DE69823967T2

DE69823967T2 - Farbkathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE69823967T2
Application number: DE69823967T
Authority: DE
Inventors: Norio Minato-ku Shimizu; Shinichiro Minato-ku Nakagawa; Masatsugu Minato-ku Inoue
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: EP0923107A1; KR100276355B1; MY121714A; CN1219749A; TW416082B; CN1127117C; US6066914A; JPH11288676A; EP0923107B1; DE69823967D1; KR19990063024A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre, speziell eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre, die eine Frontscheibe mit einer verbesserten Ebenheit des wirksamen Bereichs aufweist, mit einer Vakuum-Hülle, welche eine mechanische Festigkeit aufweist, groß genug um dem atmosphärischen Druck vollständig zu widerstehen und um eine gekrümmte Oberfläche der Schattenmaske beizubehalten, und die eine zufriedenstellende Helligkeit im peripheren Bereich der Frontscheibe aufweist.
Im Allgemeinen umfasst eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre eine Vakuum-Hülle 4 bestehend aus einer Glas-Frontscheibe 3 und einem Trichter, wie in 1 gezeigt. In der Frontscheibe 3 ist im peripheren Bereich einer stirnseitige Platte 1, mit einer gekrümmten Oberfläche und einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich, eine Randleiste 2 ausgebildet. Der Glas-Trichter ist an die Randleiste 2 der Frontscheibe 3 geklebt, um so die Vakuum-Hülle 4 bereitzustellen. Ein Phosphor-Schirm 5, bestehend aus einer Schicht schwarzen Materials, welches kein Licht emittiert, und aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten, ist auf einer inneren Oberfläche eines wirksamen Bereichs 1 der Front-Platte ausgebildet. Eine Schattenmaske 9 ist innerhalb der Frontscheibe 3 in der Weise angeordnet, dass sie dem Phosphor-Schirm 5 gegenüberliegt. Die Schattenmaske 9 besteht aus einem Masken-Körper 7 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Front 6 und hat eine große Anzahl von darin ausgebildeten Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern sowie einen Masken-Rahmen 8, angeordnet in einem peripheren Bereich des Masken-Körpers 7. Auf der anderen Seite ist eine Elektronenkanonen-Anordnung 11 innerhalb des Halses 10 des Trichters angeordnet. Drei Elektronenstrahl-Bündel 12B, 12G, 12R, ausgestrahlt durch die Elektronenkanonen-Anordnung 11, werden durch das von einer an der Außenseite des Trichters montierten Ablenkungs-Vorrichtung 13 erzeugte magnetische Feld abgelenkt um den Phosphor-Schirm 5 in den beiden, horizontalen und vertikalen, Richtungen durch die Schattenmaske 5 abzutasten, mit dem Ergebnis, dass ein Farbbild auf der rechteckigen wirksamen Frontfläche 6 dargestellt wird.
Für das Darstellen eines Farbbildes, frei von Farbabweichung, auf dem Phosphor-Schirm 5 in der oben beschriebenen Farb-Kathodenstrahl-Röhre ist es erforderlich, dass die Elektronenstrahl-Bündel 12B, 12G, 12R, die durch die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher die im Masken-Körper 7 der Schattenmaske 9 passieren, genau auf den Drei-Farben-Phosphor-Schichten auf dem Phosphor-Schirm 5 auftreffen. Um diese Anforderung zu erfüllen, ist es notwendig die Lage-Beziehung zwischen der Frontscheibe 3 und der Schattenmaske 9 genau einzuhalten.
In den letzten Jahren wird verlangt, dass die äußere Oberfläche im wirksamen Bereich der Frontscheibe abgeflacht ist und eine sehr kleine Krümmung hat um die Sichtbarkeit der Farb-Kathodenstrahl-Röhre zu verbessern. Auch die Krümmung der inneren Oberfläche der wirksamen Fläche muss verringert werden hinsichtlich der Gießbarkeit der Frontscheibe und der Sichtbarkeit der Farb-Kathodenstrahl-Röhre.
Jedoch, bei einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre mit einer abgeflachten Frontscheibe, wie oben beschrieben, muss ein ernstes Problem betrachtet werden, nämlich ob die Vakuum-Hülle einschließlich der speziellen Frontscheibe eine Festigkeit hat, die groß genug ist um dem atmosphärischen Druck standzuhalten. Wenn die Dicke der Frontscheibe erhöht wird in dem Versuch eine mechanische Festigkeit zu gewährleisten, die hoch genug ist dem atmosphärischen Druck zu widerstehen, dann wird die Durchlässigkeit des wirksamen Bereichs verringert, was zu einer Verschlechterung der Helligkeit führt.
Außerdem, um den Elektronenstrahl-Bündeln zu ermöglichen genau auf den Drei-Farben-Phosphor-Schichten des auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe montierten Phosphor-Schirms 5 aufzutreffen, wird von der wirksamen Oberfläche des Masken-Körpers, mit den darin ausgebildeten Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, verlangt eine geeignet verringerte Krümmung aufzuweisen, um mit der inneren Oberfläche der Frontscheibe im wirksamen Bereich übereinzustimmen. Jedoch, wenn die Krümmung in der wirksamen Oberfläche des Masken-Körpers verringert ist, ist die mechanische Festigkeit, welche hilft, die Masken-Krümmung unverändert zu lassen, reduziert, was zu einer Deformation der Schattenmaske führt. Als ein Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Farbreinheit reduziert ist.
Es sollte auch beachtet werden dass, wegen des Funktions-Prinzips der Farb-Kathodenstrahl-Röhre des Schattenmasken-Typs, nur 1/3 aller durch die Elektronenkanone ausgesandten Elektronenstrahl-Bündel den Phosphor-Schirm durch die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher der Schattenmaske erreichen. Die übrigen Elektronenstrahl-Bündel, welche nicht durch die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher passieren, treffen auf die Schattenmaske auf um dabei in Wärme-Energie umgewandelt zu werden und so die Schattenmaske zu heizen. Die Schattenmaske dehnt sich aus, wenn erhitzt, und erzeugt ein Wölbungs-Problem dadurch dass die Schattenmaske in Richtung auf den Phosphor-Schirm angeschwollen ist. Als ein Ergebnis ist der Abstand zwischen der inneren Oberfläche im wirksamen Bereich der Frontscheibe und dem wirksamen Bereich des Masken-Körpers verändert. Wenn die Abstandsveränderung einen tolerierbaren Bereich überschreitet, dann trifft das Elektronenstrahl-Bündel nicht genau auf der Phosphor-Schicht auf, was zur Verschlechterung der Farbreinheit führt. Die Größe des Auftreff-Fehlers, verursacht durch die thermische Ausdehnung der Schattenmaske, hängt ab von der Helligkeit des Bild-Musters, von dem Andauern des Bild-Musters, etc.
Speziell in dem Fall, wenn lokal ein Bild-Muster hoher Helligkeit dargestellt wird, tritt ein lokales Wölbungs-Problem auf, welches in kurzer zeit Anlass zu einem großen lokalen Auftreff-Fehler gibt.
