DE68915668T2

DE68915668T2 - Frontscheibe für eine hochauflösende Farbfernsehröhre.

Info

Publication number: DE68915668T2
Application number: DE68915668T
Authority: DE
Inventors: Giuliano Canevazzi
Original assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Current assignee: Thomson Tubes and Displays SA
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: EP0360627A1; TR26054A; DD284099A5; EP0360627B1; CA1314587C; KR900002392A; FR2634945A1; US4985658A; FR2634945B1; RU2062522C1; KR0143077B1; DE68915668D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildschirmwandung für eine Farbbildröhre. Sie findet beim Empfang von Fernsehsendungen mit hoher Auflösung (HDTV) Verwendung.
Fernsehen mit hoher Auflösung erfordert die Neudefinition der Produktionsparameter der Farbfernsehbildröhren. Insbesondere bietet die europäische Norm D2-MAC dem Anwender die folgenden Vorteile:
- verschiedene Sprachen in den empfangenen Programmen,
- Systeme mit Stereoton,
- digitale Tonqualität,
- neue Dienste, wie Videotext,
- Öffnung für Fernsehen in der HDTV-Norm (Fernsehen mit hoher Auflösung ).
Derartige Vorteile erfordern seitens der Röhren:
- eine Verbesserung der Größe der Auftrefffläche der Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm,
- Wahl der Linierung von Bildschirm und Maske (screen und mask pitches) als im wesentlichen konstant auf der ganzen leuchtenden Oberfläche,
- "flacher" und "breiter" Bildschirm im "Cinemascope-"Format mit einem Seitenlängenverhältnis von im allgemeinen 16/9,
- gute Toleranzen des Weißwertes und der Farbreinheit der Röhre im gesamten Intensitätsbereich der Elektronenstrahlen,
- gute Brillianz- und Kontrastwerte,
- Verbesserung der Vibrationsfestigkeit der Maske (verbesserte Unempfindlichkeit gegen Mikrophonieeffekte, die vor allem auf Stößen gegen den Fernseher und auf von den Lautsprechern des Fernsehers erzeugten Vibrationen beruhen).
In der vorbekannten Technik tendiert die Ästhetik der Fernsehbildröhren zu Röhren mit immer flacheren Bildschirmen. Ein derzeit verwendeter Typ "flacher" Bildschirmwandungen heißt "Planar" und wird insbesondere in den französischen Patentanmeldungen FR-A-2 541 817 und FR-A-2 541 820 beschrieben.
Derartige Röhren sind funktionstüchtig, benötigen jedoch Korrekturen zur Erreichung einer guten Bildgeometrie, die allein durch die Ablenkeinheit nicht erreicht werden können.
Andererseits spiegelt sich die Flachheit des Bildschirmes in der Geometrie der Maske wieder und erzeugt Probleme des thermomechanischen Verhaltens, die sich in den Fehlern "doming" und "blister" manifestieren.
Die vorliegende Erfindung hat die Schaffung einer Bildschirmwandung für Fernsehen mit hoher Auflösung einer Farbfernsehröhre mit "breitem" Bildschirm (Verhältnis 16/9) zum Hauptgegenstand, der jedoch auch das Standardverhältnis 4/3 haben kann, deren Bildschirm so flach wie möglich sein soll und möglichst wenige Korrekturen der Geometrie erfordern soll, Bildschirmwandung, die es ermöglicht, ein sehr großes Spektrum von Röhren sehr verschiedener Abmessungen und Flachheiten zu produzieren, und zwar auf die einfachst mögliche Art ohne Verwendung eines zylindrischen Teiles im Gehäuse für einfallendes Licht der Bildschirmwandung.
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls eine Bildschirmwandung für eine Farbfernsehröhre für Fernsehen mit hoher Auflösung zum Gegenstand, insbesondere mit einem "breiten" Bildschirm, dessen sogenannter "screen pitch"- oder Bildschirmlinierungskoeffizient so konstant, wir möglich sein soll, wobei die Kanten des Bildschirmes so geradlinig, wie möglich sein sollen und die geometrischen Eigenschaften des Bildschirmes die Geradlinigkeit der Leuchtstofflinien ohne Verwendung eines zylindrischen Teiles im Gehäuse für einfallendes Licht der Bildschirmwandung optimal machen sollen, wobei die Leistungsfähigkeit der Röhre bezüglich der "doming"-, "blister"- und Mikrophoniekoeffizienten und der Toleranz der Farbreinheit optimiert ist.
EP-A-0 283 129 stellt die allgemeinen Merkmale einer Kathodenstrahlröhre dar, die eine rechteckige Plattenoberfläche aufweist, bei der eine lange Seite im wesentlichen parallel zur großen Achse der Röhre ist und eine kurze Seite der Plattenoberfläche im wesentlichen parallel zur kleinen Achse der Röhre, wobei die Plattenoberfläche eine nichtsphärische Außenfläche hat, die Krümmungen sowohl entlang der kleinen Achse, als auch entlang der großen Achse aufweist und wo die Außenfläche eine im wesentlichen rechteckige Kontur nahe der Umfangslinie der Plattenoberfläche aufweist, die sich im wesentlichen in einer zur Längsmittelachse der Röhre senkrechten Ebene befindet.
