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Die vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit Schattenmasken mit
schlitzförmigen Öffnungen, wobei die Öffnungen in Spalten ausgerichtet sind und die
Öffnungen in jeder Spalte durch Verbindungsstege in der Maske getrennt sind, und
insbesondere eine derartige Röhre, in der die Maske leicht gekrümmte obere und untere
Begrenzungslinien des mit Öffnungen versehenen Teils aufweist und der Schirm im
Betrieb ein verringertes Störmuster aufweist, das allgemein mit "Moire" bezeichnet
wird.
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Die größte Anzahl von derzeit im Gebrauch befindlichen Farbbildröhren hat
zeilenförmige Bildschirme und Schattenmasken mit schlitzförmigen Öffnungen. Die
Öffnungen sind in Spalten ausgerichtet, und die aneinandergrenzenden Öffnungen in
jeder Spalte sind durch Rippen oder Verbindungsstege in der Maske voneinander
getrennt. Derartige Verbindungsstege sind im wesentlichen deshalb in der Maske
vorgesehen, um ihre Formbeständigkeit aufrechtzuerhalten, wenn sie in eine
Karlottenform gebracht wird, die im wesentlichen parallel zu der Form der Innenseite der
Schirmträgerplatte der Röhre verläuft. Die Verbindungsstege in der Spalte sind in
einer Längsrichtung der Spalte (vertikale Richtung) gegenüber den
Verbindungsstegen in den unmittelbar angrenzenden Spalten versetzt. Aufgrund des Musters der
Öffnungen und der Verbindungsstege sind die unteren Begrenzungslinien der
Anordnung von Öffnungen etwas gezackt. Einige Spalten der Öffnungen enden mit den
Verbindungsstegen in der Nähe der Begrenzungslinie, während andere Spalten mit
den Öffnungen an der Begrenzungslinie enden. Wenn ein Bildschirm unter
Anwendung einer derartigen Maske als eine Fotomaske geformt wird, hat der resultierende
Bildschirm ebenfalls gezackte obere und untere Begrenzungslinien. Derartige
gezackte Begrenzungslinien sind ästhetisch unerwünscht.
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Eine Lösung zum Erzeugen von Bildschirmen mit glatten Begrenzungslinien ist
beschrieben in der US-PS 4 300 070, ausgegeben an R.H. Godfrey et al. am
10. November 1981. In dieser Patentschrift wird die Begrenzungslinie der Anordnung
von Öffnungen durch ein kompliziertes Verfahren mit einer Verlängerung und einer
Verkürzung der Schritthöhen der letzten beiden Öffnungen in jeder Spalte geglättet.
Das Verfahren macht die Begrenzungslinie geometrisch glatt und die Lichtausbeute
an den Begrenzungslinien des Schirms gleichmäßiger. Jedoch wurde dieses
Verfahren zur Anwendung bei Masken mit einer konstanten Schritthöhe der
Verbindungsstege und einer projizierten geraden Zeilenbegrenzung auf dem Bildschirm
angewendet.
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Eine andere Lösung zur Beseitigung der gezackten Bildschirm-Begrenzungslinien
zur Anwendung bei einer Maske mit gekrümmten oberen und unteren
Begrenzungslinien ist beschrieben in der US-PS 4 631 440, ausgegeben an J.D. Robbins am
23.Dezember 1986. In diesem Patent werden die oberen und unteren
Begrenzungslinien dadurch geglättet, indem die vertikale Schritthöhe von Spalte zu Spalte
geändert wird, während die Anzahl an Öffnungen je Spalte und die Schritthöhe in jeder
einzelnen Spalte konstant gehalten wird.
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Änderungen in der Schritthöhe der Öffnungen in einer Maske haben eine Wirkung
auf eine Erscheinung, die mit "Moire" bezeichnet wird. Wenn Elektronenstrahlen auf
die Schattenmaske auftreffen, sperren die Verbindungsstege Teile der Stahlen ab
und verursachen dadurch Schatten auf dem Bildschirm unmittelbar hinter den
Verbindungsstegen. Wenn die Elektronenstrahlen wiederholt in einer Richtung
senkrecht zu den Spalten der Öffnungen (horizontale Richtung) abgelenkt werden,
erzeugen sie eine Reihe von hellen und dunklen horizontalen Linien auf dem Schirm.