Die durch das lokale Wölbungs-Problem verursachte Auftreff-Abweichung ist vergrößert dort, wo die Krümmung in der wirksamen Fläche des Masken-Körpers verringert ist. Es folgt, dass es unvermeidbar ist, die durch das lokale Wölbungs-Problem verursachte Verschlechterung der Farbreinheit zu bewältigen um die wirksame Fläche der Frontscheibe abzuflachen. Es sollte auch beachtet werden, dass unvermeidlich ein Unterschied in der Dicke zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren Bereich der Frontscheibe vergrößert ist, wenn nur die äußere Oberfläche im wirksamen Bereich der Frontscheibe abgeflacht ist, was Anlass gibt für einen großen Unterschied in der Licht-Durchlässigkeit zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren Bereich der Frontscheibe. Natürlich ist dadurch auch ein Unterschied in der Helligkeit zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren Bereich der Frontscheibe vergrößert, was Anlass gibt für die Verschlechterung der Sichtbarkeit der Kathodenstrahl-Röhre.
Wie oben beschrieben, ergibt sich ein ernstes Problem hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der Vakuum-Hülle, weil diese dem atmosphärischen Druck standhalten muss, wenn die Krümmung der äußeren Oberfläche der Frontscheibe stark verringert wird um die äußere Oberfläche einer ebenen Oberfläche anzunähern und so die Sichtbarkeit der Kathodenstrahl-Röhre zu verbessern. Andererseits, wenn die Dicke der Frontscheibe vergrößert ist, in einem Versuch der Vakuum-Hülle zu ermöglichen dem atmosphärischen Druck standzuhalten, dann ist die Durchlässigkeit im wirksamen Bereich verringert, was zu einer Reduzierung der Helligkeit führt.
Außerdem, wenn die Krümmung in dem wirksamen Bereich des Masken-Körpers verringert ist um der Abflachung im wirksamen Bereich der Frontscheibe zu entsprechen, dann ist die mechanische Festigkeit, welche dazu dient die gekrümmte Oberfläche des Masken-Körpers zu halten, verringert, was Anlass gibt zu verschiedenen Problemen, wie einer Deformation der Schattenmaske und einer Verschlechterung der Farbreinheit, resultierend aus der durch ein lokales Wölbungs-Problem verursachten Auftreff-Abweichung des Elektronenstrahl-Bündels.
Es ist ein Ziel der gegenwärtigen Erfindung, eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitzustellen, welche eine Frontscheibe aufweist, deren wirksamer Bereich abgeflacht ist, eine Vakuum-Hülle, die eine mechanische Festigkeit aufrecht erhält, die groß genug ist, dem atmosphärischen Druck standzuhalten, und groß genug, um die gekrümmte Oberfläche der Schattenmaske zu halten und die in der Lage ist, eine Verringerung der Helligkeit zu verhindern.
Eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre entsprechend dem Stand der Technik ist aus der WO 97/33298 bekannt.

(1) Entsprechend einem Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und mit einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und mit einer großen Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet, mit einem Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, welcher 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet, und die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist.
(2) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und aufweisend eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet, mit einem Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, welcher 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet; die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist; und die Drei-Farben-Phosphor-Schichten innerhalb des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, mit einem zwischen der inneren Oberfläche der Frontscheibe und den Drei-Farben-Phosphor-Schichten angeordneten Filter ausgebildet sind, wobei das Filter selektiv die von den Drei-Farben Phosphor-Schichten emittierten Lichtstrahlen durchlässt.
(3) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und aufweisend eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet, mit einem Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, welcher 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet; die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist; und ein Filter, welches die Durchlässigkeit des Glases verändert, auf der äußeren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe ausgebildet ist.
(4) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und aufweisend eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet; die innere Oberfläche der Frontscheibe einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius in einer Richtung der längeren Achse in zumindest einem zentralen Bereich der Frontscheibe aufweist und in der Richtung der kürzeren Achse so gekrümmt ist, dass ein Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet; und die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist.
(5) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und aufweisend eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet; die innere Oberfläche der Frontscheibe einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius in einer Richtung der längeren Achse in zumindest einem zentralen Bereich der Frontscheibe aufweist und in der Richtung der kürzeren Achse so gekrümmt ist, dass ein Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet; die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist; und die Drei-Farben-Phosphor-Schichten auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe mit einem dazwischen angeordneten Filter ausgebildet sind, wobei das Filter selektiv die von den Drei-Farben-Phosphor-Schichten emittierten Lichtstrahlen durchlässt.
(6) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, umfassend: eine Frontscheibe, hergestellt aus Glas und aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich; einen Phosphor-Schirm, ausgebildet auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe und bestehend aus Drei-Farben-Phosphor-Schichten; und eine Schattenmaske, angeordnet gegenüberstehend zu dem Phosphor-Schirm und aufweisend eine große Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern, ausgebildet in einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich derselben; wobei die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gekrümmte Ebene mit einer kleinen Krümmung bildet; die innere Oberfläche der Frontscheibe einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius in einer Richtung der längeren Achse in zumindest einem zentralen Bereich der Frontscheibe aufweist und in der Richtung der kürzeren Achse so gekrümmt ist, dass ein Unterschied in der Dicke des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, zwischen dem zentralen Bereich und den Ecken, 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet; die maximale Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs mindestens 70% ist; und ein Filter, welches die Durchlässigkeit des Glases verändert, auf der äußeren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe angeordnet ist.
(7) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine in einem der obigen Punkte (4) bis (6) definierte Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, wobei die innere Oberfläche im wirksamen Bereich der Frontscheibe leicht gekrümmt ist in einer Richtung der längeren Achse in Kanten-Bereichen in einer Richtung der längeren Achse.
(8) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine in einem der obigen Punkte (1) bis (4) definierte Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, wobei ein orthogonaler Abstand Hp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse von einer Ebene tangential zur inneren Oberfläche in dem zentralen Bereich der wirksamen Fläche der Frontscheibe, ein orthogonaler Abstand Vp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse von einer Ebene tangential zur inneren Oberfläche in dem zentralen Bereich der wirksamen Fläche der Frontscheibe und ein orthogonaler Abstand Dp der inneren Oberfläche an den Ecken von der Ebene tangential zu der inneren Oberfläche in dem zentralen Bereich der wirksamen Fläche der Frontscheibe gewählt sind um diese Beziehungen zu erfüllen: Hp < Vp; Hp < Dp.
(9) Entsprechend einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine in einem der obigen Punkte (1) bis (4) definierte Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, wobei der wirksame Bereich der Schattenmaske einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius in zumindest einem zentralen Bereich in einer Richtung der längeren Achse aufweist und gekrümmt ist in einer Richtung der kürzeren Achse.
(10) Außerdem, entsprechend noch einem anderen Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine im obigen Punkt (9) definierte Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitgestellt, wobei der orthogonale Abstand Hm an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse von einer Ebene tangential zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs der Schattenmaske, ein orthogonaler Abstand Vm an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse von der Ebene tangential zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs der Schattenmaske und ein orthogonaler Abstand Dm an den Ecken von der Ebene tangential zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs der Schattenmaske gewählt sind um diese Beziehungen zu erfüllen: Hm < Vm; Hm < Dm.

Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Eigenschaften, so dass die Erfindung auch eine Unterkombination von diesen beschriebenen Eigenschaften sein kann.
