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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Farb-Katodenstrahlröhre, die in einem Farbmonitor
oder in einem Farbfernseher enthalten ist, und insbesondere auf
eine Farb-Katodenstrahlröhre,
die das Auftreten eines Strahllandefehlers verringert, der durch
die Bewegung einer Lochmaskenstruktur verursacht wird, die sich
aus einem Anstieg der Temperatur in dem Gerät oder aus einem Anstieg der
Temperatur der Lochmaske ergibt, wenn der Farbmonitor oder der Farbfernseher
betrieben wird. Eine Farb-Katodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 ist aus JP-A-6222354 bekannt.
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Eine Farb-Katodenstrahlröhre enthält allgemein
einen Plattenabschnitt, d. h. einen Bildschirm, einen Halsabschnitt,
in dem eine Elektronenkanone untergebracht ist, und einen Trichterabschnitt,
der den Plattenabschnitt mit dem Halsabschnitt verbindet, wobei
in dem Trichterabschnitt eine Ablenkvorrichtung vorgesehen ist,
um einen von einer Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahl
auf einem Fluoreszenzschirm abzutasten, der auf der inneren Oberfläche der
Platte ausgebildet ist.
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1 ist
ein Diagramm, das schematisch die Struktur einer Katodenstrahlröhre zeigt,
wobei das Bezugszeichen 1 eine Platte, das Bezugszeichen 2 einen
Trichter, das Bezugszeichen 3 einen Halsabschnitt, das
Bezugszeichen 4 einen Fluoreszenzschirm (Schirm), das Bezugszeichen 5 eine
Lochmaskenstruktur, das Bezugszeichen 51 Plattenstifte, die
die Lochmaskenstruktur halten, das Bezugszeichen 6 eine
magnetische Abschirmung, das Bezugszeichen 7 Ablenkjoche,
das Bezugszeichen 8 einen Magneten zum Einstellen der Reinheit, das
Bezugszeichen 9 einen Magneten zum Einstellen der statischen
Bündelmittenkonvergenz,
das Bezugszeichen 10 einen Magneten zum Einstellen der
statischen Bündelseitenkonvergenz,
das Bezugszeichen 11 eine Elektronenkanone und das Bezugszeichen
B die Elektronenstrahlen bezeichnet.
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Die Elektronenstrahlen für R (rot),
G (grün) und
B (blau) werden durch die in dem Trichterabschnitt vorgesehene Ablenkvorrichtung
auf dem Weg von der Elektronenkanone zu dem Fluoreszenzschirm in
horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung abgelenkt, je nach
den Farben durch die in dem Plattenabschnitt angeordnete Lochmaske
ausgewählt
und treffen auf dem Fluoreszenzschirm auf, wodurch der Fluoreszenzschirm
Licht in verschiedenen Farben emittiert, so daß auf dem Fluoreszenzschirm
ein Bild ausgebildet wird.
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2 ist
ein Diagramm, das schematisch die Lochmaskenstruktur zeigt, die
eine Lochmaske 12 mit mehreren Elektronenstrahl-Durchlaßöffnungen zum
Auswählen
der Farben, einen Tragrahmen 13, der die Lochmaske 12 hält, und
Maskenfedern 14, die den Tragrahmen 13 in der
Platte halten, umfaßt.
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Die Lochmaskenstruktur 5 wird
dadurch gehalten, daß die
Maskenfeder-Haltebohrungen 141 mit den in der Platte ausgebildeten
Plattenstiften 51 verbunden sind. Außerdem sind die Maskenfeder-Haltebohrungen 141 an
einer vertikalen Achse oder an einer horizontalen Achse angeordnet,
die nahezu durch die Mitte der Lochmaskenstruktur 5 geht.
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Im allgemeinen ist die Lochmaske 12 aus
Invar (z. B. mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
von 6,9 × 10–6/°C) hergestellt,
ist der Tragrahmen 13 aus Stahl (z. B. mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
von 1,15 × 10–5/°C) hergestellt
und sind die Maskenfedern 14 aus rostfreiem Stahl (z. B.
mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten
von 1,04 × 10–5/°C) hergestellt.
Im folgenden bedeutet der Wärmeausdehnungskoeffizient
einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
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In diesem Fall unterdrückt selbst
die Lochmaske 12, die nahezu flach ist, das Doming der
Lochmaske mit dem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Invar. Um die Änderung
der Strahllandung im Fall einer Vollglanzanzeige mit der Zeit zu verringern,
sind außerdem
die Maskenfedern 14 häufig
aus einem einzigen Material ohne Bimetallfunktion hergestellt.
