DE69200815T2

DE69200815T2 - Farbkathodenstrahlröhre.

Info

Publication number: DE69200815T2
Application number: DE69200815T
Authority: DE
Inventors: Eiji Kamohara; Takashi Nishimura; Kazuyuki Seino
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2012-06-26
Also published as: DE69200815D1; US5365143A; KR960005678B1; EP0520795A1; CN1027845C; KR930001291A; EP0520795B1; CN1072287A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farb-Kathodenstrahlröhre und insbesondere eine Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse.
Eine Farb-Kathodenstrahlröhre wird als typische Anzeigevorrichtung für eine hochzeilige Fernseh-Vorrichtung oder für ein Computerterminal mit hochauflösender Graphik-Anzeigevorrichtung verwendet, wobei in einer Vakuumhülle ein fluoreszierender Schirm durch Elektronenstrahlen abgetastet und auf dem Schirm ein Bild angezeigt wird. Für diese Anwendungen werden hohe Auflösungen gefordert. Bei einer Farb-Kathodenstrahlröhre kann eine hohe Auflösung erreicht werden, indem der Elektronenstrahlpunkt auf dessen Schirm minimiert wird. Bei herkömmlichen Röhren wurden Verbesserungen des Elektroden-Aufbaus der Elektronenkanonenanordnung, die die den Elektronenstrahl erzeugende Quelle darstellt, durch Vergrößerung des Durchmessers und der Länge der Elektronenkanonenanordnung erreicht, die jedoch nicht völlig zufriedenstellend waren. Der Hauptgrund besteht darin, daß der Abstand zwischen der Elektronenkanonenanordnung und dem Schirm schneller zunimmt als der Durchmesser der Röhre, d.h. die Schirmgröße, so daß die Vergrößerung der Elektronenlinse zu groß wird. Anders ausgedrückt ist es wichtig, den Abstand zwischen der Elektronenkanonenanordnung und dem Schirm zu verringern, um eine hohe Auflösung zu erreichen. Für diesen Zweck ist die Röhre als eine Weitwinkel-Ablenkröhre ausgebildet. Bei einer solchen Röhre weicht die Vergrößerung im mittleren Bereich des Schirms jedoch von jener an ihrem Randbereich ab.
Um das obengenannte Problem zu lösen, zeigt die JP-A-48090428 eine Anzeigevorrichtung mit einer Anordnung mehrerer Röhren, die eine Anzahl kleiner oder mittlerer Kathodenstrahlröhren hat, die in horizontaler oder vertikaler Richtung angeordnet sind, um auf einem großen Schirm mit hoher Auflösung ein Bild darzustellen.
Eine herkömmliche Anzeigevorrichtung mit einer Anordnung mehrerer Röhren kann wirksam außerhalb von Gebäuden verwendet werden, um ein Bild auf einem sehr großen Schirm darzustellen, der in mehrere Blöcke unterteilt ist.
Die Anzeigevorrichtung ist jedoch nicht für eine mittlere Schirmgröße geeignet, d.h. ungefähr 1 m (40 inches), da der Übergang der unterteilten Blöcke des Schirms deutlich erkennbar ist und zu einem schlechten Bild führt. Das Vorhandensein der Übergänge wird insbesondere dann zu einem Nachteil der Vorrichtung, wenn diese Anzeigevorrichtung als ein Graphikterminal für Computer-Aided-Design verwendet wird.
Die US-A-3,071,706, die JP-A-39254641, die JP-A-42004928 und die JP-A-50017167 zeigen Anordnungen mit mehreren Röhren, wobei eine Anzahl unabhängiger Röhren in einem Schirm integriert ist. Wenn ein Schirm, der in eine Anzahl von Segmentabschnitten unterteilt ist, abgetastet wird, überlappen sich bei einer solchen Röhre jedoch die Raster benachbarter Segmentabschnitte gegenseitig an ihrem Rand oder haben zwischenliegende Freiräume, was zu einem schlechten Bild führt.
Um das obenstehende Problem zu lösen, zeigt die EP-A-201 098 eine Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Wie in Figur 1 der anliegenden Zeichnungen gezeigt ist, hat die Farb-Kathodenstrahlröhre eine Vakuumhülle mit einer einzigen Frontplatte 1, auf der ein Phosphorschirm 2 ausgebildet ist, und eine Anzahl von Hälsen 3a, ...3d. In den Hälsen 3a, ...3d befinden sich jeweils eine Anzahl von Elektronenkanonenanordnungen 4a, ...4d. Der Phosphorschirm 2 ist durch eine Anzahl zusammenhängender Segmentabschnitte gebildet, von denen jeder durch Elektronenstrahlen 5R, 5G und 5B von einer zugehörigen Elektronenkanonenanordnung abgetastet wird. In der Platte ist eine Schattenmaske 6 angeordnet und dem Schirm 2 zugewandt. Die Schattenmaske 6 hat eine Anzahl wirksamer Zeilen- und Spaltenabschnitte 7, die den Segmentabschnitten entsprechen, und einen unwirksamen Bereich 8, der die zugehörigen Segmentabschnitte umgibt und unterteilt. Eine Anzahl von Ablenkeinheiten 9a, ...9d, die magnetische Ablenkfelder erzeugen, sind jeweils in der Umgebung der Elektronenkanonenanordnungen 4a, ...4d angebracht, um die Elektronenstrahlen 5R, 5G und 5B abzulenken.
