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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Kathodenstrahlröhre,
wie zum Beispiel eine Farbbildröhre
oder dergleichen.
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Eine Farbkathodenstrahlröhre weist
im allgemeinen einen Vakuumkolben mit einer aus Glas gefertigten
Frontplatte mit einem im wesentlichen rechteckigen Anzeigeabschnitt,
einem aus Glas gefertigten Trichter, der mit der Frontplatte zusammengefügt ist,
und einem mit dem Trichter zusammengefügten, zylindrischen, aus Glas
gefertigtem Hals auf. Eine Elektronenkanone, welche drei Elektronenstrahlen
emittiert, ist im Hals vorgesehen. Ein Ablenkjoch ist an der Außenseite
des Vakuumkolbens so angebracht, dass es vom Außenumfang des Halses zum Außenumfang
des Trichters eine Brücke
bildet. Der Trichter hat einen Abschnitt geringern Durchmessers,
der sich von dem an einem Ende des Ablenkjochs angefügten Verbindungsabschnitt erstreckt,
der ein sogenannter Joch-Anbringungsabschnitt ist.
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An der Innenfläche der Frontplatte ist ein
Leuchstoffschirm mit punktartigen oder streifenartigen Leuchststoffschichten
ausgebildet, welche in blau, grün
und rot ausstrahlen. In dem Vakuumkolben ist eine dem Leuchstoffschirm
gegenüberliegende
Lochmaske vorgesehen, und eine Anzahl von Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen
sind in der Lochmaske ausgebildet.
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Bei der Farbkathodenstrahlröhre werden
von der Elektronenkanone emittierte Elektronenstrahlen in der Horizontal-
und Vertikalrichtung durch horizontale und vertikale Ablenkmagnetfelder
abgelenkt, die von dem Ablenkjoch erzeugt werden, und tasten den
Leuchtstoffschirm durch die Schattenmaske horizontal und vertikal
ab, wodurch ein Farbbild angezeigt wird.
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Farbkathodenstrahlröhren eines
selbst konvergierenden In-line-Typs sind als eine Art von Farbkathodenstrahlröhre nach
obiger Beschreibung weit verbreitet gewesen. Bei dieser Art von
Farbkathodenstrahlröhre wird
die Elektronenkanone als Elektronenkanone vom In-line-Typ gebildet,
welche drei Elektronenstrahlen emittiert, die auf der gleichen horizontalen
Ebene angeordnet sind. Ferner werden drei Inline-Elektronenstrahlen,
die von der Ehektronenkanone emittiert wurden, durch ein horizontales
Ablenkmagnetfeld eines Nadelkissen-Typs abgelenkt, welches von dem
Ablenkjoch erzeugt wird, und ein vertikales Ablenkmagnetfeld eines Tonnen-
bzw. Fass-Typs, wodurch die drei Elektronenstrahlen, die in-line über dem
Bildschirm angeordnet sind, konvergieren, ohne irgendwelche speziellen
Korrekturmittel zu erfordern.
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Da bei dieser Farbkathodenstrahlröhre das
Ablenkjoch eine Quelle ist, welche viel Energie verbraucht, ist
es wichtig, den Energieverbrauch des Ablenkjoch zu reduzieren; um
den Energieverbrauch der gesamten Farbkathodenstrahlröhre zu verringern.
Um die Luminanz des Bildschirms zu erhöhen, muss speziell die Kathodenspannung,
die schließlich
die Elektronenstrahlen beschleunigt, erhöht werden. Außerdem muss
die Ablenkfrequenz erhöht
werden, um OA-Geräten
wie einem PC (Personal Computer) mit hoher Auflösung HD (High Definition) und
dergleichen zu entsprechen, und führt zu einer Zunahme der Ablenkenergie.
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Inzwischen sind für OA-Vorrichtungen, wie zum
Beispiel einen PC und dergleichen, die durch eine Bedienungsperson
in Nähe
einer Kathodenstrahlröhre
betätigt
werden, Vorschriften bezüglich
eines entweichenden Magnetfelds, das aus dem Ablenkjoch von der
Kathodenstrahlröhre
nach außen
entweicht, verschärft
worden. Als Maßnahme
zum Reduzieren des Entweichens bzw. Leckens des Magnetfeldes aus
dem Ablenkjoch gab es ein allgemein bekanntes Verfahren des Hinzufügens einer
Kompensationsspule. Durch dieses Hinzufügen einer Kompensationsspule
wurde jedoch der Energieverbrauch des PC entsprechend erhöht.
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Um die Ablenkenergie und das Leck-Magnetfeld
zu reduzieren, muss im allgemeinen der Halsdurchmesser der Kathodenstrahlröhre sowie
der Außendurchmesser
des Jochanbringungsabschnitts des Trichters, an dem ein Ablenkjoch
angebracht ist, verringert werden, so dass der wirksame Bereich
von Ablenkmagnetfeldern reduziert wird; und die Ablenkmagnetfelder
effizient auf Elektronenstrahlen einwirken.
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In einer Kathodenstrahlröhre verlaufen
jedoch die Elektronenstrahlen nahe der Innenfläche des Jochanbringungsabschnitts
des Trichters. Falls der Halsdurchmesser und der Außendurchmesser
des Jochanbringungsabschnitts noch weiter reduziert werden, kollidieren
daher Elektronenstrahlen, die zu Eckabschnitten des Leuchtstoffschirms
mit einem maximalen Ablenkwinkel abgelenkt werden, in die Innenwand
des Jochanbringungsabschnitts, so dass Bereich, in die Elektronenstrahlen
nicht kollidieren, am Leuchtstoffschirm erzeugt werden. Es ist daher
schwierig, die Ablenkenergie durch Verringern des Halsdurchmessers
oder des Außendurchmessers
des Jochanbringungsabschnitts noch mehr zu reduzieren.
