Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein
eine Lochmaskenstruktur zur Verwendung in einer Farb-
Kathodenstrahlröhre (CRT) gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 zur Steuerung des Einfallens von
Elektronenstrahlen auf Leuchtstoffelementen auf dem
Schirmträger der CRT und wendet sich insbesondere an
eine Dämpfungsanordnung zur Verminderung von
Vibrationen der Lochmaske und zur Aufrechterhaltung der
Deckung der elektronenstrahldurchlässigen Öffnungen der
Lochmaske mit den Leuchtstoffelementen für eine
verbesserte Farbreinheit des Videobildes.
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Eine solche Lochmaskenstruktur ist aus der
EP-A-0156427 bekannt.
Stand der Technik
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Das derzeit in Farb-CRTs verwendete
Lochmaskenkonzept stammt aus dem Jahr 1949. Obwohl die
Maskenstruktur über die Jahre hinweg verschiedene
Formen wie zum Beispiel Punkte, Streifen und Schlitze
angenommen hat, bleibt die grundlegende Theorie der
Funktionsweise unverändert: es werden drei separat
modulierte Elektronenstrahlen verwendet, die gebündelt
und sowohl horizontal als auch vertikal mittels eines
auf dem CRT-Hals angebrachten Ablenkjochs über einen
kathodisch lumineszenten Bildschirm hinweg abgelenkt
werden. Der Anzeigefeldschirm wird fotolithografisch
unter Verwendung einer Maske als Schablone hergestellt.
Lochmasken-Farb-CRTs haben den Verbrauchermarkt
aufgrund ihrer weitaus besseren Helligkeit, dem
besseren Kontrast und einer vollentwickelten Technik
mehr als vierzig Jahre lang dominiert.
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Die Lochmaske wird zusammen mit einer
Zielelektrode bzw. einem Schirm verwendet, der aus
einem regelmäßigen Muster aus foto-abgelagerten Tripeln
aus rotem, blauem und grünem lichtemittierenden
Leuchtstoff auf dem Schirmträger der CRT besteht. Die
Lochmaske ist porös und wird in einem vorbestimmten
Abstand von der Zielelektrode angeordnet und deckt
durch ihr Muster von strahldurchlässigen Öffnungen bis
auf gewählte alle der einzelnen lichtemittierenden
Leuchtstoffe von ihrer im Hals der CRT befindlichen
jeweiligen elektronenstrahl-emittierenden Quelle
zuverlässig ab. Die präzise Justierung zwischen den
strahldurchlässigen Öffnungen der Maske und den
lichtemittierenden Leuchtstoffablagerungen des
Schirmträgers ist entscheidend für eine hohe
Farbreinheit des Videobildes. Eine Fehljustierung der
Maskenöffungen in bezug auf die Leuchtstoffablagerungen
wird manchmal durch "Kuppelbildung" der Maske
verursacht, die durch ungleichförmige Erhitzung der
Maske durch den Elektronenstrahl und Ausdehnung der
Maske verursacht wird. Im Stand der Technik existieren
verschiedene vorgeschlagene Ansätze zur Behebung der
Kuppelbildung der Lochmaske, wie sie zum Beispiel aus
den US-Patenten Nr. US-A-4 629 932; US-A-4 656 388; US-
A-4 665 338; US-A-4 716 333; US-A-4 734 615 und US-A-5
028 836 bekannt sind. Andere Ansätze zur Lösung der
Probleme der Kuppelbildung der Lochmaske findet man in
US-A-4442376, EP-A-0156427 und EP-A-0403219. Die
Aufrechterhaltung der präzisen Justierung zwischen den
Lochmaskenöffnungen und den Leuchtstoffablagerungen des
Schirmträgers ist bei Empfängern für hochauflösendes
Fernsehen (HDTV), in die eine flache Lochmaske
integriert ist, die in einem gedehnten Zustand unter
hoher Spannung gehalten wird, sogar noch entscheidender
und schwieriger zu bewerkstelligen.
