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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Kathodenstrahlröhren (CRT)
und insbesondere eine Spannmaskenrahmenanordnung für CRT, die
entspannt werden kann.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Farbkathodenstrahlröhre,
oder CRT, schließt
eine Elektronenkanone zum Bilden und Richten von drei Elektronenstrahlen
auf einen Leuchtschirm der Röhre
ein. Der Leuchtschirm befindet sich auf der Innenseite der Frontplatte
der Röhre und
besteht aus einer Anordnung von Elementen von Leuchtstoffen, die
drei unterschiedliche Farben abgeben. Eine Schattenmaske, welche
entweder eine geformte Maske oder eine Spannmaske mit Drähten sein
kann, befindet sich zwischen der Elektronenkanone und dem Leuchtschirm.
Die von der Elektronenkanone abgegebenen Elektronenstrahlen gehen durch Öffnungen
in der Schattenmaske hindurch und prallen auf den Leuchtschirm auf,
wodurch verursacht wird, dass die Leuchtstoffe Licht abgeben, sodass
ein Bild auf die Betrachtungsfläche
der Frontplatte angezeigt wird.
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Eine
Art von CRT weist eine Spannmaske auf, die einen Satz von Drähten umfasst,
die auf einen Maskenträgerrahmen
gespannt sind, um ihre Vibrationsanfälligkeit bei großen Amplituden
unter Fremderregung zu reduzieren. Solche Vibrationen würden eine
massive Elektronenstrahlfehlpassung auf dem Leuchtschirm verursachen
und würden
zu unerwünschten
Bildabweichungen für
den Betrachter der CRT führen.
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Die
erforderliche Maskenspannung, um eine akzeptable Vibrationsleistung
zu erreichen, liegt unter der Streckgrenze des Maskenmaterials bei
Röhrenbetriebstemperatur.
Allerdings verändern
sich die Eigenschaften des Maskenmaterials bei erhöhten Röhrenbearbeitungstemperaturen
und die Elastizitätsgrenze
des Maskenmaterials ist deutlich reduziert. In solch einem Zustand übersteigt
die Maskenspannung die Elastizitätsgrenze
des Maskenmaterials und das Material wird unelastisch gedehnt. Wenn die
Röhre nach
dem Bearbeiten abgekühlt
wird, sind die Drähte
länger
als vor dem Bearbeiten und der Maskenrahmen ist nicht mehr in der
Lage, die Maskendrähte
bis zu demselben Spannungsgrad wie vor dem Bearbeiten zu spannen.
Ein anderes Problem tritt häufig
bei Spannmaskenrahmenanordnungen auf, wenn das Maskendrahtmaterial
einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist als das Maskenträgerrahmenmaterial.
In solch einem Fall steigt die Spannung in dem Maskendraht während des
thermischen Bearbeitens an, wodurch mehr unelastische Dehnung verursacht
wird. Die Anmeldungen WO 00/11701 und
EP 1 069 592 A2 schlagen Mittel zum Vermeiden
unelastischer Dehnung durch Befestigen von Metallplatten an dem
Maskenrahmen vor, wobei die Metallplatten andere Ausdehnungseigenschaften
als der Maskenrahmen aufweisen.
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Es
ist wünschenswert,
eine Maskenrahmenanordnung zu entwickeln, die ermöglicht,
Spannmasken während
des Temperaturwechsels, der verwendet wird, um eine CRT herzustellen,
effizient zu entspannen, um das Dehnen der Maske abzuschwächen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Farbkathodenstrahlröhren mit
Spannmasken und insbesondere eine CRT mit einer Spannmaskenrahmenanordnung wie
in Patentanspruch 1 beansprucht, die einen Maskenträgerrahmen
aufweist, der aus einem Material hergestellt ist, das einen ersten
Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist. Der Maskenträgerrahmen
schließt
ein Entspannungselement ein, das aus einem Material mit einem zweiten
Wärmeausdehnungskoeffizienten
gebildet ist und entlang des Umfangs des Trägerrahmens befestigt ist, um
das Entspannen der Maske zu unterstützen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
beschrieben, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer CRT ist, die eine Spannmaskenrahmenanordnung
zeigt.
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2 eine
Perspektivansicht der Spannmaskenrahmenanordnung ist.
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3 eine
Rückansicht
der Spannmaskenrahmenanordnung ist.
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4 eine
Rückansicht
der Spannmaskenrahmenanordnung bei einer erhöhten Temperatur ist.
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5 eine
schematische Vorderansicht ist, in der eine alternative Platzierung
für die
Entspannungselemente gezeigt ist.
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6 eine
schematische Vorderansicht ist, in der eine andere alternative Platzierung
für die
Entspannungselemente gezeigt ist.
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7 eine
schematische Vorderansicht ist, in der noch eine andere alternative
Platzierung für
die Entspannungselemente gezeigt ist.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
eine Kathodenstrahlröhre
(CRT) 1 mit einem Glaskolben 2, die eine rechteckige
Frontplatte 3 und einen Röhrenhals 4 umfasst,
die durch einen Trichter 5 verbunden sind. Der Trichter 5 weist eine
innere leitende (nicht gezeigte) Beschichtung auf, die von einer
Anodenschaltfläche 6 in
Richtung der Frontplatte 3 und zu dem Hals 4 verläuft.