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Falls Elektronenstrahlen weiter in
einen Abschnitt der Innenwand des Jochanbringungsabschnitts kollidieren
gelassen werden, nimmt die Temperatur dieses Abschnitts zu, so dass
den Trichter bildendes Glas geschmolzen wird, was ein Risiko der
Implosion des Vakuumkolbens ergibt.
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Als Maßnahme zur Lösung dieser
Probleme nach obiger Beschreibung offenbart die japanische Patentanmeldung
KOKOKU Veröffentlichungsnummer
48-34349 (entsprechend dem US Patent Nr. 3 731 129), dass der Jochanbringungsabschnitt
des Trichters, an dem ein Ablenkjoch angebracht ist, in einer Form
ausgebildet ist, dessen laterale Querschnitte sich allmählich von
einer kreisförmigen
Form auf der Halsseite zu einer im wesentlichen rechteckigen Form
auf der Frontplattenseite verändern,
das heisst, dass sie in pyramidenartiger Form ausgebildet sind.
Dieser Aufbau basiert auf einer Idee, dass der Elektronenstrahl-Durchgangsbereich
innerhalb des Jochanbringungsabschnitts eine im wesentliche rechteckige
Form aufweist, wenn ein rechteckiges Raster auf den Leuchtstoffschirm
gezeichnet ist.
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Falls der Jochanbringungsabschnitt
des Trichters so in einer pyramidenartigen Form ausgebildet ist, kann
der Durchmesser des an der Außenseite
des Anbringungsabschnitts befestigen Ablenkjochs in Richtungen der
Langachse (oder Horizontalachse: H-Achse) und der Kurzachse (oder
Vertikalachse: V-Rchse) reduziert werden. Deshalb werden horizontale
und vertikale Ablenkspulen des Ablenkjochs so angeordnet, dass sie
sich nahe an den Elektronenstrahlen befinden, und die Elektronenstrahlen
werden wirksam abgelenkt. Infolgedessen kann die Ablenkenergie reduziert
werden.
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Da jedoch der laterale Querschnitt
des Jochanbringungsabschnitt, des Trichters rechteckig wird, um die
Ablenkenergie nach obiger Beschreibung wirksam zu reduzieren, werden
diejenigen Abschnitte des Jochanbringungsabschnitt, die nahe an
den Enden der Horizontalachse und den Enden der Vertikalachse liegen,
flach und können
leicht in der Röhrenachsenrichtung
infolge der Last des atmosphärischen
Drucks verformt werden. Daher verringert sich die Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens gegenüber
dem atmosphärischen
Druck, so dass Sicherheit verlorengeht.
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Es bestand eine starke Nachfrage
an der Verhinderung von Reflexion von Außenlicht auf der Oberfläche der
Frontplatte und aneiner einfachen Betrachtungsweise von Bildern,
und daher wurde eine Abflachung der Frontplatte erforderlich. Da
jedoch die Abflachung der Frontplatte eine Beeinträchtigung
der Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens mit sich bringt, ist es schwierig, eine ausreichende
Widerstandsfähigkeit
für die Sicherheit
aufrecht zu erhalten, falls der Trichter mit einem Jochanbringungsabschnitt
in Form einer pyramidenartigen Gestalt direkt nach obiger Beschreibung
verwendet wird.
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Aus den oben beschriebenen Gründen bestand
herkömmlicherweise
ein Problem darin, dass der Jochanbringungsabschnitt nicht so ausgebildet
werden kann, dass er rechteckig genug ist, um die Ablenkenergie
genügend
zu reduzieren, oder der in rechteckiger Form ausgebildete Jochablenkabschnitt
nicht auf eine flache Frontplatte angewandt werden kann. Mit herkömmlichen
Techniken ist es daher schwierig, eine Kathodenstrahlröhre herzustellen,
die sowohl eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber dematmosphärischen
Druck als auch eine genügende
Verringerung der Ablenkenergie erreicht.
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Was Techniken zum Ausbilden des Jochanbringungsabschnitts
zu einer pyramidenartigen Form betrifft, so stellte der Anmelder
ca. im Jahr 1970 zwei Serien her, von denen eine einen Ablenkwinkel
von 110° und
einen Halsdurchmesser von 36,5 mm bei Plattengrößen von Diagonallängen von
18", 20", 22" und 26" lieferte, und die
andere einen Ablenkwinkel von 110° und
einen Halsdurchmesser von 29,1 mm bei Plattengrößen von Diagonallängen von
16" und 20",. Damals war die
Außenfläche der
Platte im wesentlichen sphärisch
und der Krümmungsradius
betrug etwa das 1,7fache des effektiven Durchmessers des Bildschirms,
und die Frontplatte wurde auf eine 1R-Röhre angewandt. Was jedoch eine
Kathodenstrahlröhre
betrifft, bei der die Außenfläche der
Platte einen Krümmungsradius
aufweist, der das 2fache oder mehr des effektiven Durchmessers des
Bildschirms beträgt,
so war seine Beziehung zur Form des Jochanbringungsabschnitts bezüglich der
Widerstandsfähigkeit
des Kolbens nicht offensichtlich.
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um
das oben beschriebene Problem zu lösen, und ihre Aufgabe ist es,
eine Kathodenstrahlröhre
bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Ablenkenergie wirksam
zu reduzieren und den Anforderungen einer hohen Luminanz und einer
hochfrequenten Ablenkung zu genügen, während sie
eine ausreichende Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens gegenüber
dem atmosphärischen Druck
beibehält.