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Eine Fehljustierung der Öffnungen der Lochmaske
in bezug auf die Leuchtstoffablagerungen des
Schirmträgers kann außerdem auch von einer Vibration
der Lochmaske hervorgerufen werden. Eine Vibration der
Lochmaske wird typischerweise durch äußere Faktoren wie
zum Beispiel durch Zusammenprall mit dem Schirmträger
oder hochintensive Schallwellen, die durch qualitativ
hochwertige Audiosignale in mit einer
Stereoempfangsfähigkeit ausgestatteten
Fernsehempfängern erzeugt werden, verursacht. Die
Lochmaskenvibration wird bei Lochmasken mit
verminderter Krümmung und dichterem Lochabstand
(größere Anzahl von strahldurchlässigen Öffnungen pro
Flächeneinheit) problematischer, die zum Beispiel in
Hochleistungs-Farbmonitoren und in High-End-
Fernsehempfängern mit großem Bildschirm eingesetzt
werden. Die Lochmaskendämpfung ist außerdem aufgrund
der zunehmenden Verwendung von Materialien mit einem
geringen Elastizitätsmodul und hoher
Formänderungsfestigkeit entscheidend, bei denen
Vibrationen insbesondere bei niedrigen Frequenzen und
insbesondere bei Masken aus Invar leichter auftreten.
Sogar bei Masken mit einem höheren Elastizitätsmodul,
wie zum Beispiel Masken aus Aluminium-beruhigtem (AK-)
Stahl, treten Vibrationen auf. Invar besteht aus einer
Eisen-Nickel-Legierung mit einem kleinen
Wärmeausdehnungskoeffizienten, während AK-Stahl ein
Stahl ist, dem im geschmolzenen Zustand ein starkes
Desoxidationsmittel (wie zum Beispiel Aluminium)
hinzugefügt wurde, um die Reaktion zwischen Sauerstoff
und Kohlenstoff während der Verfestigung zu minimieren.
Zusätzlich können Vibrationen der Lochmaske eine
Abtrennung einer Beschichtung zum Beispiel aus Graphit
auf der Maske und das Abfallen winziger Späne
verursachen. Späne, die an der Lochmaske haften, können
eine Blockierung der Elektronenöffnungen verursachen,
wodurch die Kenngrößen des Videobildes auf dem
Leuchtstoffschirm beeinträchtigt werden. Lose Späne,
die an dem Elektronenstrahlerzeuger haften, können zu
Funken zwischen den Elektroden führen, wodurch die
Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Spannungen
begrenzt und zu einer Verminderung der
Videobildqualität beigetragen wird.
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Die vorliegende Erfindung wendet sich an die
genannten Beschränkungen des Stands der Technik durch
Bereitstellung einer Lochmaskendämpfung für eine Farb-
CRT, durch die für eine bessere Farbreinheit des
Videobildes die Maskenvibrationen beschränkt werden.
Aufgaben und kurze Darstellung der Erfindung
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Dementsprechend besteht eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, für eine bessere
Farbreinheit des Videobildes die Lochmaskenvibration in
einer Farb-CRT zu vermindern.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, einen geringen Elastizitätsmodul in
einer Lochmaske einer Farb-CRT, wie zum Beispiel bei
einer Lochmaske aus Invar, auszugleichen, indem der
Elastizitätsmodul der Lochmaskenstruktur vergrößert
wird, wodurch die Lochmaskenvibration insbesondere bei
niedrigen Frequenzen vermindert wird, um für eine
verbesserte Farbreinheit des Videobildes die Justierung
der Lochmaskenöffnungen in bezug auf die
Leuchtstoffablagerungen auf dem Schirmträger der CRT
aufrechtzuerhalten.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, den Elastizitätsmodul einer Metall-
Lochmaskenstruktur in einer Farb-CRT zu vergrößern,
ohne deren Farbselektionswirkung auf die die Lochmaske
durchlaufenden Elektronenstrahlen insbesondere nach dem
Einschalten der CRT zu verschlechtern.