Diese Erfindung kann vollständiger verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese verwendet wird in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine Querschnitts-Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer konventionellen Farb-Kathodenstrahl-Röhre zeigt;
2 eine Querschnitts-Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zeigt;
3 die Form der inneren Oberfläche des Masken-Körpers, enthalten in der 2 dargestellten Farb-Kathodenstrahl-Röhre, zeigt;
4A und 4B ein Grundriss und eine Querschnitts-Ansicht sind, welche schematisch gemeinsam den Aufbau des in der in 2 dargestellten Farb-Kathodenstrahl-Röhre enthaltenen Phosphor-Schirms zeigen;
5 ist ein Grundriss, welcher schematisch den Aufbau in dem wirksamen Bereich des Masken-Körpers zeigt, welcher enthalten ist in der in 2 dargestellten Schattenmaske;
6A bis 6C sind Graphen, die schematisch die Helligkeitsverteilung in dem Licht-emittierenden Bereich und nicht-emittierenden Bereich des Phosphor-Schirms zeigen, welcher in der in 2 dargestellten Farb-Kathodenstrahl-Röhre enthalten ist;
7 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und der Helligkeit in dem Lichtemittierenden Bereich des Phosphor-Schirms in Bezug auf die in 2 dargestellte Farb-Kathodenstrahl-Röhre zeigt;
8 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und der Helligkeit in dem nicht-emittierenden Bereich des Phosphor-Schirms in Bezug auf die in 2 dargestellte Farb-Kathodenstrahl-Röhre zeigt;
9 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Durchlässigkeit in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und dem Kontrast des Phosphor-Schirms in Bezug auf die in 2 dargestellte Farb-Kathodenstrahl-Röhre zeigt;
10 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius in einer Richtung der kürzeren Achse in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und dem Durchlässigkeits-Verhältnis in Bezug auf die in 2 dargestellte Farb-Kathodenstrahl-Röhre zeigt;
11 zeigt die Form der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung.
12 zeigt den Abfall-Betrag in dem peripheren Bereich relativ zu dem Zentrum in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung.
Man lasse uns eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschreiben.
2 zeigt schematisch den Aufbau einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre entsprechend einem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Farb-Kathodenstrahl-Röhre eine Vakuum-Hülle bestehend aus einer im Wesentlichen rechteckigen Frontscheibe 20 hergestellt aus Glas und einen Trichter 21 hergestellt aus Glas. Die Front-Platte der Frontscheibe 20 hat einen wirksamen Bereich 22, auf welchen später Bezug genommen wird. Ein Phosphor-Schirm 23 ist auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Frontscheibe 20 ausgebildet. Weiter ist eine Schattenmaske 24 innerhalb der Frontscheibe 20 gegenüberstehend dem Phosphor-Schirm 23 angeordnet. Am anderen Ende ist eine Elektronenkanonen-Vorrichtung 26 im Hals 25 des Trichters 21 angeordnet. Drei Elektronenstrahl-Bündel 27B, 27G, 27R ausgesandt von der Elektronenkanonen-Vorrichtung 26 werden durch ein magnetisches Feld, erzeugt durch eine an der Außenseite des Trichters 21 montierte Ablenkungs-Vorrichtung 28, abgelenkt um so die Schattenmaske 24 auf dem Phosphor-Schirm 23 in beiden Richtungen, der horizontalen und der vertikalen, abzutasten. Als ein Ergebnis ist eine Farb-Bild Abbildung auf dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe 20 dargestellt.
Die Frontscheibe 20 enthält einen Randleisten-Bereich 30, montiert an den peripheren Bereich der Front-Platte, aufweisend einen im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich 22, und der Trichter 21 ist verbunden mit dem Randleisten-Bereich 30. In der Farb-Kathodenstrahl-Röhre dieses Ausführungsbeispiels ist die äußere Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte im Wesentlichen flach ausgebildet oder ist leicht so gekrümmt, dass der Krümmungsradius im Wesentlichen unendlich groß ist. Auf der anderen Seite ist die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte wie in 3 dargestellt gestaltet. Im Speziellen ist die innere Oberfläche im Wesentlichen flach, mit einem Krümmungsradius von im Wesentlichen gleich unendlich in einer Richtung der längeren Achse (X-Achse), korrespondierend zur horizontalen Achse, und ist gekrümmt in einer Richtung der kürzeren Achse (Y-Achse), korrespondierend zur vertikalen Achse. Um genauer zu sein, die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte ist so geformt, dass der Krümmungsradius im Wesentlichen unendlich groß ist in einer Ebene enthaltend eine längere Achse (X-Achse) und eine Röhren-Achse (Z-Achse) und in einer Ebene parallel zu dieser speziellen Ebene, nämlich der X-Z Ebene. Andererseits ist die innere Oberfläche gekrümmt in einer Ebene enthaltend die kürzere Achse (Y-Achse) und die Röhren-Achse (Z-Achse) und in einer Ebene parallel zu dieser speziellen Ebene, nämlich der Y-Z Ebene. Es folgt, dass die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte im Wesentlichen zylindrisch geformt ist, wie in 3 gezeigt.
In der gegenwärtigen Erfindung wird Aufmerksamkeit gewidmet dem Betrag des Abfalls in dem peripheren Bereich der inneren Oberfläche relativ zu der inneren Oberfläche in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte, insbesondere dem Abstand in der axialen Richtung der Röhre (Z-Achse) zwischen dem peripheren Bereich und dem zentralen Bereich der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte. Um genauer zu sein, ein Abfall-Betrag Hp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse, insbesondere ein Abstand Hp in der axialen Richtung der Röhre zwischen dem Zentrum und den Kanten in einer Richtung der längeren Achse X der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22, ein Abfall-Betrag Vp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse Y der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 und ein Abfall-Betrag Dp der inneren Oberfläche an den Kanten, diagonal getrennt von einander liegend, insbesondere ein Abstand Dp in der axialen Richtung der Röhre zwischen dem Zentrum und den Kanten, diagonal getrennt von einander, sind gewählt um diese Beziehungen zu erfüllen: Hp < Vp; Hp < Dp.
Weiter ist eine Dicke To in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte so bestimmt, dass eine Differenz ΔTc in der Dicke des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte zwischen dem zentralen Bereich, aufweisend eine Dicke To und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen, jeder aufweisend eine Dicke Tc, 8 mm überschreitet und 20 mm nicht überschreitet, insbesondere ist 8 mm < ΔTc = Tc – To <= 20 mm, so dass dem wirksamen Bereich 22 der Front-Platte ermöglicht ist im zentralen Bereich eine Licht-Durchlässigkeit von zumindest 70% aufzuweisen.
Der Phosphor-Schirm 23 ist auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Front-Platte ausgebildet. Wie in den 4A und 4B gezeigt ist der Phosphor-Schirm 23 ein Phosphor-Schirm des Schwarz-Streifen-Typs, umfassend schlanke schwarze Schichten 32, welche kein Licht emittieren und sich in einer Richtung der kürzeren Achse der Frontscheibe 20 erstrecken. Außerdem sind Drei-Farben-Phosphor-Schichten 33B, 33G, 33R, welche jeweils blaue, grüne und rote Lichtbündel emittieren, eingegraben zwischen benachbarten schwarzen Schichten 32.
