DE69928358T2

DE69928358T2 - Farbkathodenstrahlröhre und elastisches stützelement für farbkathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE69928358T2
Application number: DE69928358T
Authority: DE
Inventors: Shuji Fukaya-shi MAKIMOTO
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: EP1001446B1; EP1001446A4; EP1001446A1; WO1999050879A1; CN1262779A; US6452318B1; DE69928358D1; TW444223B; KR100348691B1; JPH11283523A; MY124411A; KR20010013023A; CN1150587C

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbkathodenstrahlröhre, die mit einer Lochmaske und einem elastischen Halterungselement ausgestattet ist, und auf ein elastisches Halterungselement für eine Farbkathodenstrahlröhre.
Stand der Technik
Allgemein ist eine Farbkathodenstrahlröhre mit einem Kolben versehen, der eine rechteckige Frontplatte mit Seitenwänden an einem Umfangsrandabschnitt eines wirksamen Abschnitts hiervon aufweist, sowie einen mit den Seitenwänden der Platte bzw. des Panels gekoppelten Trichter. Ein Leuchtstoffschirm mit drei Farbleuchtstoffschichten, die in der Lage sind, blaues, grünes und rotes Licht zu emittieren, ist an der Innenfläche des wirksamen Abschnitts der Frontplatte ausgebildet. In dem Kolben befindet sich eine rechteckige Schattenmaske bzw. Lochmaske gegenüber der Innenseite der Frontplatte. Ferner ist eine Elektronenkanone zum Emittieren von drei Elektronenstrahlen im Hals des Trichters angeordnet.
Die von der Elektronenkanone emittierten Elektronenstrahlen werden durch eine Ablenkvorrichtung abgelenkt, die außerhalb des Trichters angebracht ist, und tasten horizontal und vertikal die Leuchtstoffschicht über die Lochmaske ab, wodurch ein Farbbild angezeigt wird.
Die Lochmaske wird dazu verwendet, die drei Elektronenstrahlen von der Elektronenkanone auszusortieren und sie dann korrekt zum Landen auf den entsprechenden drei Farbleuchtstoffschichten zu bringen, um die gewünschten Farben zu erhalten. Die Lochmaske hat einen im wesentlichen rechteckigen Lochmaskenkörper mit einer Vielzahl von Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen bzw. -Aperturen, und einen im wesentlichen rechteckigen Maskenrahmen, der am Umfang des Lochmaskenkörpers angebracht ist. Der Maskenrahmen hat vier Seitenwände. Mindestens drei Seitenwände des Maskenrahmens sind an den entsprechenden Seitenwänden der Frontplatte mittels elastischer Halterungselemente derart gehaltert, dass der Maskenkörper dem Leuchtstoffschirm mit einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegt. Ein Endabschnitt jedes Halterungselement ist am Maskenkörper befestigt, und der andere Endabschnitt steht in Eingriff mit einem Gewindestift, der an der Innenfläche einer entsprechenden Seitenwand der Frontplatte vorgesehen ist. Bei der Farbkathodenstrahlröhre nach obiger Beschreibung treffen etwa 80% der Elektronenstrahlen auf die Lochmaske auf. Infolge des Auftreffens der Elektronenstrahlen erhitzt sich die Lochmaske und expandiert thermisch, wodurch eine Fehlausrichtung zwischen den Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen und den Leuchtstoffschichten verursacht wird. Demgemäß können die durch die Lochmaske hindurchgegangenen Elektronenstrahlen nicht auf die Leuchtstoffschichten der Zielfarben auftreffen bzw. auf diesen landen, mit dem Ergebnis, dass ein auf dem Leuchtstoffschirm gebildetes Farbbild in der Farbreinheit beeinträchtigt wird.
Um dies zu vermeiden, wird bei einer herkömmlichen, stark auflösenden Farbkathodenstrahlröhre für einen Anzeigebildschirm beispielsweise als Material der Lochmaske Invar mit einer niedrigen Wärmedehnungseigenschaft eingesetzt, bei der eine Wärmedehnung gemindert wird.
Es ist jedoch schwierig angesichts der Kosten, teures Invar als Material des Maskenrahmens sowie des Maskenkörpers zu verwenden, und daher wird gewöhnlich Eisen für den Maskenrahmen verwendet. Wenn die Hitze des Maskenkörpers zum Maskenrahmen übertragen worden ist, expandiert daher der Maskenrahmen aus Eisen thermisch viel stärker als der Maskenkörper, wodurch ein Umfangsabschnitt des Maskenkörpers von dem Maskenrahmen gezogen wird und die Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen radial nach außen in bezug auf das Zentrum des Maskenkörpers verschoben werden. Demgemäß wird auch die Landeposition eines von einem Elektronenstrahl, der eine der Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen passiert hat, gebildete Strahlfleck in der radialen Auswärtsrichtung von einer entsprechenden Ziel-Leuchtstoffschicht verschoben.
Um eine solche Landeverschiebung zu verringern, wird die Lochmaske zu dem Leuchtstoffschirm hin verschoben (diese Verschiebung wird nachstehend als "ZMF-Verschiebung (Maskenrahmenverschiebung in der Z-Richtung)" bezeichnet, wobei die Z-Richtung als die Richtung der Röhrenachse festgelegt ist), wodurch eine Verschiebung der Landeposition der Elektronenstrahlen auf der Leuchtstoffschicht zum Zentrum des Leuchtstoffschirms hin erfolgt, so dass die Landepositionsverschiebung infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens versetzt wird. Infolgedessen kann ein Elektronenstrahl von geeigneter Fleckgröße zum Landen auf seiner Zielleuchtstoffschicht gebracht werden, und folglich kann eine Beeinträchtigung der Farbreinheit gemindert werden.