Bei einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Schattenmaske dringen nur 30% oder weniger der Elektronenstrahlen, die ursprünglich von den Elektronenkanonen emittiert werden, durch die in der Schattenmaske ausgebildeten Öffnungen. Die verbleibenden 70% oder mehr der Strahlen treffen auf die Schattenmaske, die in einigen Fällen aufgeheizt wird. Als Folge dehnt sich die Schattenmaske thermisch aus und verformt sich. Wenn sie sich verformt, treten Auftreffehler auf und die Farbreinheit vermindert sich. Bei herkömmlichen Farb-Kathodenstrahlröhren mit einem Phosphorschirm und einer Elektronenkanonenanordnung verläuft die Verformung der Schattenmaske symmetrisch um die Mitte des Phosphorschirms, die der Mitte der Schattenmaske entspricht. Um den Auftreffehler zu korrigieren, werden Einrichtungen verwendet, um als Reaktion auf die Temperatur der Schattenmaske und des Maskenrahmens den Abstand zwischen der Maske und dem Schirm einzustellen.
Bei der Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse verläuft die Verformung, wie oben erklärt, symmetrisch um die Mitte der Schattenmaske, ähnlich wie bei herkömmlichen Röhren. Als Folge ist die Richtung der Verformung jedes wirksamen Bereiches gegenüber dem zugehörigen Segmentabschnitt entsprechend seiner Lage in der Schattenmaske verschieden. Deshalb ist eine Kompensation des Auftreffehlers, wie er bei herkömmlichen Röhren verwendet wird, bei dieser Art Röhre nicht sinnvoll.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse zu schaffen, die verbesserte Eigenschaften hat, den Auftreffehler zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Farb-Kathodenstrahlröhre eine Vakuumhülle, die eine Frontplatte mit einer Innenfläche und einer ersten Achse und einer zur ersten Achse senkrecht stehenden zweiten Achse und eine Anzahl von Hälsen aufweist, die der Frontplatte gegenüberliegen; eine Anzahl von Elektronenkanonenanordnungen, die jeweils in einem der Hälse angeordnet sind, einen Phosphorschirm, der auf der Innenfläche der Frontplatte ausgebildet ist und eine Anzahl von zusammenhängenden Segmentabschnitten aufweist, die jeweils einen Bereich bilden, der von einem Elektronenstrahl abgetastet wird, der von einer zugehörigen Elektronenkanonenanordnung ausgesendet wird; und eine Maskenstruktur, die in der Vakuumhülle angeordnet und dem Phosphorschirm zugewandt ist, wobei die Maskenstruktur eine Anzahl von wirksamen Bereichen aufweist, die den Segmentabschnitten entsprechen und durch die die Elektronenstrahlen durchtreten; dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenstruktur in eine Anzahl von Zonen unterteilt ist, von denen jede eine Anzahl der wirksamen Bereiche einschließt, von denen jeder in jeder Zone von einem unwirksamen Bereich für das Nicht-Durchtreten von Elektronenstrahlen umgeben ist, und wobei die Anzahl der wirksamen Bereiche in Richtung der ersten Achse gleich groß oder kleiner ist als die Anzahl der wirksamen Bereiche in Richtung der zweiten Achse.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen durch ein Beispiel beschrieben:
Figur 1 ist eine Querschnittsansicht einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse gemäß Stand der Technik.
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Figur 3 ist eine Querschnittsansicht der Farb-Kathodenstrahlröhre aus Figur 2 entlang der Linie X-X.
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht der Farb-Kathodenstrahlröhre aus Figur 2 entlang der Linie Y-Y.
Figur 5 ist eine Draufsicht auf das Maskenbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Figur 7 ist eine Querschnittsansicht der Farb-Kathodenstrahlröhre aus Figur 6 entlang Linie Y-Y.
Figur 8 ist eine Draufsicht auf eine andere Anordnung eines Maskenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Farb-Kathodenstrahlröhre mit dem Maskenbauteil aus Figur 8.
Figur 10 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer anderen Anordnung eines Maskenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 11 ist eine Draufsicht auf eine andere Anordnung eines Maskenbauteils und einer Abschirmeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 12 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Farb-Kathodenstrahlröhre mit dem Maskenbauteil und der Abschirmeinrichtung aus Figur 11.