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Durch eine Lochmaske nach dem folgenden
Anspruch 1 werden diese Aufgaben der vorliegenden
Erfindung gelöst und die Nachteile des Stands der
Technik beseitigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die angefügten Ansprüche definieren diejenigen
neuartigen Eigenschaften, die besondere
Ausführungsformen der Erfindung charakterisieren. Die
Erfindung selbst, sowie weitere ihrer Aufgaben und
Vorteile werden jedoch am besten aus einer Durchsicht
der folgenden ausführlichen Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten
Zeichnungen deutlich, in der in allen Zeichnungen
gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente identifizieren.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht einer Farb-CRT, in
die eine Lochmaskendämpfungsanordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung integriert ist;
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Fig. 1a, 1b und 1c teilweise Schnittansichten
verschiedener Ausführungsformen einer
Lochmaskenstruktur, in die eine
Vibrationsdämpfungsanordnung gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung integriert ist;
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Fig. 2 eine grafische Darstellung des
Elastizitätsmoduls (Youngseher Modul) der
Lochmaskenstruktur der vorliegenden Erfindung im
Vergleich zu dem Elastizitätsmodul herkömmlicher
Lochmasken; und
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Fig. 3 eine Draufsicht einer Lochmaske, in die
eine Vibrationsdämpfungsanordnung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integriert
ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Mit Bezug auf Fig. 1 ist eine Schnittansicht
einer Farb-CRT 10 gezeigt, in die eine
Lochmaskendämpfungsanordnung gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung integriert ist. Die CRT 10
enthält einen geschlossenen Glaskolben 26 mit einem
vorderen Schirmträger oder Anzeigebildschirm 12, einem
hinteren Halsteil 16 und einem dazwischenliegenden
Trichterteil 14. Auf der Innenfläche des Glas-
Schirmträgers 12 ist ein Leuchtstoffschirm 18
angeordnet, der eine Mehrzahl diskreter
Leuchtstoffablagerungen oder -elemente enthält, die
Licht emittieren, wenn ein Elektronenstrahl auf sie
auftrifft, um auf dem Schirmträger 12 ein Videobild zu
erzeugen. In dem Halsteil 16 des Glaskolbens 26 der
CRT ist eine Mehrzahl von Elektronenstrahlerzeugern 22
angeordnet, die typischerweise in einer Inline-
Anordnung angeordnet sind, um eine Mehrzahl von
Elektronenstrahlen 24 auf den Leuchtstoffschirm 18 zu
richten. Die Elektronenstrahlen 24 werden durch ein der
Einfachheit halber in der Figur nicht gezeigtes
magnetisches Ablenkjoch vereint vertikal und horizontal
über den Leuchtstoffschirm 18 hinweg abgelenkt. Eine
Lochmaskenbaugruppe 28 ist auf eine von dem
Leuchtstoffschirm 18 beabstandete Weise angeordnet und
enthält eine Mehrzahl beabstandeter
elektronenstrahldurchlässiger Öffnungen 28a und einen
um deren Peripherie herum angeordneten Kragenteil 28b.
Der Kragenteil 28b der Lochmaske ist fest an einem um
die Peripherie der Lochmaske herum befindlichen
Lochmaskenbefestigungskörper 34 angebracht. Der
Lochmaskenbefestigungskörper 34 ist an einer
Innenfläche des Glaskolbens 26 der CRT angebracht und
kann herkömmliche Anbringungs- und
Positionierungsstrukturen, wie zum Beispiel einen
Maskenbefestigungsrahmen und eine Montagefeder,
enthalten, die ebenfalls der Einfachheit halber in der
Figur nicht gezeigt sind. Der
Lochmaskenbefestigungskörper 34 kann an der Innenfläche
des Glaskolbens 26 der CRT angebracht sein, und die
Lochmaskenbaugruppe 28 kann durch herkömmliche Mittel,
wie zum Beispiel Schweißstellen oder eine auf Glas
basierende Fritte, an dem Befestigungskörper angebracht
sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie
ausführlicher in der teilweisen Schnittansicht von Fig.
1a gezeigt, enthält die Lochmaskenbaugruppe 28 eine
innere Dämpfungsbeschichtung oder -schicht 30, eine
äußere Dämpfungsbeschichtung 32 und eine zwischen der
inneren und der äußeren Beschichtung angeordnete
Folienlochmaske 36. Die Schichten 30 und 32 sind in
voneinander beabstandeten Bändern aufgebracht (wie
unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher beschrieben
ist). Die Folienlochmaske 36 kann herkömmlich entworfen
und zusammengesetzt sein und kann aus einem Material
wie zum Beispiel Invar oder AK- (Aluminium-beruhigtem)
Stahl bestehen. Die innere und äußere
Dämpfungsbeschichtung 30, 32 bestehen aus einem
Material mit einem höheren Elastizitätsmodul als dem
der Folienlochmaske 36. Im Fall von Invar weist die
Folienlochmaske 36 einen relativ niedrigen
Elastizitätsmodul und eine hohe Formänderungsfestigkeit
auf. Als Folge ist eine Invar-Folienlochmaske
insbesondere bei einer Installation in einer CRT mit
einem flachen oder relativ flachen Schirmträger und
einer großen Anzahl von strahldurchlässigen Öffnungen
pro Flächeneinheit (dichtem Lochabstand) sehr
empfindlich für Vibrationen. In diesem Fall ist eine
Dämpfung der Lochmaske entscheidend zur
Aufrechterhaltung der Lochmaskenöffnungen 28a in
Deckung oder Ausrichtung mit Leuchtstoffablagerungen
oder -elementen in dem Leuchtstoffschirm 18. Die innere
und äußere Dämpfungsbeschichtung 30, 32 bestehen aus
einem Material mit einem höheren Elastizitätsmodul als
dem der Folienlochmaske 36 und bestehen bei einer
bevorzugten Ausführungsform entweder aus einer auf Glas
basierenden Fritte oder einem Schwermetall wie zum
Beispiel Wolfram oder Molybdän. Die innere und äußere
Dämpfungsbeschichtung 30, 32 können entweder durch
Aufsprühen mit einer Düse oder durch Vakuumablagerung
auf die Folienlochmaske 36 aufgebracht werden.