In diesem Ausführungsbeispiel sind Farbfilter 34B, 34G, 34R, jeweils für die blauen, grünen und roten Lichtbündel, zwischen den benachbarten schwarzen Schichten 32, welche kein Licht emittieren, angeordnet. Wie insbesondere aus 4B ersichtlich, sind die Drei-Farben-Phosphor-Schichten 33B, 33G, 33R jeweils über den Farbfiltern 34B, 34G, 34R angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass das Farbfilter 34B, welches selektiv das blaue Lichtbündel, emittiert von der das blaue Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33B, durchlässt und die sichtbaren Lichtbündel der anderen Farben absorbiert, auf der blaues Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33B aufgebracht ist. Weiter ist das Farbfilter 34G, welches selektiv das grüne Lichtbündel, emittiert von der das grüne Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33G (Anmerkung des Übersetzers: es ist offensichtlich 33G, nicht 33B gemeint), durchlässt und die sichtbaren Lichtbündel der anderen Farben absorbiert, auf der grünes Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33G aufgebracht. Letztlich ist das Farbfilter 34R, welches selektiv das rote Lichtbündel, emittiert von der das rote Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33R, durchlässt und die sichtbaren Lichtbündel der anderen Farben absorbiert, auf der rotes Licht emittierenden Phosphor-Schicht 33R aufgebracht.
Das Farbfilter 34B für das blaue Licht ist, zum Beispiel, gebildet aus einem Kobalt-Albuminat-Typ Pigment oder einem Ultramarin-Blau Pigment. Das Farbfilter 34G für das grüne Licht ist, zum Beispiel, gebildet aus TiO2-NiO-CoO-ZnO-Typ Pigment, einem CoO-Al2O3-Cr2O3-TiO2-Typ Pigment, einem CoO-Al2O3-Cr2O3-Typ Pigment, einem Cr2O3-Typ Pigment, einem chlorierten-phthalocyanin-grün-Typ Pigment und einem bromierten-phthalocyanin-grün-Typ Pigment. Außerdem, das Farbfilter 34R für das rote Licht ist, zum Beispiel, gebildet aus einem Eisen-Oxyd-Typ Pigment oder einem Anthraquinone-Typ Pigment.
Die Schattenmaske 24 hat eine wirksame Fläche 36, die so positioniert ist, dass sie dem Phosphor-Schirm 23 zugewandt ist. Eine große Anzahl von schlitzförmigen Löchern 39, durch welche die Elektronenstrahl-Bündel passieren, sind in der wirksamen Fläche 23 der Schattenmaske 24 ausgebildet. Die Schattenmaske 24 besteht aus einem im Wesentlichen rechteckigen Masken-Körper 37, enthaltend die wirksame Fläche 36 und einen im Wesentlichen rechteckigen Masken-Rahmen 38, montiert an den peripheren Bereich des Masken-Körpers 37. Wie in 5 dargestellt ist eine Vielzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern 39 angeordnet um eine Reihe in einer Richtung der kürzeren Achse in der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37 mit dazwischen gelegten Brücken 40 zwischen benachbarten Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern 39 zu bilden. Weiter sind eine Vielzahl solcher Reihen in einem vorbestimmten Abstand von einander in einer Richtung der längeren Achse der wirksamen Fläche 36 angeordnet, so dass die Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern 39 über die ganze Region der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37 verteilt sind. Außerdem haben die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher 39, die in benachbarten Reihen enthalten sind, einen vorbestimmten Abstand abweichend von einander in einer Richtung der kürzeren Achse der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37.
Es sollte beachtet werden, dass in diesem Ausführungsbeispiel die wirksame Fläche 36 des Masken-Körpers 37 im Wesentlichen flach ist in einer Richtung der längeren Achse (X-Achse), so dass der Krümmungsradius im Wesentlichen unendlich groß ist, und gekrümmt ist in einer Richtung der kürzeren Achse (Y-Achse). Kurz gesagt, die wirksame Fläche 36 des Masken-Körpers 37 ist im Wesentlichen wie die Oberfläche eines zylindrischen Körpers geformt. In anderen Worten, die wirksame Fläche 36 des Masken-Körpers 37 ist geformt um mit der Form des wirksamen Bereichs 23 der inneren Oberfläche der Frontscheibe 20 (Anmerkung des Übersetzers: es ist offensichtlich 20, nicht 10 gemeint) übereinzustimmen. Es folgt, dass die wirksame Fläche 36 des Masken-Körpers 37 so geformt ist, dass der Krümmungsradius im Wesentlichen unendlich groß ist in einer Ebene enthaltend die längere Achse (X-Achse) und eine Röhren-Achse (Z-Achse) und in einer Ebene parallel zu dieser speziellen Ebene, nämlich der X-Z Ebene. Andererseits ist die wirksame Fläche 36 gekrümmt in einer Ebene enthaltend die kürzere Achse (Y-Achse) und die Röhren-Achse (Z-Achse) und in einer Ebene parallel zu dieser speziellen Ebene, nämlich der Y-Z Ebene.
In der gegenwärtigen Erfindung wird Aufmerksamkeit gewidmet dem Abfall-Betrag in dem peripheren Bereich der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37 relativ zu dem zentralen Bereich der wirksamen Fläche 36, insbesondere dem Abstand in der axialen Richtung der Röhre (Z-Achse) zwischen dem peripheren Bereich und dem zentralen Bereich der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37. Um genauer zu sein, ein Abfall-Betrag Hm an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse, insbesondere ein Abstand Hm in der axialen Richtung der Röhre zwischen dem Zentrum und den Kanten in einer Richtung der längeren Achse X der wirksamen Fläche 36, ein Abfall-Betrag Vm an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse , insbesondere ein Abstand Vm in der axialen Richtung der Röhre zwischen dem Zentrum und den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse Y der wirksamen Fläche 36, und ein Abfall-Betrag Dm an den Kanten, diagonal getrennt von einander liegend, insbesondere ein Abstand Dm in der axialen Richtung der Röhre zwischen dem Zentrum und den Kanten, diagonal getrennt von einander, sind gewählt um diese Beziehungen zu erfüllen: Hm < Vm; Hm < Dm.
In einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre mit dem oben beschriebenen Aufbau ist der wirksame Bereich 22 der Frontscheibe 20 abgeflacht um die Sichtbarkeit des Phosphor-Schirms zu verbessern. Als ein Ergebnis ist es möglich, auch wenn die wirksame Fläche 36 des in der Schattenmaske 24 enthaltenen Masken-Körpers 37 ebenso abgeflacht ist, die mechanische Festigkeit der Vakuum-Hülle mit Sicherheit groß genug zu machen um dem atmosphärischen Druck zu widerstehen und die gekrümmte Oberfläche der Schattenmaske 24 zu halten. Zusätzlich ist es möglich eine ausreichend große Helligkeit in dem peripheren Bereich der Frontscheibe 20 zu bewahren. Es folgt, dass es unwahrscheinlich ist, dass durch die Deformation oder das lokale Wölbungs-Problem der Schattenmaske 24 die Farbreinheit in der Farb-Kathodenstrahl-Röhre der gegenwärtigen Erfindung verschlechtert wird.