US-PNr. 3803436 oder EP 0782168 offenbaren Verfahren zum Mindern der Beeinträchtigung der Farbreinheit nach obiger Beschreibung, die bei einer Farbbild-Kathodenstrahlröhre verwendet werden, und bei denen elastische Halterungselemente, welche den Maskenrahmen an der Platte bzw. am Panel sichern, in geeigneter Weise geformt sind.
Im einzelnen ist jedes der elastischen Halterungselemente durch Biegen einer im wesentlichen rechteckigen Metallplatte gebildet und umfasst einen feststehenden Abschnitt, der am Maskenrahmen befestigt ist, einen Eingriffsabschnitt mit einem Eingriffsloch, in das ein von der Frontplatte vorstehender Gewindestift in Eingriff zu bringen ist, und einen sich zwischen dem feststehenden Abschnitt und dem Eingriffsabschnitt erstreckenden Schrägungsabschnitt. Die Metallplatte ist entlang einer ersten Biegelinie gebogen, die sich zwischen dem feststehenden Abschnitt und dem Schrägungsabschnitt befindet, und auch entlang einer zweiten Biegelinie, die sich zwischen dem Schrägungsabschnitt und dem Eingriffsabschnitt befindet. Die ersten und zweiten Biegelinien erstrecken sich unter einem vorbestimmten Winkel zu der Richtung senkrecht zur Röhrenachse der Farbbildröhre.
Beim Einsatz solcher elastischer Halterungselemente werden, wenn die Hitze des Maskenkörpers auf den Maskenrahmen übertragen worden ist und der Maskenrahmen sich thermisch gedehnt hat, die elastischen Elemente durch die Seitenwände des Maskenrahmens jeweils gegen die Seitenwände der Platte bzw. Panels gedrückt. Infolgedessen wird jedes elastische Halterungselement in einer Richtung elastisch verformt, in der sich die Biegeabschnitte öffnen, wodurch bewirkt wird, dass der Maskenrahmen zu dem Leuchtstoffschirm hin verschoben wird. Gemäß dieser Verschiebung bewegt sich der am Maskenrahmen befestigte Maskenkörper zu dem Leuchtstoffschirm hin. Dies bewirkt, dass sich die Landeposition jedes Elektronenstrahls zum Zentrum des Leuchtstoffschirms hin verschiebt, wodurch die Beeinträchtigung der Farbreinheit gemindert wird.
Die ZMF-Verschiebung des elastischen Halterungselements, die zwei zur Röhrenachse hin geneigte Biegeabschnitte aufweist, verstärkt sich, wenn der Neigungswinkel der Biegeabschnitte zur Röhrenachse hin zunimmt. Die ZMF-Verschiebung verstärkt sich jedoch nicht, nachdem der Neigungswinkel 40° übersteigt.
Im Fall einer klein dimensionierten Farbkathodenstrahlröhre von weniger als etwa 38,1 cm (15 Inch) kann die Beeinträchtigung der Farbreinheit infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens mittels der ZMF-Verschiebung, die man erhält, wenn der Neigungswinkel der Biegeabschnitte auf weniger als 30° eingestellt wird, gemindert werden. Andererseits kann im Fall einer größeren Farbkathodenstrahlröhre als 38,1 cm (15 Inch), von 43,18 cm (17 Inch) oder mehr, eine ZMF-Verschiebung, die ausreicht, um eine: Beeinträchtigung der Farbreinheit zu mindern, nicht erhalten werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ihre Aufgabe ist es, eine Farbkathodenstrahlröhre bereitzustellen, bei der eine Beeinträchtigung der Farbreinheit infolge einer Wärmedehnung eines darin verwendeten Maskenrahmens auch dann ausgeglichen werden kann, wenn die Röhre eine große Größe von 38,1 cm (15 Inch) oder mehr aufweist, und auch ein elastisches Halterungselement bereitzustellen, das bei der Farbkathodenstrahlröhre für den erwähnten Zweck eingesetzt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein elastisches Halterungselement für eine Farbkathodenstrahlröhre bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 definiert ist, sowie eine Farbkathodenstrahlröhre, wie sie in Anspruch 7 definiert ist.
Bei der nach obiger Beschreibung aufgebauten Farbkathodenstrahlröhre ist das Ansprechverhalten des Schrägungsabschnitts jedes elastischen Halterungselements auf eine Verschiebung im Maskenrahmen infolge von dessen durch die Erwärmung der Lochmaske verursachten Wärmedehnung kleiner auf seiner Eingriffsabschnittsseite als auf seiner feststehenden Abschnittsseite. Wenn demgemäß jedes elastische Halterungselement von dem expandierten Maskenrahmen komprimiert wird, verformt sich die feststehende Abschnittsseite des Schrägungsabschnitts stärker als dessen Eingriffsabschnittsseite, wodurch die Lochmaske zum Leuchtstoffschirm hin verschoben wird. Infolgedessen kann die Verschiebung der Lochmaske in bezug auf den Leuchtstoffschirm, die von der Wärmedehnung des Maskenrahmens verursacht wird, korrigiert werden, wodurch die Beeinträchtigung der Farbreinheit des am Leuchtstoffschirm angezeigten Bildes kompensiert wird.
