DE60023277T2 - Farbbildröhre mit einer an einem rahmen angebrachten gespannten maske - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit Spannungsmasken und insbesondere eine Röhre mit Mitteln zur Verbindung einer Spannungsmaske an einem Stützahmen, derart, dass die Spannungen auf der Maske durch eine thermische Ausdehnung des Rahmens minimiert oder verringert werden.
• Eine Farbbildröhre enthält eine Elektronenkanone zur Erzeugung und Richtung von drei Elektronenstrahlen auf den Schirm der Röhre. Der Schirm liegt auf der Innenfläche einer Schirmträgerplatte der Röhre und besteht aus einer Anordnung von Elementen von drei verschiedenen Farben emittierenden Phosphoren. Eine Farbauswahlelektrode, die entweder eine Schattenmaske oder eine Fokusmaske sein kann, liegt zwischen der Kanone und dem Schirm, damit jeder Elektronenstrahl nur auf das zu dem Strahl gehörige Phosphorelement auftreffen kann. Eine Schattenmaske ist eine dünne Metallschicht, wie Stahl, und ist im Allgemeinen so geformt, dass sie im Wesentlichen parallel zu der Innenfläche der Schirmträgerplatte der Röhre liegt.
• Ein Typ einer Farbbildröhre enthält eine Spannungsmaske, befestigt in deren Schirmträgerplatte. Um die Spannung auf der Maske aufrecht zu erhalten, muss die Maske an einem relativ massiven Stützrahmen befestigt werden. Wenngleich derartige Röhren keine breite Benutzeranwendung haben, besteht nach wie vor ein Bedarf für eine weitere Verbesserung, Gewichtsverringerung und Kostenverringerung der Maskenrahmenanordnungen in derartigen Röhren.
• Die US 5 594 300 zeigt eine Farbbildröhre mit einer gespannten Maske, die einen aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil aufweist, der eine Vielzahl von länglichen, sich vertikal erstreckenden, parallelen Schlitzen aufweist, durch die die Elektronenstrahlen im Betrieb laufen.
• Es wurde angenommen, dass ein leichterer Rahmen in einer Spannungsmaskenröhre benutzt werden kann, wenn die auf einer Maske benötigte Spannung verringert wird. Eine Möglichkeit zur Verringerung der benötigten Maskenspannung besteht darin, die Maske aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten herzustellen. Jedoch würde eine Maske aus derartigem Material einen Stützrahmen aus einem Material benötigen, das ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweist, um jede Fehlanpassung der Ausdehnungen während der thermischen Verarbeitung zu vermeiden, die für die Röhrenherstellung und während des Betriebs notwendig ist. Da die Metallmaterialien mit niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten relativ teuer sind, ist es relativ kostspielig, sowohl die Maske als auch den Rahmen aus identischen oder ähnlichen Materialien herzustellen.
• Daher ist es erwünscht, die Kombination einer Maske mit geringerer Spannungsausdehnung mit einem Trägerrahmen mit einer höheren Ausdehnung zu benutzen, jedoch mit einem Stützrahmen mit höherer Ausdehnung, und eine Lösung für das Problem zu bilden, das dann existiert, wenn eine beträchtliche Fehlanpassung in den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zwischen der Spannungsmaske und ihrem Stützrahmen besteht.
• Die vorliegende Erfindung liefert eine Verbesserung in einer Farbbildröhre mit einer Spannungsmaske, getragen durch einen in der Röhre befestigten Stützrahmen. Die Maske enthält einen aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil aus einer Vielzahl von parallelen, sich vertikal erstreckenden Strängen, zwischen denen längliche Öffnungen liegen, durch die die Elektronenstrahlen während des Betriebs der Röhre laufen. Die Unterkanten- und Oberkantenteile außerhalb des aktiven, mit Öffnungen versehenen Teils der Maske haben in sich zusätzliche längliche Öffnungen, die mit den Längs-Mittellinien der Stränge ausgerichtet sind.
• In der Zeichnung:
• 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, einer Farbbildröhre mit der Erfindung.
• 2 ist eine Vorderansicht eines Spannungsmaskenrahmens.
• 3 ist eine Vorderansicht eines kleinen Abschnitts eines Randteils der Maske von 2.
• 4 ist eine Perspektive einer Ecke einer Spannungsschatten/Maskenrahmen-Anordnung.
• 5 und 6 sind Vorderansichten kleiner Abschnitte von zwei verschiedenen alternativen Ausführungsformen der Spannungsmasken-Randteile.
• 7 ist eine Vorderansicht eines kleinen Abschnitts der Spannungsmaske von 5 und zeigt eine Blasebalgwirkung (bellows action) der Maske während der Rahmenausdehnung.