Figur 13 ist eine Draufsicht auf eine andere Anordnung eines Maskenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 5 wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Anordnung mehrerer Hälse gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die gesamte Anordnung zeigt, und Figuren 3 und 4 sind Querschnittsansichten der Figur 2. Eine Farb-Kathodenstrahlröhre enthält eine Vakuumhülle, die eine Platte 10 mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Frontplatte 10-1 und einer Schürze 10-2, die sich entlang der Kante der Frontplatte 10-1 erstreckt, und einen Trichter 11 aufweist, der mit der Schürze 10-2 der Platte 10 hermetisch gekoppelt ist. Eine Anzahl von Hälsen 12-1, ...12-12 ist hermetisch mit dem Trichter 11 gekoppelt. Die Frontplatte 10-1, die im wesentlichen rechtwinklig ist, hat eine erste Achse und eine zur ersten Achse senkrecht verlaufende zweite Achse. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Achse die X-X Achse, und die zweite Achse ist die Y-Y Achse. Gemäß dieses Ausführungsbeispiels sind in horizontaler Richtung (X-X Achse) vier Hälse und in vertikaler Richtung (Y-Y Achse) drei Hälse vorgesehen, also insgesamt 12. Auf der Innenfläche der Frontplatte 10-1 der Platte 10 ist ein Phosphorschirm 13 ausgebildet, wobei der Schirm eine große Anzahl von Gruppen aufweist, die jeweils rote, grüne und blaue Phosphorstreifenschichten enthalten. Jeder Phosphorstreifen erstreckt sich fortlaufend entlang der vertikalen Richtung (Y-Y Achse). Eine Maskenstruktur 14 ist, dem Schirm 13 zugewandt, an der Innenfläche der Schürze 10-2 der Platte 10 angebracht. Elektronenkanonenanordnungen 15-1, ...15-12, die jeweils im wesentlichen drei verschiedene Elektronenstrahlen 16-R, 16-G und 16-B in Richtung auf den Schirm 13 emittieren, sind jeweils in den Hälsen 12-1, ...12-12 enthalten. Deshalb enthält die Farb-Kathodenstrahlröhre der vorliegenden Erfindung Einrichtungen, die Elektronenstrahlen erzeugen, mit einer Anzahl von Elektronenkanonenanordnungen 15-1, ...15-12, wie zum Beispiel die 12 Elektronenkanonenanordnungen, die in den Figuren 2 bis 4 gezeigt sind. Eine Anzahl Ablenkeinheiten 17-1, ...17-12, die magnetische Ablenkfelder erzeugen, sind jeweils an der äußeren Fläche der Trichter angeordnet, um die Elektronenstrahlen 16-R, 16-G und 16-B abzulenken, die von den Elektronenkanonenanordnungen 15-1, ...15-12 emittiert werden.
Die Strahlen 16-R, 16-G und 16-B werden von zugehörigen Ablenkeinheiten 17-1, ...17-12 abgelenkt. Ein einzelner Schirm wird durch einen Satz von Segmentabschnitten 18-1, ...18-12 gebildet, die, wie eingezeichnet, durch gestrichelte Linien 19 unterteilt und jeweils den Elektronenkanonenanordnungen 15-1, ...15-12 zugehörig sind. Die Segmentabschnitte 18-1, ...18-12 werden durch den entsprechenden Satz abgelenkter Strahlen 16-R, 16-G und 16-B abgetastet. Diese Segmentabschnitte 18-1, ...18-12 werden mittels eines Signals abgetastet, das den Elektronenkanonenanordnungen 15-1, ...15-12 und den Ablenkeinheiten 17-1, ...17-12 zugeführt wird, und auf dem gesamten Schirm wird ein großes Bild wiedergegeben.
Wie in Figur 5 gezeigt, enthält die Maskenstruktur 14 eine Anzahl wirksamer Bereiche 20-1, ...20-12, die jeweils den Segmentabschnitten 18-1, ...18-12 zugehörig sind und jeweils eine große Anzahl von Öffnungen, um die Elektronenstrahlen durchtreten zu lassen, und unwirksame Bereiche 21 haben, die die wirksamen Bereiche 20-1, ...20-12 umgeben. Die wirksamen Bereiche 20-1, ...20-12 sind in vertikaler Richtung parallel zur Längsachse der Phosphorstreifen durch unwirksame Bereiche 21 verbunden und in horizontaler Richtung senkrecht zur Längsachse der Phosphorstreifen in einige Abschnitte unterteilt, um, wie gezeigt, eine Anzahl einzelner Masken 22-1, ...22-4 zu bilden. Deshalb weist das Maskenbauteil eine Anzahl von Gruppen auf, von denen jede mindestens einen wirksamen Bereich hat. Die Breite der unwirksamen Bereiche, durch die die wirksamen Bereiche in horizontaler Richtung unterteilt sind, beträgt ungefähr 10% der horizontalen Breite der wirksamen Bereiche. Einzelne Masken 22-1, ...22-4 sind in vorbestimmten Intervallen in horizontaler Richtung angeordnet, um Spalte oder Isolationsöffnungen 23-1, ...23-4 zwischen benachbarten einzelnen Masken 22-1, ...22-4 zu bilden.
Darüber hinaus enthält jede der einzelnen Masken 22-1, ...22-4 eine Schattenmaske, die eine einzige Eisenplatte aufweist und eine Anzahl wirksamer Bereiche und unwirksamer Bereiche hat, und einen Maskenrahmen 24 zum Halten der Schattenmaske. Deshalb verlaufen die Längsachsen der einzelnen Masken 22-1, ...22-4 parallel zur vertikalen Richtung (Y-Y Achse), die der Richtung der Phosphorstreifen entspricht.
Der Betrieb der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