Ein solches Ansprechverhalten auf eine Verschiebung nach obiger Beschreibung kann jedem elastischen Halterungselement vermittelt werden, wenn das betreffende elastische Halterungselement so ausgebildet ist, dass der Querschnitt des Schrägungsabschnitts, der parallel zu der Biegelinie eines Biegeabschnitts ist, an seiner feststehenden Abschnittsseite kleiner ist als an seiner Eingriffsabschnittseite. Ferner kann das Ansprechverhalten auf eine Verschiebung auch durch eine längere Einstellung des einen der beiden den Neigungsabschnitt definierenden Biegeabschnitte, der sich nahe dem Eingriffsabschnitt befindet, als der andere der beiden Biegeabschnitte, der sich nahe am feststehenden Abschnitt befindet, erreicht werden.
Wenn die elastischen Halterungselemente nach obigem Aufbau zur Verwendung bei der Farbkathodenstrahlröhre durch den Maskenrahmen infolge von dessen Wärmedehnung komprimiert worden sind, wird der Teil des Schrägungsabschnitts, der sich nahe dem feststehenden Abschnitt befindet, stärker verschoben als derjenige Teil, der sich nahe dem Eingriffsabschnitt befindet, und zwar aufgrund des Ansprechverhaltens gegenüber einer Verschiebung des Schrägungsabschnitts. Dies korrigiert eine Relativverschiebung der Lochmaske zum Leuchtstoffschirm infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens, wodurch eine Beeinträchtigung der Farbreinheit des Leuchtstoffschirms kompensiert wird.
Darüber hinaus hat in jedem elastischen Halterungselement gemäß der Erfindung der feststehende Abschnitt einen Vorsprungsabschnitt, der von einem der Biegeabschnitte, der sich nahe dem feststehenden Abschnitt befindet, entlang der Achse der Farbkathodenstrahlröhre vorsteht. Dieses Vorstehen erleichtert die Befestigung des feststehenden Abschnitts am Maskenrahmen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Längsschnittansicht zur Darstellung einer Farbkathodenstrahlröhre gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Vorderansicht zur Darstellung eines Panels und einer Lochmaske, die in die Farbkathodenstrahlröhre aufgenommen sind, von deren Elektronenkanonenseite aus betrachtet,
3 eine perspektivische Ansicht der Lochmaske der Farbkathodenstrahlröhre,
4 eine Draufsicht zur Darstellung der Form eines Maskenhalters zum Halten der Lochmaske, bevor der Halter gebogen wird,
5 eine perspektivische Ansicht des Maskenhalters,
6A eine Vorderansicht des Maskenhalters,
6B eine Draufsicht auf den Maskenhalter,
7A eine Schnittansicht längs Linien VIIA-VIIA von 6B,
7B eine Schnittansicht längs Linien VIIB-VIIB von 6B,
8A eine Schnittansicht zur Darstellung eines Stadiums, in dem der Maskenrahmen sich thermisch dehnt,
8B eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Stadiums, in dem die Elektronenstrahl-Landeposition sich infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens verschiebt,
8C eine schematische Ansicht zur Darstellung der Bewegung der Lochmaske, die notwendig ist, um die Elektronenstrahlen-Landeverschiebung zu korrigieren,
9A bis 9C eine Schnittansicht, eine Seitenansicht und eine Schnittansicht zur Darstellung der ausgeführten Funktionen des Maskenhalters, wenn der Maskenrahmen sich thermisch gedehnt hat,
10 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen den Neigungswinkeln der Biegeabschnitte des Maskenhalters der Ausführungsform und dem herkömmlichen Maskenhalter und von Verschiebungen des Maskenrahmens in der Richtung der Röhrenachse, und
11A bis 11J Seitenansichten zur Darstellung von Maskenhaltern gemäß 10 Modifikationen der Erfindung.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es wird zunächst auf 1 und 2 eingegangen, in denen die Farbkathodenstrahlröhre mit einem Vakuumkolben 10 versehen ist, der eine im wesentlichen rechteckige Glasplatte 3 und einen Trichter 4 umfaßt. Die Platte bzw. das Panel 3 hat einen im wesentlichen rechteckigen wirksamen Abschnitt 1 und vier Seitenwände 2, die entlang einem Umfangsrandabschnitt des wirksamen Abschnitts 1 angeordnet sind. Der Trichter 4 ist an den Seitenwänden 2 befestigt. Ein sich konisch verjüngender Gewindestift 14 steht nach innen von einem Mittelabschnitt der Innenfläche jeder der drei Seitenwände 2 vor.
Ein Leuchtstoffschirm 5, der aus drei Leuchtstoffschichten gebildet ist, die blaues, grünes und rotes Licht emittieren können, ist an der Innenfläche des wirksamen Abschnitts 1 der Platte 3 ausgebildet. Eine im wesentlichen rechteckige Lochmaske 6 ist innerhalb der Platte 3 so angeordnet, dass sie dem Leuchtstoffschirm 5 mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen gegenüberliegt.
Innerhalb des Halses 7 des Trichters 4 befindet sich eine Elektronenkanone 9, die drei Elektronenstrahlen 8 emittiert. Die Elektronenkanone 9 ist entlang der Achse der Platte 3 gelegen, d.h. koaxial zu der Röhrenachse Z. Die drei von der Elektronenkanone 9 emittierten Elektronenstrahlen 8 werden durch eine Ablenkvorrichtung 11 abgelenkt, die an der Außenseite des Trichters 4 angebracht ist, und tasten den Leuchtstoffschirm 5 horizontal und vertikal über die Lochmaske 6 ab. Damit wird ein Farbbild am Bildschirm 5 angezeigt.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die Lochmaske 6 mit einer Farbauswahlfunktion einen im wesentlichen rechteckigen Maskenkörper 12, der mit einer Anzahl Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen 12a ausgebildet ist, und einen rechteckigen Maskenrahmen 13, der den Umfangsrand des Maskenkörpers trägt. Der Maskenkörper 12 hat einen rechteckigen wirksamen Abschnitt 16, der mit den Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen 12a versehen ist, einen Nicht-Öffnungsbereich 17, der den wirksamen Abschnitt umgibt, und einen Umfassungsabschnitt 18, der sich von dem Umfang des Nicht-Öffnungsbereichs in der Richtung parallel zu der Röhrenachse Z erstreckt, die senkrecht zur Mitte des wirksamen Bereichs 16 ist. Der Maskenkörper ist aus Invar (Wärmedehnungskoeffizient: 1,2 × 10⁶/°C) hergestellt.