• 1 zeigt eine Farbbildröhre 10 mit einem Glaskolben 11 mit einer rechteckförmigen Schirmträgerplatte 12 und einem röhrenförmigen Hals 14, die über einen rechtförmigen Trichter 15 miteinander verbunden sind. Der Trichter 15 enthält eine (nicht dargestellte) innere leitende Schicht, die sich von einem Anodenanschluss 16 zu dem weiten Teil des Trichters und dem Hals 14 erstreckt. Die Schirmträgerplatte 12 enthält eine im wesentlichen flache, externe Bildschrimplatte 18 oder einen peripheren Flansch oder Seitenwand 20, der über eine Glasschmelze 17 mit dem Trichter 15 verschweißt ist. Ein Dreifarben-Phosphorschirm 22 liegt auf der Innenfläche der Schirmträgerplatte 18. Der Schirm 22 ist ein Zeilenschirm mit den in Triads angeordneten Phosphorstreifen. Jedes Triad enthält einen Phosphorstreifen jeder der drei Farben. Eine Farbauswahlmaske 24 liegt lösbar in einem vorbestimmten Abstand zu dem Schirm 22. Eine Elektronenkanone 26, die in 1 schematisch durch die gestrichelten Linien dargestellt ist, liegt zentrisch in dem Hals 14 und erzeugt und richtet drei Inline-Elektronenstrahlen, einen mittleren Strahl und zwei seitliche Strahlen, entlang konvergenten Wegen durch die Maske 24 auf den Schirm 22.
• Die Röhre 10 dient zur Anwendung mit einem externen Magnetablenkjoch, wie dem Joch 30, das in der Nähe zu der Trichter-zu-Hals-Verbindung dargestellt ist. Im Betrieb unterwirft das Joch 30 die drei Strahlen Magnetfeldern, die eine Abtastung der Strahlen horizontal und vertikal in einem rechtförmigen Raster über den Schirm 22 bewirken.
• Die in den 2 und 3 dargestellte Spannungsmaske 24 enthält zwei lange Seiten 32 und 34 und zwei kurze Seiten 36 und 38. Die langen Seiten 32 und 34 der Maske laufen parallel zu einer mittleren Hauptachse X der Maske, und die beiden kurzen Seiten 36 und 38 laufen parallel zu einer Mittennebenachse Y der Maske. Die Spannungsmaske 24 enthält einen aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil 40, der mehrere, sich vertikal erstreckende Stränge 42 enthält. Die Stränge 42 in dem aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil können (nicht dargestellte) Befestigungsteile enthalten. Eine Vielzahl von länglichen Arbeitsöffnungen 44 zwischen den Strängen 42 laufen parallel zu der Nebenachse Y der Maske. Die Elektronenstrahlen laufen durch die Arbeitsöffnungen 44 in dem aktiven Teil der Röhre während des Betriebs. Jede Arbeitsöffnung 44 erstreckt sich in die Randteile 46 und 48 an den langen Seiten 32 bzw. 34 der Maske. Die Stränge 42 sind aufgespalten durch die Aufnahme von länglichen zusätzlichen Öffnungen 45, die mit den Längsmittellinien der Stränge ausgerichtet sind. Die zusätzlichen Öffnungen 45 überlappen die Betriebsöffnungen 44 in einer beabstandeten, verschachtelten Weise. Der Zweck der zusätzlichen Öffnungen 45 in den Randteilen 46 und 48 der Maske 24 ist eine Anpassung an eine stärkere Ausdehnung des Rahmens 50, verglichen mit der der Maske 24, ohne nennenswerte Verschiebung der Maskenstränge 42 in dem aktiven Teil 40 der Maske.
• Ein Rahmen 50 zur Anwendung mit der Spannungsschattenmaske 24 ist teilweise in 4 dargestellt. Der Rahmen 50 enthält vier Seiten: zwei lange Seiten 52, im Wesentlichen parallel zu der Hauptachse X der Röhre und zwei kurze Seiten 54 parallel zu der Nebenachse Y der Röhre. Jede der beiden langen Seiten 52 enthält einen starren Abschnitt 56 und einen nachgiebigen Abschnitt 58, der freitragend von dem starren Abschnitt ausgeht. Die starren Abschnitte 56 sind hohle Röhren, und die nachgiebigen Abschnitte 58 sind Metallplatten. Jede der kurzen Seiten 54 hat einen oberen Teil 60 mit einem L-förmigen Querschnitt parallel und getrennt von einem flachen, balkenförmigen unteren Teil 62. Die beiden langen Seiten 32 und 34 der Spannungsmaske 24 sind mit den distalen oder hinteren entfernten Enden der nachgiebigen Abschnitte 58 verschweißt. Obwohl die vorliegende Erfindung an Ausführungsformen mit Benutzung des Rahmens 50 beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass viele andere Typen von Spannungsrahmen für die vorliegende Erfindung benutzt werden können.