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Wenn die in dem Farbmonitor oder
in dem Farbfernseher (im folgenden als das Gerät bezeichnet) enthaltene Katodenstrahlröhre betrieben
wird, steigt die Temperatur in dem Gerät, das den Trichterabschnitt
und den Halsabschnitt enthält,
wegen der durch die Schaltungskomponenten in dem Gerät erzeugten
Wärmeenergie
allmählich
an, wobei sie ein Gleichgewicht erreicht. Da der Schirm der Platte
freiliegt, besitzt er eine Temperatur, die niedriger als die Temperatur
in dem Gerät
ist. Die durch die Schaltungskomponenten in dem Gerät erzeugte
Wärmeenergie
erhöht
die Temperatur in dem Gerät
und daraufhin die Temperatur des Trichters. Außerdem wird daraufhin durch
die Strahlungswärme
die Temperatur der inneren Abschirmung erhöht, was dazu führt, daß die Temperaturen
des Tragrahmens und der Maskenfedern ebenfalls erhöht werden.
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Die Temperatur, die die Katodenstrahlröhre umgibt,
ist in dem Plattenabschnitt niedriger als in dem Trichterabschnitt.
Außerdem
ist die Temperatur des Plattenabschnitts niedriger als die Temperatur des
Trichterabschnitts. Somit werden die Maskenfedern, die mit den in
der Platte verdeckten Plattenstiften verbunden sind, weniger als
der Tragrahmen erwärmt
und nicht um den gleichen Betrag thermisch ausgedehnt, wenn die
Maskenfedern und der Tragrahmen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen.
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Beispielsweise liegen ein Maskenfeder-Unterstützungspunkt 141 an
der kurzen Seite oder an der langen Seite der Lochmaskenstruktur
und ein Punkt 131 an dem Tragrahmen in dessen Nähe auf der
gleichen Geraden wie ein Maskenfeder-Unterstützungspunkt 141, der
dem obenerwähnten
Maskenfeder-Unterstützungspunkt 141 gegenüberliegt, und
ein Punkt 131 an dem Tragrahmen in dessen Nähe. Wenn
ihre Positionsbeziehung aufrechterhalten wird, wird die Lochmaske
nicht verspannt.
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Tatsächlich werden allerdings die
Maskenfedern und der Tragrahmen thermisch nicht um den gleichen
Betrag ausgedehnt, was dazu führt,
daß die Lochmaskenstruktur
verspannt wird. Die Verspannung in der Lochmaskenstruktur führt zu der
Strahllandeverschiebung, welche die Farbreinheit verschlechtert.
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3 zeigt
die Bewegungspfeile der Punkte 131 an dem Tragrahmen in
der Nähe
der Maskenfeder-Unterstützungspunkte 141 in
der Vierstift-Lochmaskenstruktur, in der die Maskenfedern einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen, der nahezu gleich dem des Tragrahmens ist, d. h., in dem
der Betrag der Wärmeausdehnung
der Maskenfedern kleiner als der Betrag der Wärmeausdehnung des Tragrahmens
ist.
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Wie oben beschrieben wurde, wird
die Bewegung der Punkte 131 an dem Tragrahmen in der Nähe der Maskenfeder-Unterstützungspunkte 141 durch
den Unterschied der Wärmeausdehnung
zwischen den Maskenfedern 14 und dem Tragrahmen 13 im
Ergebnis eines Steigens der Temperatur in dem Gerät verursacht.
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In der Vierstift-Lochmaskenstruktur
bewegen sich die Punkte 131 in den Richtungen der Pfeile;
d. h., die Lochmaske als Ganzes empfängt eine Drehkraft.
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4 ist
ein Diagramm, das die Bewegung der Punkte 131 an dem Tragrahmen
in der Nähe
der Maskenfeder-Unterstützungspunkte 141 einer
Dreistift-Lochmaskenstruktur zeigt, wenn die Wärmeausdehnung der Maskenfedern
kleiner als die Wärmeausdehnung
des Tragrahmens ist, in dem sich die Punkte 131 in Richtung
der Pfeile bewegen. Somit bewegen sich die Punkte 131 in
der Dreistift-Lochmaskenstruktur in den Richtungen der Pfeile, wobei die
Kraft im rechten oberen Eckabschnitt der Lochmaske konzentriert
ist.
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5 zeigt
die Richtungen der Verschiebung der Elektronenstrahllandung, die
auftritt, wenn eine Katodenstrahlröhre, die die in 4 gezeigte Dreistift-Lochmaskenstruktur
verwendet, in den Farbfernseher eingebaut ist.
