DE3406787A1

DE3406787A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE3406787A1
Application number: DE19843406787
Authority: DE
Inventors: Ralph James D'amato; Richard Hugh Godfrey; Walter David Masterton; Albert Maxwell Morrell; Donald Lewis Lancaster Pa. Weber
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1983-02-25
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DD212356A5; PL246359A1; GB2136199A; IT8419629A0; IT1174058B; JPS59158056A; FR2541819A1; GB8404605D0; KR840008084A; BR8400790A

Description

RCA 7? 235 Ks/Ri

U.S. Serial No. 469,773

Piled: February 25, 198?

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

Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren und betrifft insbesondere die Oberflächenkonturen der Frontplatten solcher Röhren.

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 sind zwar ebene Konturen möglich, jedoch müssen solche Frontplatten zur Erzielung der gleichen Festigkeit des Kolbens dicker und somit schwerer sein, was unerwünscht ist. Wenn es sich bei einer Kathodenstrahlröhre mit ebener Frontplatte auch noch um eine Schattenmasken-Farbbildröhre handelt, dann ist das bier erforderliche höhere Gewicht und die zusätzliche Kompliziertheit einer geeigneten Schattenmaske ein weiterer Nachteil.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Frontplatte eine gewölbte Kontur gegeben, die weder sphärisch noch zylindrisch ist und einem Betrachter die Illusion ver-

mitteln kann, als sei sie eben.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Kathodenstrahlröhre mit rechteckiger Frontplatte, deren äußere Oberfläehe entlang der kleineren Achse (Nebenachse) und entlang der größeren Achse (Hauptachse) des Rechtecks der Frontplatte gekrümmt ist. Zumindest im mittleren Teil der Frontplatte ist die Krümmung entlang der Nebenachse größer als die Krümmung entlang der Hauptachse. 10

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

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebild.ete Schattenmasken-Farbbildröhre von oben, teilweise im Axialschnitt;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Frontplatte der Röhre

nach Fig. 1 gemäß den Linien 2-2 der Fig. 1; 20

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 verschie denen Konturen der äußeren Oberfläche der Frontplat te entlang den verschiedenen in den Figuren 3^ 4 5 gezeigten Schnitten;

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

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

- 5

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

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 einem Randflansch 20, der mittels einer Glasfritte 17 dichtend am Trichter 16 befestigt ist. Auf der inneren Oberfläche des Schirmträgers 18 befindet sich ein rechteckiger Dreifarben-Leuchtstoffscbirm 22. Der Schirm ist vorzugsweise ein sogenannter Streifenschirm, der aus Leuchtstoffstreifen besteht, die sich im wesentlichen parallel zur kleineren Achse (Nebenachse) Y-Y der Röhre erstrecken, also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1. Alternativ kann der Schirm auch aus einzelnen Leuchtstoff punkten bestehen (Punkteschirm). Innerhalb der Frontplatte 12 ist in einem vorbestimmten Abstand zum Schirm 22 lösbar eine von vielen Öffnungen durchbrochene Farbwahlelektrode oder "Schattenmaske" 24 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 Elektron en strahl en 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 Magnet feld auszusetzen, so daß sie horizontal in Richtung der Hauptachse (X-J) und vertikal in Richtung der Nebenachse (Y-Y) zur Bildung eines rechteckigen Rasters über den Schirm 22 abgelenkt werden.

Die FiR- 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. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform bat die Kontur entlang der Diagonalen von der Mitte zur Ecke der Frontplatte mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung.

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 Ms 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 Seitenwandhöbe um den Röhrenumfang in passender Weise bogenförmig variieren lassen, so daß sie an den Enden der Diagonalen etwas größer als an den Enden der Haupt- und N eben ach sen ist. Die vorliegende Erfindung umfasse beide Alternativen der Seitenwandgestaltung.

V/egen 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 wesentlichen 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 erfindungsgemäßen 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 berührt, 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 Zylinderflächen gebildet, deren Achsen zueinander senkrecht sind. Die Radien der beiden zylindrischen Oberflächen sind so gewählt, daß wenn man die beiden Oberflächen in der Mitte der Front-

platte tangential an einanderlebt, 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 bestimmen:

_{1 1} ² - I₁ ² = R₂- 1/2 V _{2 2}.