Die erfindungsgemäße Bildschirmwandung für Farbfernsehröhren, geeignet für Fernsehen mit hoher Auflösung HDTV, der durch eine Oberfläche (S) definierten Art, die der Gleichung z = Σ (C(i) xj(i) yk(i)) genügt, wo Z der Abstand jedes Punktes der Oberfläche zur Tangentialfläche dieser Oberfläche in deren Mittelpunkt ist, die Summe über den endlichen ganzzahligen Index i gebildet wird, x und y die kartesischen Koordinaten der Punkte dieser Oberfläche und j und k ganzzahlige Koeffizienten sind, die für j gleich 4,2,0,4,2,0,4,2 und für k gleich 4,0,2,0,2,4,2,4 sind, wenn i die Werte 1 bis 8 annimmt. Die Koeffizienten C(i) genügen der Gleichung C(i) = C&sub0;(i) F-(j(i)+k(i)-1), wo die Koeffizienten C(i) die Familie erfindungsgemaßer Platten für durch F bestimmte Bildschirmformen beschreiben, wobei F das Verhältnis der Diagonalen einer Familie und bei einem Bildschirm des Verhältnisses 16/9 und der Diagonale 83 cm (33") oder eines Bildschirmes des Verhältnisses 4/3 und der Diagonale 68 cm (27") gleich 1 ist, wobei die Koeffizienten C&sub0;(i) in den folgenden Tabellen für die Verhältnisse 16/9 und 4/3 angegeben sind.
Für 16/9:
Für 4/3:
Aus praktischen Gründen wird jede Oberfläche (S1) als zur erfindungsgemäßen Familie (S) gehörig genannt, wenn für die Differenz Z&sub1;-Z ihrer entsprechenden Gleichungen im Mittelpunkt des Bildschirmes gilt: 100 ABS(Z&sub1;-Z) < 5 Zd, wo Zd der Maximalwert von Z auf der großen Diagonale der Platte ist.
Andererseits ist es möglich, den Grad der Flachheit durch die Koeffizienten C(2) und C(4) zu verändern, indem man Werte verwendet, die zu den nach der Gleichung für Z(1) berechneten Werten proportional sind. So ist es möglich, für ein gegebenes F auf Oberflächen (S) verschiedener Flachheiten zu arbeiten: C(i) = k C&sub0;(i) für lediglich i=2 und 4.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung einer Ausführungsform besser verständlich werden, die als nicht einschränkendes Beispiel angegeben wird und in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigen:
- Fig. 1 schematisch eine Bildröhre in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2 zwei Halbschnittansichten von erfindungsgemäßen Glasplatten,
- Fig. 3 Halbschnittansichten einer erfindungsgemäßen Glasplatte entlang dreier charakteristischer Schnittebenen.
Die Herstellung von Farbfernsehröhren bereitet eine Vielzahl von Schwierigkeiten, die miteinander verbunden sind. So wirft das Problem der Glasmacherei, d. h. insbesondere das der Herstellung von Glasplatten, auf denen ein Bildschirm ausgebildet werden soll, Fragen der Physik der elektromagnetischen Ablenkeinheiten und der Elektronenoptik im Bereich der Elektronenkanone auf, aber auch mechanische Probleme, die mit der Anwesenheit der Maske verbunden sind, und physikalischchemische, die mit den Eigenschaften der Aufnahme der Elektronenstrahlen und der Umwandlung in sichtbare Strahlung, die vom Bildschirm zum Anwender abgestrahlt wird, verbunden sind.
In Fig. 1 wurde eine erfindungsgemaße Fernsehbildröhre mit einer Diagonale von 83 cm und einem Verhältnis von 16/9 dargestellt.
Die Z-Achse ist die Mittelachse der Röhre, die im wesentlichen dem mittleren Elektronenstrahl bei Ablenkung Null entspricht, d. h. wenn die Kanone 2 ihre drei Elektronenstrahlen aussendet, ohne daß die Ablenkeinheit 3, die um den Röhrenhals angeordnet ist, den geringsten Ablenkstrom empfängt.
Die Glasplatte 1, auf der der Bildschirm ausgebildet wird, ist über einen Mantel 5 mit einem erweiterten Teil 6 der Röhre verbunden, der im wesentlichen zur Z-Achse parallel ist.
Im Inneren der Röhre befindet sich eine Rahmen-Schattenmaskeneinheit, die vor allem dazu dient, eine gute Farbauswahl an den Leuchtstoffen sicherzustellen, die in parallelen Streifen an der Innenfläche der Platte angeordnet sind. In der Ausbrechung der Fig. 1 wurde ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Platte dargestellt, die Leuchtstoffschicht 8, die dazu dient, die aus der Kanone 2 austretenden Elektronenstrahlen in sichtbare, durch die Glasplatte 1 in Richtung der Z-Achse austretende Strahlung umzuwandeln, und eine Schattenmaske 7.
