DE6931410U - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Prioritäten: 13.August I968 -Vereinigte Staaten- Nr_o752

Nr.752

Zusammenfassung

Die unerwünschte thermische Dehnung der Schattenmaske einer Farb-Kathodenstrahlröhre wird in eine vorteilhafte, die Ausfluchtung aufrechterhaltende Bewegung zum Schirm hin umgewandelt, indem ein federndes Zv/ieohenmontageelement verwendet wird, das aus einem bimetalliechen Material besteht und mit einem Bewegungen verstärkenden, sich zusammenziehenden Gelenk versehen ist. Die Bewegung wird von der Form des Gelenke bestimmt und dem Hebelarmeffekt des freien

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Endes der Feder abgeleitet. Bei einer Aueführungsform wird die Peder unter der Ebene der Stümpfe montiert, und bei einer anderen Ausführungsform in der Ebene dieser Stümpfe, je nach der Riohtung, in der das freie Ende der Peder vom Gelenk absteht.

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft Farb-Kathodenstrahlröhren vom Typ Schattenmaskenröhre:;, und insbesondere eine Stützeinrichtung, mit der die Schattenmaske in der Bohre montiert weiden kann. Eine solche Röhre ißt in der US-Patentschrift Nr₀ 2o986o080 beschriebene Bei der Farb-Kathodenstrahlröhi-enhers teilung ist es üblioh, die durchlöcherte Schattenmaske der Bohre mit einem realtiv steifen Rahmen ab» zustutzen, und dice® Hontage-Einheit innerhalb der Röhre durch ein Zusammenwirken swischen lösbaren Blattfeder^ die am Rahmen befestigt sind, und Stümpfen zu montieren; die auf einer Innenwand der Röhre gebildet sind.

TJm ein Überlaufen des Schirms durch die Elektronenatrahlen zu verhindern, wodurch Streuelektronen und entsprechende Parbverunreinigungen entstehen könen, wird im allgemeinen an der Oberkante des Rahmens eine Abschirmung befestigt. Diese Abschirmung, die auch als "Plansch¹¹ bezeiohnet wird, steht naoh innen zur Mitte der Röhre um eine vorgeschriebene Distanz vor und hindert die Elektronenstrahl«» daran, auf die Innenwand des Rahmens aufzuprallen und reduziert damit die erwähnten Farbverunreinigungen erheblioh. Plansche dieser Art Bind vorzugsweise eben, und werden beispielsweise in der US-Patentschrift 3.345.530.beschrieben.

Eine« der häufigsten und hartnäckigsten Problem· bei Parb-

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röhren dieser Art ist der Verlust an Farbreinheit während des Röhrenbetriebes, der durch die Dehnung der Masken-Rahmen-Baueinheit durch den Wärmeeffekt des Elektronenstrahls verursacht wird. Diese Dehnung führt zu einer Fehlausrichtung zwischen den diskreten Phosphorelementen des Schirms, den Öffnungen in der Maske und dem Elektronenstrahl.

Es sind verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden, diese thermische Dehnung der Schattenaaeke su kompensier ren, indem dafür gesorgt wird, daß die Maske sich axial auf den Schirm zu bewegt, wenn sie sich nach außen dehnt, um die gewünschte Ausfluchtung der Maskenöffnungen und der elementaren Schirmbereiche aufrechtzuerhalten. Eine Möglichkeit dazu besteht darin, die Maske im Kolben mit drei Schlitten bewegbar zu montieren, die am Umfang der Maske befestigt sind und auf geneigten Schienen gleiten, die am Kolben montiert sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Vielzahl von flexiblen.Gelenken zu verwenden, die die Maske mit dem Stützrahmen verbinden oder schwenkbare, freitragende Kurbelarme, deren Arme die Maske verschiebbar ergreifen. Alle diese Möglichkeiten waren zwar theoretisch durchführbar» in der Praxie hat sich jedoch keine bewährt.