Wie früher beschrieben ist die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe flach oder nur schwach gekrümmt gestaltet um so die Sichtbarkeit des Phosphor-Schirms in der Farb-Kathodenstrahl-Röhre der gegenwärtigen Erfindung zu verbessern. Andererseits ist es nach dem Stand der Technik bekannt, dass die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe ballig-zylindrisch geformt ist, so dass der Krümmungsradius der inneren Oberfläche auf einen im Wesentlichen unendlichen großen Wert festgesetzt ist in einer Richtung der kürzeren Achse und dass die innere Oberfläche gekrümmt ist in einer Richtung der längeren Achse, oder die innere Oberfläche ist so gekrümmt, dass die Form der Krümmungskurve repräsentiert ist durch einen Polynom-Ausdruck eines vierten oder sechsten Grades.
Hinsichtlich der Form des wirksamen Bereichs der Frontscheibe veröffentlicht die Internationale Patent Publikation Nr. WO 97/33298 eine Frontscheibe, welche so definiert ist, dass die äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe im Wesentlichen flach gestaltet ist und die innere Oberfläche der Frontscheibe zylindrisch geformt ist, das bedeutet, der Krümmungsradius der inneren Oberfläche ist zu einem im Wesentlichen unendlich großen Wert gewählt in einer Richtung der kürzeren Achse und die innere Oberfläche ist gekrümmt in einer Richtung der längeren Achse.
Wenn die äußere Oberfläche völlig flach ist oder wenn der mittlere Krümmungsradius R zumindest 10.000 mm ist, an den diagonal voneinander getrennten Kanten relativ zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, dann ist die äußere Oberfläche definiert im Wesentlichen flach zu sein.
Die mittlere Krümmung, welche ein Kriterium für eine mechanische Festigkeit ist, welche die Vakuum-Hülle befähigt dem atmosphärischen Druck standzuhalten, ist definiert durch
bei welcher R_max den maximalen Krümmungsradius der gekrümmten Ebene und R_min den minimalen Krümmungsradius der gekrümmten Ebene repräsentiert.
Im Allgemeinen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass wo der Abfall-Betrag an den diagonal von einander getrennten Kanten, das ist der Abfall-Betrag für das Berechnen der R Repräsentation welcher ein Kriterium für die Ebenheit liefert, der gleiche ist, dass dort diejenige zylindrische gekrümmte Oberfläche den größten mittleren Krümmungsradius unter verschiedenen gekrümmten Oberflächen hat, bei welcher wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Krümmungsradius der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs im Wesentlichen unendlich groß ist in einer Richtung der längeren Achse und die innere Oberfläche einen bestimmten Krümmungsradius hat in einer Richtung der kürzeren Achse. Es folgt, dass die höchste mechanische Festigkeit widerstehend dem atmosphärischen Druck bei im wesentlichen gleicher Ebenheit erhalten werden kann in dem Fall, in welchem die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 zylindrisch so geformt ist, dass der Krümmungsradius der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 im Wesentlichen unendlich groß ist in einer Richtung der längeren Achse und die innere Oberfläche eine bestimmte Krümmung hat.
Außerdem ist es möglich die mechanische Festigkeit der dem atmosphärischen Druck widerstehenden Vakuum-Hülle, ohne die Sichtbarkeit des Phosphor-Schirms zu beeinträchtigen, dadurch zu verbessern, dass der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 erlaubt wird eine leichte Krümmung in einer Richtung der längeren Achse in den peripheren Bereichen in einer Richtung der längeren Achse aufzuweisen, während die Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse unverändert gelassen bleibt. Im Allgemeinen ist die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe 20 gewählt um diese Beziehungen zu erfüllen: Hp < Vp; Hp < Dp; hierbei bezeichnet Hp den Abfall-Betrag der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse relativ zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs 22, Vp bezeichnet den Abfall-Betrag der inneren Oberfläche in einer Richtung der kürzeren Achse relativ zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs 22 und Dp bezeichnet den Abfall-Betrag der inneren Oberfläche an den diagonal von einander getrennten Kanten relativ zu dem Zentrum des wirksamen Bereichs 22.
Andererseits findet die Reflexion äußeren Lichts in dem Bild-Darstellungs-Bereich einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre hauptsächlich an der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und an der Phosphor-Schicht statt. Die größte Reflexion findet speziell an der Phosphor-Schicht statt.
In der gewöhnlichen Farb-Kathodenstrahl-Röhre ist eine Phosphor-Schicht in direkter Berührung mit dem wirksamen Bereich der inneren Oberfläche der Frontscheibe ausgebildet. In diesem Fall verhalten sich die Helligkeit A1 in dem Lichtemittierenden Bereich und die Helligkeit B1 in dem nicht-emittierenden Bereich wie in 6A dargestellt. In der gegenwärtigen Erfindung ist jedoch ein Farbfilter auf der inneren Oberfläche im wirksamen Bereich der Frontscheibe ausgebildet. Außerdem ist die Phosphor-Schicht in Berührung mit dem Farbfilter ausgebildet. In diesem Fall verhalten sich die Helligkeit A2 in dem Licht-emittierenden Bereich und die Helligkeit B2 in dem nicht-emittierenden Bereich wie in 6B dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass die Helligkeit A2 im Fall der Verwendung des Farbfilters im Wesentlichen gleich ist der Helligkeit A1 im dem Fall, in welchem das Farbfilter nicht verwendet wird. Jedoch, die Helligkeit B2 im Fall der Verwendung des Farbfilters ist niedriger als die Helligkeit B1 im Fall in welchem das Farbfilter nicht verwendet wird.
Außerdem, wenn die maximale Durchlässigkeit des Glases im wirksamen Bereich der Frontscheibe zu 70% oder höher gewählt ist, was höher ist als die maximale Durchlässigkeit (etwa 50%) der in der gewöhnlichen Farb-Kathodenstrahl-Röhre verwendeten Glas-Frontscheibe, erlaubt die Farb-Kathodenstrahl-Röhre der gegenwärtigen Erfindung der Helligkeit A3 in dem Licht-emittierenden Bereich, die in 6C gezeigt ist, höher zu sein als die Helligkeit A2, gezeigt in 6B. Auch ist die Helligkeit B3 in dem nicht emittierenden Bereich, wie in 6C gezeigt, im Wesentlichen gleich oder niedriger als die Helligkeit B1, gezeigt in 6A.
Um zu wiederholen: die Durchlässigkeit des Glases in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs 22 der Frontscheibe 20 ist in der Farb-Kathodenstrahl-Röhre in diesem Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung zu 70% oder höher gewählt. Auch sind die Drei-Farben-Phosphor-Schichten 33B, 33G, 33R auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 ausgebildet, mit dazwischen angeordneten Farbfiltern 34B, 34G, 34R. Es ist klar, dass die spezielle Konstruktion der gegenwärtigen Erfindung es erlaubt die Helligkeit des Licht-emittierenden Bereichs zu verbessern, im Vergleich mit der gewöhnlichen Farb-Kathodenstrahl-Röhre, und es auch erlaubt den Kontrast zu verbessern, welcher bestimmt ist durch ein Helligkeits-Verhältnis A/B zwischen dem Lichtemittierenden Bereich und dem nicht-emittierenden Bereich, im Vergleich mit der gewöhnlichen Farb-Kathodenstrahl-Röhre.
