DE3406786A1

DE3406786A1 - Kathodenstrahlroehre mit schattenmaske

Info

Publication number: DE3406786A1
Application number: DE19843406786
Authority: DE
Inventors: Frank Rowland Lancaster Pa. Ragland
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS59163737A; SU1713449A3; JPH043619B2; PL246357A1; DE3406786C2; IT1174491B; CS269955B2; US4839556A; HK62687A; GB8404606D0; IT8419627A0; GB2136200A; MX155866A; KR900005538B1; CS111884A2; GB2136200B; CA1210803A; PL147578B1; KR840008080A; BR8400834A

Description

RGA 79 24-2A Ks/Ri

U.S. Serial No. 4-69,772

Piled: February 25, 1983

RCA Corporation
New York, N.Y., V.St.v.A.

Kathodenstrahlröhre mit Schattenmaske

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren mit Schattenmaske und betrifft insbesondere die Kontur der Schattenmaske in einer solchen Röhre.

Für rechteckige Kathodenstrahlröhren mit Schirmgrößen von mehr als 22,9 cm in der Diagonalen sind gewölbte Frontplatten mit sphärischer oder mit zylindrischer Kontur handelsüblich. Es scheint, daß der Trend bei der Konstruktion von Kathodenstrahlröhren in Zukunft dahin geht, den Frontplatten Konturen mit geringerer Krümmung als bisher zu geben. Mit dieser Verminderung der Frontplattenkrümmung ist eine entsprechende Verminderung der Krümmung oder Wölbung der Schattenmaske verbunden, wodurch das Problem der sogenannten "Ausbeulung" (doming) größer wird. Die befürchtete Ausbeulung tritt ein, wenn bestimmte Teile der Schattenmaske heißer werden als andere Teile und sich von der allgemeinen Kontur der Maske nach außen wegwölben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, der Schattenmaske für eine Kathodenstrahlröhre, deren Frontplatte eine verminderte Krümmung hat, eine solche Kontur zu geben, daß das oben erwähnte Problem der Ausbeulung geringer wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebene Schattenmaskenkontur gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ünteransprüchen gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Kathodenstrahlröhre mit einer darin befindlichen Schattenmaske, die entlang der Hauptachse und der Nebenachse gekrümmt ist. Erfindungsgemäß ist die Krümmung entlang der Hauptachse an den Seiten der Maske größer als in der Mitte der Maske.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausfubrungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Pig· 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Schattenmasken-Farbbildröhre von oben, teilweise im Axialschnitt;

Pig. 2 ist eine Vorderansicht der Frontplatte der Röhre nach Fig. 1 gemäß den Linien 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3, 4 und 5 sind Schnittansichten der Frontplatte nach Fig. 2 gemäß den Linien 3-3, 4~4- und 5-5 der Fig. 2;

Fig. 6 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die verschiedenen Konturen der äußeren Oberfläche der Frontplatte entlang den verschiedenen in den Figuren 3, 4- und 5 gezeigten Schnitten;

Fig. 7 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die Konturen der äußeren Oberfläche einer Frontplatte bei einer anderen Ausführungsform der Röhre;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf eine Schattenmaske, die in Verbindung mit der Frontplatte nach Fig. 7 verwendet werden kanp.,;

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Fig. 9 zeigt in einer gemeinsamen Darstellung die Konturen der Schattenmaske entlang den in Pig. 8 gezeigten Schnitten 9a-9a, 9b-9b und 9c-9c;

Pig· 10 zeigt eine andere Ausführungsform der Schattenmaske in Seitenansicht.

Die in Fig. 1 dargestellte und als Farbbildröhre ausgelegte rechteckige Kathodenstrahlröhre 10 hat einen Glaskolben 11, der sich aus einer rechteckigen Frontplatte · 12, einem rohrförmigen Hals 14 und einem dazwischenliegenden Trichter 16 zusammensetzt. Die Frontplatte besteht aus einem scheibenförmigen Schirmträger 18 und einer um den Umfang laufenden Rand- oder Seitenwandung 20, die mittels einer Glasfritte 17 dichtend am Trichter 16 befestigt ist. Auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 befindet sich ein rechteckiger Dreifarben-Leuchtstoffschirm 22. Der Schirm ist vorzugsweise ein sogenannter Linienoder Streifenschirm, der aus Leuchtstoffstreifen besteht, die sich im wesentlichen parallel zur kleineren Achse (Nebenachse) T-Y der Röhre erstrecken, also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Alternativ kann der Schirm auch aus einzelnen Leuchtstoffpunkten bestehen (Punkteschirm). Innerhalb der Frontplatte ist in einem vorbestimmten Abstand zum Schirm lösbar eine von vielen Öffnungen durchbrochene Farbwahlelektrode oder "Schattenmaske" befestigt. Zentral innerhalb des Röhrenhalses 14 sitzt ein Iniine-Strahlsystem 26, das in Fig. 1 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt ist und dazu dient, drei Elektronenstrahlen 28 zu erzeugen und auf nebeneinanderliegenden Wegen, die in einer gemeinsamen Ebene verlaufen und zueinander konvergieren, durch die Maske 24· hindurch auf den Schirm 22 zu lenken. Alternativ kann das Strahlsystem die einzelnen Strahlerzeuger statt in der erwähnten Inline-Anordnung auch in einer Dreieck- oder Delta-Anordnung enthalten.