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Im allgemeinen werden die Maskenfedern und
der Tragrahmen unter Berücksichtigung
der Wärmeenergie,
die erzeugt wird, wenn die Elektronenstrahlen auf die Lochmaske
auftreffen, jedoch ohne Berücksichtigung
der durch die Schaltungskomponenten in dem Gerät erzeugten Wärmeenergie
konstruiert.
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Insbesondere ist die Struktur des
Fluoreszenzschirms in einer Farbanzeigeröhre, die für einen Farbmonitor verwendet
wird, vom Punkttyp, wobei sie ein schärferes Problem in bezug auf
die Farbreinheit enthält
als die Fluoreszenzschirmstruktur vom Schlitztyp.
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Außerdem wird dies zu einem ernsteren
Problem in einer hochaufgelösten
Farbanzeigeröhre,
in der die Lochmaske zur Bestimmung der Punktschrittweite des Fluoreszenzschirms
eine Lochschrittweite besitzt, die kleiner als 0,31 mm ist.
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Außerdem muß in der Farbanzeigeröhre die Anzahl
der horizontalen Abtastzeilen erhöht werden. Somit steigt wegen
der Ablenkjoche die horizontale Ablenkfrequenz, wobei durch die
Schaltungskomponenten in den Ablenkjochen und in dem Gerät eine erhöhte Wärmemenge
erzeugt wird. Besonders deutlich wird das Problem der Wärmeerzeugung
in einer hochaufgelösten
Anzeige sichtbar, in der die Anzahl der horizontalen Abtastzeilen
1000 wesentlich übersteigt.
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Besonders ernst wird das obenerwähnte Problem
in einer hochaufgelösten
Farbanzeigeröhre.
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JP-A-6222354 offenbart eine Farb-Katodenstrahlröhre, die
eine Lochmaskenstruktur enthält,
die eine Lochmaske, einen Tragrahmen zum Halten der Lochmaske sowie
Maskenfedern, die den Tragrahmen in einer Platte halten, umfaßt, wobei
die Lochmaske aus Invar hergestellt ist und wobei wenigstens einer
der Unterstützungspunkte,
an denen die Maskenfedern die Platte halten, in der Nähe der Mitte
einer Seite angeordnet ist, an der die Maskenfedern angeordnet sind.
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Auch hier sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Rahmens und der Federn beträchtlich verschieden
(d. h. 1,1 × 10–5/°C für den Rahmen
und 5 × 10–6/°C für die Feder),
d. h., der Wärmeausdehnungskoeffizient
des Rahmens ist mehr als doppelt so groß wie der der Feder. Dies führt zu einer
unerwünschten
Verspannung der Ausrichtung der Maske in bezug auf die Ablenkvorrichtung.
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Unter Verwendung einer Lochmaskenstruktur,
in der die Maskenfedern einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzen, der von 1,2 mal bis 2,0 mal so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des
Tragrahmens ist, kann der Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung
der Maskenfeder und der Wärmeausdehnung
des Tragrahmens unterdrückt werden,
was die Verschlechterung der Farbreinheit, die durch eine Strahllandeverschiebung
verursacht wird, die sich aus dem Unterschied zwischen der Wärmeausdehnung
der Maskenfedern und der Wärmeausdehnung
des Tragrahmens ergibt, verhindert, so daß eine Farb-Katodenstrahlröhre geschaffen werden
kann, die die Farbreinheit stabil aufrechterhält, ohne daß sie durch eine Änderung
der Temperatur im Gerät
beeinflußt
wird.
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[Kurzbeschreibung der Zeichnung]
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1 ist
eine Schnittansicht einer Katodenstrahlröhre;
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2 ist
ein Diagramm, das schematisch eine Lochmaskenstruktur zeigt;
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3 ist
ein Diagramm, das die Bewegung der Punkte an dem Tragrahmen in der
Nähe der
Maskenfeder-Unterstützungspunkte
in einer herkömmlichen
Vierstift-Lochmaskenstruktur zeigt, in der der Wärmeausdehnungskoeffizient der
Maskenfedern nahezu der gleiche wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des
Tragrahmens ist;
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4 ist
ein Diagramm, das die Bewegung der Punkte an dem Tragrahmen in der
Nähe der
Maskenfeder-Unterstützungspunkte
in einer herkömmlichen
Dreistift-Lochmaske zeigt, in der der Wärmeausdehnungskoeffizient der
Maskenfedern nahezu der gleiche wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des
Tragrahmens ist;
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5 ist
ein Diagramm, das die Richtungen der Strahllandeverschiebung in
einer Katodenstrahlröhre,
die eine herkömmliche – Dreistift-Lochmaskenstruktur
verwendet, zeigt, in der der Wärmeausdehnungskoeffizient
der Maskenfedern nahezu der gleiche wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Tragrahmens
ist;
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6 ist
ein Diagramm zum Vergleich einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit einem herkömmlichen
Beispiel;
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7 ist
ein Diagramm zum Vergleich des Strahlverschiebungsbetrags der Dreistift-Lochmaskenstruktur
der Ausführungsform
der Erfindung mit dem des herkömmlichen
Beispiels mit dem Zeitablauf; und
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8 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strahlverschiebungsbetrag
und dem Verhältnis
des Warmeausdehnungskoeffizienten der Maskenfedern zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Tragrahmens zeigt.