• Andere Ausführungsformen der Maskenränder mit verschiedenen Mustern von zusätzlichen Öffnungen sind in den 5 und 6 dargestellt. In einer in 5 dargestellten Maske 66 liegen zusätzliche Öffnungen 68 zwischen den Betriebsöffnungen 70, neben den großen Verbindungsbalken 72 in den Betriebsöffnungen, die die Stränge 74 der Maske verbinden. Die zusätzlichen Öffnungen 68 sind auf den Längs-Mittellinien der Stränge 74 zentriert, und überlappen Teile der Betriebsöffnungen 70 über und unter den Verbindungsbalken 72. In einer anderen, in 6 dargestellten Maske 76 liegen zusätzliche Öffnungen 78 zwischen den Betriebsöffnun gen 80 neben den großen Verbindungsbalken 82 in den Betriebsöffnungen, die die Stränge 84 der Maske miteinander verbinden. Die übrigen Teile der Betriebsöffnungen 80, in der Nähe der Maskenkanten, enthalten kleinere Befestigungsbalken 86. Die zusätzlichen Öffnungen 78 sind auf den Längsmittellinien der Stränge 84 zentriert und überlappen Teile der Betriebsöffnungen 80 über und unter den großen Befestigungsbalken 82.
• Die in den 3, 5 und 6 angegebenen Bemessungen sind beispielhafte Werte für eine Spannungsmaske mit etwa 49,5 cm × 41,3 cm. Das Maskenmaterial ist Invar, etwa 0,10 mm dick, und das Rahmenmaterial ist Stahl.
• Alle bekannten, kommerziell benutzten Spannungsschattenmaskenröhren hatten stabile Kantenteile an den Schweißpunkten zwischen den Rahmen. Das war akzeptabel, wenn die Maske und der Rahmen aus Materialien mit ähnlicher Ausdehnung bestehen würden. Wenn jedoch eine Maske und ein Rahmen sich in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten nennenswert unterscheiden, verformen sich feste Randteile und bilden eine ständige Verformung des aktiven Teils der Maske während der thermischen Verarbeitung der Röhre. Die zusätzlichen Öffnungen der vorliegenden Erfindung sind hilfreich in der Vermeidung von nennenswerten Verzerrungen in dem aktiven Teil der Maske durch Bildung eines "mechanischen Filters", die an individuellen Strangbefestigungsfehler oder Bewegungen während der Verarbeitung oder des Röhrenbetriebs auftreten. 7 zeigt die Wirkung der Ausdehnung des Rahmen-nachgiebigen Abschnitts 58 auf der Maske 66 von 5. Die Ausdehnung des nachgiebigen Abschnitts 58 resultiert in einer Blasebalgwirkung auf die zusätzlichen Öffnungen 68 in der Maske, wobei sich die Maske in der Richtung der thermischen Ausdehnung der nachgiebigen Abschnitte 58 ausdehnt.

Claims (5)

1. Farbbildröhre (10) mit einer Spannungsmaske (24, 66, 76), die an einem in der Röhre gelagerten Stützrahmen (50) befestigt ist, mit einem aktiven, mit Öffnungen versehenen Teil (40) aus mehreren, sich parallel vertikal erstreckenden Strängen (42, 74, 84), zwischen denen längliche Arbeitsöffnungen (44, 70, 80) liegen, durch die während des Betriebs der Röhre Elektronenstrahlen laufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Randteile (46, 48) am oberen und unteren Rand außerhalb des mit Öffnungen versehenen aktiven Teils, längliche Öffnungen (45, 68, 78) zusätzliche aufweisen, die mit den Längs-Mittellinien der Stränge ausgerichtet sind.
2. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Arbeitsöffnungen (44, 70, 80) sich in die Randteile (46, 48) erstrecken und die zusätzlichen Öffnungen (45, 68, 78) Teile der Betriebsöffnungen in einer beabstandeten, verschachtelten Weise überlappen.
3. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spannungsmaske mit niedriger Ausdehnung mit einem Stützrahmen mit höherer Ausdehnung kombiniert.
4. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 3, wobei die Maske (24, 66, 76) aus Invar und der Rahmen aus Stahl besteht.
5. Farbbildröhre (10) nach Anspruch 1, wobei die Stränge (74, 84) zwischen den Randteilen der Maske (66, 76) Befestigungsbalken (72, 82, 86) enthalten.