Die Röhre 10 nach Fig. 1 wirkt im Betrieb mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch zusammen, das schematisch bei 30 dargestellt ist und den Röhrenkolben im Bereich des Übergangs zwischen Hals 14- und Trichter 16 umgibt, um die drei Strahlen 28 einem vertikalen und horizontalen Magnetfeld auszusetzen, so daß sie horizontal in Richtung der Hauptachse (X-X) und vertikal in Richtung der Nebenachse (Y-Y) zur Bildung eines rechteckigen Rasters über den Schirm 22 abgelenkt werden.

Die Fig. 2 zeigt die Frontplatte 12 von vorn. Der Rand oder Umfang der Frontplatte 12 bildet ein Rechteck mit leicht gekrümmten Seiten. Der äußere Rand des Schirms 22 ist in der Fig. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet.

Dieser Rand bildet ein Rechteck.

Die speziellen Konturen der äußeren Oberfläche der Frontplatte 12 entlang der Nebenachse (Y-Y), entlang der Hauptachse (X-X) und entlang der Diagonalen sind in den Figuren 3, 4- und 5 dargestellt, während die Fig. 6 diese drei verschiedenen Konturen zum Vergleich in einer gemeinsamen Darstellung zeigt. Die äußere Oberfläche der Frontplatte 12 ist sowohl entlang der Hauptachse als auch entlang der Nebenachse gekrümmt, wobei■zumindest im mittleren Teil der Frontplatte 12 die Krümmung entlang der Nebenachse größer ist als die Krümmung entlang der Hauptachse. Die Oberflächenkrümmung entlang der Diagonalen ist so gewählt, daß sich ein weicher Übergang zwischen den verschiedenen, entlang der Hauptachse und entlang der Nebenachse vorhandenen Krümmungen ergibt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Krümmung entlang der Nebenachse zumindest im mittleren Teil der Frontplatte um mindestens den Faktor 4-/3 größer als die Krümmung entlang der Hauptachse. Vorzugsweise hat die Kontur entlang der Diagonalen von der Mitte zur Ecke der Frontplatte mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung, wie es in den Figuren 5 und 6 zu erkennen 1st.

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Da die Krümmungen entlang der Hauptachse, entlang der Nebenachse und entlang der Diagonalen voneinander verschieden sind, kann die Höhe A der Seitenwand 20 um den Umfang der Frontplatte 12 konstant gemacht werden, wie es die Figuren 3 "bis 5 zeigen. Um eine solche konstante Seitenwandhöhe zu erreichen, ist es notwendig, die Frontplattenkontur zwischen dem Rand des Schirms und der Seitenwand in passender Weise abzugleichen. Wenn diese Abgleichung Schwierigkeiten macht, dann kann man die Seitenwandhöhe um den Röhrenumfang in passender Weise langettenartig variieren lassen, so daß sie an den Enden der Diagonalen etwas größer ist als an den Enden der Haupt- und Nebenachsen. Die vorliegende Erfindung umfasse beide Alternativen der Seitenwandgestaltung.

Wegen des Unterschiedes der Krümmungen entlang der Hauptachse und entlang der Nebenachse liegen diejenigen Punkte der äußeren Oberfläche der Frontplatte, die sich direkt über den Rändern des Schirms 22 befinden, alle im wesentliehen in derselben Ebene P. Wenn man diese in der gleichen Ebene liegenden Punkte von der Vorderseite der Frontplatte 12 her betrachtet, so wie in Fig. 2, dann bilden sie auf der äußeren Oberfläche der Frontplatte eine Umrißlinie, die im wesentlichen ein den Rändern des Schirms 22 überlagertes Rechteck darstellt. Daher kann bei Einsatz der neuartigen Röhre 10 in einem Fernsehempfänger eine gleichmäßig breite Randmaske rings um die Röhre verwendet werden. Der Rand einer solchen Randmaske, der die Röhre an der rechteckigen Umrißlinie b.erührt, liegt ebenfalls im wesentlichen in der Ebene P. Da der Umfangsrand eines Bildes auf dem Röhrenschirm eben erscheint, wird die Illusion eines ebenen Bildes geschaffen, obwohl die Frontplatte sowohl entlang der Hauptachse als auch entlang der Nebenachse gewölbt ist.