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Die
Frontplatte 3 umfasst eine Betrachtungsfrontplatte 8 und
einen Umfangsflansch oder eine Seitenwand 9, der/die durch
eine Glasfritte 7 auf dem Trichter 5 versiegelt
ist. Ein Dreifarbenleuchtstoffschirm 12 wird von der Innenseite
der Frontplatte 3 getragen. Der Leuchtschirm 12 besteht
aus einem Streifenraster, wobei die Leuchtstoffstreifen in Triaden
angeordnet sind, wobei jede der Triaden einen Leuchtstoffstreifen
in jeder der drei Farben einschließt. Eine Spannmaskenrahmenanordnung 10 ist abnehmbar
in vorbestimmter Entfernung an dem Leuchtschirm 12 angebracht.
Eine Elektronenkanone 13, die durch unterbrochene Linien
in 1 schematisch gezeigt ist, ist zentral innerhalb
des Halses 4 angebracht, um drei Inline-Elektronenstrahlen,
einen Mittelstrahl und zwei Seiten- oder Außenstrahlen zu erzeugen und
entlang konvergierender Wege durch die Spannmaskenrahmenanordnung 10 auf
den Leuchtschirm 12 zu richten.
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Die
CRT 1 ist ausgelegt, um mit einer externen magnetischen
Ablenkspule 14 verwendet zu werden, die in der Nähe der Trichter-Halsverbindung gezeigt
ist. Wenn die Spule 14 aktiviert ist, setzt sie die drei
Strahlen magnetischen Feldern aus, welche verursachen, dass die
Strahlen den Leuchtschirm 12 horizontal und vertikal in
einem rechteckigen Raster abtasten.
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Die
Spannmaskenrahmenanordnung 10, wie in 2 gezeigt,
schließt
zwei Längsseiten 22 und 24 und
zwei Querseiten 26 und 28 ein. Die beiden Längsseiten 22, 24 der
Spannmaskenrahmenanordnung 10 verlaufen parallel zu einer
zentralen Hauptachse, X, der Röhre;
und die beiden Querseiten 26, 28 verlaufen parallel
zu einer zentralen Nebenachse, Y, der Röhre. Die beiden Längsseiten 22, 24 und
die beiden Querseiten 26, 28 bilden entlang jener
Haupt- und Nebenachsen einen durchgängigen planaren Maskenträgerrahmen 20.
Der Rahmen 20 umfasst längliche
Wandabschnitte 23, 25 und 27, 29,
die jeweils entlang des Umfangsrandes der Innen- und Außenflächen der
Längsseiten 22, 24 und
Querseiten 26, 28 verlaufen.
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Die
Rahmenanordnung 10 umfasst eine Spannschattenmaske mit Öffnungen 30 (die
hier schematisch aus Gründen
der Einfachheit als Bogen gezeigt ist), die eine Vielzahl von (nicht
gezeigten) Metallstreifen mit vielen (nicht gezeigten) länglichen Schlitzen
dazwischen enthält,
die parallel zu der Nebenachse, Y, der Röhre verlaufen. Die Maske 30 ist an
einem Paar Stützschienenelementen 40 festgelegt,
welche an dem Rahmen 20 an Montagestellen 33 (wie
am Besten in 3 bis 7 gezeigt)
befestigt sind. Die Stützschienenelemente 40 können von der
Mitte von jedem Stützschienenelement 40 aus
in Längsrichtung
zu den Enden des Stützschienenelements 40 in
der Höhe
variieren, um die beste Krümmung
und Spannungskompatibilität über die
Spannschattenmaske 30 hinweg zu erlauben.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, ist ein Paar der
Entspannungselemente 31, 32 an den inneren Umfangsflächen der
beiden Längsseiten 22, 24 entlang
von Wandabschnitten 25 festgelegt. Jedes der Entspannungselemente 31, 32 ist
aus einem Material ausgebildet, welches einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als der Rahmen 20 aufweist. Die Entfernung α zeigt eine
Entfernung zwischen den Montagestellen 33, wo die Stützschienenelemente 40 an
dem Rahmen 20 befestigt sind. Es ist zu verstehen, dass 3 den
Rahmen 20 und die Stützschienenelemente 40 bei
Raumtemperatur zeigt. 4 zeigt den Rahmen 20 und
die Stützschienenelemente 40 bei
einer erhöhten
Temperatur, wodurch die Entfernung α zwischen den Montagestellen 33 vergleichsweise
kleiner ist. Der Rahmen 20 ist so aufgebaut, dass bei Ausdehnung
aufgrund erhöhter Temperaturen
die Längsseiten 22, 24 durch die
Entspannungselemente 31, 32 veranlasst werden,
sich nach innen in Richtung der Mitte des Rahmens 20 entlang
der X-Y-Ebene zu biegen. Diese Wirkung entsteht, weil die Entspannungselemente 31, 32 einen
vergleichsweise hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen und sich beim Erwärmen schneller
ausdehnen als die Längsseiten 22, 24 von Rahmen 20.