Durch einen gegebenen Wert der Ablenkströme in der Ablenkeinheit wird ein Loch 12 der Maske ausgewählt. Durch dieses Langloch treten die Strahlen ROT, GRÜN und BLAU durch, die den entsprechenden Leuchtstoffstreifen 9, 10 oder 11 anregen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, die geometrischen Zwänge der Entsprechung zwischen jedem Loch der Maske und der Anordnung der Leuchtstoffstreifen zu berücksichtigen. Da nämlich der Krümmungsradius der Glasplatte 1 nicht in jedem Punkt ihrer Oberfläche konstänt ist, muß der Verteilung der Streifen 9, 10, 11 derart Rechnung getragen werden, daß vermieden wird, daß der Rand eines Strahles auf einen Teil eines ihm nicht entsprechenden Streifens trifft (Farbreinheitsfehler).
In Fig. 2 sind Halbschnitte der Außenflächen von erfindungsgemäßen Glasplatten parallel zu ihrer großen Achse Ox(a) in der Version 83 cm (33"), 16/9 im Fall der Kurven (a) und 69 cm (27"), 4/3 im Fall der Kurven (b) dargestellt. In beiden Fällen (a) und (b) ist die obere Kurve entlang der Achse Ox genommen, die durch den Mittelpunkt der Platte geht, und die untere am horizontalen Rand des Bildschirmes.
Die Erfindung bestand darin, jeden der herkömmlichen, mit der Herstellung einer Fernsehbildröhre verbundenen Parameter zu berücksichtigen und mit der Methode der finiten Elemente die Gleichung der Innenfläche S2 durch die Koordinate Z jedes Punktes dieser Oberfläche zu bestimmen:
Z = Σ(C(i) xj(i) yk(i))
wobei j und k ganzzahlige Koeffizienten sind, deren Werte in den obigen beiden Tabellen angegeben sind, die für C&sub0;(i) entsprechend einer Platte von 83 cm, 16/9 bzw. einer Platte von 68 cm, 4/3 mit
C(i) = C&sub0;(i) F-(j(i)+k(i)-1)
aufgestellt wurden, wo F das Verhältnis der Diagonalen einer Familie und gleich 1 für einen Bildschirm des Verhältnisses 16/9 und einer Diagonale von 83 cm ist oder für einen Bildschirm des Verhältnisses 4/3 und einer Diagonale von 68 cm, wobei die Koeffizienten C&sub0;(i) den vorgenannten Tabellen entnommen werden. So ist für einen Bildschirm einer Diagonale von 112 cm (44") F = 4/3 und für einen Bildschirm der Diagonale 28 cm (11") F = 1/3.
In einem zweiten Schritt wird die Maske, die aus geeignetem Material hergestellt wird, unter Verwendung herkömmlicher Materialien, wie Stahl oder Invar, bei Berücksichtigung der thermomechanischen Leistungsfähigkeit berechnet. Praktischerweise wird der optimierte Kompromiß durch Iteration der Berechnung der Innenfläche S2 und der Geometrie der Maske derart erreicht, daß ein möglichst ebenes Aussehen erhalten wird.
In einem Ausführungsbeispiel war es möglich, im wesentlichen konstante Linierungen des Bildschirmes zu erreichen. Sie betragen 0,7 mm im Zentrum und gehen bis 0,8 mm in einer Ecke.
Wenn die Innenfläche S1 bestimmt ist und gleichzeitig die Maske berechnet ist, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, die Geometrie der Außenfläche S2 zu berechnen.
Diese Fläche unterliegt denselben Anforderungen an die Flachheit, muß aber außerdem gute mechanische Eigenschaften gegen Implosionsgefahr aufweisen. Zu diesem Zweck werden die Dicke t und die Höhe H des Mantels so bestimmt, daß der beste Wert erreicht wird. In einem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel werden diese beiden Parameter auf der Kante großer Abmessung m, der Kante kleiner Abmessung m und in der Ecke D kontrolliert. die entsprechenden gefundenen Werte sind:
wobei die Abmessungen in Millimetern für eine Platte von 33" und 16/9 angegeben sind.
Die Flachheit wird durch die Koeffizienten C(i) geregelt, die mit einem Faktor p versehen sind: C'(i) = C(i) p.
In einem Ausführungsbeispiel sind diese Faktoren gleich 1, außer den Koeffizienten für i=2 und i=4, für die gilt C'(2) = C(2) p und C'(4) = C(4) p.
Wenn p größer ist als 1, ist die Fläche S2 weniger flach und wenn p kleiner ist als 1, ist die Fläche S2 flacher.
Im allgemeinen wird eine Fläche Sn als zu der Familie gehörig bezeichnet, die den Anforderungen der Erfindung entspricht, wenn für ihre Größe Zn gilt: 100 ABS(Zn-Z) < 5 Zd, wobei Z die Größe des entsprechenden Punktes einer Standardfläche ist, die zur Familie der Flächen der Erfindung gehört, die durch die oben angegebenen Koeffizienten C(i) definiert sind, und Zd der größte Wert der Größe dieser Fläche auf der großen Diagonale.