Bei einer Ausführungsform der Röhre ist die Frontplatte aus zwei weich ineinander übergehenden zylindrischen Ober-

flächen gebildet, deren Achsen zueinander senkrecht sind. Die Radien der beiden zylindrischen Oberflächen sind so gewählt, daß wenn man die beiden Oberflächen in der Mitte Frontplatte tangential aneinanderlegt, eine zur Z-Achse senkrechte Ebene existiert, welche die Zylinderflächen schneidet, wobei die Schnittlinien ein Rechteck bilden. Die folgende Gleichung kann dazu verwendet werden, die geometrischen Parameter der Oberflächenkontur der Frontplatte entlang der Haupt- und der Nebenachse zu bestimm en : ,

In dieser Gleichung ist R_-1 der Radius der Krümmung entlang der Hauptachse (X-Achse), Rp ist der Radius der Krümmung entlang der Nebenachse (Y-Achse), I₁ ist die Sehnenlänge der Frontplatte in Richtung der Hauptachse, und Ip ist die Sehnenlänge der Frontplatte in Richtung der Nebenachse.

Die tatsächliche Frontplattenkontur wird beschrieben durch Bogenstücke von Kreisen, die parallel zur X-Z-Ebene liegen und deren Radien sich von einem Wert am Ort der X-Achse auf einen relativ großen Wert an den Enden der Nebenachse ändern, und durch Bogenstücke von Kreisen, die parallel zur Y-Z-Ebene liegen und deren Radien sich von einem anderen Wert am Ort der Y-Achse auf einen anderen relativ großen Wert an den Enden der Hauptachse ändern. Der Radius auf der Nebenach.se ist kleiner als der Radius auf der Hauptachse, weshalb die Krümmung entlang der Nebenachse größer ist als die Krümmung entlang der Hauptachse.

Die Radien an den Enden der Hauptachse und der Nebenachse sind so groß, daß bei Betrachtung des Schirmträgers aus normalen Entfernungen die an den Rändern des Schirms liegenden Teile des Schirmträgers als gerade Linien erscheinen. Die letzterwähnten Radien können unendlich

sein, so daß der Umfangsrand der Frontplatte echt eben ist, oder sie können endlich und sehr groß sein, so daß die einzelnen Seiten des Umfangsrandes leicht aus einer Ebene herausgewölbt sind, aber immer noch als praktisch eben anzusehen sind.

Die Kontur der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 der Frontplatte 12 ist etwas anders als die Kontur der äußeren Oberfläche. Der Grund ist die in Fig. 5 zn erkennende Keilform in der Dicke des Schirmträgers, die erforderlich ist, um das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht der Frontplatte optimal zu machen. Der Schirmträger 18 hat daher eine von der Mitte zu den Rändern hin zunehmende Dicke. Bei den meisten Ausführungsformen ist diese Keilform entlang der Nebenachse ausgeprägter als entlang der Hauptachse. Das erforderliche Maß der Keilförmigkeit hängt von der Röhrengröße und anderen Konstruktionsgesichtspunkten ab. Im allgemeinen ist die erforderliche keilartige Dickenänderung in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 nun. Bei einer anderen Ausführungsform hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Frontplatte zu verwenden, die an ihren Ecken dicker ist als an den Enden ihrer Haupt- und Nebenachsen.

Die Wölbung der Schattenmaske 24- läuft in etwa parallel zur Krümmung der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18, das heißt es gibt gewisse Abweichungen von einer genauen Parallelität. Eine solche Abweichung ist in der Schattenmaskentechnik allgemein bekannt, z.B. aus der US-Patentschrift 4- 136 300. Die dort offenbarten Abweichungen und auch die dort beschriebenen Abstandsunterschiede der Maskenöffnungen können auch bei der erfindungsgemäßen Röhre vorgesehen werden.