In der obengenannten Anordnung, d.h. eine Farb-Kathodenstrahlröhre mit einem einzigen Phosphorschirm, der im wesentlichen durch eine große Anzahl zusammenhängender Gruppen ausgebildet ist, von denen jede Phosphorstreifen verschiedener Farben enthält, die sich zusammenhängend entlang der vertikalen Richtung erstrecken, mit einer Anzahl Elektronenkanonenanordnungen und mit einem Maskenbauteil, das eine Anzahl wirksamer Bereiche aufweist und in horizontaler Richtung in einzelne Masken unterteilt ist, wobei Elektronenstrahlen, wie bei einer herkömmlichen Röhre, auf die Maske auftreffen. Als Folge dehnen sich die einzelnen Masken thermisch aus und verformen sich.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Ausmaß der Elektronenstrahlverschiebung, die durch die Verformung der Maske verursacht wird, proportional zur Anzahl der unterteilten Maskenbauteile, d.h. zur Anzahl der einzelnen Masken, verringert werden. Für den Fall, daß das Maskenbauteil, wie gezeigt, in vier einzelne Masken unterteilt ist, beträgt das Ausmaß der Verformung beispielsweise ¼ der eines herkömmlichen Typs, bei dem das Maskenbauteil nicht unterteilt ist. Darüber hinaus verläuft die Verformung im wesentlichen symmetrisch um die Mitte jeder einzelnen Maske herum. Auftreffehler treten in vertikaler Richtung ebenso auf, wie in horizontaler Richtung. Wenn jeder der Phosphorstreifen sich fortlaufend entlang der vertikalen Achse erstreckt, wird das Emittieren von Strahlen einer anderen Farbe und das Auftreffen von Elektronenstrahlen auf von Phosphorstreifen verschiedene Gebiete jedoch verhindert. Deshalb kann eine Verminderung der Farbreinheit, die durch vertikale Auftreffehler verursacht wird, gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert werden.
Die Verformung des Maskenbauteils, die durch thermische Ausdehnung erfolgt, ist, wie oben erwähnt, für die Farbgenauigkeit ohne Bedeutung. Die Beziehung zwischen jedem Segmentabschnitt 18-1, ...18-12 des Schirms 13 und der wirksamen Bereiche 20-1, ...20-12 des Maskenbauteils kann sich verändern. Als Folge kann ein nicht-lichtemittierender Bereich am Oberteil und am Unterteil eines Rasters vorhanden sein. Diese Erscheinung, d.h., daß ein Elektronenstrahl einen nicht-lichtemittierenden Bereich abtastet, wird verhindert, indem die vertikale Länge des wirksamen Bereiches ausgebildet wird, daß sie länger oder gleich der Größe ist, die erforderlich ist, um ein zusammenhängendes großes Raster auf dem Schirm zu bilden, wenn keine Wärmeausdehnung erfolgt. Die obengenannte Anordnung ist auch dann wirksam, wenn das Maskenbauteil an der Frontplatte angeordnet ist, um die erforderliche Genauigkeit in vertikaler Richtung zu ermöglichen.
Darüber hinaus ist die Kompensation des Auftreffehlers ohne Korrektureinrichtung ebenfalls anwendbar. Wenn zum Beispiel ein Phosphorschirm, der eine Größe von 406,4 mm entlang der horizontalen Achse und von 304,8 mm entlang der vertikalen Achse hat, in 12 Segmentabschnitte zu 101,6 mm x 101,6 mm Größe unterteilt wird, und das Maskenbauteil aus Al-beruhigtem Stahl besteht, beträgt das Ausmaß der Verformung des Maskenbauteils ungefähr 10 um. Normalerweise erfordert ein solches Ausmaß der Verformung keine Korrektureinrichtung für den Auftreffehler.
Für den Fall, daß jeder Segmentabschnitt größer ist als der des obenerwähnten Ausführungsbeispiels, oder in dem Fall, daß die Größe und die Teilung der Öffnungen, die auf den wirksamen Bereichen des Maskenbauteils ausgebildet sind, kleiner ist als die, die bei einer Farb-Kathodenstrahlröhre mit hoher Auflösung verwendet wird, kann der Auftreffehler durch herkömmliche Korrektureinrichtungen für den Auftreffehler kompensiert werden.
Darüber hinaus wird keine Korrektureinrichtung für den Auftrefffehler benötigt, wenn das Maskenbauteil aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet ist, wie zum Beispiel einer Invarlegierung.
Es ist offensichtlich, daß bei der vorliegenden Erfindung Veränderungen vorgenommen werden können. Im obengenannten Ausführungsbeispiel ist das Maskenbauteil in Richtung senkrecht zu den Phosphorstreifen in mehrere Abschnitte unterteilt, um mehrere einzelne Masken zu bilden. Die Anzahl der einzelnen Masken hängt von der Verformung ab, die durch Wärmeausdehnung erzeugt wird. Für den Fall, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient oder die Verformung des Maskenbauteils klein ist, oder für den Fall, daß jeder wirksame Bereich im Vergleich zur Größe des Phosphorschirms klein ist, sind die wirksamen Bereiche nicht notwendigerweise zwischen den benachbarten wirksamen Bereichen in horizontaler Richtung unterteilt. Darüber hinaus sind bei der obengenannten Anordnung die wirksamen Bereiche des Maskenbauteils in horizontaler Richtung unterteilt, um mehrere einzelne Masken zu bilden, wobei jede einzelne Maske eine Anzahl wirksamer Bereiche aufweist, die über unwirksame Bereiche zusammenhängend in vertikaler Richtung verlaufen, wobei die wirksamen Bereiche jeder einzelnen Maske ebenso in vertikaler Richtung in mehrere Abschnitte unterteilt sind. Beispielsweise ist das Vorsehen eines Schlitzes oder eines vorstehenden Bereiches zum Absorbieren der Verformung zwischen vertikal benachbarten effektiven Bereichen anwendbar. Als Folge ist die Verformung jeder Maske im Vergleich zum obengenannten Ausführungsbeispiel vermindert. Darüber hinaus ist ein Maskenbauteil ohne Maskenrahmen ebenfalls anwendbar.