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Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst
eine Kathodenstrahlröhre
gemäß der vorliegenden
Erfindung: einen Vakuumkolben, der aus Glas gefertigt ist und eine
im wesentlichen rechteckige Platte mit einer Innenfläche, auf
der ein im wesentlichen rechteckiger Leuchtstoffschirm ausgebildet
ist, einen im wesentlichen zylindrischen. Hals, einen zwischen dem
Hals und der Platte verbundenen Trichter, der einen ersten Abschnitt auf
einer Seite der Platte sowie einen im wesentlichen viereckigen,
pyramidenstumpfartigen zweiten Abschnitt hat, der auf der Seite
des Halses positioniert ist, aufweist, wobei die Platte, der Trichter
und der Hals längs einer
Röhrenachse
angeordnet sind, eine im Hals angeordnete Elektronenkanone zum Emittieren
von Elektronenstrahlen auf den Leuchtstoffschirm, und ein Ablenkjoch,
das an einer Außenfläche des
Vakuumkolbens angebracht ist, um sich vom zweiten Abschnitt des
Trichters zum Hals zu erstrecken, und das eine Ablenkspule zum Ablenken
der von der Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahlen zum
Abtasten des Leuchtstoffschirms aufweist, wobei
ausgehend davon,
dass eine Röhrenachsenkoordinate
z in einer Richtung gegeben ist, in der die Leuchtstoffschirmseite
entlang der Röhrenachse
positiv ist, und dass ein Abstand zwischen der Röhrenachse und der Außenfläche des
Trichters dort, wo der Vakuumkolben entlang einer die Röhrenachse
einschließenden
Ebene geschnitten ist, r(z) beträgt,
der zweite Abschnitt des Trichters eine konvexe Form aufweist, die
zu der Röhrenachse
hin vorsteht und einen positiven Wert durch zweimaliges Differenzieren
von r(z) nach der Röhrenachsenkoordinate
(z) liefert, und ausgehend davon, dass eine Grenze zwischen dem
zweiten und ersten Abschnitt ein Wendepunkt ist, an dem der durch
zweimaliges Differenzieren von r(z) nach der Röhrenachsenkoordinate (z) gelieferte
Wert Null ist,
mindestens ein Querschnitt senkrecht zur Röhrenachse
in dem Bereich des zweiten Abschnitts, an dem das Ablenkjoch vorgesehen
ist, eine nicht-kreisförmige
Form aufweist, welche den Abstand von der Röhrenachse an einem Abschnitt
zwischen der Horizontalachse und der Vertikalachse maximiert, und
in einem Querschnitt des Vakuumkolbens, der längs der die Röhrenachse
einschließenden
Ebene geführt
ist, die Grenze zwischen dem zweiten und ersten Abschnitt nahe einem
Endabschnitt der Ablenkspule auf der Seite des Leuchtstoffschirms
positioniert ist.
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Ferner umfasst eine Kathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden
Erfindung:
einen Vakuumkolben, der aus Glas gefertigt ist und
eine im wesentlichen rechteckige Platte mit einer Innenfläche, auf
der ein im wesentlichen rechteckiger Leuchtstoffschirm ausgebildet
ist, einen im wesentlichen zylindrischen Hals, einen zwischen dem
Hals und der Platte verbundenen Trichter, der einen ersten Abschnitt
auf einer Seite der Platte sowie einen im wesentlichen viereckigen,
pyramidenstumpfartigen zweiten Abschnitt hat, der auf der Seite
des Halses positioniert ist, aufweist, wobei die Platte, der Trichter
und der Hals längs
einer Röhrenachse
angeordnet sind,
eine im Hals angeordnete Elektronenkanone
zum Emittieren von Elektronenstrahlen auf den Leuchtstoffschirm,
und
ein Ablenkjoch, das an einer Außenfläche des Vakuumkolbens angebracht
ist, um sich vom zweiten Abschnitt des Trichters zum Hals zu erstrecken,
und das eine Ablenkspule zum Ablenken der von der Elektronenkanone emittierten
Elektronenstrahlen zum Abtasten des Leuchtstoffschirms aufweist,
wobei
ausgehend davon, dass eine Ablenkungs-Bezugsposition
ein Punkt auf der Röhrenachse
ist, an dem ein Winkel zwischen der Röhrenachse und einer ein Ende
des Leuchtstoffschirms in einer Diagonalachsenrichtung desselben
mit der Röhrenachse
zwischen dem Leuchtstoffschirm und der Elektronenkanone verbindenden
Linie die Hälfte
eines maximalen Ablenkwinkels der Kathodenstrahlröhre beträgt, und
dass LA, SA und DA jeweils Durchmesser des Querschnitts in der Horizontalachsen richtung,
der Vertikalachsenrichtung und der Diagonalachsenrichtung des Leuchtstoffschirms
sind, alle Querschnitte des Trichters senkrecht zur Röhrenachse
in einem Bereich zwischen der Ablenk-Bezugsposition zur Grenzposition
zwischen dem zweiten und ersten Abschnitt eine Beziehung von DA > LA oder DA > SA erfüllen.
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Wenn gemäß der in einer Struktur nach
obiger Beschreibung aufgebauten Kathodenstrahlröhre der Jochanbringungsabschnitt
des Trichters in einer Form nach obiger Beschreibung ausgebildet
ist, werden sowohl die Stärke
bzw. Widerstandsfähigkeit
des Jochanbringungsabschnitts als auch die Widerstandsfähigkeit des
Vakuumkolbens verbessert. Es ist daher möglich, einen im wesentlichen
pyramidenartigen Jochanbringungsabschnitt zu verwenden, so dass
die Ablenkenergie wirksam verringert werden kann und Anforderungen an
eine hohe Luminanz und eine hochfrequente Ablenkung erfüllt werden
können.