■feine weitere Möglichkeit für die Rahmenmontage zur Korrektur von Farbunreinheiten durch die thermische Dehnung der Masken-Rahmen-Einheit ist in der US-Patentschrift 3.330.980 beschrieben. Gemäß diesem Vorschlag ist ein Zwischenmontageelement zwischen dem Rahmen und der Stützfeder vorgesehen, das aus einem bimetallischen Element besteht, das seinerseits aus oberen und unteren Teilen besteht, die mit einer Dehnungßschleife verbunden'sind. Der untere Teil ist am Rahmen befestigt und an dem oberen Teil ist eine Blattfeder

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befestigt, in der Weise, daß ein konischer Stumpf in die Blattfeder greift» der von einer vorstehenden Wand der Stirnplatte nach innen vorsteht. Bei Konstruktion nen dieser Art steht das sich dehnende Gelenk oder die Schleife aach innen aur Mit te der Röhre hin vor, und damit "*irä es notwendig, den Rahmen zu modifizieren« um diesen vorstehenden Teil aufzunehmen. Eine der vorgeeohlagenen Modifikationen besteht darin, die Abschirmung und den Rahmen zu krümmen, um diese im wesentliohen der Krümmung der Stirnplatte der Röhre anzupassen» Damit werden die Mittelbereiehe der Kanten des Rshssss niedriger als die Enden und wird der notwendige Raum für die Sehnungsschleife geschaffen« Diese Möglichkeit befriedigt jedoch nicht vollständig, weil die Wirksamkeit der Abschirmung auf diese Weise ZoT„ zerstört wird ο

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die Erfindung soll deshalb der Betrieb einer Färb-Fernsehröhre verbessert werden, dabei sollen die Schwierigkeiten de? bisher versuchten Lösungen dee Probleme vermieden werden«

Insbesondere soll durch die Erfindung eine Temperatur~ kompensation einrichtung für eine Farbfernsehröhre verfügbar gemaoht werden, bei der der Rahmen oder die ebene Abschirmung nicht modifiziert werden müssen«

Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, daß eine lösbare Montage-Einrichtung für die Schattenmaske geschaffen wird, die aue einer

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Grundplatte aus bimetallisohein Metallblech besteht, die ihrerseits aus einer oberen und einer unteren Montagöaektion besteht, die mit einem sich zusammenziehenden, Bewegungen verstärkenden Gelenk verbunden sind. Eine der beiden Montagesektionsη dee bimetallenen Bleches ißt fest an der Schattenmaske befestigt, und an der anderen Sektion ist fest eine vorstehende, längliche Blattfeder befestigt, die am freien Ende eine öffnung aufweist, die so geformt istj daß sie mit einem vorstehenden Stumpf auf der Innenwand der Stirnplatte !zusammenwirken kann,, Das Gelenk ist so geformt, daß das außen liegende Material einen thermischen Dehnungskoeffisienten hat, der größer ist als der der Innenschicht, und wenn das Gelenk während des Röhrenbetriebes erwärmt wird, zieht sich das Gelenk zusammen und zwingt die Maske, im wesentlichen axial nach unten zum Schirm hin, so daß die gewünschte Ausfluchtung mit dem Strahl praktisch beibehalten wird,

Duroh diese Modifikation kann sich die Schleife nach außen weg vom Schattenmaskenrahmen erstrecken und kann deshalb mit Schattenmaskenelektroden mit ebener Abschirmung verwendet werden.

Die verschiedenen Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen werden in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig» 1 einen Schnitt durch eine typische Schattenaasken-Farbröhre ;

Fig» 2 einen Schnitt längs der linie 2 -2 in Fig„1 einer AuefÜhrungBform der Erfindung?

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rigο 3 einen Schnitt länga der Linie 5 - 3 In Fig.2 sur Darstellung der Montage-Anordnung für diese Ausführung sfor ms

Pig. 4 eine Ansicht einer anderen Aueführungsform der Stützkonstruktion nach der Erfindung entsprechend einem Schnitt 4 - 4 in Fig.6?

Tigo 5 einen Schnitt längs der Linie 5 - 5 in

PIg. 6 einen Schnitt längs der Linie 6 - 6 in Pig.4j

Figo 7 einen Schnitt länga der Linie 7-7 in 3?ig.1; und

Fig« 8 eine Flg<>4 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform.

In Pigoi ist schematisch eine typische Farfckathodenröhre dargestellt, öie aus einem im wesentlichen trichterförmigen Teil 12j einer Stirnplatte 14 und einem Hals 15 besteht. Die Innenseite der Stirnplatte 14 trägt einen mosaikartigen, Kathodoluznlneaisenz-Schirm 17_S der in üblicher Weise ausgebildet sein kann. Eine Schattenmaskenanordnimg 19» beste·« hend aus einem durchlöcherten Teil 20 und einem Rahmen 22 mit einem einwärts vorstehenden, ebenen Schirm oder Flansch an der Oberseite und eiser davon abstehenden Umfangawand ist in der Nähe des Schirms angeordnet. Eine Elektronenquelle 26, die schematisch dargestellt ist unct üblicherweise eine Einheit mit drei Elektronenkanonen ist, ist Im Hals 15 der Röhre angeordnet» In der Kähe der Verbindung des trichterförmigen Seils 12 und des Halses 15 ist ein Ablenkungenoch 28 angeordnet, mit dem dafür gesorgt wirö„

daß die Elektronenstrahlen die Stirnfläche der Röhre in bestimmter Weise übertreichen, wie in der einsohlägigen Technik bekannt.