Die Platte bzw. das Panel 4 und die Lochmaske 6 haben eine Langachse (Horizontalachse) X und eine Kurzachse (Vertikalachse) Y, die senkrecht zueinander sind und durch die Röhrenachse Z hindurchgehen.
Der Maskenrahmen 13 hat vier Wände 20, die sich entlang der Mittelachse der Platte 3 erstrecken, d.h. entlang der Röhrenachse Z der Farbkathodenstrahlröhre, und liegen den Seitenwänden der Platte 3 mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen gegenüber. Jede Wand 20 hat einen L-förmigen Querschnitt. Die drei Wände 20 des Maskenkörpers 12 werden durch die Platte 3 mittels Maskenhaltern 30 gehaltert, die jeweils als elastisches Halterungselement dienen, das einen elastischen Halterungsmechanismus bildet, und zwar derart, dass er dem Leuchtstoffschirm 5 mit einem vorbestimmten Zwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Wie in 4 bis 6B gezeigt ist, ist jeder Maskenhalter 30 durch Biegen einer länglichen rechteckigen Metallplatte gebildet und aus einem Material hergestellt, das einen niedrigeren Wärmedehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Maskenrahmens, beispielsweise rostfreier Stahl. 4 zeigt den Zustand, den der Maskenhalter 30 einnimmt, bevor er gebogen ist, während die 5 bis 6B den Zustand des Halters zeigen, den er nach seiner Biegung einnimmt.
Genauer gesagt ist der Halter 30 an zwei Abschnitten entlang zwei parallelen Linien gebogen, d.h. ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b, die unter einem Winkel θH (θH < 90°) zu einer Linie geneigt sind, die senkrecht zu ihrer longitudinalen Mittellinie 32 ist, d.h. zu einer Linie 31 parallel zu der Röhrenachse Z. Der Winkel θH wird beispielsweise auf 49° eingestellt. Die Biegerichtungen des Maskenhalters 30 entlang den ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b sind einander entgegengesetzt, während der Biegewinkel α (β) größer als 90° ist.
Infolge der Biegung an zwei Abschnitten hat der Maskenhalter 30 einen feststehenden Abschnitt 34, der sich an einer longitudinalen Endseite befindet, einen Eingriffsabschnitt 35, der sich an der anderen longitudinalen Endseite befindet, und einen Schrägungsabschnitt 36, der sich zwischen dem feststehenden Abschnitt 34 und dem Eingriffsabschnitt 35 erstreckt, d.h. zwischen den ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b. Der feststehende Abschnitt 34 und der Eingriffsabschnitt 35 erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander mit einem vorbestimmten Abstand h dazwischen. Der Eingriffsabschnitt 35 hat ein im wesentlichen kreisförmiges Durchgangsloch 37.
Eine keilförmige Ausnehmung 38 ist an einem oberen Rand des Schrägungsabschnitts 36 des Maskenhalters 30 ausgebildet, wie in 4, 5 und 6A gezeigt ist. Demgemäß ist die Biegelinie 33a zwischen dem feststehenden Abschnitt 34 und dem Schrägungsabschnitt 36 kürzer als die Biegelinie 33b zwischen dem Schrägungsabschnitt 36 und dem Eingriffsabschnitt 35. Mit anderen Worten ist der Schrägungsabschnitt 36 so ausgebildet, dass dessen Querschnitt parallel zu den Biegelinien 33a und 33b an der ersten Biegelinie 33a am kleinsten ist und allmählich von der Seite seines feststehenden Abschnitts 34 zu der Seite seines Eingriffsabschnitts 35 hin zunimmt.
Somit ist der Maskenhalter 30 so aufgebaut, dass der Biegeabschnitt entlang der ersten Biegelinie 33a stärker verformbar ist als der Biegeabschnitt entlang der zweiten Biegelinie 33b, und derart, dass das Ansprechverhalten auf eine Verschiebung des Schrägungsabschnitts 36 auf dessen Seite des feststehenden Abschnitts 34 höher ist als auf dessen Seite des Eingriffsabschnitts 35.
Ferner hat der feststehende Abschnitt 34 einen Vorsprung 34a, der nach oben von der ersten Biegelinie 33a entlang der Röhrenachse Z vorsteht.
Wie in 5 bis 7B gezeigt ist, ist jeder nach obiger Beschreibung aufgebauter Maskenhalter 30 an der Lochmaske 6 mit seinem feststehenden Abschnitt 34 angebracht, der an einer entsprechenden der Wände 20 des Maskenrahmens 13 befestigt ist, und steht auch in Eingriff mit der Platte 20 mit dem Durchgangsloch 37 seines Eingriffsabschnitts 35, das mit einem entsprechenden Gewindestift 14 in Eingriff steht. Außerdem ist dieser Maskenhalter 30 am Maskenrahmen 13 derart befestigt, dass die Mittellinie 32 seines feststehenden Abschnitts 34 parallel zu der longitudinalen Mittellinie der entsprechenden Wand 20 des Maskenrahmens 13 ist.