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Diese Zusammenfassung der Erfindung
beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so
dass die Erfindung auch eine Kombination dieser beschriebenen Merkmale
untereinander sein kann. Die Erfindung ist aus der folgenden detaillierten
Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich,
in denen zeigen:
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1 bis 8 eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der Kathodenstrahlröhre, betrachtet von deren Rückseite,
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2 eine
Schnittansicht zur Darstellung eines Querschnitts eines Jochanbringungsabschnitts,
der zur Röhrenachse
senkrecht ist,
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3 eine
schematische Ansicht einer Hälfte
eines Querschnitts, bei dem der Vakuumkolben der Kathodenstrahlröhre entlang
einer Ebene geschnitten ist, in der die Röhrenachse und eine Diagonalachse
der Platte liegen,
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4A und 4B Schnittansichten und eine
Draufsicht des Plattenabschnitts zur Erläuterung der Position des Ablenkzentrums
der Kathodenstrahlröhre,
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5 eine
grafische Darstellung einer Beziehung zwischen der rechteckigen
Ebene des Jochanbringungsabschnitts und der Ablenkenergie,
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6 eine
Ansicht zur Erläuterung
einer Belastung, die verursacht wird, wenn eine externe Kraft auf den
Jochanbringungsabschnitt einwirkt,
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7 eine
schematische Ansicht zur Darstellung einer Hälfte eines Querschnitts der
Kathodenstrahlröhre
mit der Röhrenachse
und einer Diagonalachse der Platte, und
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8 eine
schematische Ansicht zur Dastellung der Außenkonturen der longitudinalen
Querschnitte, wo die Kathodenstrahlröhre entlang einer Ebene geschnitten
ist, welche die Röhrenachse
und Horizontalachse umfasst, einer Ebene, welche die Röhrenachse
und Vertikalachse umfasst, und einer Ebene, welche die Röhrenachse
und eine Diagonalachse umfasst.
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Im folgenden wird eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Wie 1 zeigt,
umfasst eine Farbkathodenstrahlröhre
einen aus Glas gefertigten Vakuumkolben 10. Der Vakuumkolben 10 hat
eine im wesentlichen rechteckige Platte 12 mit einer Innenfläche, auf
der ein im wesentlichen rechteckiger Leuchtstoffschirm 17 ausgebildet
ist, einen mit der Platte 12 zusammengefügten Trichter 13 und
einen sich von dem Trichter erstreckenden zylindrischen Hals 15.
Die Platte 12, der Trichter 13 und der Hals 15 sind
entlang einer Röhrenachse
Z angeordnet. Die Platte 12 ist in einer im wesentlichen
rechteckigen Form ausgebildet, mit einer Horizontalachse H und einer
Vertikalachse V, welche durch die Röhrenachse Z verlaufen und zueinander
senkrecht sind.
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Der Trichter 13 umfasst
einen ersten Abschnitt 32 großen Durchmessers, der auf der
Seite der Platte 12 positioniert ist, und einen zweiten
Abschnitt 33 mit einer im wesentlichen abgeschnittenen
viereckigen pyramidenartigen Form, der auf der Seite des Halses 15 positioniert
ist. Der zweite Abschnitt 33 bildet einen sogenannten Jochanbringungsabschnitt
(yoke mount portion). Ein Ablenkjoch 20 ist an der Außenseite
des Trichters 13 angebracht und erstreckt sich vom zweiten
Abschnitt 33 zum Hals 15. Das Ablenkjoch 20 wird
durch Integrieren von Ablenkspulen, die später beschrieben werden, mit
einem Rahmen gebildet.
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Der Leuchtstoffschirm 17 ist
aus streifenartigen, dreifarbigen Leuchtstoffschichten 17B, 17G und 17R gebildet,
die in blau, grün
und rot austrahlen, und streifenartigen Lichtabschirmungsschichten 16,
die zwischen den Leuchtstoffschichten ausgebildet sind. Eine Lochmaske
bzw. Schattenmaske 19 ist im Vakuumkolben 10 vorgesehen
und liegt dem Leuchtstoffschirm 17 gegenüber. Die
Lochmaske 19 umfasst einen im wesentlichen rechteckigen
Maskenkörper 19a mit
einer Anzahl von Elektronenstrahl-Öffnungen 11 und einem
Maskenrahmen 19b, der den Umfangsrandabschnitt des Maskenkörpers trägt. Die
Lochmaske 19 ist an der Platte 12 auf eine Art
und Weise gehaltert, bei der nicht-dargestellte, aber am Maskenrahmen 19b befestigte
Halterungselemente mit Stehbolzen in Eingriff stehen, die von dem
Umfassungsabschnitt der Platte 12 vorstehen.
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Eine Elektronenkanone 18,
welche drei Elektronenstrahlen 22 emittiert, ist im Hals 15 angeordnet.
Die drei Elektronenstrahlen 22, die von der Elektronenkanone 18 emittiert
werden, werden durch horizontale und vertikale Magnetfelder abgelenkt,
die vom Ablenkjoch 20 erzeugt werden, um so den Leuchtstoffschirm 17 durch
die Lochmaske 19 hindurch horizontal und vertikal abzutasten,
wodurch ein Farbbild angezeigt wird.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
haben eine optimale Form des Trichters herausgefunden, die eine
geringe Ablenkenergie und eine ausreichende Stärke bzw. Widerstandsfähigkeit
erreicht, unter Berücksichtigung
von Ablenkeigenschaften, einer Vakuumlast und von verschiedenen
Experimenten in dem Fall, in dem der zweite Abschnitt 33 des Trichters 13 und
das Ablenkjoch 20 in einer im wesentlichen abgeschnittenen, rechteckigen
pyramidenartigen Form ausgebildet sind.
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2 zeigt
die Außenkontur
eines Querschnitts senkrecht zur Röhrenachse Z des zweiten Abschnitts (der
nachstehend als Jochanbringungsabschnitt bezeichnet wird) 33,
welcher in einer im wesentlichen abgeschnittenen, viereckigen, pyramidenartigen
Form ausgebildet ist. Im Querschnitt werden die Entfernungen von der
Röhrenachse
Z zur Außenkontur
des Jochanbringungsabschnitts 33 durch LA, SA und DA jeweils
entlang der Horizontalachse H des Leuchtstoffschirms 17,
dessen Vertikalachse V und einer Diagonalachse D des Jochanbringungsabschnitts 33 bezeichnet.