7 zeigt die Beziehung zwischen der Helligkeit in dem Licht-emittierenden Bereich der Phosphor-Schicht und der Durchlässigkeit des Glases in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe. Die Linie 42a, gezeigt in 7 repräsentiert den Fall, in welchem die Phosphor-Schichten auf dem Farbfilter ausgebildet sind; Linie 42b bezeichnet den Fall, in welchem die Phosphor-Schichten in direkter Berührung mit der inneren Oberfläche der Frontscheibe ausgebildet sind. Andererseits zeigt 8 die Beziehung zwischen der Helligkeit in dem nicht-emittierenden Bereich (insbesondere die Helligkeit, welche verursacht ist durch externes Licht, reflektiert von der auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs der Frontscheibe aufgebrachten Phosphor-Schicht) und der Durchlässigkeit des Glases. In 8 beschreibt die Kurve 43a den Fall, in welchem die Phosphor-Schicht auf einem Farbfilter ausgebildet ist, und die Kurve 43b bezeichnet den Fall, in welchem die Phosphor-Schicht ohne die Verwendung eines Farbfilters ausgebildet ist. Wenn die Phosphor-Schicht in direkter Berührung mit der inneren Oberfläche der Frontscheibe ausgebildet ist, vergrößert sich die Helligkeit des nicht-emittierenden Bereichs schnell mit der Vergrößerung der Durchlässigkeit, wie durch die Kurve 43b angezeigt.
9 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Kontrast, insbesondere dem Helligkeits-Verhältnis zwischen dem Licht-emittierenden Bereich und dem nicht-emittierenden Bereich, und der Durchlässigkeit des Glases zeigt. Die Kurve 44a, in 9, beschreibt den Fall in welchem die Phosphor-Schicht auf einem Farbfilter ausgebildet ist, die Kurve 44b bezeichnet den Fall in welchem die Phosphor-Schicht in direkter Berührung mit der inneren Oberfläche der Frontscheibe ausgebildet ist.
Die gegenwärtigen Erfinder haben eine extensive Untersuchung zur maximalen Durchlässigkeit des Glases in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe in Hinsicht auf das Anwachsen der Dicke der Frontscheibe im Fall des Abflachens des wirksamen Bereichs der Frontscheibe durchgeführt. Die Untersuchung wurde durchgeführt auf der Grundlage der Helligkeit in dem Licht-emittierenden Bereich der Phosphor-Schicht relativ zur Durchlässigkeit des Glases in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe, der Helligkeit verursacht durch ein externes Licht, reflektiert von der Phosphor-Schicht und des Kontrasts. Es ist gefunden worden, dass es notwendig ist die maximale Durchlässigkeit in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe zu 70% oder höher zu wählen.
Ein Durchlässigkeits-Verhältnis TR ist ein Verhältnis der Durchlässigkeit Td in den peripheren Bereich zu der Durchlässigkeit Tc in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, insbesondere ist TR = Td/Tc. Das Durchlässigkeits-Verhältnis TR korrespondiert zu einem Helligkeits-Verhältnis CB zwischen dem zentralen Bereich in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und den diagonal voneinander getrennten Kanten-Bereichen.
10 ist ein Graph darstellend die Beziehung zwischen dem Durchlässigkeits-Verhältnis TR in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und dem Krümmungsradius in einer Richtung der kürzeren Achse der Frontscheibe, beschreibend eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre in welcher die Frontscheibe ein Verhältnis von lateraler zu vertikaler Ausdehnung von 16 : 9 und eine diagonale Dimension von 66 cm hat. Die in 10 gezeigte Kurve 46a (Anmerkung des Übersetzers: es ist wohl 46a nicht wie im engl original 46b gemeint) beschreibt den Fall, in welchem die maximale Durchlässigkeit des Glases zu 77% gewählt ist, die Dicke in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe zu 13.0 mm gewählt ist und die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs zylindrisch geformt ist, wie in 3, so dass der Krümmungsradius der inneren Oberfläche in einer Richtung der längeren Achse im Wesentlichen unendlich groß ist und die innere Oberfläche eine bestimmte Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse aufweist. Andererseits beschreibt die Kurve 46b den Fall, in welchem die maximale Durchlässigkeit des Glases zu 50% gewählt ist, die Dicke in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe zu 13.0 mm gewählt ist und die innere Oberfläche des wirksamen Bereichs zylindrisch geformt ist, so dass der Krümmungsradius der inneren Oberfläche in einer Richtung der längeren Achse im Wesentlichen unendlich groß ist und die innere Oberfläche eine bestimmte Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse aufweist.
Wenn die Frontscheibe das gleiche Verhältnis einer lateralen Ausdehnung zu einer vertikalen Ausdehnung und die gleiche diagonale Dimension hat, dann vergrößert sich die Dicken-Differenz zwischen dem zentralen Bereich in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen mit dem Verkleinern des Krümmungsradius der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs. Jedoch, wenn die maximale Durchlässigkeit des Glases zu relativ großen Werten gewählt ist, wie bezeichnet durch die Kurve 46a in 10, dann ist eine Veränderung des Durchlässigkeits-Verhältnisses TR zwischen dem zentralen Bereich und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen klein und verbessert so die Sichtbarkeit des Phosphor-Schirms, verglichen mit dem Fall, in welchem die maximale Durchlässigkeit des Glases relativ klein ist, sogar wenn der Krümmungsradius der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs klein gewählt ist in einer Richtung der kürzeren Achse.
Es sollte auch beachtet werden, dass bei der konventionellen Frontscheibe die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe ballig geformt ist oder eine gekrümmte, durch einen Polynom-Ausdruck höheren Grades repräsentierte, Ebene bildet. Im allgemeinen hat die konventionelle Frontscheibe eine maximale Durchlässigkeit von 50% und eine Dicken-Differenz von 3 bis 5 mm zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren Bereich in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe. In diesem Fall ist das Durchlässigkeits-Verhältnis TR 86 bis 78%. Andererseits, wenn die Durchlässigkeit des Glases zu 70% oder höher gewählt ist, in dem zentralen Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe, wie in diesem Ausführungsbeispiel, dann kann das Durchlässigkeits-Verhältnis TR zu 88 bis 78% gewählt werden, was nahezu gleich ist demjenigen der konventionellen Frontscheibe, sogar wenn eine Dicken-Differenz zu 8 bis 20 mm gewählt ist, zwischen dem zentralen Bereich und dem peripheren Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe.
Außerdem haben die gegenwärtigen Erfinder ein Experiment durchgeführt, in einem Versuch Einblick zu gewinnen in die Beziehung der Dicken-Differenz zwischen dem zentralen Bereich in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen und der mechanischen Festigkeit der Vakuum-Hülle bezüglich des Widerstehens des atmosphärischen Drucks. Das Experiment wurde durchgeführt, indem der Druck außerhalb der Vakuum-Hülle auf einem Niveau höher als der atmosphärische Druck gewählt wurde. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Tabelle 1
Bemerkungen

O: gut;
Δ: problematisch;
X: Bruch.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, ist die Vakuum-Hülle fähig dem atmosphärischen Druck ausreichend zu widerstehen, wenn die Dicken-Differenz zwischen dem zentralen Bereich in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe und den diagonal von einander getrennten Kanten zu 8 mm oder mehr gewählt ist.