In der Fig. 7 ist die unterschiedliche Oberflächenkrümmung des Schirmträgers einer anderen Ausführungsform der Kathodenstrahlröhre veranschaulicht. Bei dieser Ausfüh-

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rungsform ist die Krümmung entlang der Nebenachse gleich oder ähnlich wie bei der Ausführungsform nach I¹Xg. 6. Die Krümmung entlang der Hauptachse ist jedoch im mittleren Teil des Schirmträgers viel geringer und wird nahe den Rändern des Schirmträgers größer. Ferner ist bei der Ausführungsform nach Fig. 7 die Krümmung entlang der Hauptachse nahe den Rändern des Schirmträgers größer als die allgemeine Krümmung entlang der Nebenachse. Bei dieser Formgebung wird der mittlere Teil des Schirmträgers flaeher, während die an den Rändern des Schirm befindlichen Punkte der Außenoberfläche des Schirmträgers im wesentlichen in einer Ebene P bleiben und, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, eine rechteckige Umrißlinie bilden.

Die entsprechende Schattenmaske für eine Frontplatte nach Fig. 7 hat eine Kontur, die der Kontur dieser Frontplatte etwas ähnelt. Die Kontur einen solchen Schattenmaske läßt sich allgemein erhalten, indem man die Krümmung der Hauptachse mit einem Kreis großen Radiusses über den mittleren, etwa 75$ ausmachenden Teil der Hauptachse und mit einem Kreis kleineren Radiusses über den restlichen Teil der Hauptachse beschreibt. Die Krümmung parallel zur Nebenachse ist so, daß die Krümmung der Hauptachse glatt in den geforderten Maskenrand übergeht. Hier kann eine Krümmungsänderung enthalten sein, wie sie entlang der Hauptachse verwendet wird.

Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine solche Schattenmaske 32. Die gestrichelten Linien 3^ zeigen den Rand des perforierten Teils der Maske 32. Die Oberflächenkonturen entlang der Hauptachse (X) und entlang der Nebenachse (I) sind mit den Kurven 9a und 9b in Fig. 9 dargestellt. Die Maske 32 hat entlang ihrer Hauptachse eine andere Krümmung als entlang ihrer Nebenachse. Die Krümmung entlang der Hauptachse ist nahe der Mitte der Maske gering und an den Seiten der Maske größer. Wegen der größe-

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ren Krümmung nahe den Enden der Hauptachse führt eine solche Maskenkontur zu einem besseren Verhalten hinsichtlich der oben erwähnten Ausbeulung.

Bei einer alternativen Ausführungsform hat die Schattenmaske im mittleren Teil der Maske entlang der Hauptachse die gleiche Krümmung wie entlang der Nebenachse, jedoch eine größere Krümmung an den Enden der Hauptachse. Die Krümmungen entlang den parallel zur Hauptachse liegenden Rändern der Maske sind an den Seiten der Maske kleiner als die Krümmung entlang der Hauptachse. Ferner hat, wie in Fig. 10 gezeigt, die zweite Ableitung der Kontur 36 entlang der Nebenachse entgegengesetztes Vorzeichen gegenüber der zweiten Ableitung der Kontur 38 entlang den zur Nebenachse parallelen Seiten der Maske 40.

Wie bei den oben beschriebenen Frontplatten müssen auch bei den Schattenmasken die Diagonalen so konturiert sein, daß die verschiedenen Krümmungen weich ineinander übergehen. Bei einem solchen weichen Übergang haben die Diagonalen jeweils von der Mitte zur Ecke eine Kontur, die mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung hat, wie es bei der Kontur 9c in Fig. 9 zu erkennen ist.

Es sei erwähnt, daß die vorliegende Erfindung auf viele Varianten von Kathodenstrahlröhren anwendbar ist, einschließlich Schattenmasken-Farbbildröhren mit Streifenoder Punkteschirm.

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Claims

Patentansprüche

Kathodenstrahlröhre mit einer darin angeordneten Schattenmaske, die sowohl entlang der Hauptachse als auch der Nebenachse gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung entlang der Hauptachse (X) an den Seiten der Maske (24, 32, 40) größer ist als in der Mitte der Maske.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske (24, 32) entlang ihrer Hauptachse (X) eine andere Krümmung hat als entlang ihrer Nebenachse (Y).
3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen entlang den zur Hauptachse (X) parallelen Rändern der Schattenmaske (40)

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an den Seiten der Maske kleiner sind als die Krümmung entlang der Hauptachse an den Seiten der Maske.
4-, Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Schattenmaske (24-, 32) von der Mitte zur Ecke hin mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung hat.
5· Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ableitung der Kontur (36) entlang der Nebenachse (Y) entgegengesetztes Vorzeichen hat gegenüber der zweiten Ableitung der Kontur (38) entlang den zur Nebenachse parallelen Seiten der Maske (4-0).
6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung in allen Ebenen parallel zur Nebenachse (Y) an den Seiten der Maske (24-, 32) größer ist als nahe der Hauptachse (X).