Der feststehende Abschnitt 34 ist an der Wand 20 des Maskenrahmens 13 befestigt, wobei mehrere Punkte hiervon (z.B. drei Punkte) an der Wand punktgeschweißt sind. Zwei Schweißpunkte 44a und 44b der drei Schweißpunkte 44 befinden sich angrenzend an die gegenüberliegenden Enden der ersten Biegelinie 33a.
In diesem Zustand erstrecken sich der feststehende Abschnitt 34 und der Eingriffsabschnitt 35 jedes Maskenhalters 30 im wesentlichen parallel zueinander, und liegen im wesentlichen parallel zu der entsprechenden Wand 20 des Maskenrahmens 13 und der entsprechenden Seitenwand 2 des Panels 3 gegenüber.
Da der Maskenhalter 30 entlang dem Paar Biegelinien 33a und 33b gebogen ist, die um den Winkel θH in bezug auf die zur Röhrenachse Z parallele Linie 31 geneigt sind, d.h. die nach oben rechts in 6A geneigt sind, steht der Eingriffsabschnitt 35 in Eingriff mit dem Gewindestift 14 an einer Position näher am Leuchtstoffschirm 5 als der feststehende Abschnitt 35 in bezug auf die Röhrenachse Z. Ferner ist der Schrägungsabschnitt 36, wie aus 7B hervorgeht, zur Röhrenachse Z hin geneigt, und auch zu zwei Linien, die senkrecht zueinander und zu der Röhrenachse Z sind.
Die Gewindestifte 14 sind jeweils an longitudinalen Mittelabschnitten der drei Seitenwände 2 des Panels 3 vorgesehen. Dementsprechend sind die Maskenhalter 30 am Maskenrahmen 13 derart befestigt, dass die in den Eingriffsabschnitten 35 ausgebildeten Durchgangslöcher 37 den jeweiligen longitudinalen Mittelabschnitten der drei Wände 20 des Maskenrahmens 13 gegenüberliegen, wie in 2 gezeigt ist.
Im folgenden wird eine Beschreibung zum Betrieb der Farbkathodenstrahlröhre mit dem oben erwähnten Aufbau zur Korrektur der Beeinträchtigung der Farbreinheit infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens mittels des Maskenhalters 30 gegeben.
Während die Farbkathodenstrahlröhre in Betrieb ist, erwärmt sich der Maskenkörper 12 infolge des Auftreffens von Elektronenstrahlen auf diesen. Die Wärme des Maskenkörpers 12 wird auf den Maskenrahmen 13 übertragen, wodurch sich der Maskenrahmen 13 thermisch dehnt, und jede Wand 20 wird von einer durch die unterbrochene Linie angedeuteten Position zu einer entsprechenden Seitenwand 2 der Platte 3 hin verschoben, wie in 8A gezeigt ist. Hierbei wird der. Maskenkörper 12 von dem Maskenrahmen 13 gezogen und in der gleichen Richtung verschoben.
Ferner bewegen sich hierbei die Elektronenstrahl-Durchgangsöffnungen 12a des Maskenkörpers 12 radial nach außen bezüglich des Leuchtstoffschirms 5, wie in 8B gezeigt ist, mit dem Ergebnis, dass jeder Elektronenstrahl 8, der eine entsprechende Strahldurchgangsöffnung 12a passiert hat, auf demjenigen Abschnitt des Leuchtstoffschirms 5 landet, der radial nach außen von einer Ziel-Leuchtstoffschicht 51 verschoben ist. Dies ist der Grund für die Beeinträchtigung der Farbreinheit.
Um die Beeinträchtigung der Farbreinheit zu vermeiden, bewegen die Maskenhalter 30 den Maskenkörper 12 von einer durch die unterbrochene Linie angedeuteten Normalposition zu einer durch die durchgezogene Linie in 8C angedeuteten Korrekturposition zum Leuchtstoffschirm 5 hin, wodurch die Landepositionen der Elektronenstrahlen 8 zu den Ziel-Leuchtstoffschichten 51 hin korrigiert werden. Das Ansprechverhalten des Schrägungsabschnitts 36 jedes Maskenhalters 30 zu der Verschiebung in dem Maskenrahmen 13, das durch die Wärmedehnung des Maskenkörpers 4 verursacht wird, ist auf der Seite des feststehenden Abschnitts 34 höher als auf der Seite des Eingriffsabschnitts 35. Mittels dieser Eigenschaft des Schrägungsabschnitts 36 kompensiert jeder Maskenhalter 30 eine Verschiebung des Maskenkörpers 12 relativ zum Leuchtstoffschirm 5 infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens 13.
Genauer gesagt, wenn der Maskenrahmen 13 sich während des Betriebs der Farbkathodenstrahlröhre thermisch dehnt, verringert sich der Abstand zwischen den Wänden 20 des Maskenrahmens 13 und den Seitenwänden 2 der Platte 3, und die jeweiligen Maskenhalter 30 zwischen den Wänden 20 und den Seitenwänden 2 werden komprimiert, wie in 9A gezeigt ist. Infolgedessen verformt sich jeder Maskenhalter 30 so, dass der Winkel α zwischen dem feststehenden Abschnitt 34 und dem Schrägungsabschnitt 36 sowie der Winkel β zwischen dem Eingriffsabschnitt 35 und dem Schrägungsabschnitt 36 zunehmen.