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Farb-Kathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht, die die gesamte Anordnung zeigt, und Figur 7 ist eine Querschnittsansicht aus Figur 6. Eine Farb-Kathodenstrahlröhre 50 enthält eine Vakuumhülle mit einer ebenen Frontplatte 51, einer Seitenwand 52, die um die Frontplatte 51 herum gebildet ist und sich in eine im wesentlichen senkrecht zur Frontplatte 51 verlaufende Richtung erstreckt, eine Rückwand 53 gegenüber der Frontplatte 51, eine Anzahl von Trichtern 54 und eine Anzahl von Hälsen 55, die mit der Rückwand 53 zusammenhängt gebildet sind. Die Frontplatte 51 besteht aus Glas. Die Rückwand 53 besteht ebenfalls aus Glas, und Öffnungen sind an vorbestimmten Positionen ausgebildet. Die Trichter 54 sind um die Öffnungen herum an der Rückwand 53 befestigt. Zwischen der Frontplatte 51 und der Rückwand 53 und in der Umgebung der Öffnungen befinden sich feste Haltebauteile (nicht gezeigt), um die Frontplatte 51 gegen den atmosphärischen Druck abzustützen.
Ein Phosphorschirm 57 ist auf der Innenfläche der Frontplatte 51 ausgebildet, die eine große Anzahl von Gruppen enthält, die jeweils rote, grüne und blaue Phosphorstreifenschichten aufweisen. Jeder Phosphorstreifen erstreckt sich zusammenhängend entlang der vertikalen Richtung (Y-Y Achse). In jedem Hals 55 ist eine Elektronenkanonenanordnung 56 vorgesehen, die im wesentlichen rote, grüne und blaue Elektronenstrahlen erzeugt. In der Umgebung der Elektronenkanonenanordnung 56 ist eine Ablenkeinheit (nicht gezeigt) angeordnet.
Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Elektronenstrahlen, die von jeder Elektronenkanonenanordnung emittiert werden, abgelenkt und tasten den Phosphorschirm 57 ab, so daß Lichtwellen vom Phosphorschirm 57 emittiert werden. Dann werden die Rastern R1, ...R20 gebildet, die kleinen Segmentabschnitten jeweils gleicher Größe entsprechen. Diese kleine Rasterabschnitte werden mittels eines Signals abgetastet, das zu den Elektronenkanonenanordnungen 56 und zu den Ablenkeinheiten geliefert wird, und ein großes Raster wird auf dem gesamten Schirm gebildet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Maskenbauteil 58 an der Rückwand 53 von einem Haltegürtel 61 gehalten, der an der Rückwand 53 montiert ist und, wie in Figur 7 gezeigt, als Haltebauteil dient und keinen Maskenrahmen aufweist, der im obengenannten Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde. Die Form des Maskenbauteils 58 ist eben und verläuft parallel zur Frontplatte 51, und Zugspannung wird parallel zum Phosphorstreifen auf das Maskenbauteil 58 aufgebracht.
Figur 8 ist eine Draufsicht auf das Maskenbauteil 58 und Figur 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht. Deshalb sind die Trichter 54, die Elektronenkanonenanordnung 56 und der Haltegürtel 61 nicht in Figur 9 gezeigt. Das Maskenbauteil 53 enthält eine Anzahl wirksamer Bereiche 63-1, ...63-20, von denen jeder eine große Anzahl von Öffnungen aufweist, um das Durchtreten von Strahlen zu ermöglichen, und einen unwirksamen Bereich 64, der die wirksamen Bereiche 63-1, ...63-20 umgibt, und ist in horizontaler Richtung (X-X Achse), die senkrecht zur Richtung der Phosphorstreifen verläuft, in verschiedene einzelne Masken 66-1, ...66-5 unterteilt. Jede der einzelnen Masken 66-1, ...66-5 enthält eine Anzahl wirksamer Bereiche, die entlang der vertikalen Richtung angeordnet sind, und unwirksame Bereiche, die die wirksamen Bereiche umgeben, und Spalte 65-1, ...65-4, die zwischen benachbarten einzelnen Masken 66-1, ...66-5 angeordnet sind. An der benachbarten Kante der einzelnen Masken 66-1, ...66-5 sind Abschirmeinrichtungen 62-1, ...62-4 vorgesehen, um den Spalt 65-1, ...65-4 abzuschirmen und um die einzelnen Masken 66-1, ...66-5 konstruktiv zu verbinden. Darüber hinaus enthält jede Abschirmeinrichtung Einrichtungen zum Absorbieren der Verformung des Maskenbauteils, um jede einzelne Maske 66-1, ...66-5 funktional zu trennen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zum Absorbieren der Verformung ein kreisbogenförmiger vorstehender Bereich 67 der streifenähnlichen Abschirmeinrichtung 62-1, ...62-4, der in Richtung auf den Schirm 57 vorsteht.