Die Entfernungen bzw. Strecken LA und SA sind jeweils kleiner als die
Entfernung DA, und dementsprechend können die Abschnitte der Ablenkspule,
die an den Enden der Horizontalachse und an den Enden der Vertikalachse
gelegen sind, nahe an den Elektronenstrahlen positioniert werden,
so dass die Ablenkenergie verringert werden kann. Es ist zu beachten,
dass die Diagonalachsrichtung des Querschnitts dem maximalen Durchmesser
der Diagonalachsrichtung des Leuchtstoffschirms 17 entspricht,
aber manchmal nicht strikt diesem entspricht.
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In anderen Richtungen als den drei
oben beschriebenen Achsrichtungen ist die Außenkontur des obigen Querschnitts
durch Verbinden eines Bogens mit einem Zentrum an der Horizontalachse
H und einem Radius Rh, eines Bogens mit einem Zentrum der Vertikalachse
V und einem Radius Rv, und eines Bogens mit einem Zentrum nahe der
Diagnonalachse D und einem Radius Rd festgelegt. Ansonsten können verschiedene mathematische
Ausdrücke
verwendet werden, um einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
festzulegen. Das Zentrum des Bogens mit dem Radius Rd befindet sich
im wesentlichen nahe der Diagonalachse D des Leuchtstoffschirms 17,
muss jedoch nicht immer der Diagnobalachse D entsprechen.
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Da die Außenkontur des Jochanbringungsabschnitts 33 sich
einem Rechteck annähert,
wird die Ablenkenergie stärker
reduziert als die Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens 10 beeinträchtigt wird, wie vorher schon
beschrieben wurde. Im folgenden wird daher ein Index angegeben,
der die Rechteckebene ausdrückt.
(LA + SA) / (2DA) (1)
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Im Fall der Verwendung eines herkömmlichen
konischen Jochanbringungsabschnitts ist LA und SA jeweils gleich
DA, und daher ist der Indexwert der Rechteckebene 1. Demgegenüber ist
in dem Fall, in dem der Jochanbringungsabschnitt 33 in
einer abgeschnittenen, viereckigen, pyramidenartigen Form ausgebildet
ist, DA im wesentlichen konstant, so dass eine Spanne zwischen dem äußersten
Elektronenstrahl und der Innenfläche
des Trichters beibehalten wird, während LA und SA reduziert werden,
so dass sich der Indexwert verringert. Falls der Jochanbringungsabschnitt 33 in
einer vollkommenen pyramidenartigen Form ausgebildet wird, so wird
der Querschnitt ein Rechteck mit einer Langkante L und einer Kurzkante
S. Wenn das Seitenverhältnis
zwischen den Kanten M : N beträgt,
besteht die folgende Beziehung.
(M + N) / (2 × (M2 + N2) )1/2 (2)
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Der obige Index ist eine Form, die
durch Reduktionen der Außendurchmesser
des Jochanbringungsabschnitts 33 in den Horizontal- und
Vertikalachsrichtungen erhalten wurde. Als Ergebnis einer Simulationsanalyse
wurden selbst dann, wenn in beiden Fällen, in denen die Außendurchmesser
des Jochanbringungsabschnitts nur in der Horizontalrichtung verringert
wurden, und in denen die Außendurchmesser
des Jochanbringungsabschnitts nur in der Vertikalachsrichtung verringert
wurden, ähnliche
Ergebnisse hinsichtlich Verringerungen der Ablenkenergie erhalten.
Demgemäß ist es
nicht notwendig, nur eines von LA und SA als bedeutender anzunehmen,
sondern die Rechteckebene kann durch den oben beschriebenen Index
ohne Probleme ausgedrückt
werden.
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Ferner werden Effekte des Gestaltens
des Querschnitts des Jochanbringungsabschnitts 33 zu einer rechteckigen
Form in Abhängigkeit
von dem Positionsunterschied in der Röhrenachsrichtung Z analysiert.
Als Ergebnis hat sich gemäß 3 herausgestellt, dass es
wichtig ist; den Jochanbringungsabschnitt 33 in einer rechteckigen
Form in dem zwischen dem Ende 21 des Ablenkjochs 20 (oder
den Enden der Ablenkspule) auf der Leuchtstoffschirmseite und der
Ablenk-Bezugsposition
(die normalerweise als eine Bezugslinie bezeichnet wird) 25 der
Elektronenstrahlen gelegenen Bereich auszubilden.
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Wie 4A und 4B zeigen, ist die Ablenk-Bezugsposition eine
Position o an der Röhrenachse
Z, an der der Winkel zwischen der Röhrenachse Z und einer sich
vom Ende 17d des Leuchtstoffschirms 17 in der Diagonalachsrichtung
zu einem bestimmten Punkt o erstreckende Linie, die Hälfte des
maximalen Ablenkwinkels ⍬ gemäß eine Kathodenstrahlröhre betreffenden
Regelungen beträgt.
Die Ablenk-Bezugsposition ist das Ablenkzentrum der Elektronenstrahlen.
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3 zeigt
eine Änderung
in der Route der auf das diagonale Ende 17d des Leuchtstoffschirms 17 emittierten
Elektronenstrahlen in dem Fall, in dem die Ablenkspule A des Ablenkjochs 20 sich
in dem durch schräge
Linien schraffierten Bereich 20B den Elektronenstrahlen
annähert.
In diesem Fall werden die Ablenk-Magnetfelder eher auf der Halsseite
verstärkt
als an der Ablenk-Bezugsposition 25, und daher werden Elektronenstrahlen
früh abgelenkt
und kollidieren in die Innenwand des Jochanbringungsabschnitts 33,
wie durch die Route 22A angegeben ist. Wenn umgekehrt die
Ablenkspule nahe an den Elektronenstrahlen 22 in dem Bereich
auf der Seite der Ablenk-Bezugsposition 25 nahe dem Leuchtstoffschirm 17 angeordnet
ist, vergrößert sich
ein Zwischenraum zwischen der Bahn der Elektronenstrahlen und der
Innenwand des Jochanbringungsabschnitts 33, und dementsprechend
wird die Halsseite des Ablenkjochs 20 erweitert, so dass
die Ablenkenergie viel stärker
reduziert werden kann.