Diese hellen und dunklen horizontalen Linien wirken auf die durch die
Verbindungsstege gebildeten Schatten, erzeugen hellere und dunklere Bereiche und bewirken
ein Wellenmuster auf dem Schirm, das als Moire-Muster bezeichnet wird. Ein
derartiges Moire-Muster beeinträchtigt beträchtlich die Qualität in dem Aussehen der auf
dem Schirm wiedergegebenen Bilder. Wenn somit die Schritthöhe der
Verbindungsstege geändert wird, ist es höchst erwünscht, eine derartige Schritthöhe zu wählen,
die das Moire-Muster minimiert.
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Es wurden viele Lösungen vorgeschlagen, um das Moire-Problem zu verringern. Die
meisten dieser Lösungen enthalten eine neue Anordnung der Stellen der
Verbindungsstege in einer Maske, um die Möglichkeit zu verringern, daß der
Elektronenstrahl Zeilen abtastet, die sich mit den Schatten der Verbindungsstege stören.
Wenngleich viele dieser Lösungen für die Verringerung des Moire erfolgreich
eingesetzt wurden, sind sie häufig unverträglich mit dem Wunsch, glatte, sauber
aussehende obere und untere Schirm-Begrenzungslinien zu erhalten. Daher besteht
nunmehr ein Bedarf für ein Muster für eine Anordnung von Öffnungen bei einer
Schattenmaske, das glatte, sauber aussehende obere und untere Schirm-
Begrenzungslinien liefert und gleichzeitig Moire-Muster auf dem Bildschirm
verringert.
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Die Farbbildröhre gemäß der Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Diese
verbesserte Farbbildröhre enthält eine Schattenmaske, die in der Röhre in einem Abstand
zu einem Bildschirm der Röhre angeordnet ist. Die Maske hat einen
rechteckförmigen Umfang mit zwei langen Seiten und zwei kurzen Seiten. Eine Hauptachse läuft
durch die Mitte der Maske und parallel zu deren langen Seiten, und eine
Nebenachse läuft durch die Mitte der Maske und parallel zu deren kurzen Seiten. Die Maske
enthält eine Anordnung von Öffnungen mit schlitzförmigen Öffnungen, die in Spalten
ausgerichtet sind, die im wesentlichen parallel zu der Nebenachse verlaufen und an
der Begrenzungslinie der Anordnung der Öffnungen enden. Aneinandergrenzende
Öffnungen in jeder Spalte sind durch Verbindungsstege in der Maske voneinander
getrennt. Die Verbindungsstege in einer Spalte sind in der Längsrichtung, parallel zu
der Nebenachse, gegenüber den Verbindungsstegen in jeder angrenzenden Spalte
versetzt. Der Abstand von Verbindungssteg zu Verbindungssteg in einer Spalte ist
die Schritthöhe des Verbindungssteges an einer bestimmten Stelle der Maske. Die
Verbesserung enthält einen ersten Satz von Spalten, der jede zweite Spalte enthält,
mit Endöffnungen mit voller Länge wenigstens an dem Ende der Spalte und einen
zweiten Satz von Spalten, der jede andere Spalte enthält, die nicht in dem ersten
Satz liegt, und mit Endöffnungen mit einem Teil der vollen Länge der Öffnungen
wenigstens an einem Ende der Maske. Die Endöffnungen aller Spalten mit Öffnungen
enden an leicht gekrümmten Begrenzungslinien. Die Schritthöhe der Spalten nimmt
von der Mitte der Maske zu deren kurzen Seiten hin ab, und die Schritthöhe der
Verbindungsstege ändert sich entlang jeder Spalte von der Mitte der Maske zu
deren langen Seiten hin.