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[Beste Ausführungsart
der Erfindung]
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6 ist
eine Tabelle zum Vergleich einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung mit einem herkömmlichen
Beispiel. In der vorliegenden Erfindung ist eine Lochmaske 12 aus
Invar (Wärmeausdehnungskoeffizient
6,9 × 10–6/°C) und ein
Tragrahmen 13 aus Stahl (Wärmeausdehnungskoeffizient 1,15 × 10–5/°C) hergestellt
und sind die Maskenfedern 14 aus rostfreiem Stahl (Wärmeausdehnungskoeffizient
1,73 × 10–5/°C) hergestellt.
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Wegen der Verwendung der Lochmaske 12 dieser
Ausführungsform,
die unter Verwendung der obenerwähnten
Materialien gebildet ist, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient (1,73 × 10–5/°C) der Maskenfedern 14,
wenn die Temperatur des Tragrahmens wegen eines Temperaturanstiegs
in dem Gerät stark
erhöht
wird, während
die Temperatur der Maskenfedern wenig erhöht wird, 1,5 mal so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient
(1,15 × 10–5/°C) des Tragrahmens 13.
Somit ist der Unterschied des Wärmeausdehnungsbetrags
zwischen den Maskenfedern 14 und dem Tragrahmen 13 klein.
Die durch den Temperaturanstieg in dem Gerät verursachte Bewegung der
Punkte 131 an dem Tragrahmen 13 in der Nähe der Unterstützungspunkte 141 der
Maskenfedern 14, welche die Farb-Katodenstrahlröhre in der Platte
halten, wird von der Wärmeausdehnung
der Maskenfedern aufgehoben.
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Der Bewegungsbetrag der Lochmaske,
die an den Tragrahmen geschweißt
ist, sinkt mit sinkendem Bewegungsbetrag des Tragrahmens, wobei
die Strahllandeverschiebung ebenfalls sinkt.
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7 zeigt
die Strahllandecharakteristik, wenn die vorliegende Er findung auf
die Lochmaskenstruktur mit Dreistiftfedern angewendet wird und wenn
die Lochmaskenstruktur in einer 36-cm-Farbanzeigeröhre verwendet
wird, wobei die Anzeigeröhre
in dem Gerät
enthalten betrieben wird, wobei sie die herkömmliche Strahllandecharakteristik
im Vergleich zu der Strahllandecharakteristik der vorliegenden Erfindung
zeigt. In 7 stellt die
Ordinate die Verschiebung des Elektronenstrahls in μm dar, während die
Abszisse die vergangene Zeit in Minuten darstellt. Die Linie 15 stellt
den Bewegungsbetrag eines Strahls in der linken unteren Ecke der
Platte unter Verwendung der herkömmlichen
Farb-Anzeigeröhre
dar, während
die Linie 16 den Bewegungsbetrag eines Strahls in der linken
unteren Ecke der Platte unter Verwendung der Farb-Anzeigeröhre der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wenn die Anzeigeröhre eingebaut
in das Gerät
betrieben wird, erreicht die Temperatur in dem Gerät ein Gleichgewicht
von 50 °C.
Die Temperatur in dem Gerät
wird im Oberteil des Trichters gemessen.
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Durch Ausführen der vorliegenden Erfindung kann
der Änderungsbetrag
der Strahllandung nach dem Betrieb während 100 Minuten von 17 μm auf 5 μm stark gesenkt
werden. Das heiß,
der Änderungsbetrag
der Strahllandung kann an den Umfängen des Plattenschirms gesenkt
werden.
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In der obenerwähnten Ausführungsform wurden die Maskenfedern 14 aus
rostfreiem Stahl hergestellt. In allgemeinen Farb-Katodenstrahlröhren bestehen
die Maskenfedern 14 aber häufig aus einem Bimetall, um
das sogenannte Doming zu behandeln. Im Fall der Bimetallfedern ist
der äquivalente
Wärmeausdehnungskoeffizient
der Federn ein Mittelwert der Wärmeausdehnungskoeffizienten
der zwei Metalle.
