske verringert wird. Eine Möglichkeit zur Verringerung der geforderten Maskenspannung besteht darin, die Maske aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten herzustellen. Jedoch würde eine Maske aus einem derartigen Material einen Stützrahmen aus einem Material mit einem ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten benötigen, um eine Fehlanpassung der Ausdehnungen während der thermischen Verarbeitung zu vermeiden, die für die Herstellung der Röhre und während des Betriebs benötigt wird. Die US 5 594 300 , ausgegeben an R. W. Nosker et al. am 14. Januar 1997, beschreibt, dass eine Faltenbildung (wrinkling) der Maske bei einer derartigen Fehlanpassung der Ausdehnungen entstehen würde. Die in der US 5 594 300 beschriebenen Vorrichtung minimiert eine derartige Faltenbildung bei einer Fehlanpassung der Ausdehnung zwischen einer Nachgiebigkeit des Rahmenteils und dem Maskenmaterial durch Implementierung eines nachgiebigen Rahmenaufbaus. Da Metallmaterialien mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten relativ kostenintensiv sind, ist es relativ kostspielig, sowohl die Maske als auch den Rahmen aus Materialien mit identischen oder ähnlichen Ausdehnungen herzustellen. Es ist daher wünschenswert, die Anwendung der Kombination einer Spannungsmaske mit einer niedrigen Ausdehnung mit einem Stützrahmen mit einer höheren Ausdehnung zu verwenden und eine Lösung für das Problem zu schaffen, das dann besteht, wenn eine nennenswerte Fehlanpassung in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einer Spannungsmaske und ihrem Stützrahmen besteht.
• Die vorliegende Erfindung bildet eine Verbesserung in einer Farbbildröhre mit einer gespannten Maske, getragen durch einen Stützrahmen innerhalb der Röhre. Die Maske hat einen nennenswert geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Rahmen. Die Zwischenteile liegen zwischen dem Rahmen und der Maske. Die Zwischenteile bestehen aus einem ähnlichen Material wie dem der Maske. Jedes der Zwischenteile ist an dem Rahmen bei einer einzigen Lage befestigt, und die Maske ist an den Kanten der Zwischenteile befestigt. Ferner sind Führungen zur Halterung der Zwischenteile an dem Rahmen vorgesehen, während eine Ausdehnung des Rahmens relativ zu den Zwischenteilen ermöglicht wird.
• In der Zeichnung:
• 1 ist eine Seitenansicht, teilweise in einem Axialschnitt, einer die Erfindung beinhaltenden Farbbildröhre.
• 2 ist eine Perspektive einer Spannungsmasken-Rahmenanordnung.
• 3 ist eine teilweise Perspektive der Maskenrahmenanordnung von 2.
• 4 ist ein Querschnitt der Maskenrahmenanordnung entlang der Linie 4-4 von 2.
• 5 ist eine Vorderansicht der Maskenrahmenanordnung entlang der Linie 5-5 von 2.
• 1 zeigt eine Farbbildröhre 10 mit einem Glaskolben 11 mit einer recheckförmigen Schirmträgerplatte 12 und einem röhrenförmigen Hals 14, die durch einen Trichter 15 miteinander verbunden sind. Der Trichter 15 enthält eine (nicht dargestellte) innere leitende Schicht, die sich von einem Anodenanschluss 16 in Richtung der Platte 12 und dem Hals 14 erstreckt. Die Platte 12 enthält eine im Wesentlichen zylinderförmige Bildschirmplatte 18 und einen peripheren Flansch oder Seitenwand 20, die durch eine Glasschmelze 17 mit dem Trichter 15 verbunden ist. Ein Dreifarben-Phosphorschirm 23 liegt auf der Innenfläche der Schirmträgerplatte 18. Der Schirm 22 ist ein Zeilenschirm mit in Dreiergruppen angeordneten Phosphorstreifen, wobei jede Dreiergruppe einen Phosphorstreifen jeder der drei Farben enthält. Eine Farbauswahl-Spannungsmaske 24 ist lösbar in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 22 gelagert. Eine Elektronenkanone 26, die schematisch durch die gestrichelten Linien in 1 dargestellt ist, liegt zentrisch innerhalb der Halses 14 und erzeugt und richtet drei Inline-Elektronenstrahlen, einen mittleren Strahl und zwei seitliche oder äußere Strahlen, entlang konvergenten Wegen durch die Maske 24 des Schirms 22.
• Die Röhre 10 ist vorgesehen für eine Benutzung mit einem externen, magnetischen Ablenkjoch, wie einem 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 der Strahl den Schirm 22 in einem recheckförmigen Raster horizontal und vertikal abtastet.
• Die Spannungsmaske 24, die in den 2 und 3 dargestellt ist, ist an einem peripheren Rahmen 28 befestigt, der zwei lange Seiten 32 und 34 zwei kurze Seiten 36 und 38 aufweist. Die beiden langen Seiten 32 und 34 des Rahmens verlaufen parallel zu einer Mitten-Hauptachse X der Röhre, und die beiden kurzen Seiten 36 und 38 laufen parallel zu einer Mitten-Nebenachse Y der Röhre. Die Spannungsmaske 24 enthält einen mit Öffnungen versehenen Teil, der eine Vielzahl von Metallstreifen 39 enthält mit einer Vielzahl von länglichen Schlitzen 41 dazwischen, die parallel zu der Nebenachse der Maske verlaufen. Jeder Schlitz 41 erstreckt sich zwischen den beiden langen Seiten 32 und 34 der Maske.