In Pig.2 ist ein Schattenmaskenabstützsystem 30 mit (Temperaturkompensation dargestellt. Dieses System 30 beeteht aus einem bimetallischen Zwischen-Montage-Elemeht 32 und einer länglichen Blattfeder 34. Das freie Ende der Feder 34 ist mit einer öffnung 36 versehen, die au Montägezwecken mit einem Stumpf 38 zusammenwirkt, der auf einer vorstehenden Wand der Stirnplatte 14 vorgesehen ist» Das Federmontagesystem ist bei dieser Röhrenart mit Rücksicht auf das fotografische System notwendig, das dazu verwendet wird, die elementaren Phoephorflachen auf der Stirnfläche der Röhre niederzuschlagen. Jeder der getrennten, farbiges licht emittierenden Phosphore wird einzeln aufgetragen und die Schattenmaske wird als Negativ verwendet, um diese Bereiche au formen; nach jeder Belichtung einer einzigen Phosphorfarbe muß also die Maske entfernt werden, so daß der Schirm richtig entwickelt werden kann. Eine Möglichkeit, eine solche Röhre herzustellen!, ist in der US-Patentschrift 3*025.161 beschrieben.

Das bimetallische Kontage-Element 32 besteht aus einer unteren Sektion 40 und einer oberen Sektion 42, die mit einem sich zusammenziehenden, Bewegungen verstärkenden Gelenk 44 von dreieckiger Form (vgl, Fig.3) verbunden sind» Wie erwähnt, sind das Montage-Element 32 und dementsprechend das Gelenk 44 so geformt, daß das Material mit dem höchsten thermischen Dehnungskoeffizienten sich auf der Außemseite dee Gelenks befindet. Geeignete Materialien für die bimetallische Platte 32 bestehen beispielsweise aus einer Innenschicht aus Invar (36$ Nickel, 64$ Eisen) das bei den im Maskenbereich auftretenden Temperaturen

einen thermischen Koeffizienten nahezu Hüll hat, land die andere S nicht kann aus einem Material mit der Zusammensetzung 22$ Nickel, 3$ Chrom und 75# Elsen beatehen. Sine geeignete Sicke für das Material liegt lh der Nähe von 0,76 bie 1,52 mm (0,030" bis 0,060"), ;■

In Fig.2 ist deutlich zu erkennen, da£ die untere Sektion 40 dea Bimetalls 32 feet an einer Wand 24 des Eahnens 22 befestigt ist, beispielsweise angeschweißt. Die obere Sektion 42 hat einen Abstand von der Wand 24, der ausreicht, um eine Abwärtsbewegung des Gerätes während des Betriebes zuzulassen, ohne daß die Wand berührt wird. Das Ende der Feder 34 , das einen Abstand von de? Öffnung 36 hat, ist fest auf der oberen Sektion 42 festgelegt, beispielsweise angeschweißt. Die Feder 34 ist in der Weise befestigt, daß das mit einer Öffnung versehene Ende vom Ende des Bimetalls 32 vorsteht, daö das schmalere Ende des dreieckigen Gelenkes 44 enthält. Damit befindet sich das weite Ende des Gelenks 44 ferner von Stumpf 38 als das schmale Ende«,

Aus Fig.2 ist ferner ersichtlich, daß «ie längemitte der Feder 54 im wesentlichen auf der Kittellinie der Ebene des Stumpfes 38 liegt, was in der Zeichnung bei 46 angedeutet ist, und das ^elenk 44 befindet sich unterhalb der Ebene 46. Durch diese Anordnung wird eine maximale Stabilität der Masken-Rahmen-Baueinheit gewährleistet.