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8 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Bewegungsbetrag des
Strahls, der Temperatur und dem Verhältnis des Wärmeausdehnungskoeffizienten
der Maskenfedern zu dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Tragrahmens zeigt.
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Es wurde angenommen, daß die Umgebungstemperatur
40°C beträgt, was
eine hohe Temperatur ist, und 0°C
beträgt,
was eine niedrige Temperatur ist, wobei der Temperaturunterschied
zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Gerätes 25°C betrug,
d. h. der Temperaturunterschied zwischen dem Umfang der Platte und
dem Umfang des Trichters 25°C
betrug. In 8 stellt
die Linie 17 die Beziehung zwischen dem Verhältnis der
Wärmeausdehnungskoeffizienten
und dem Strahlverschiebungsbetrag in einem Fall dar, in dem die
Umgebungstemperatur hoch ist und zwischen dem Inneren des Gerätes und
dem Äußeren des
Gerätes
kein Temperaturunterschied besteht, während die Linie 18 die
Beziehung in einem Fall darstellt, in dem die Umgebungstemperatur
niedrig ist und kein Temperaturunterschied zwischen dem Inneren
des Gerätes
und dem Äußeren des
Gerätes
besteht, die Linie 19 die Beziehung in einem Fall darstelt,
in dem die Umgebungstemperatur niedrig ist und der Temperaturunterschied
zwischen dem Inneren des Gerätes
und dem Äußeren des
Gerätes
25 °C beträgt und die
Linie 20 die Beziehung in einem Fall darstellt, in dem die
Umgebungstemperatur hoch ist und der Temperaturunterschied zwischen
dem Inneren des Gerätes und
dem Äußeren des
Gerätes
25 °C beträgt. Der Meßpunkt liegt
in einem Oberteil in der Mitte der Platte, wobei eine Rechtsverschiebung über den
Meßpunkt
hinaus als positive (+) Bewegung betrachtet wird, während eine
Linksverschiebung als negative (-) Bewegung betrachtet wird.
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Wenn das Verhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizienten
1,0 ist, ist die Umgebungstemperatur der gesamten Katodenstrahlröhre, wenn
es keinen Temperaturunterschied zwischen dem Äußeren des Gerätes und
dem Inneren des Gerätes
gibt, unabhängig
davon, ob die Umgebungstemperatur hoch oder niedrig ist, gleichförmig, wobei
der Strahlverschiebungsbetrag 0 μm
ist. Wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist und es zwischen dem
Umfang der Platte und dem Umfang des Trichters einen Temperaturunterschied
gibt oder wenn die Umgebungstemperatur hoch ist und es zwischen
dem Umfang der Platte und dem Umfang des Trichters einen Temperaturunterschied
gibt, beträgt
der Strahlverschiebungsbetrag 25 μm.
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Wenn das Verhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizienten
2,0 ist und wenn es keinen Temperaturunterschied zwischen dem Äußeren des
Gerätes
und dem Inneren des Gerätes
gibt, ist der Strahlverschiebungsbetrag des Strahls –10 μm, wenn die
Umgebungstemperatur hoch ist, und 10 μm, wenn die Umgebungstemperatur
niedrig ist. Wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist und es einen
Temperaturunterschied zwischen dem Umfang der Platte und dem Umfang
des Trichters gibt, ist der Strahlverschiebungsbetrag 0 μm. Wenn die
Umgebungstemperatur hoch ist und es einen Temperaturunterschied
zwischen dem Umfang der Platte und dem Umfang des Trichters gibt,
ist der Strahlverschiebungsbetrag –20 μm.
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Wenn der zulässige Bereich des Verschiebungsbetrags
der Strahllandung vom visuellen Gesichtspunkt her als ±20 μm bestimmt
ist, beträgt
das Verhältnis
der Wärmeausdehnungskoeffizienten
von 1,2 bis 2,0.
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Außerdem ist der Verschiebungsbetrag
der Strahllandung ±7 μm, d. h.
ein Minimalbetrag, wenn das Verhältnis
der Wärmeausdehnungskoeffizienten 1,71
ist.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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Wie oben beschrieben wurde, ist die Farb-Katodenstrahlröhre der
vorliegenden Erfindung in einem Farbmonitor oder in einem Farbfernseher enthalten
und so beschaffen, daß sie
unter den Bedingungen verwendet werden kann, daß die Temperatur in dem Farbmonitor
oder in dem Farbfernseher ansteigt oder daß ein Temperaturunterschied
zwischen dem Maskenrahmen und den Maskenfedern auftritt.