In der gegenwärtigen Erfindung ist die Durchlässigkeit des Glases in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe zu 70% oder höher gewählt und eine Dicken-Differenz zwischen dem zentralen Bereich und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen ist 8 mm überschreitend und 20 mm nicht überschreitend gewählt. Als ein Ergebnis macht es die gegenwärtige Erfindung möglich eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitzustellen, mit einer mechanischen Festigkeit groß genug um dem atmosphärischen Druck ausreichend standzuhalten, ohne die Helligkeit in dem peripheren Bereich der Frontscheibe zu beeinträchtigen, während das Durchlässigkeits-Verhältnis TR zwischen dem zentralen Bereich und den diagonal von einander getrennten Kanten-Bereichen auf einem Niveau im Wesentlichen gleich dem der Konventionellen Frontscheibe gehalten wird.
Es ist wünschenswert, dass die Schattenmaske 24 wie die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe 20 geformt ist. Um genauer zu sein, es ist wünschenswert dass die wirksame Fläche 36 des Masken-Körpers 37 im Wesentlichen zylindrisch geformt ist, so dass der Krümmungs-Radius der wirksamen Fläche 36 in einer Richtung der längeren Achse im Wesentlichen unendlich groß ist und die wirksame Fläche 36 eine bestimmte Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse aufweist. Zusätzlich kann der Spalt zwischen der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37 und der inneren Oberfläche in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe 20 auf einem geeigneten Wert gehalten werden durch die Wahl der Beziehung zwischen dem Abfall Hp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse relativ zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Frontscheibe 20, dem Abfall Vp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse relativ zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 und dem Abfall Dp der inneren Oberfläche an den diagonal von einander getrennten Kanten zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 um diese Beziehungen zu erfüllen: Hp < Vp; Hp < Dp.
Es sollte auch beachtet werden, dass die wirksame Fläche 36 der Schattenmaske 24 eine längere Seite Ll und eine kürzere Seite Ls aufweist, wie aus 5 ersichtlich. Weiter sind die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher 39 so angeordnet, dass sie eine gerade Linie in einer Richtung der kürzeren Achse bilden, wie durch eine gerade Linie 48 (Anmerkung des Übersetzers: es ist offensichtlich 48, nicht 49 gemeint) angezeigt. Jedoch, die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher 39 sind nicht so angeordnet, dass sie in einer Richtung der längeren Achse eine gerade Linie bilden, sondern sie sind so angeordnet, dass sie eine Zickzack-Linie bilden, wie aus der Linie 49 ersichtlich. Es folgt, dass wenn der Schattenmaske eine Krümmung zugeordnet wird, entweder in einer Richtung der längeren Achse oder in einer Richtung der kürzeren Achse, dann ist es wünschenswerter die Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse zuzuordnen anstatt in einer Richtung der längeren Achse um die mechanische Festigkeit für das Einhalten der gekrümmten Oberfläche der Schattenmaske zu vergrößern. Die spezielle Konstruktion macht es möglich die Deformation der Schattenmaske und das lokale Wölbungs-Problem während des Betriebs der Farb-Kathodenstrahl-Röhre zu unterdrücken/verhindern, was zu einer Farb-Kathodenstrahl-Röhre führt in welcher es unwahrscheinlich ist, dass die Farbreinheit sich verschlechtert.
Man lasse uns eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der gegenwärtigen Erfindung mit Bezug auf 11 beschreiben. In dem kürzlich beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe zylindrisch geformt, so dass der Krümmungsradius in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe in einer Richtung der längeren Achse im Wesentlichen unendlich groß ist und der wirksame Bereich der Frontscheibe eine bestimmte Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse aufweist. In dem in 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe jedoch so geformt, dass der Krümmungsradius in einer Richtung der längeren Achse im Wesentlichen unendlich groß ist im zentralen Bereich der Frontscheibe, die innere Oberfläche leicht gekrümmt ist in einer Richtung der längeren Achse in einem peripheren Bereich der Frontscheibe und die innere Oberfläche eine bestimmte Krümmung in einer Richtung der kürzeren Achse hat. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Beziehung zwischen dem Abfall Hp der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse relativ zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 der Frontscheibe 20, der Abfall der inneren Oberfläche an den Kanten in einer Richtung relativ zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 und der Abfall Dp der inneren Oberfläche an den diagonal von einander getrennten Kanten relativ zu dem Zentrum der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs 22 gewählt um diese Beziehungen zu erfüllen: Hp < Vp; Hp < Dp.
12 ist ein Graph der darstellt: eine Kurve 51, die zeigt wie der Abfall der inneren Oberfläche der Frontscheibe sich in einer Richtung der längeren Achse verändert, eine Kurve 52, zeigend wie der Abfall der inneren Oberfläche der Frontscheibe sich in einer Richtung der kürzeren Achse verändert und eine Kurve 53, zeigend wie der Abfall der inneren Oberfläche der Frontscheibe sich in einer diagonalen Richtung verändert. Zum Beispiel sind die Werte Hp, Vp und Dp wie folgt gewählt:
Hp = 4.0 mm; Vp = 13.0 mm; Dp = 13.5 mm.
Die wirksame Fläche in dem Masken-Körper der Schattenmaske ist geformt um der inneren Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe angepasst zu sein. Natürlich kann der Spalt zwischen der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37 und die innere Oberfläche in dem wirksamen Bereich 22 der Frontscheibe 20 bei einem geeigneten Wert gehalten werden, indem der Abfall-Betrag Hm an den Kanten in einer Richtung der längeren Achse relativ zu dem Zentrum in der wirksamen Fläche 36 des Masken-Körpers 37, der Abfall-Betrag Vm an den Kanten in einer Richtung der kürzeren Achse relativ zu dem Zentrum in der wirksamen Fläche des Masken-Körpers 37 und der Abfall-Betrag Dm an den diagonal von einander getrennten Kanten relativ zu dem Zentrum in der wirksamen Fläche des Masken-Körpers 37 gewählt wird um diese Beziehungen zu erfüllen: Hm < Vm; Hm < Dm.
Es ist besonders wichtig zu beachten, dass in der Farb-Kathodenstrahl-Röhre der oben beschriebenen Konstruktion die wirksame Fläche des Masken-Körpers im peripheren Bereich in einer Richtung der längeren Achse gekrümmt ist, was es ermöglicht die mechanische Festigkeit für das Einhalten der gekrümmten Oberfläche der Schattenmaske zu erhöhen um so wirksam die Deformation und das lokale Wölbungs-Problem der Schattenmaske zu unterdrücken. Es folgt, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Farbreinheit der Farb-Kathodenstrahl-Röhre verschlechtert wird.