Der Verstärkungsfaktor des sich zusammenziehenden Gelenkes 44 stammt von der Dreieckform der Aufsicht (Fig.3)» Diese im wesentlichen dreieckige Form, zusamen mit der Richtung, in der die Feder 34 vom Gelenk vorsteht* sorgt

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im Betrieb für zwei TemperaturkompenaationsWirkungen äeB Systems 30, die sich addieren, um die gewünschte Maskenbewegung zum Schirm hin zu ergehen. Sie erste Wirkung ist eine Schwenkbewegung, wenn eich das Gelenk 44 wegen der in der arbeitenden Röhre entwickelten Wärme schließt, wird auf die Feder Druck ausgeübt, so daß diese in der Weise schwenkt, daß sie gegen den festen Stumpf 38 stößt, so daß sich die Baueinheit Maske - lähmen zur Stirnplatte hin bewegt. Die zweite Wirkung des Systems tritt ein, wenn es eich weiter erwärmt und die fortgesetzte Kontraktion eine Rollbewegung der oberen Sektion 42 zur Wand 24 des Rahmens 22 hin bewirkt. Diese Rollbewegung der oberen Sektion 42 ändert den Winkel der Sektion mit Bezug auf die Rahmenwand. Wenn dieser Winkel sich ändert» wird von der veraet25ten Federöffnung ein Bogen beschrieben, durch den die Meekenbaueinheit noch weiter zur Stirnplatte hin ge- § zwingen wird. Die Größe des zurückgelegten Bogena hängt | ab vom Abstand zwischen der schwenkenden Ebene der oberen Sektion 42 und der Ebene der Berührung zwischen der Feder und dem Stumpf 38.

In Pig«3 ist eine Aufsicht auf ein vollständiges Montagesystem für die Schattenmasken-Rahmen-Baueinheit 19 mit drei Stümpfen und drei zugehörigen Abstützungen 30 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die dargestellte Ausführungsform arbeitet zwar mit einer Dreipunktaufhängung, selbstverständlich ist dae Konzept der Erfindung auch auf Vierpunktaufhängungen anwendbar, die in einigen Fällen verwendet werden.

In Fig.4 ist eine andere Ausfuhrungsform einer Schattenmaekenabettitzung 30' mit Temperaturkompensation dargestellt,

das ebenfalle aus einem bimetallicohem Zwlsohenmontageelement 32· und einer länglichen Blattfeder 34' teetent. Das freie Ende der Feder 34' ist mit einer Öffnung 36» versehen, die zu Montagezwecken mit einem Stumpf 33* susammenwirkt» der auf einer nach oben stehenden Wand der Stirnplatte 14 gebildet ist. Der Stumpf 38· ist in Pig.β näher dargestellt. Das bimetallieohe Montage-Element 32 besteht wieder aus einer oberen Sektion 40* und einer unteren Sektion 42', die mit einem sich ssusaaensiehenden, Bewegungen verstärkenden Gelenk 46' verbunden sind. Wie bein ersten Ausführungsbeispiel sind die Struktur 32' und damit das Gelenk 46* so geformt, daß das Material mit dem höchsten thermischen Dehnungskoeffizienten sich auf der Außenseite des Gelenks befindet, d.h. auf der der Schattenmaske fernen Seite.

Wie sich besser aus Pig.5 ergibt, ist der obere feil 40' des Bimetalle 32' fest an der Rahmenwand 24* befestigt, beispielsweise angeschweißt. Der untere Teil 42⁹ hat einen Abstand von der Wand 24 * der ausreicht, um eine Abwärtsbewegung des Gerätes während dee Betriebes ohne Anlage an der Wand zuzulassen (vgl. Pig*5). Dae End© der feder 34' , das einen Abstand von der Öffnung 36* hat, ist fest an diesem unteren Teil 42* angeordnet ₉ beispielsweise angeschweißt. Aus einem Vergleich der Pig« 4 und 5 ergibt sich auch, daß bei dieser Ausführungsform das feste Ende der Feder 34' unter der Mittellinie der Ebene dea Stumpfes 38' liegt, ^iese Hittellinie oder Ebene des Stumpfes ist bei 48 angedeutet. Das freie Ende der Peder ist also unter einem Winkel geformt, um «ur Oberseite : des blmetallieohen Elementes 32" vorzustehen, um ihre Anpaßfunktion an den Stumpf 38*zu erfüllen.

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Der Verstärkungsfaktor im sich zusammenziehenden Gelenk 46 kommt von der Dreieckform in der Aufsicht₉ wie sie in Pig.6 erkennbar ist» Diese im wesentlichen dreieckige Form sorgt im Betrieb dafür, daß sich daa breite Ende 50 des Gelenkes 46· stärker zusammenzieht als das schmale Ende 52. Dieses ungleiche Zusammenziehen des Gelenks, gekoppelt mit der Länge des freien Endes der Feder 34¹ sorgt dafür, daß die Baueinheit Maske - Rahmen in im wesentlichen axialer Richtung nach unten zum Schirm hin gezwungen wird, so daß das, was sonst eine Dehnung der Schattenmaskenröhre wäre, in eine Abwärtsbewegung zum Schirm hin umgesetzt wird. Diese Abwärtskompensation der MaBkendehnung hält im wesentlichen die notwendige Ausfluchtung zwischen dem Elektronenstrahl, den Öffnungen in der Schattenmaske und den elementaren Phosphorflächen des Mosaikschirms aufrecht.