In dieser Gleichung ist R. der Radius der Krümmung entlang der Hauptachse (X-Achse), Rp ist der Radius der Krümmung entlang der Nebenachse (Y-Achse), I^ ist die Sehnenlange der Frontplatte in Richtung der Hauptachse, und I₂ ist die Sehnenlänge der Frontplatte in Richtung der Neben-

-15 achse.

Die tatsächliche Frontplattenkontur wird beschrieben durch Radien parallel zur X-Achse, die sich von einem Wert auf der X-Achse auf einen relativ großen Wert an den Enden der Nebenachse ändern, und durch Radien parallel zur Y-Achse, die sich von einem anderen Wert auf der Y-Achse auf einen anderen relativ großen Wert an den Enden der Hauptachse ändern. Der Radius auf der Nebenachse ist kleiner als der Radius auf der Hauptachse, weshalb die Krümmung entlang der Nebenach.se 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 zu 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 Höhrengröße und anderen Konstruktion sgesichtspunkten ab. Im allgemeinen ist die erforderliche keilartige Dickenänderung in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 mm. Bei einer anderen Ausfübrungsform 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 Kathodenstrahlröhre gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist die Krümmung entlang der Nebenachse gleich oder ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 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 ent-

-ιοί lang der Hauptachse nahe den Rändern des Scbirmträgers größer als die allgemeine Krümmung entlang der Nebenachse. Bei dieser Formgebung wird der mittlere Teil des Schirmträgers flacher, 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 einer solchen Schattenmaske läßt sich allgemein erhalten, indem man die Krümmung der Hauptachse mit einem Kreis großen Radiusses über den mitt-

leren, 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 Krummungsänderung enthalten sein, wie sie entlang der Hauptachse verwendet wird.

Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine solche Schattenmaske 32. Die gestrichelten Linien 34- zeigen den Rand des perforierten Teils der Maske 32. Die Oberflächenkonturen entlang der Hauptachse (X) und entlang der Nebenachse (Y) sind mit den Kurven 9a und 9b in Fig. 9 dargestellt. Die Maske 32 hat entlang ihrer Hauptachse eine andere Krümmung als entlang ihrer Nebenaohse. Die Krümmung entlang der Hauptachse ist nahe der Mitte der Maske gering und an den Seiten der Maske größer. Wegen der größeren Krümmung nahe den Enden der Hauptachse führt eine solche Maskenkontur zu einem besseren Verhalten hinsichtlich des Auswölbens ("doming") der Maske, wenn bestimmte Teile der Schattenmaske heißer als andere Teile werden und sich von der allgemeinen Kontur der Maske nach außen bewegen.

Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) 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, und die zweite Ableitung der Kontur entlang der Nebenachse hat entgegengesetztes Vorzeichen gegenüber der zweiten AbIeitung der Kontur an den zur Nebenachse parallelen Seiten der Maske.

Wie bei den oben beschriebenen Frontplatten müssen auch bei den Schattenmasken die Diagonalen so konturiert sein, daß die verschiedenen Krümmungen glatt ineinander übergehen. Bei einer solchen Glättung haben die Diagonalen jeweils von der Mitte zur Ecke eine Kontur, die mindestens einen Vorzeichenwechsel in ihrer zweiten Ableitung hat.

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

Ά-

- Leefseite

Claims

/1/. Kathodenstrahlröhre mit einem rechteckigen Schirmträ- B^^xi dessen äußere Oberfläche sowohl entlang der Nebenachse als auch entlang der Hauptachse des Rechtecks gekrümmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in einem mittleren Teil des Schirmträgers (iß) die Krümmung entlang der Nebenacbse (Y-Y) größer ist als die Krümmung entlang der Haupt

achse (X-X).
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Inneren eine Schattenmaske (24, 32) enthält, die ebenfalls eine größere Krümmung entlang der Nebenacbse (Y-Y) als entlang der Hauptachse (X-X) hat.

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Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schirmträgers (18) an den Seiten des Schirmträgers größer ist als in der Mitte des Schirmträgers.

Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im mittleren Teil des Schirmträgers (18) die Krümmung entlang der Nebenachse (Y-Y) mindestens um den Paktor 4-/3 größer ist als die Krümmung entlang der Hauptachse (X-x).