In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist ein Filter auf der inneren Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe aufgebracht. Jedoch, wenn hohe Wichtigkeit der Helligkeit rund um denn zentralen Bereich der Frontscheibe zugeordnet wird, dann ist es unbedingt notwendig das Filter auf der inneren Oberfläche aufzubringen. Sogar in diesem Fall ist es möglich die mechanische Festigkeit der Vakuum-Hülle zu sichern, hoch genug um dem atmosphärischen Druck zu widerstehen, und eine ausreichende Helligkeit in dem peripheren Bereich des wirksamen Bereichs der Frontscheibe zu gewährleisten, während die Verschlechterung der Farbreinheit, verursacht durch die Deformation oder das lokale Wölbungs-Problem der Schattenmaske, verhindert wird.
Es ist auch möglich ein Filter für die Veränderung der Durchlässigkeit des Glases auf der äußeren Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe anzubringen um so den Kontrast der Farb-Kathodenstrahl-Röhre zu verbessern. Das Filter kann von dem Typ sein, welcher die von den Drei-Farben-Phosphor-Schichten emittierten Lichtbündel selektiv durchlässt. Auch kann die äußere Oberfläche der Frontscheibe mit einem Film überzogen sein, welcher ein Filter beinhaltet.
Außerdem ist es möglich ein Filter, welches die von den Drei-Farben-Phosphor-Schichten emittierten Lichtbündel selektiv durchlässt, auf jeder, der inneren und der äußeren, Oberfläche in dem wirksamen Bereich der Frontscheibe aufzubringen um so eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereitzustellen, in welcher es unwahrscheinlich ist, dass sich der Kontrast und die Farbreinheit verschlechtert.
In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Masken-Körper der Schattenmaske mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern ausgestattet, welche geradlinig angeordnet sind um Reihen mit dazwischen liegenden Brücken-Bereichen zwischen den benachbarten Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern zu bilden. Jedoch, die Elektronenstrahl-Durchlass-Löcher können kreisförmig geformt sein.
Wie oben beschrieben stellt die gegenwärtige Erfindung eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre bereit, welche eine Frontscheibe beinhaltet, die eine im Wesentlichen flache oder leicht gekrümmte äußere Oberfläche in dem wirksamen Bereich aufweist, so dass die Vakuum-Hülle befähigt wird eine mechanische Festigkeit aufzuweisen, groß genug um dem atmosphärischen Druck standzuhalten, während die Sichtbarkeit des Phosphor-Schirms verbessert wird. Zusätzlich kann eine große Helligkeit in dem peripheren Bereich der Frontscheibe gewährleistet werden. Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass sich die Farbreinheit durch die Deformation und das lokale Wölbungs-Problem der Schattenmaske in der Farb-Kathodenstrahl-Röhre der gegenwärtigen Erfindung verschlechtert.

Claims

Eine Farb-Kathodenstrahl-Röhre, enthaltend: eine Frontscheibe (20), hergestellt aus Glas mit einem im Wesentlichen rechteckigen wirksamen Bereich (22); einen Phosphor-Schirm (23), erzeugt auf der Innenseite des wirksamen Bereichs (22) der Frontscheibe (20), bestehend aus drei Farb-Phosphor Schichten (33B, 33G, 33R); und eine Schattenmaske (37), positioniert vor dem Phosphor-Schirm (33) und mit einer großen Anzahl von Elektronenstrahl-Durchlass-Löchern (39), erzeugt in einem im Wesentlichen rechteckigen Bereich (36) derselben, wobei die äußere Oberfläche im wirksamen Bereich (22) der Frontscheibe (20) im Wesentlichen flach ist oder eine leicht gewölbte Fläche mit einer geringen Wölbung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicken-Differenz im wirksamen Bereich (23) der Frontscheibe (20) zwischen dessen zentralem Bereich und dessen Ecken größer als 8 mm und nicht größer als 20 mm ist und die maximale Durchlässigkeit des Glases im zentralen Bereich des wirksamen Bereichs (22) zumindest 70% beträgt.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (34B, 34G, 34R), welches die von den Drei-Farben Phosphor-Schichten (33B, 33G, 33R) ausgesandten Lichtstrahlen selektiv durchlässt, auf der inneren Oberfläche des wirksamen Bereichs (22) der Frontscheibe (20) aufgebracht ist, und die Drei-Farben Phosphor-Schichten (33B, 33G, 33R) auf dem Filter (34B, 34G, 34R) aufgebracht sind.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (34B, 34G, 34R), welches die Durchlässigkeit des Glases verändert, auf der äußeren Oberfläche im wirksamen Bereich (22) der Frontscheibe (20) aufgebracht ist.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche der Frontscheibe (20) zumindest im zentralen Bereich der Frontscheibe (20) in der Richtung der längeren Achse einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius hat und in der Richtung der kürzeren Achse gewölbt ist.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (34B, 34G, 34R), welches die von den Drei-Farben Phosphor-Schichten (33B, 33G, 33R) ausgesandten Lichtstrahlen selektiv durchlässt, auf der inneren Oberfläche im wirksamen Bereich (22) der Frontscheibe (20) aufgebracht ist, und die Drei-Farben Phosphor-Schichten (33B, 33G, 33R) auf dem Filter (34B, 34G, 34R) aufgebracht sind.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (34B, 34G, 34R), welches die Durchlässigkeit des Glases verändert, auf der äußeren Oberfläche im wirksamen Bereich (22) der Frontscheibe (20) aufgebracht ist.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche im wirksamen Bereich (22) der Frontscheibe (20) in den Rand-Bereichen in Richtung der längeren Achse leicht in Richtung der längeren Achse gekrümmt ist.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein senkrechter Abstand Hp der inneren Oberfläche, an den Rändern in einer Richtung der längeren Achse, von einer Ebene tangential zur inneren Oberfläche im zentralen Bereich der wirksamen Fläche (22) der Frontscheibe (20), ein senkrechter Abstand Vp der inneren Oberfläche, an den Rändern in einer Richtung der kürzeren Achse, von einer Ebene tangential zur inneren Oberfläche im zentralen Bereich der wirksamen Fläche (22) der Frontscheibe (20), und ein senkrechter Abstand Dp der inneren Oberfläche an den Ecken von der Ebene tangential zur inneren Oberfläche im zentralen Bereich der wirksamen Fläche (22) der Frontscheibe (20), so gewählt sind, dass diese Beziehung erfüllt ist: Hp < Vp; Hp < Dp.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wirksame Bereich (36) der Schattenmaske (37) einen im Wesentlichen unendlichen Krümmungsradius in zumindest einem zentralen Bereich in einer Richtung der längeren Achse hat und gewölbt ist in einer Richtung der kürzeren Achse.
Die Farb-Kathodenstrahl-Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein senkrechter Abstand Hm, an den Rändern in einer Richtung der längeren Achse, von einer Ebene tangential zum Zentrum des wirksamen Bereich (36) der Schattenmaske (37), ein senkrechter Abstand Vm, an den Rändern in einer Richtung der kürzeren Achse, von einer Ebene tangential zum Zentrum des wirksamen Bereichs (36) der Schattenmaske (37), und ein senkrechter Abstand Dm an den Ecken von einer Ebene tangential zum Zentrum des wirksamen Bereichs (36) der Schattenmaske (37), so gewählt sind, dass diese Beziehung erfüllt ist: Hm < Vm; Hm < Dm.