Bei der Farb-Kathodenstrahlröhre, die durch Ablenken und Abtasten von drei Elektronenstrahlen mittels jeweils einer von einer Anzahl Elektronenkanonenanordnungen zusammenhängende Raster auf dem Schirm bildet, werden die Elektronenstrahlen um Bereiche W+d abgelenkt, die größer sind als die wirksamen Bereiche W, um zu verhindern, daß die Ränder der Raster infolge einer altersbedingten Veränderung einer Konstante des Schaltkreises oder infolge der Einwirkung das magnetischen Erdfeldes sichtbar werden. Die Elektronenstrahlen, die in über-abgetastete Bereiche d abgelenkt werden, werden durch den unwirksamen Bereich abgeschirmt und erreichen nicht den Schirm. Deshalb verlaufen die Raster auf dem Schirm zusammenhängend. Die Größe des über-abgetasteten Bereiches d liegt 10% über der wirksamen Rastergröße, ähnlich wie beim obengenannten Ausführungsbeispiel 1. Das Überabtasten von Elektronenstrahlen und das Abschirmen der Elektronenstrahlen, die in den über-abgetasteten Bereich abgelenkt werden, ist notwendig, um Fehler zu verhindern, die durch die Charakteristik der Ablenkeinheit oder die Streuung der Anordnungsgenauigkeit verursacht werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verformung des Maskenbauteils aus folgenden Gründen größer als im obengenannten Ausführungsbeispiel 1. Da das Maskenbauteil 58 mit dem Haltegürtel 61 direkt an der Rückwand 53 angebracht wird und keinen Maskenrahmen hat, der beim obengenannten Ausführungsbeispiel 1 erwähnt wird, ist die Wärmekapazität des Maskenbauteils 58 ohne Maskenrahmen kleiner als bei einem Maskenbauteil mit Maskenrahmen. Deshalb ist das Ansteigen der Temperatur infolge des Auftreffens von Elektronenstrahlen größer als im Ausführungsbeispiel 1, und somit steigt die Verformung des Maskenbauteils. Wenn zusätzlich der Krümmungsradius des Maskenbauteils größer wird, steigt die Abweichung des Elektronenstrahls infolge der Verformung des Maskenbauteils an. Als eine Folge ist die Verschiebung bei einer ebenen Maske im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträchtlich gegenüber der bei gekrümmter Maske, die im oberen Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wird. Entsprechend der Differenz der Wärmekapazität zwischen den wirksamen Bereichen und den unwirksamen Bereichen verformen sich die Kantenbereiche im Vergleich zum mittleren Bereich des wirksamen Bereiches sehr leicht an Stellen, an denen wirksame Bereiche und unwirksame Bereiche zusammentreffen, und verursachen Auftreffehler. Diese Erscheinung ist beträchtlich, wenn die Breite des unwirksamen Bereiches zunimmt. Deshalb ist es erwünscht, die Wärmekapazität zwischen den wirksamen und den unwirksamen Bereichen auszugleichen, indem die Breite der unwirksamen Bereiche minimiert wird. Im Gegensatz dazu ist bezüglich der abzuschirmenden über-abtastenden Elektronenstrahlen ein breiter unwirksamer Bereich erwünscht. Um die obengenannte gegensätzliche Bedingung zu erfüllen, hat das Maskenbauteil dieses Ausführungsbeispiels einen schmalen unwirksamen Bereich und eine Abschirmeinrichtung, die wie ein unwirksamer Bereich funktioniert.
Darüber hinaus ist eine geringe Steifigkeit der Abschirmeinrichtung gewünscht, um die durch Wärmeausdehnung bewirkte Verformung des Maskenbauteils nicht zu begrenzen. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Abschirmeinrichtung ein streifenähnliches Bauteil mit einem vorstehenden Bereich (eine Einrichtung zum Absorbieren der Verformung), und die Steifigkeit der Abschirmeinrichtung wird durch den vorstehenden Bereich reduziert. Die Dicke der einzelnen Masken 66-1, ...66-5 beträgt 0,13 mm, und die Dicke der Abschirmeinrichtung 62-1, ...62-4 beträgt 0,025 mm, und der Radius der Krümmung der kreisbogenförmigen vorstehenden Bereiche 67 beträgt 3 mm.
Es ist offensichtlich, daß Veränderungen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann eine dreieckige oder wellenförmige Form des vorstehenden Bereiches der Abschirmeinrichtung verwendet werden. Da die von den Abschirmeinrichtungen geforderte Funktion nicht nur darin besteht, Verformungen des Maskenbauteils zu begrenzen, die Abschirmeinrichtungen in vertikaler Richtung zu unterteilen oder die Abschirmeinrichtung nur an Stellen vorzusehen, an denen der unwirksame Bereich nicht breit genug ist, um die über-abtastenden Elektronenstrahlen abzuschirmen, ist ebenso anwendbar. Wenn die Abschirmeinrichtung dünner wird, sinkt deren Steifigkeit, und wenn die Abschirmeinrichtung aus einer dünnen Platte von 10 um oder weniger besteht, ist eine Abschirmeinrichtung ohne einen vorstehenden Bereich anwendbar. Darüber hinaus ist der vorstehende Bereich, der als Einrichtung zum Absorbieren der Verformung dient, nicht immer erforderlich, wenn die einzelnen Masken aus einem Material mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen oder wenn die Breite der einzelnen Maske klein ist, um die Verformung zu vermindern.