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Bei einer Kathodenstrahlröhrenvorrichtung
mit verschiedenen Halsdurchmessern kommt es zu dem Formunterschied
des Jochanbringungsabschnitts im wesentlichen innerhalb eines Bereichs
vom Ende der Halsseite zu der Ablenk-Bezugsposition 25,
und die Form des Jochanbringungsabschnitts auf der näher am Leuchtstoffschirm
als im obigen Bereich liegenden Seite ist im wesentlichen konstant,
ungeachtet des Halsdurchmessers. Daher ist das Analyseergebnis im
wesentlichen das gleiche wie das oben beschriebene.
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Als nächstes wird eine Erläuterung
eines Reduzierungseffekts bezüglich
der Ablenkenergie gegeben. 5 zeigt
den Reduktionsgrad der Ablenkenergie in Bezug auf einen Indexwert
der rechteckigen Ebene. In diesem Fall wird die Ablenkenergie berechnet,
wenn die Spezifikationen des Ablenkjochs 20 festgelegt
werden, während
die Ablenkspulen und der Kern näher
an den Elektronenstrahlen angeordnet sind, wenn sich die Form des
Jochanbringungsabschnitts 33 einem Rechteck nähert. Auch
wird die horizontale Ablenkenergie als die Ablenkenergie angenommen.
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Aus dieser Figur geht hervor, dass
die Reduktionswirkung bezüglich
der Ablenkenergie schnell in Erscheinung tritt, und die Energie
um 10 bis 30 Prozent in Bezug auf den konischen Jochanbringungsabschnitt verringert
wird, wenn der Indexwert im wesentlichen kleiner als 0,86 ist. Wenn
umgekehrt der Indexwert 0,86 beträgt oder höher ist, so ist der Reduktionseffekt
der Ablenkenergie nur 10 Prozent oder weniger. Damit wird die Ablenkenergie
verbessert, wenn sich der Jochanbringungsabschnitt 33 einer
abgeschnittenen, rechteckigen, pyramidenartigen Form annähert.
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Nachstehend wird die Stärke bzw.
Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens erläutert.
Im Fall eines konischen Jochanbringungsabschnitts ist dessen Querschnitt
senkrecht zur Röhrenachse
Z kreisförmig,
und daher kommt es zu keiner Verformung oder Beanspruchung, die
im Fall einer pyramidenartigen Form verursacht wird, so dass kein
die Widerstandsfähigkeit
betreffendes Problem entsteht. Demgegenüber wird im Fall eines abgeschnittenen,
rechteckigen, pyramidenartigen Jochanbringungsabschnitts 33 eine
Verformung 117 verursacht, und eine Beeinträchtigung
der Widerstandsfähigkeit
des Vakuumkolbens geht damit Hand in Hand, und zwar infolge des
Auftretens von Belastungen σV, σH und σD, wenn der
atmosphärischen
Druck F einwirkt, wie
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6 zeigt.
Damit besteht ein Problem, das einem Jochanbringungsabschnitt mit
einer abgeschnittenen, rechteckigen, pyramidenartigen Form inhärent ist.
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Im Fall einer vorher beschriebenen
herkömmlichen
1R-Röhre ist
der Jochanbringungsabschnitt in einer ungenügenden pyramidenartigen Form
ausgebildet, so dass der Ablenkenergie-Reduktionseffekt ungenügend ist
oder die Vakuumlast nahe der Diagonalachse des Jochanbringungsabschnitts
so hoch ist, dass keine ausreichend Widerstandsfähigkeit bezüglich einer flachen Platte
beibehalten werden kann, bei der der Krümmungsradius der Außenfläche der
Platte das Doppelte oder mehr beträgt als derjenige des effektiven
Durchmessers des Leuchtstoffschirms.
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Als Ergebnis einer Analyse eines
abgeschnittenen, rechteckigen, pyramidenartigen Jochanbringungsabschnitts 33 durch
Berechnungen und tatsächliche
Messungen wird die maximal tolerierbare Belastung des Jochanbringungsabschnitts 33 in
dem näher
auf der Seite des Leuchtstoffschirms liegenden Bereich in dem Fall
geringer, in dem der Indexwert der rechteckigen Ebene konstant gehalten
wird. Das heißt,
wenn die Position näher
am Leuchtstoffschirm liegt, erhöht
sich der Durchmesser des Jochanbringungsabschnitts und die Länge der
Kanten des rechteckigen Querschnitts des Jochanbringungsabschnitts
nimmt zu, was darin resultiert, dass eine Verformung infolge des
atmosphärischen
Drucks leichter verursacht wird. Infolgedessen sollte bei einem
Jochanbringungsabschnitt mit einer abgeschnittenen, rechteckigen,
pyramidenartigen Form nur der minimale Bereich, der zum Anbringen
des Ablenkjochs 20 erforderlich ist, annähernd pyramidenartig
ausgebildet sein.
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Die Form des Trichters wird nachstehend
erläutert.
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7 zeigt
einen Querschnitt, bei dem der Vakuumkolben 10 entlang
einer Ebene geschnitten ist, welche die Röhrenachse Z und die Diagonalachse
D aufweist. Die Platte 12 des Vakuumkolbens 10 ist mit dem Trichter 13 an
einem Verbindungsabschnitt 31 verbunden, und der Trichter 13 und
der Hals 15 sind an einem Verbindungsabschnitt 24 aneinander
gefügt.