Insofern, als Vibration ein Oberflächenphänomen ist,
absorbieren die inneren und äußere
Dämpfungsbeschichtung 30, 32 die Vibration der
Folienlochmaske 36 insbesondere bei niedrigen
Frequenzen. Durch Einsatz kleiner Partikel in der
inneren und äußeren Dämpfungsbeschichtung 30, 32
bleiben die Öffnungen 28a in der Folienlochmaske 36
nach dem Aufbringen der Beschichtungen offen.
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Mit Bezug auf Fig. 1b ist eine teilweise
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer
Lochmaskenbaugruppe 40 gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Bei der in Fig. 1b gezeigten Ausführungsform
wird wie bereits beschrieben durch Aufsprühen oder
Vakuumablagerung eine Dämpfungsbeschichtung 44 in
voneinander beabstandeten Bändern nur auf der
Außenfläche der Folienlochmaske 42 aufgebracht.
Wiederum bleiben durch Verwendung kleiner Partikel in
der äußeren Dämpfungsbeschichtung 44 die Öffnungen 42a
in der Folienlochmaske 42 offen, um den Durchgang von
Elektronenstrahlen zu ermöglichen.
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Mit Bezug auf Fig. 1c ist noch eine weitere
Ausführungsform einer Lochmaskenbaugruppe 48 gemäß der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei der in Fig. 1c
gezeigten Ausführungsform wird nur eine innere
Dämpfungsbeschichtung 52 in voneinander beabstandeten
Bändern auf der Innenfläche der Folienlochmaske 50
aufgebracht. Bei den jeweils in Fig. 1a, 1b und 1c
gezeigten Ausführungsformen vergrößern die innere und
äußeren Beschichtung den Elastizitätsmodul der
Lochmaskenbaugruppe zur Dämpfung von Vibrationen der
Folienlochmaske.
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Mit Bezug auf Fig. 2 ist graphisch die Änderung
der Anspannung mit der Dehnung für ein herkömmliches
Lochmaskenmaterial im Vergleich mit einer
Lochmaskenbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Die Steigung des linearen Teils der ersten
Kurve 54 in Fig. 2 ist der Elastizitätsmodul
(Youngscher Modul) bei einer Lochmaske des Stands der
Technik. Lochmasken des Stands der Technik aus Invar
weisen einen Elastizitätsmodul von 138 GPa (21 · 10&sup6;
psi oder Pfund pro Quadratzoll) auf, während AK-
Lochmasken einen Elastizitätsmodul von 214 GPa (31 ·
106 psi) aufweisen. Es ist höchst wünschenswert, den
Elastizitätsmodul oder die Steigung der Kurve zu
vergrößern. In gestrichelter Form ist in Fig. 2 als
Kurve 56 der verbesserte Elastizitätsmodul einer
Lochmaskenbaugruppe gezeigt, in die die
Dämpfungsbeschichtung bzw. -beschichtungen der
vorliegenden Erfindung integriert sind. Die
Beschichtung bzw. Beschichtungen der Folienlochmaske
absorbieren und dämpfen Vibrationen der Folienlochmaske
und vergrößern gleichzeitig den Elastizitätsmodul der
gesamten Lochmaskenbaugruppe.