Figur 10 zeigt eine weitere Anordnung der Abschirmeinrichtung, d.h., die Abschirmeinrichtung weist überlappende, plattenähnliche Bauteile 69-1, ...69-2 auf, von denen jede an einer Seite mit der einzelnen Maske 68 verbunden und die andere Seite frei ist. Diese absorbiert die Verformung durch eine schleifende Bewegung zwischen den beiden plattenähnlichen Bauteilen 69-1, ...69-2.
Die obengenannten Abschirmeinrichtungen sind konstruktiv mit den einzelnen Masken verbunden. In dieser Erfindung sind ebenfalls konstruktiv getrennte Abschirmeinrichtungen anwendbar. Wie zum Beispiel in den Figuren 11 und 12 gezeigt, weist die Abschirmeinrichtung Abschirmplatten 70-1, ...70-4 auf, die an der Rückwand 53 vorgesehen sind und sich in die Spalte 65-1, ...65-4 zwischen einzelnen Masken 66-1, ...66-5 in einer Richtung erstrecken, die im wesentlichen senkrecht zur Rückwand 53 und zu den einzelnen Masken 66-1, ...66-5 verlaufen. In dieser Anordnung sind die Oberteile der Abschirmplatten 70-1, ...70-4 vorzugsweise zwischen der Oberfläche einzelner Masken 66-1, ...66-5 und dem Phosphorschirm 57 angeordnet.
Darüber hinaus ist der Aufbau des Maskenbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf den obengenannten Aufbau begrenzt, und ein teilweise getrennter und teilweise verbundener Aufbau ist ebenso anwendbar.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Figur 13 erklärt, die eine Draufsicht auf ein Maskenbauteil dieses Ausführungsbeispiels 3 darstellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Aufbau einer Farb-Kathodenstrahlröhre ähnlich dem obengenannten Ausführungsbeispiel, außer für das Maskenbauteil.
Wie in Figur 13 gezeigt ist, enthält das Maskenbauteil 80 keine Abschirmeinrichtung und ist funktional unterteilt, ohne jedoch konstruktiv in einzelne Masken unterteilt zu sein.
Aus vorstehend genannten Gründen beträgt die Breite des unwirksamen Bereiches zum Abschirmen eines über-abtastenden Elektronenstrahls ungefähr 10% der Breite des wirksamen Bereiches. Um keine Abschirmeinrichtung verwenden zu müssen und um die Verformung nicht zu begrenzen, sind die unwirksamen Bereiche breit genug ausgebildet, um die über-abtastenden Elektronenstrahlen abzuschirmen, und zwischen benachbarten wirksamen Bereichen sind einige Schlitze ausgebildet, um wirksame Bereiche in horizontaler Richtung funktional zu trennen.
Wie in Figur 13 gezeigt ist, weist das Maskenbauteil 80 eine Anzahl wirksamer Bereiche 81-1, ...81-20 auf, von denen jeder eine große Anzahl von Öffnungen zum Durchtreten von Elektronenstrahlen hat, wobei unwirksame Bereiche 82 die wirksamen Bereiche 81-1, ...81-20 umgeben, und wobei eine Anzahl von Schlitzen oder Isolationsöffnungen 83 zwischen horizontal benachbarten wirksamen Bereichen ausgebildet sind. Das Maskenbauteil enthält ebenfalls eine Anzahl von Gruppen wirksamer Bereiche, und jede der Gruppen hat eine Längsachse, die parallel zu den Phosphorstreifen verläuft. Die Schlitze 83 sind in vertikaler Richtung (Y-Y Achse) durch halb geätzte Abschnitte 84 verbunden, und die vertikale Länge jedes Schlitzes ist größer als die der wirksamen Bereiche. Da die Steifigkeit des Maskenbauteils im Bereich, in dem Schlitze 83 und Halb-Ätzungen 84 vorgesehen sind, im Vergleich mit dem verbleibenden Bereich vermindert ist, dient der Bereich somit als Einrichtung zum Absorbieren der Verformung des Bauteils. Um weiterhin zu verhindern, daß sich das Maskenbauteil infolge der unterschiedlichen Steifigkeiten zwischen dem Schlitzbereich und dem halb geätzten Bereich verformt, ist die Länge des Schlitzes 83 größer als die des wirksamen Bereiches 81-1, ...81-20.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Maskenbauteil in der Richtung, die senkrecht zu den Phosphorstreifen verläuft, zwischen benachbarten wirksamen Bereichen funktional in mehrere Teile unterteilt.
Wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient oder die Verformung des Maskenbauteils klein ist, oder wenn jeder wirksame Bereich im Vergleich zur Größe des Phosphorschirms klein ist, müssen die wirksamen Bereiche nicht notwendigerweise zwischen benachbarten wirksamen Bereichen in horizontaler Richtung unterteilt werden. Darüber hinaus können zusätzlich zu den Schlitzen 83 Schlitze zwischen vertikal benachbarten wirksamen Bereichen angewendet werden.
Darüber hinaus ist es offensichtlich, daß Veränderungen der obengenannten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel ist ebenfalls ein Maskenbauteil anwendbar, das einzelne Masken enthält, die in einem vorbestimmtem Intervall in vertikaler Richtung angeordnet sind, wobei deren Längsachsen in horizontaler Richtung verlaufen.