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In der Zeichnung zeigen:
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Fig. 1 eine Seitenansicht in einem Axialschnitt einer die vorliegende Erfindung
enthaltenden Farbbildröhre,
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Fig. 2 eine Vorderansicht einer Maskenrahmen-Anordnung der Röhre von Fig. 1,
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Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines kleinen Teils einer Schattenmaske der Röhre
von Fig. 1,
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Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Schattenmaske bei einem Rechteck
4 von Fig. 2 und
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Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Schattenmaske bei dem Rechteck 5
von Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt eine Rechteck-Farbbildröhre 10 mit einem Glasgehäuse 11 mit einer
rechteckförmigen Schirmträgerplatte 12 und einem röhrenförmigen Hals 14, der mit
einem rechteckförmigen Trichter 15 verbunden ist. Der Trichter 15 enthält einen
(nicht dargestellten) inneren leitenden Belag, der sich von einem Anodenanschluß
16 bis zu dem Hals 14 erstreckt. Die Platte 12 enthält eine Schirmträgerplatte 18 und
einen umlaufenden Flansch oder Seitenwand 20, die mit dem Trichter 15 über eine
Glasschmelze 17 verbunden ist. Ein Dreifarben-Phosphorschirm 22 liegt auf der
Innenfläche der Schirmträgerplatte 18. Der Bildschirm 22 ist ein zeilenförmiger Schirm,
bei dem die Phosphorzeilen in Dreiergruppen angeordnet sind und jede
Dreiergruppe eine Phosphorzeile jeder der drei Farben enthält. Eine mit vielen Öffnungen
versehene Farbauswahlelektrode oder Schattenmaske 24 ist durch bekannte Mittel
lösbar in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 22 angeordnet. Eine
Elektronenkanone 26, in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien schematisch dargestellt, liegt
zentrisch innerhalb des Halses 14 und erzeugt und richtet drei Elektronenstrahlen
28 entlang konvergenten Wegen durch die Maske 24 auf den Schirm 22.
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Die Röhre gemäß Fig. 1 ist für eine Anwendung mit einer äußeren magnetischen
Ablenkeinheit vorgesehen, wie eine in der Nähe der Verbindung zwischen Trichter
und Hals dargestellte Ablenkeinheit 30. Im Betrieb unterwirft die Ablenkeinheit 30
die drei Strahlen 28 magnetischen Feldern, die eine horizontale und vertikale
Strahlablenkung in einem rechteckförmigen Raster über den Schirm 22 bewirken.
Die Ausgangsebene der Ablenkung (bei Ablenkung null) liegt etwa in der Mitte der
Ablenkeinheit 30. Aufgrund von Streufeldern erstreckt sich der Ablenkbereich der
Röhre axial von der Ablenkeinheit 30 bis in den Bereich der Kanone 26. Zur
Vereinfachung sind die wirklichen Verläufe der abgelenkten Strahlwege in dem
Ablenkbereich der Fig. 1 nicht dargestellt.
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Die Schattenmaske 24 bildet einen Teil einer Masken/Rahmen-Anordnung 32, die
außerdem einen umlaufenden Rahmen 34 enthält. Die Masken/Rahmen-Anordnung
32 ist in Fig. 1 innerhalb der Schirmträgerplatte 12 und in der Vorderansicht von
Fig. 2 dargestellt. Die Schattenmaske 24 enthält ein gekrümmtes, mit Öffnungen
versehenes Teil 25, ein nicht mit Öffnungen versehenes Begrenzungslinienteil 27,
das den mit Öffnungen versehenen Teil 25 umgibt, und ein Schürzenteil 29, das von
dem Begrenzungslinienteil 27 zurückgebogen ist und sich von dem Schirm 22 weg
erstreckt. Die Maske 24 ist in den Rahmen 34 eingeschoben, und das Schürzenteil
29 ist mit dem Rahmen 34 verschweißt.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, hat die Maske 24 eine Hauptachse X, die durch die Mitte
der Maske und parallel zu deren langen Seiten verläuft, und eine Nebenachse Y, die
durch die Mitte der Maske und parallel zu deren kurzen Seiten verläuft. Wie in Fig.
3 dargestellt, enthält die Maske 24 schlitzförmige Öffnungen 36, die in Spalten
ausgerichtet sind, die im wesentlichen parallel zu der Nebenachse Y verlaufen.