Ein vollständiges MontageBystem einer Senattenmaekeneinheit mit drei Stümpfen 38' und drei zugehörigen Abstützungen 30' nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist in Figo? dargestellt. Ee ist wieder eine Dreipunktaufhängung gezeigt, selbstverständlich kann auch bei dieser Ausführungsform ein Vierpunktoyatem verwendet werden, wie es manchmal benutzt wird.

In Figo8 ist eine weitere Ausführungsform eines Montagesystems 30" dargestellt, bei der das bimetallisohe Element 32" in einer höheren Position auf der Wand 24" des Hahaens 22" montiert ist. In diesem Falle ist die mit 54 bezeichnete verwendete Feder im wesentlichen geradlinig und kann deshalb im wesentlichen längs der Ebene 48" der Stümpfe 38" montiert werden.

Durch die Erfindung ist also eine neue unä neuartige Sohat-

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tanmaskenaufhängung verfügbar gemacht worden, die unerwünschte Wärmedehnungen der Schattenmaskenelektrode im wesentlichen in eine Abwärtsbewegung derselben umwandelt, so daß die gewtinsohte Ausfluohtung innerhalb der Röhre im wesentlichen aufrechterhalten wird, und es ist zusätzlich der Vorteil erreicht worden, daß die gewünschte ebene Abschirmung weiterhin verwendet ΐ/erden kann.

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Claims (1)

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   Ansprüche

   1ο Kathodenstrahlröhre, bestehend aus einem Kolben mit einer Stirnplatte an einem Ende und einer Elektronen·» quelle am anderen Ende, einer mit Löchern versehenen Ma&.kenelektrode in der Nähe der Stirnplatte und einer Stützeinriohtung, mit der diese Elektrode lösbar montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützein» richtung aus einer Grundplatte aus birnetallischem Metallblech besteht, die ihrerseits aus einer oberen und einer unteren Montagesektion besteht, die durch ein sich zusammenziehendes, bewegungsverstärkendea Gelenk verbunden sind, und einer löngilohen Blattfeder, von der ein Ende mit dem Kolben und daa andere Ende mit der von der Elektrode fernen der Montagesektionen verbunden ist.

   2ο Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bimetallische Element aus zwei Materialien mit unterschiedlichen thermischen Dehnungakoeffizienten besteht, und daß das Material mit dem größten Bshnungskoeffizienten sich auf der Außenseite des sich zusammenziehenden, bewegungverstärkenden Gelenkes befindet»

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sich zusammenziehende Gelenk seitlich im wesentlichen »TP-förmig ausgebildet ist«

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch I₉ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere der Montagesektionen an der Elektrode befestigt ist.

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   5ο Röhre nach Anspruch 4₃ dadurch gekennzeichnet, daß -die Feder mit dem Kolben mittels einer öffnung in der Feder und damit zusammenwirkenden konischen Stümpfen verbunden, sind, die in den Wänden der Stirn* platte befestigt sind, und daß diese Stumpfs auf einer seitlichen Ebene um die Röhre herum angeordnet sind und alle einen gleichen Abstand von der Stirnplatte haben, wobei das Gelenk unter dieser seitlichen Ebene liegt und damit näher an der Stirnplatte als die Stümpfe.

   Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder % dß~ duroh gekennzeichnet, daß die bewegungsverstärkenden Gelenke dreieckige Form haben, die untere der Hontagesektionen an der Elektrode befestigt ist, und die Grundplatte so montiert ist, daß das weite Ende des dreieokigen Gelenkes ferner von der Feder ist als das sohmale Ende.

   7ο Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit dem Kolben mittels einer öffnung in der Feder und mit diesen zusammenwirkenden konischen Stümpfen verbunden sind, die in den Wänden der Stirnplatte befestigt sind, und daß die Stümpfe auf einer seitlichen Linie um die Röhre herum angeordnet sind und alle gleichen Abstand von der Stirnplatte haben, wobei die Gelenke unter der seitlichen Linie und damit näher an der Stirnplatte als die Stümpfe angeordnet sind,,