Claims

1. Farb-Kathodenstrahlröhre mit einer Vakuumhülle, die eine Frontplatte (10-1, 51) mit einer Innenfläche und ersten Achse und einer zu der ersten Achse senkrechten zweiten Achse aufweist, und mit einer Anzahl von Hälsen (12, 55), die der Frontplatte (10-1, 51) gegenüberliegen; mit einer Anzahl von Elektronenkanonenanordnungen (55, 56), die jeweils in einem der Hälse (12, 55) angeordnet sind, mit einem Phosphorschirm (13, 57), der auf der Innenfläche der Frontplatte (10-1, 51) gebildet ist und eine Anzahl von zusammenhängenden Segmentabschnitten (18-1, ...18-12, R1, ...R20) aufweist, die jeweils einen Bereich bilden, der von einem Elektronenstrahl abgetastet wird, der von einer der zugehörenden Elektronenkanonenanordnungen (15, 56) ausgesendet wird; und mit einer Maskenstruktur (14, 58, 80), die in der Vakuumhülle angeordnet und dem Phosphorschirm (13, 57) zugewandt ist, wobei die Maskenstruktur eine Anzahl von wirksamen Bereichen (20-1, ...20-12, 63-1, ...63-20, 81-1, ...81-20) aufweist, die den Segmentabschnitten entsprechen und durch die die Elektronenstrahlen durchtreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenstruktur in eine Anzahl von Zonen unterteilt ist, von denen jede eine Anzahl der wirksamen Bereiche (20, 63, 81) einschließt, von denen jeder von einem unwirksamen Bereich (21, 64, 82) für das Nicht-Durchtreten von Elektronenstrahlen in jeder Zone umgeben ist, wobei die Anzahl der wirksamen Bereiche in Richtung der ersten Achse gleich groß oder kleiner als die Anzahl der wirksamen Bereiche in Richtung der zweiten Achse ist.

2. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen der Maskenstruktur (14, 58, 80) durch Isolationsöffnungen oder Spalte (23-1, ...23-3, 65-1, ...65-4, 83) thermisch getrennt sind.

3. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone der Maskenstruktur (14, 58) eine individuelle Maske (22-1, ...22-4, 66-1, ...66-5) aufweist.

4. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die individuellen Masken (22-1, ...22-4) jeweils eine Schattenmaske (23) und einen Maskenrahmen (24) zum Halten der Schattenmaske (23) aufweisen.

5. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Abschirmungselemente (62-1, ...62-4, 69- 1, ...69-2, 70-1, ...70-4) zwischen benachbarten individuellen Masken (66-1, ...66-5) vorgesehen sind, um den Durchtritt von Elektronenstrahlen zu verhindern.

6. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abschirmelement (62-1, ...62-4) ein Absorptionsteil (67) umfaßt, um die Deformierung des Maskenteils (58) in Richtung der ersten Achse zu absorbieren.

7. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsteil (67) ein kreisförmiger, bogenartiger Fortsatz des Abschirmteils (62-1, ...62-4) ist.

8. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsteil (67) mindestens zwei plattenartige Teile (69) aufweist, von denen jedes an einer Seite des benachbarten Randabschnitts der einzelnen Masken (68) angebracht und die andere Seite frei ist, wobei sich die plattenartigen Teile (69) überlappen.

9. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (70-1, ...70-4) von den einzelnen Masken (66-1, ...66-5) getrennt ist.

10. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (51) und die Maskenstruktur (58) eben sind.

11. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumhülle ferner eine Rückwand (53) umfaßt, die der Frontplatte (51) gegenüberliegt, und daß die Maskenstruktur von einem Haltegürtel (61) getragen wird, der auf der Rückwand (53) sitzt.

12. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Maskenstruktur (58) in Richtung parallel zur zweiten Achse eine Spannung aufgebracht ist.

13. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenstruktur (80) eine Platte umfaßt, die eine Anzahl von Zonen mit Schlitzen (83) aufweist, die in vorgegebenen Abständen zwischen wirksamen Bereichen (81- 1, ...81-20) von benachbarten Zonen in der ersten axialen Richtung liegen, wobei die Schlitze (83) ihre Längsachsen in Richtung der zweiten axialen Richtung haben.

14. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenstruktur (80) halb geätzte Abschnitte (84) zwischen benachbarten Schlitzen (83) in der zweiten axialen Richtung aufweist.

15. Farb-Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge jedes Schlitzes (83) in der zweiten Richtung größer als die Länge der wirksamen Bereiche (81-1, ...81-20) in der zweiten Richtung ist.