Claims

1.Bildschirmwandung für Farbfernsehröhren, geeignet für Fernsehen mit hoher Auflösung HDTV, deren Innen- (S2) und Außenfläche (S1) der durch eine Oberfläche (S) definierten Art ist, die der Gleichung Z = Σ (C(i) xj(i) yk(i)) genügt, wo Z der Abstand eines Punktes der Oberfläche zur Tangentialfläche des Mittelpunktes dieser Fläche ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten C(i) der Gleichung C(i) = C&sub0;(i) F-(j(i)+k(i)-1) genügen, wo die Koeffizienten C(i) die Familie erfindungsgemäßer Platten beschreiben, wobei F das Verhältnis der Diagonalen einer Familie und bei einem Bildschirm des Verhältnisses 16/9 und der Diagonale 83 cm (33") oder eines Bildschirmes des Verhältnisses 4/3 und der Diagonale 68 cm (27") gleich 1 ist, wobei die Summe über den endlichen ganzzahligen Index i gebildet wird, x und y die kartesischen Koordinaten der Punkte dieser Oberfläche und j und k ganzzahlige Koeffizienten sind, die für j gleich 4,2,0,4,2,0,4,2 und für k gleich 4,0,2,0,2,4,2,4 sind, wenn i die Werte 1 bis 8 annimmt, wobei die Koeffizienten C&sub0;(i) in den folgenden Tabellen für die Verhältnisse 16/9 und 4/3 angegeben sind.

Für 16/9:

2. Platte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachheit des Bildschirmes durch die Änderung der Koeffizienten C(i) in p C(i) = C'(i) bestimmt wird, wobei p ein Faktor größer Null ist, der dem Koeffizienten C(i) zugeordnet wird.

3. Platte nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzigen veränderlichen Koeffizienten C(2) und C(4) sind.

4. Platte, dadurch gekennzeichnet, daß gilt

100 ABS(Zn-Z) < 5 Zd,

wo Z- der Abstand eines Punktes ihrer Innen- oder Außenfläche von einer Tangentialebene des Mittelpunktes dieser Fläche ist, Z der Abstand eines entsprechenden Punktes einer zweiten Fläche nach irgendeinem der vorangehenden Patentansprüche von einer Tangentialebene dieser zweiten Fläche in deren Mittelpunkt und Zd der Maximalwert von Z auf der großen Diagonale der Platte ist.