Der Abschnitt kleinen Durchmessers des Trichters 13 hat
eine Form entlang der Elektronenstrahlbahn 22 zu einem
Diagonaleckenende 17d des Leuchtstoffschirms, womit der
Jochanbringungsabschnitt 33 aufgebaut ist.
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Die Elektronenstrahlbahn 22 wird
durch Ablenk-Magnetfelder über einen
weiten Bereich abgelenkt und ist deshalb in einer sanften Kurve
aufgezeichnet. Daher hat der Jochanbringungsabschnitt 33 entlang
der Elektronenstrahlbahn 22 eine konvexe Form, die zu der
Röhrenachse
Z so vorsteht, dass der durch die zweimalige Differenzierung des
Trichterdurchmessers r(z) durch die Röhrenachse Z erhaltene Wert
positiv ist. Im einzelnen kann die Form des Jochanbringungsabschnitts 33 mit
einem Bogen ausgedrückt
werden, der ein Zentrum außerhalb
des Trichters aufweist, beispielsweise wie ein Kreis C1.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
weist ferner der erste Abschnitt 32, der sich von dem Ende
des Jochanbringungsabschnitts (oder zweiten Abschnitt) 33 auf
der Bildschirmseite der Platte 12 erstreckt, eine expandierte
Form auf, um so die Vakuumlast zu reduzieren, beispielsweise eine
konkave Form, die zur der Röhrenachse
Z hin so ausgeweitet ist, dass der durch zweimaliges Differenzieren
des Trichterdurchmessers r(z) durch die Röhrenachse erhaltene Wert negativ
ist. Der erste Abschnitt 32 kann durch einen Bogen mit
einem Zentrum innerhalb des Trichters ausgedrückt werden, beispielsweise
wie ein Kreis C2.
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Das Ende des Jochanbringungsabschnitts 33 auf
der Bildschirmseite (zum Beispiel die Grenze zwischen den ersten
und zweiten Abschnitten 32 bzw. 33) ist eine Position,
an der der Jochanbringungsabschnitt sich nicht entlang des Elektronenstrahlwegs 22 befindet,
das heißt
die Position eines Inflektionspunkts 30, an dem der durch
zweimalige Differenzierung nach obiger Beschreibung erhaltene Wert
Null beträgt.
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Da ein herkömmlicher konischer Jochanbringungsabschnitt
nicht speziell ein Problem der Widerstandsfähigkeit bedeutet, besteht der
Inflektionspunkt an einer Position, an der er um 40 mm bis 45 mm
von der Ablenk-Bezugsposition 25 zur Bildschirmseite hin
beabstandet ist. Das Ende des Ablenkjochs 20 auf der Bildschirmseite
liegt an einer Position, die um 15 mm bis 25 mm von der Ablenk-Bezugsposition 25 zur
Bildschirmseite hin beabstandet ist.
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Dies liegt hauptsächlich daran, dass eine Spanne
beibehalten werden muss, um Variationen der Länge des magnetischen Durchgangs
des Ablenkjochs zu entsprechen, und weil es notwendig ist, einen
Raum zur Aufnahme eines Keils zu behalten, der zwischen dem Ablenkjoch
und dem Trichter vom Ende des Ablenkjochs auf der Bildschirmseite
aus eingefügt
wird. Selbst bei einer herkömmlichen
1R-Röhre
besteht der Inflektionspunkt 30 an einer Position, die
um etwa 42 mm von der Ablenk-Bezugsposition entfernt ist, aus dem
gleichen Grund wie dem oben beschriebenen.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
nahmen durch Berechnungen und tatsächliche Messungen eine Untersuchung
vor, bei der der Inflektionspunkt 30 zur Seite des Halses 15 verschoben
werden sollte. Die nachstehende Tabelle zeigt Daten hinsichtlich
der Vakuumlasten bei zwei Typen von Kathodenstrahlröhren, wobei
der Inflektionspunkt 30 zur Seite des Halses 15 verschoben
wurde. Obwohl die numerischen Werte in der Tabelle gemessene Werte
sind, sind Berechnungswerte im wesentlichen die gleichen Werte.
Der Typ A bezieht sich auf eine Röhre mit einem Ablenkwinkel
von 90° und
einem Halsdurchmesser von 29,1 mm, und der Typ B bezieht sich auf
eine Röhre
mit einem Ablenkwinkel von 100° und
einem Halsdurchmesser von 29,1 mm.
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In der folgenden Tabelle sind die
Inflektionspunkte im Querschnitt in der Diagonalachsenrichtung durch
den Abstand von der Ablenk-Bezugsposition angedeutet. Die maximale Vakuumlast
gibt den Maximalwert im gesamten Bereich des Jochanbringungsabschnitts
an und erreicht ein Maximum an der Außenfläche an demjenigen Abschnitt
des Jochanbringungsabschnitts, der nahe am Ende des Jochanbringungsabschnitts an
der Bildschirmseite in der Diagonalachsrichtung liegt. Die Indexwerte
der rechteckigen Ebenen bei beiden Typen sind einander gleich.
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Zur Einstellung des Inflektionspunkts
wird die Endposition 21 des Ablenkjochs 20 auf
der Bildschirmseite (wo die Position der Ablenkspule der Bildschirmseite
am nächsten
ist) vorher durch Simulationen und tatsächliche Messungen in dem Fall
bestimmt, in dem die Ablenkenergie optimiert wird. Die Endposition 21 des Ablenkjochs 20 auf
der Bildschirmseite ist um etwa 21 mm von der Ablenk-Bezugsposition 25 beim
Typ a und um etwa 19 mm beim Typ B entfernt. Der Inflektionspunkt 30 in
der Tabelle wird viel näher
an der Bildschirmseite als an der Endposition 21 des Ablenkjochs 20 eingestellt.