Der Eingriffsabschnitt 35 des Maskenhalters 30 steht in festem Eingriff mit dem Gewindestift 14, und daher wird der Schrägungsabschnitt 36 in einer Richtung D senkrecht zu der zweiten Biegelinie 33b in bezug auf den Eingriffsabschnitt 35 verschoben, während der feststehende Abschnitt 34 in einer Richtung E senkrecht zu der ersten Biegelinie 33a in bezug auf den Schrägungsabschnitt 36 verschoben wird, wie in 9B gezeigt ist. Da die Richtungen D und E jeweils Komponenten D1 und E1 in der Z-Richtung enthalten, werden der Schrägungsabschnitt 36 und der feststehende Abschnitt 34 zum Leuchtstoffschirm 5 hin entlang der Röhrenachse Z verschoben.
Außerdem verwirft sich der Schrägungsabschnitt 36, wenn die Maskenhalter 30 komprimiert werden. Diese Verwerfungskraft bewirkt, dass sich der Schrägungsabschnitt 36 in einer Richtung F senkrecht zu dessen Oberfläche bewegt, wie in 9C gezeigt ist. Da der Schrägungsabschnitt 36 zur Röhrenachse Z hin geneigt ist, enthält die Verschiebung in F-Richtung eine Komponente F1 in Z-Richtung. Wenn sich der Schrägungsabschnitt 36 verwirft, wird dementsprechend der feststehende Abschnitt 34 entlang der Röhrenachse 10 zum Leuchtstoffschirm 5 hin verschoben.
Infolgedessen wird die von den Maskenhaltern 30 gehalterte Lochmaske 6 zum Leuchtstoffschirm 5 entlang der Röhrenachse Z verschoben, wodurch die Landeposition des Elektronenstrahls zur Mitte des Leuchtstoffschirms hin verschoben wird und das Ausmaß an Beeinträchtigung der Farbreinheit reduziert wird.
Da, wie oben beschrieben wurde, das Ansprechverhalten zu einer Verschiebung des Schrägungsabschnitts 36 jedes Maskenhalters 30 auf der Seite des feststehenden Abschnitts 34 höher ist als auf der Seite des Eingriffsabschnitts 35, wenn die Maskenhalter infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens 13 komprimiert worden sind, verformt sich der Biegeabschnitt des Schrägungsabschnitts 36 entlang der ersten Biegelinie 33a stärker als dessen Biegeabschnitt entlang der zweiten Biegelinie 33b, mit dem Ergebnis, dass sich der feststehende Abschnitt 34 stärker entlang der Röhrenachse Z zum Leuchtstoffschirm hin verschiebt.
Die Verschiebung jedes Maskenhalters 30, wenn er komprimiert wird, variiert wegen des Ansprechverhaltens gegenüber einer Verschiebung des Schrägungsabschnitts 36 im wesentlichen linear. Wenn der Neigungswinkel θH der ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b variiert, nimmt außerdem die ZMF-Verschiebung des Maskenhalters 30 linear mit einer Zunahme des Winkels θH über einem breiten Winkelbereich zu, wie durch die schwarzen Punkte in 10 angedeutet ist. In 10 gibt die mit Kreuzen (x) markierte Kurve die Eigenschaft eines herkömmlichen Maskenhalters an. Wie aus der Kurve zu ersehen ist, nimmt die ZMF-Verschiebung zu, wenn der Winkel θH 30° bei dem herkömmlichen Maskenhalter überschreitet.
Somit ermöglicht der nach obiger Beschreibung aufgebaute Maskenhalter 30 die Realisierung einer gewünschten ZMF-Verschiebung entsprechend dem Neigungswinkel θH und eine wirksame Kompensation der Beeinträchtigung der Farbreinheit infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens 13.
Da der Maskenhalter 30 als elastisches Halterungselement nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, kann mit anderen Worten die Lochmaske 6 entlang der Röhrenachse Z linear verschoben werden, indem gemäß der Größe des Leuchtstoffschirms der Neigungswinkel θH der ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b, welche den Schrägungsabschnitt 36 des Maskenhalters 30 festlegen, variiert wird. Daher kann auch dann, wenn die Maskenhalter 30 auf eine Kathodenstrahlröhre mit großer Größe von 38,1 cm (15 Inch) oder mehr angewandt werden, eine ausreichende ZMF-Verschiebung erzielt werden, und folglich kann die Beeinträchtigung der Farbreinheit des Leuchtstoffschirms kompensiert werden.
Beispielsweise betrug bei einer herkömmlichen Farbkathodenstrahlröhre von 43,18 cm (17 Inch) die maximale Landeverschiebung (PD) infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens 13 etwa 0,020 mm an einem diagonal äußersten Abschnitt des Bildschirms. In diesem Fall beträgt der Auftreffwinkel θB des Elektronenstrahls auf die Lochmaske etwa 40°, und die notwendige ZMF-Verschiebung zur Korrektur der Landeverschiebung beträgt 0,024 mm (= PD/tan(θB) = 0,020/tan(40°)).
Bei Anwendung der Maskenhalter 30 der vorliegenden Erfindung wird die ZMF-Verschiebung von 0,024 mm erhalten, wenn der Neigungswinkel θH 49° beträgt, wie aus 10 hervorgeht. Somit können die Maskenhalter 30 die Landeverschiebung der Elektronenstrahlen infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens 13 vollständig kompensieren.
Andererseits beträgt im Fall der Anwendung der herkömmlichen elastischen Halterungselement die maximale ZMF-Verschiebung lediglich 0,010 mm (bei θH = 30°) gemäß 10, was bedeutet, dass die Elektronenstrahl-Landeverschiebung nicht korrigiert werden kann, wenn diese elastischen Elemente bei einer Farbkathodenstrahlröhre von 43,18 cm (17 Inch) angewandt werden.