Aneinandergrenzende Öffnungen 36 in jeder Spalte sind durch Verbindungsstege 38 in
der Maske voneinander getrennt, wobei der Abstand jeweils zwischen der Mitte der
aneinandergrenzenden Verbindungsstege 38 in einer Spalte als die Schritthöhe av
der Verbindungsstege an einer bestimmten Stelle der Maske definiert ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Maske 24 ändert sich die Schritthöhe
der Verbindungsstege sowohl in Richtung der Hauptachse X als auch in Richtung
der Nebenachse Y, um sauber aussehende obere und untere
Schirmbegrenzungslinien und eine gute Moire-Eigenschaft über dem Schirm zu erzielen. Die Maske 24,
wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, enthält einen ersten Satz 40 von
Spalten mit Öffnungen, der jede zweite enthält, mit Endöffnungen 42 mit voller
Länge wenigstens an einem Ende der Spalte, und einen zweiten Satz von Spalten 44
mit Öffnungen, der jede zweite Spalte, die nicht in dem ersten Satz enthalten ist, und
wenigstens an einem Ende der Spalte Endöffnungen 4-6 mit einem Teil der Länge
der Öffnungen aufweist. Die Endöffnungen aller die Öffnungen enthaltenden Spalten
enden an leicht gekrümmten Begrenzungslinien 48. Die leicht gekrümmten
Begrenzungslinien 48 werden dadurch gebildet, daß die Schritthöhe der Verbindungsstege
der Spalten von der Mitte der Maske zu den kurzen Seiten der Maske allmählich
abnimmt, so daß die Schritthöhe der Verbindungsstege in dem in Fig. 5 dargestellten
Teil der Maske geringer ist als die Schritthöhe der Verbindungsstege in dem in Fig.
4 dargestellten Maskenteil. Da der Bereich des am schwersten wiegenden Moire an
den kurzen Seiten des Schirms liegt, wird die Schritthöhe der Verbindungsstege in
dem Bereich der kurzen Seite der Maske derart optimiert, daß dabei während des
Betriebs der Röhre das Moire minimiert wird. Wenn die Schritthöhe der
Verbindungsstege derart optimiert ist, ist eine zusätzliche Lösung erforderlich, das Moire in
den anderen Teilen des Bildschirms zu verringern. In der Maske 24 besteht diese
zusätzliche Lösung darin, daß die Schritthöhe der Verbindungsstege entlang jeder
Spalte von der Mitte der Maske zu den langen Seiten der Maske hin geändert wird.
Im allgemeinen ist diese Änderung der Schritthöhe der Verbindungsstege eine
allmähliche Zunahme in der Schritthöhe der Verbindungsstege von der Mitte zu jeder
langen Seite der Maske.
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Die Verbindungsstege in aufeinanderfolgenden Spalten liegen in leicht gekrümmten
Reihen auf einer nicht verformten flachen Maske. Wenn die flache Maske in eine
profilierte, in der Form angepaßte Maske geformt wird, liegen diese
Verbindungsstege im wesentlichen parallel zu den Abtastzeilen des Elektronenstrahls. Die
Nebenachse ohne jede Verbindungssteg-Reihe ist durch die folgende Gleichung
bestimmt:
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Y&sub0; = ΣiA(i) · 10P[row no.](i),
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wobei "Y&sub0;" der Abstand der Nebenachse von der Hauptachse X, "A(i)" ein Koeffizient
ist, der sich mit dem Röhrentyp ändert, "P" die Potenz von 10 darstellt, "row no." die
Anzahl von jeder Verbindungsstegreihe, gezählt von der Hauptachse X, und "i" eine
Zahl zwischen 1 und 8 ist. Die folgende Tabelle zeigt die Koeffizienten A(i) in
Millimetern und die Potenzwerte P für eine Röhre mit einem Bildschirm mit einem
Seitenverhältnis von 4/3 und einer Diagonalen von 48 cm (19 Zoll).
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Der vertikale Abstand "Y" jeder Verbindungsstegreihe zu der Hauptachse X bei
jedem Punkt außerhalb der Nebenachse ist durch die folgende Gleichung bestimmt:
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Y = Y&sub0; + YD,
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wobei YD = ΣnC(n) · 10P(Y&sub0;)j(X)k,
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und "n" eine Zahl zwischen 1 und 72, und "C(n)" ein Koeffizient, der sich mit dem
Bildröhrentyp ändert, "P" die Potenz von 10 darstellt, "X" der Abstand entlang der
Hauptachse ist und "j" und "k" Potenzen von Y&sub0; bzw. X sind und j und k sich
zwischen 1 und 5 ändern.
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Die folgende Tabelle zeigt die Koeffizienten C(n) in Millimetern, die Potenzwerte P,
die Potenzwerte j von Y&sub0; und die Potenzwerte k von X für eine Röhre mit einem
Seitenverhältnis von 4/3 und einer Bildschirmdiagonalen von 48 cm (19 Zoll).