• Wie detaillierter in 3 dargestellt ist, enthält jede der (nicht dargestellten) beiden langen Seiten 32 und 34 des Rahmes 28 einen starren Abschnitt 40 und einen nachgiebigen Abschnitt 42, die freitragend von dem starren Abschnitt ausgehen. Die starren Abschnitte 40 sind hohle Röhren, und die nachgiebigen Abschnitte 42 sind Metallplatten. Die nachgiebigen Abschnitte 42 können sich in ihrer Höhe von der Mitte longitudinal zu den Enden der Abschnitte erstrecken, um die beste Spannungsnachgiebigkeit über die Maske zu erreichen. Jede der kurzen Seiten 36 und 38 hat einen L-förmigen oberen Teil 44 parallel zu und getrennt von einem flachen, stabförmigen unteren Teil 46.
• Befestigt an jedem nachgiebigen Abschnitt 42 ist ein Zwischenteil 48, wie es in den 3, 4 und 5 dargestellt ist. Jedes Zwischenteil 48 erstreckt sich über die Länge einer langen Seite 32 und 34 und überlappt einen nachgiebigen Abschnitt 42. Die Zwischenteile 48 sind mit den nachgiebigen Abschnitten bei einer einzigen Mittellage 50 verschweißt. Die Zwischenteile 48 bestehen aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich zu dem der Maske 24. Daher haben Temperaturänderungen nur eine geringe Wirkung auf die Lage der Maske 24 relativ zu den Zwischenteilen 48. Die beiden Enden 52 und 54 der Zwischenteile 48 sind an den nachgiebigen Abschnitten 42 durch zwei Clips 56 bzw. 58 gehalten, die sich von den nachgiebigen Abschnitten 42 nach außen erstrecken. Die Clips 56 und 58 dienen als Führer, die das Zwischenteil 48 halten und eine Drehung des Teils um ihren Schweißpunkt 50 verhindern, während sie eine longitudinale Bewegung des nachgiebigen Abschnitts 42 zulassen, verursacht durch ihre größere Ausdehnung während des Betriebs der Röhre relativ zu dem Zwischenteil 48. Die Clips 56 und 58 können entweder durch Aussparungen in dem Rahmen gebildet sein, wie es in den 3, 4 und 5 dargestellt ist, oder können (nicht dargestellte) getrennte Teile sein, die mit dem Rahmen verschweißt sind. Die beiden langen Seiten der Spannungsmaske 24 sind an den oberen entfernten oder distalen Kanten der beiden parallelen Zwischenteile 48 verschweißt. Die beiden langen Seiten der Spannungsmaske 24 sind an den oberen, entfernten Kanten der beiden parallelen Zwischenteile 48 verschweißt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind die starren Abschnitte 40 der langen Seitenteile 32 und 34 hohle quadratische Röhren aus einem Stahl 4130 mit einer Wanddicke von 0,175 cm. Die Dicke der nachgiebigen Abschnitte 42 und der Zwischenteile 48 werden bestimmt durch Beachtung der Maskendicke, der Flexibilität der gesamten Masken/Rahmen-Anordnung und der gewünschten Grenzen der Verbiegefehlausrichtungen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die nachgiebigen Abschnitte 42 Platten aus einem rostfreien Stahl 4130 mit einer Dicke von 0,157 cm. 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 rostfreien Stahl der Serie 300, das einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Stahl CRS-1018 der oberen Teile 44 aufweist. Wenn der Rahmen 28 erwärmt wird, dehnen sich die unteren Teile 46 mehr aus als die oberen Teile 44. Die verschiedene Ausdehnung zwischen den unteren Teilen 46 und den oberen Teilen 44 verringern die Beanspruchung in dem nachgiebigen Abschnitt 42 und den Zwischenteilen 48, während außerdem die Spannung in der Maske 24 während der Verarbeitung bei hoher Temperatur verringert wird. Die Spannungsmaske 24 und ein Zwischenteil 48 bestehen vorzugsweise alle aus Invar oder einem ähnlichen Material, das einen relativ niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. In einer Ausführungsform hat die Maske 24 eine Dicke von 0,1 mm und das Zwischenteil 48 eine Dicke von 0,3 cm.
• Wenngleich die starren Abschnitte 40 als hohle quadratische Röhren dargestellt sind, sind andere bevorzugte Konfigurationen, wie mit einem L-förmigen, C-förmigen oder dreieckförmigen Querschnitt ebenfalls für diese Abschnitte möglich. Außerdem können, wenngleich die kurzen Seiten 36 und 38 des Rahmens als mit L-förmigen Querschnitten dargestellt sind, andere bevorzugte Konfigurationen benutzt werden, wie C-förmig, dreieckförmig oder Kasten-förmig.

Claims (5)

1. Farbbildröhre (10) mit einer Spannungsmaske (24), die durch einen innerhalb der Röhre angeordneten Stützrahmen (28) gehaltert ist, wobei die Maske einen nennenswert geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Rahmen hat, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenteile (48) zwischen der Maske und dem Rahmen liegen und die Teile aus einem Material ähnlich zu dem der Maske bestehen und jedes der Teile bei einer einzigen zentralen Lage (50) an dem Rahmen befestigt ist und die Maske an den Kanten der Zwischenteile befestigt ist und Führungen (56, 58) zur Halterung der Zwischenteile an dem Rahmen vorgesehen sind, um eine Ausdehnung des Rahmens relativ zu den Zwischenteilen zu ermöglichen.
2. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Führungen (56, 58) in dem Rahmen (28) ausgebildete Clips sind.
3. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Führungen (56, 58) mit dem Rahmen (28) verschweißte Clips sind.
4. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Maske (24) aus Invar und der Rahmen (28) aus Stahl besteht.
5. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 4, wobei die Zwischenteile (48) aus Invar bestehen.