Es ist klar, dass der Maskenhalter 30 der vorliegenden Ausführungsform eine ZMF-Verschiebung bereitstellen kann, die das Doppelte oder mehr der herkömmlichen (Verschiebung) beträgt. Ferner können, wie aus 10 hervorgeht, die Maskenhalter 30 der vorliegenden Ausführungsform eine ZMF-Verschiebung liefern, die ausreicht, um die Landeverschiebung durch Erhöhen des Neigungswinkels θH auch im Fall einer Farbkathodenstrahlröhre zu korrigieren, die größer ist als 43,18 cm (17 Inch).
Wie oben beschrieben wurde, kann bei der Farbkathodenstrahlröhre mit den den elastischen Halterungsmechanismus bildenden Maskenhaltern 30 die Beeinträchtigung der Farbreinheit infolge der Wärmedehnung des Maskenrahmens kompensiert werden, und folglich die Bildqualität auch bei einer großen Farbkathodenstrahlröhre von 38,1 cm (15 Inch) oder mehr verbessert werden.
Maskenhalter 30a bis 30j, die in den 11A bis 11J gezeigt sind, können gemäß Modifikationen der oben beschriebenen Maskenhalter 30 anstelle der oben erwähnten Maskenhalter als elastische Halterungselemente 30 verwendet werden. Diese Maskenhalter 30a bis 30j haben eine ähnliche Basisstruktur wie die oben beschriebenen Maskenhalter 30 und können die gleichen Vorteile bieten.
Jeder der Maskenhalter 30a bis 30j ist durch Biegen einer im wesentlichen rechteckigen Metallplatte entlang ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b gebildet und hat einen feststehenden Abschnitt 34, einen Eingriffsabschnitt 35 und einen Schrägungsabschnitt 36, der den feststehenden Abschnitt 34 mit dem Eingriffsabschnitt 35 verbindet. Die ersten und zweiten Biegelinien 33a und 33b erstrecken sich unter einem Winkel θH zur Röhrenachse. Der Schrägungsabschnitt 36 ist so geformt, dass dessen Querschnitt parallel zu der Biegelinie 33a und 33b an der ersten Biegelinie 33a am kleinsten ist und allmählich von der Seite seines feststehenden Abschnitts 34 zur Seite seines Eingriffsabschnitts 35 hin zunimmt.
Infolgedessen ist jeder der Maskenhalter 30 so aufgebaut, dass der Biegeabschnitt entlang der ersten Biegelinie 33a stärker verformbar ist als der Biegeabschnitt entlang der zweiten Biegelinie 33b, und dass das Ansprechverhalten gegenüber einer Verschiebung des Schrägungsabschnitts 36 auf der Seite des feststehenden Abschnitts 34 höher ist als auf der Seite des Eingriffsabschnitts 35.
Bei den Maskenhaltern 30a bis 30i ist die erste Biegelinie 33a zwischen dem feststehenden Abschnitt 34 und dem Schrägungsabschnitt 36 kürzer als die zweite Biegelinie 33b zwischen dem Schrägungsabschnitt 36 und dem Eingriffsabschnitt 35. Die Maskenhalter 30a bis 30d und 30i haben nur eine an deren oberem Rand ausgebildete Ausnehmung 38. Diese Ausnehmungen 38 haben andere Formen als die Ausnehmung 38 des oben beschriebenen Maskenhalters 30.
Die Maskenhalter 30e, 30f und 30h haben Ausnehmungen 38, die an deren oberen und unteren Rändern ausgebildet sind. Der Maskenhalter 30g hat eine Ausnehmung 38, die nur an seinem unteren Rand ausgebildet ist.
Bei den Maskenhaltern 30a bis 30d, 30f und 30g hat der feststehende Abschnitt 34 die gleiche Breite wie der Eingriffsabschnitt 35 und ist in gewissem Maß groß. Demgemäß kann ein ausreichender Schweißbereich zum Schweißen des Maskenhalters an den Maskenrahmen 13 sichergestellt werden, wodurch der Schweißvorgang erleichtert wird. Andererseits hat bei den Maskenhaltern 30e, 30h und 30i der feststehende Abschnitt 34 eine kleinere Breite als der Eingriffsabschnitt 35.
Was den Maskenhalter 30j angeht, so hat er ein ähnliches äußeres Erscheinungsbild wie das herkömmliche elastische Halterungselement. In diesem Fall ist jedoch ein Langloch 50 an und entlang der ersten Biegelinie 33a ausgebildet, welche die Grenze zwischen dem feststehenden Abschnitt 34 und dem Schrägungsabschnitt 36 bildet. Da dieses Langloch die mechanische Festigkeit des Biegungsabschnitts um es herum reduziert, ist das vorgenannte Ansprechverhalten gegenüber einer Verschiebung auch bei dem Maskenhalter 30j realisiert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen ohne Abweichen von ihrem Schutzumfang modifiziert werden. Beispielsweise kann zum Ausgleich der Beeinträchtigung der Farbreinheit, die bei sinkender Umgebungstemperatur auftritt, ein Bimetall zwischen den feststehenden Abschnitt jedes Maskenhalters und den Maskenrahmen eingefügt sein bzw. werden. Auch kann der elastische Halterungsmechanismus mit den Maskenhaltern an allen vier Seitenwänden des Maskenrahmens vorgesehen sein statt nur auf dreien hiervon.
Außerdem können die ersten und zweiten Biegelinien des Maskenhalters nicht immer parallel zueinander sein, sondern können auf verschiedene Neigungswinkel θH eingestellt sein, wenn dies nötig ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Farbkathodenstrahlröhre und ein elastisches Halterungselement sowie ein elastischer Halterungsmechanismus für die Farbkathodenstrahlröhre bereitgestellt werden, bei der die Verschiebung der Lochmaske relativ zum Leuchtstoffschirm, die durch die Wärmedehnung des Maskenrahmens verursacht wird, korrigiert werden kann, wodurch die Beeinträchtigung der Farbreinheit des am Leuchtstoffschirm angezeigten Bildes kompensiert bzw. ausgeglichen werden kann.