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Aus der folgenden Tabelle geht hervor,
dass die Vakuumlast schnell abnimmt, wenn der Inflektionspunkt
30 zur
Halsseite hin verschoben wird. Eine Kathodenstrahlröhre, die
einen maximalen Vakuumbelastungswert von 1200 oder weniger aufweist,
behält
eine ausreichende Widerstandsfähigkeit
bei und ist von Nutzen. Um jedoch ein wirklich kommerzielles Produkt
zu gestalten, wird der Trichter mit einer kürzeren Inflektionspunkt-Distanz
gewählt,
um sicherer eine die Sicherheit betreffende Widerstandsfähigkeit
beizubehalten. Obwohl beim Typ A die Distanz zu den Inflektionspunkten
30 37mm
beträgt,
bestehen Inflektionspunkte in den Querschnitten in der Horizontalaschsrichtung
und in der Vertikalachsrichtung beide 32mm von der Ablenk-Bezugsposition
25. Tabelle
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Durch Verschieben des Inflektionspunkts 30 zu
der Seite des Halses 15 ist es möglich, die Widerstandsfähigkeit
der Kathodenstrahlröhre
mit einem abgeschnittenen, viereckigen, pyramidenartigen Lochanbringungsabschnitt 33 zu
verbessern, und eine Reduktion der Ablenkenergie und eine Beibehaltung
der Kolbenstärke
können
erzielt werden. Aus den Ergebnissen der Simulationsanalyse bei eine
Kathodenstrahlröhre mit
einem Ablenkwinkel von 90 bis 110° und
einem Halsdurchmesser von 22,5 bis 36,5 mm beträgt die Position des Endes 21 des
Ablenkjochs 20 auf der Bildschirmseite, welche die Ablenkenergie
optimiert, 10 bis 30 mm von der Ablenk-Bezugsposition 25. Daher wird
beispielsweise der Inflektionspunkt 30 innerhalb eines
Abstands von 17 mm oder weniger von dem Ende 21 des Ablenkjochs
auf der Bildschirmseite eingestellt, und vorzugsweise in einem Abstand
von 15mm oder weniger von diesem.
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Andernfalls wird der Inflektionspunkt 30 innerhalb
eines Abstands von 37 mm oder weniger von der Ablenk-Bezugsposition 25 und
vorzugsweise innerhalb eines Abstands von 35 mm oder weniger von
dieser eingestellt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Kathodenstrahlröhre mit
einem im wesentlichen abgeschnittenen, viereckigen, pyramidenartigen
Jochanbringungsabschnitt mit ausgezeichneter Widerstandsfähigkeit und
mit einer verbesserten Wirkung der Reduzierung der Rblenkenergie
bereitzustellen.
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In diesem Fall kann die Kolbenstärke bzw.
Kolbenwiderstandsfähigkeit
wirksam verbessert werden, indem die rechteckige Ebene geringfügig abgesenkt
wird, um die Belastung bzw. Beanspruchung in der ersten Position
des Trichters 13, die näher
am Leuchtstoffschirm liegt als der Jochanbrirtgungsabschnitt 33,
zu mindern. Genauer gesagt kann die Kolbenstärke effizient verbessert werden,
indem die Inflektionspunkte in der Horizontalachsrichtung und in
der Vertikalachsrichtung näher
am Leuchtstoffschirm eingestellt werden als die Inflektionspunkte
in den Diagonalachsrichtungen.
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(Beispiel 1)
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8 zeigt
ein Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur bezeichnen
die Bezugsziffern 13d, 13h und 13v Konturkurven
von Querschnitten eines Trichters, wobei der Trichter entlang einer
Ebene mit der Röhrenachse
Z und der Diagonalachse D, einer Ebene mit der Röhrenachse Z und der Horizontalachse
H bzw. einer Ebene mit der Röhrenachse
Z und der Vertikalachse V geschnitten ist.
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Im Beispiel 1 ist die vorliegende
Erfindung auf eine Kathodenstrahlröhre mit einem Halsdurchmesser von
29,1 mm und einem Ablenkwinkel von 90° angewandt. Das heisst, dass
Koordinaten der Inflektionspunkte 30d, 30h und 30v in
den Querschnitten jeweils auf 37 mm, 32 mm und 32 mm von der Ablenk-Bezugsposition 25 in
der Röhrenachsrichtung
eingestellt sind. Im Ablenkjoch 20 beträgt die Koordinate des Endes 21 der
Ablenkspule auf der Bildschirmseite 21 mm von der Ablenk-Bezugsposition 25 in
der Röhrenachsrichtung.
In diesem Fall wird die maximale Vakuumlast auf 1170 psi reduziert.
DA, LA und SA in einem Querschnitt senkrecht zur Röhrenachse
Z an der Ablenk-Bezugsposition 25 betragen jeweils 28,
4 mm, 25, 2 mm und 21, 0 mm, und der Indexwert der rechteckigen
Ebene beträgt
0,81. Die Ablenkenergie wird in etwa um 25 Prozent im Vergleich mit
einem Trichter mit einem konischen Jochanbringungsabschnitt verringert.
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Ferner ist im Beispiel 1 in dem Gesamtbereich
für den
Jochanbringungsabschnitt 33 am gesamten Trichter 13,
das heisst, in dem Bereich des Trichters, der näher auf der Bildschirmseite
als die Ablenk-Bezugsposition 25 liegt, der Querschnitt
des Trichters senkrecht zu der Röhrenachse
Z kein Kreis und erfüllt
die folgende Beziehung.
DA > LA
oder DA > SA
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(Beispiel 2)
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In einem Beispiel 2 ist die vorliegenden
Erfindung auf eine Kathodenstrahlröhre mit einem Halsdurchmesser
von 29,1 mm und einem Ablenkwinkel von 100° angewandt. Das heisst, dass
wie in Beispiel 1, Koordinaten der Inflektionspunkte 30d, 30h und 30v in
den Querschnitten jeweils auf 29 mm, 31 mm und 34 mm