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Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Draufsicht einer
weiteren Ausführungsform einer Lochmaskenbaugruppe 58
gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung
gezeigt, die das bandartige Aufbringen der
Dämpfungsbeschichtungen illustriert. Die
Lochmaskenbaugruppe 58 enthält eine Folienlochmaske 60
mit einer großen Anzahl beabstandeter Öffnungen 62 über
ihre gesamte Oberfläche hinweg, wobei der Einfachheit
halber nur der obere Teil der Folienlochmaske 60 mit
den strahldurchlässigen Öffnungen gezeigt ist. Die
Lochmaskenbaugruppe 58 enthält ein erstes oberes und
zweites unteres Dämpfungsband oder -streifen 64 und 66.
Das obere und untere Dämpfungsband 64 und 66 können wie
oben beschrieben auf einer oder beiden Oberflächen der
Folienlochmaske 60 aufgebracht werden. Ähnlich werden
das obere und untere Dämpfungsband 64, 66 so auf die
Folienlochmaske 60 aufgebracht, daß die darin
befindlichen Folienöffnungen 62 in einem offenen
Zustand gehalten werden, um den Durchgang der
Elektronenstrahlen zu ermöglichen. Das obere und untere
Dämpfungsband 64, 66 erstrecken sich im wesentlichen
über die gesamte Breite der Folienlochmaske 60 und
können aus einer auf Glas basierenden Fritte oder einem
Schwermetall bestehen und werden wie bei den bereits
beschriebenen Ausführungsformen durch Aufsprühen oder
Vakuumablagerung aufgebracht.
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Fig. 3 zeigt außerdem gestrichelt ein drittes
und viertes Seiten-Dämpfungsband 68 und 70, die
zusammen mit oder anstatt dem oben beschriebenen ersten
und zweiten oberen und unteren Dämpfungsband 64 und 66
verwendet werden können. Das dritte und vierte
Seitenband 68, 70 sind neben entsprechenden seitlichen
Rändern der Folienlochmaske 60 angeordnet und sind
allgemein parallel angeordnet. Das dritte und vierte
Seitenband 68, 70 können dieselbe Zusammensetzung
aufweisen und können auf dieselbe Weise auf die
Folienlochmaske 60 aufgebracht werden wie das bereits
beschriebene erste obere und zweite untere
Dämpfungsband 64 und 66. Bei beiden in Fig. 3 gezeigten
Ausführungsformen dämpfen die parallelen, beabstandeten
Bänder Vibrationen der Folienlochmaske 60, um deren
Folienöffnungen 62 in Deckung mit den
Leuchtstoffelementen in dem Leuchtstoffschirm zu
halten, der der Einfachheit halber in der Figur nicht
gezeigt ist. Bei einer Ausführungsform sind die
erwähnten Bänder 12,5 mm (¹/&sub2; Zoll) breit und liegen in
einem Abstand von ungefähr 25 mm (1 Zoll) von einem
angrenzenden Rand der Lochmaske 60.
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Somit wurde eine Lochmaskendämpfungsanordnung
gezeigt, die eine Dämpfungsbeschichtung enthält, die
auf eine oder beide Oberflächen einer mit Öffnungen
versehenen Lochmaske zur Verwendung in einer Farb-CRT
aufgebracht wird und Vibrationen der Lochmaske dämpft,
um deren Folienöffnungen in Deckung mit
Leuchtstoffelementen auf dem Schirmträger der CRT zu
halten. Die Dämpfungsbeschichtung kann durch Aufsprühen
oder Vakuumablagerung in Form einer Mehrzahl
beabstandeter Bänder oder Streifen aufgebracht werden,
die sich im wesentlichen entweder über die gesamte
Breite oder Höhe der Lochmaske hinweg erstrecken. Die
Dämpfungsbeschichtung besteht aus einem Material mit
einem höheren Elastizitätsmodul als die
Folienlochmaske, wie zum Beispiel aus einer auf Glas
basierenden Fritte oder einem Schwermetall wie zum
Beispiel Wolfram oder Molybdän.
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Obwohl bestimmte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden,
wird Fachleuten offensichtlich sein, daß Änderungen und
Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem
Schutzbereich der Anprüche abzuweichen. Deshalb ist das
Ziel der angefügten Ansprüche, alle solchen Änderungen
und Modifikationen abzudecken, die in diesen wahren
Schutzbereich fallen. Die in der obigen Beschreibung
und in den beigefügten Zeichnungen vorgebrachten
Sachverhalte werden nicht als Einschränkung, sondern
lediglich als Beispiel dargeboten. Die Erfindung soll
innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche
definiert werden.