Claims

Elastisches Halterungselement, das eine Lochmaske (6) über einen Maskenrahmen (13) an den Seitenwänden (2) eines Panels (3) einer Farbkathodenstrahlröhre elastisch haltern kann, wobei: das elastische Halterungselement (30) durch Biegen einer im wesentlichen rechteckigen Platte entlang ersten und zweiten Biegelinien (33a, 33b), die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und zu einer longitudinalen Mittelachse (32) der rechteckigen Platte hin geneigt sind, geformt worden ist und einen feststehenden Abschnitt (34), der am Maskenrahmen (13) zu befestigen ist und an die erste Biegelinie (33a) angrenzt, einen Eingriffsabschnitt (35), der mit einer entsprechenden der Seitenwände (2) in Eingriff zu bringen ist und an die zweite Biegelinie (33b) angrenzt, sowie einen Neigungsabschnitt (36), der den Eingriffsabschnitt (35) und den feststehenden Abschnitt (34) verbindet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Biegelinie (33a) kürzer ist als die zweite Biegelinie (33b), und der Teil des Neigungsabschnitts (36), der sich nahe der ersten Biegelinie (33a) befindet, verformbarer ist als der Teil des Neigungsabschnitts (36), der sich nahe der zweiten Biegelinie (33b) befindet.
Elastisches Halterungselement nach Anspruch 1, wobei die Verformbarkeit des Neigungsabschnitts (36) allmählich von der Seite der ersten Biegelinie zu der Seite der zweiten Biegelinie hin abnimmt.
Elastisches Halterungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Querschnitt des Neigungsabschnitts (36), der sich nahe und parallel zu der ersten Biegelinie (33a) befindet, kleiner ist als der Querschnitt des Neigungsabschnitts (36), der sich nahe und parallel zu der zweiten Biegelinie (33b) befindet.
Elastisches Halterungselement nach Anspruch 3, wobei der Neigungsabschnitt (36) einen Querschnitt aufweist, der allmählich von der Seite der ersten Biegelinie zur Seite der zweiten Biegelinie hin abnimmt.
Elastisches Halterungselement nach Anspruch 3, wobei das Halterungselement (30) ein längliches Loch (50) aufweist, das auf und entlang der ersten Biegelinie (33a) ausgebildet ist.
Elastisches Halterungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der feststehende Abschnitt (34) einen Vorsprung (34a) aufweist, der von einem der Biegeabschnitte, der sich nahe am feststehenden Abschnitt (34) befindet, vorsteht.
Farbkathodenstrahlröhre, mit: einem Panel (3) mit einem im wesentlichen rechteckigen wirksamen Abschnitt (1) und vier Seitenwänden (2), die an einem Umfangsrandabschnitt des wirksamen Abschnitts (1) vorgesehen sind, einem Leuchtstoffschirm (5), der an einer Innenfläche des wirksamen Abschnitts (1) des Panels (3) ausgebildet ist, einer Lochmaske (6), die innerhalb des Panels (3) angeordnet ist, mit einem im wesentlichen rechteckigen Maskenkörper (12) gegenüber dem Leuchtstoffschirm (5), und auch mit einem im wesentlichen rechteckigen Maskenrahmen (13), der einen Umfangsrandabschnitt des Maskenkörpers (12) haltert und den Seitenwänden (2) gegenüberliegt, versehen ist, wobei eine Röhrenachse (Z) sich durch die Mitte des Panels (3) und des Maskenkörpers (13) erstreckt und hierzu senkrecht ist, einer Elektronenkanone (9) zum Emittieren von Elektronenstrahlen (8) zu dem Leuchtstoffschirm (5) durch die Lochmaske (6), und mehreren elastischen Halterungselementen (30), wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert sind, und die zwischen dem Maskenrahmen (13) und den Seitenwänden (2) des Panels (3) vorgesehen sind und den Maskenrahmen (13) an den Seitenwänden (2) des Panels (3) elastisch haltern, wobei die elastischen Halterungselemente (30) den Maskenrahmen (13) zu dem Leuchtstoffschirm (5) hin entlang der Röhrenachse (Z) der Farbkathodenstrahlröhre verschieben können, wenn sich der Maskenrahmen (13) thermisch zu den Seitenwänden (2) des Panels (3) hin dehnt, wobei der feststehende Abschnitt (34) jedes Halterungselements (30) am Maskenrahmen (13) befestigt ist und der Eingriffsabschnitt (35) jedes Halterungselements (30) mit einer entsprechenden der Seitenwände (2) derart in Eingriff steht, dass die ersten und zweiten Biegelinien (33a, 33b) zu der Röhrenachse (Z) der Farbkathodenstrahlröhre hin geneigt sind.
Farbkathodenstrahlröhre nach Anspruch 7, wobei ein Ansatzzapfen (14) an einer Innenfläche jeder von mindestens drei der Seitenwände (2) vorgesehen ist und ein elastisches Halterungselement (30) zwischen jedem der mindestens drei der Seitenwände (2) und dem Maskenrahmen (13) vorgesehen ist, wobei der Eingriffsabschnitt (35) jedes Halterungselements (30) mit dem Ansatzzapfen (14) in Eingriff steht und der feststehende Abschnitt (34) jedes Halterungselements (30) am Maskenrahmen (13) befestigt ist.