Die Einwärtsbiegung
der beiden Längsseiten 22, 24 übt auf die
Maske 30 eine Entspannungswirkung aus, weil die Entfernung
zwischen den Montagestellen 33 bei angestiegenen Temperaturen kleiner
wird, wodurch die Stützschienenelemente 40 zueinander
gezogen werden, wobei die Spannung in der Maske 30 reduziert
wird. Es ist zu verstehen, dass die Entspannungselemente 31, 32 vorzugsweise
durch Schweißen
an den Längsseiten 22, 24 befestigt
werden, aber es können
andere geeignete Techniken verwendet werden.
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5 zeigt
eine erste alternative Ausführungsform,
in welcher Entspannungselemente 131, 132 an äußeren Umfangsflächen der
Längsseiten 22, 24 entlang
von Wandabschnitten 23 festgelegt sind. In diesem Fall
weisen die Entspannungselemente 131, 132 einen
vergleichsweise niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als der Rahmen 20 auf. Die Entspannungselemente 131, 132 dehnen
sich deswegen beim Erwärmen
mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Längsseiten 22, 24 aus,
wodurch die Montagestellen 33 auf ähnliche Weise zueinander gezwungen
werden, um die Maske 30 zu entspannen, die beim Erwärmen an
den Stützschienenelementen 40 befestigt
ist.
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Noch
eine andere alternative Ausführungsform
ist in 6 gezeigt, in welcher Entspannungselemente 231, 232 an äußeren Umfangsflächen der Querseiten 26, 28 entlang
von Wandabschnitten 29 festgelegt sind. In diesem Fall
weisen die Entspannungselemente 231, 232 jedes
einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auf, welcher vergleichsweise höher
ist als derjenige der Querseiten 26, 28 des Rahmens 20.
Die Entspannungselemente 231, 232 dehnen sich
deswegen mit einer größeren Geschwindigkeit
als die Querseiten 26, 28 aus, wodurch diese gezwungen
werden, sich nach außen
zu biegen, und die Längsseiten 22, 24 veranlasst
werden, sich nach innen zu biegen, sodass die Montagestellen 33 zueinander
gedrängt
werden, wodurch die Stützschienenelemente 40 zueinander
gezogen werden und die Maske 30 beim Erwärmen entspannen.
Es ist zu verstehen, dass die Entspannungselemente 231, 232 alternativ
an der inneren Umfangsfläche
der Querseiten 26, 28 entlang von Wandabschnitten 27 festgelegt
sein können,
um die Maske 30 zu entspannen, vorausgesetzt, dass der
Wärmeausdehnungskoeffizient
des Materials der Entspannungselemente 231, 232 vergleichsweise
niedriger als der Rahmen 20 ist, wie vorstehend unter Bezugnahme
auf 4 bis 5 beschrieben.
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7 zeigt
noch eine andere alternative Ausführungsform, bei welcher jede
Seite des Rahmens 20 ein Entspannungselement aufweist.
Bei dieser Ausführungsform
sind Entspannungselemente 331, 332 an der inneren
Umfangsfläche
der Querseiten 26, 28 entlang von Wandabschnitten 27 angebracht.
Ebenfalls sind Entspannungselemente 131, 132 an
den Außenflächen der
Längsseiten 22, 24 angebracht,
wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Alle Entspannungselemente 131, 132 und 331, 332 weisen
einen im Vergleich zu den entsprechenden Seiten des Rahmens 20,
an denen sie befestigt sind, niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
Es ist zu verstehen, dass Entspannungselemente 131, 132 entlang
der Innenfläche
der Längsseiten 22, 24 festgelegt
sein können
und Entspannungselemente 331, 332 entlang der
Außenfläche der
Querseiten 26, 28 festgelegt sein können, wobei
die Entspannungselemente einen im Vergleich zu den Seiten, an denen
sie befestigt sind, hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen.
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Es
ist zu verstehen, dass die vorstehend diskutierten Platzierungen
der Entspannungselemente entlang der Umfangsflächen des Rahmens 20 beispielhaft
sind und dass andere Anordnungen verwendet werden können. Bei
einigen Ausführungsformen
können
die Entspannungselemente nur entlang der Wandabschnitte an den äußeren Umfangsflächen oder
den inneren Umfangsflächen
angeordnet sein, die durch die Längsseiten 22, 24 und
Querseiten 26, 28 des Rahmens 20 gebildet
werden. Als Alternative können
einer oder mehrere Wandabschnitte des Rahmens 20 ein Entspannungselement
einschließen,
das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist, der angepasst ist, um zu veranlassen, dass sich die Entfernung
der Montagestellen 33, wie vorstehend diskutiert, verkürzt, wodurch
die Maskenstützschienen 40 zueinander
gezogen werden, um die Entspannung der Maske 30 zu unterstützen.
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Das
Vorausgehende stellt einige der Möglichkeiten zum Anwenden der
Erfindung dar. Es ist beabsichtigt, dass die vorausgehende Beschreibung eher
darstellend als einschränkend
angesehen wird, und dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche gegeben
ist.