DE3519427A1 - Farbbildroehre mit einer schlitzloch-schattenmaske - Google Patents
Farbbildroehre mit einer schlitzloch-schattenmaskeInfo
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- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
RCA 80 908 Dr.v.B/Schä/43
US-PA 615,589
AT: 31 . Mai 1984
US-PA 615,589
AT: 31 . Mai 1984
RCA Corporation, 201 Washington Road, Princeton, N.J. (US)
Die vorliegende Erfindung betrifft Farbbildröhren mit einer Schlitzloch-Schattenmaske, die in einem
Abstand von einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Bemessung der Abstände der Schlitzloch-Spalten der Schattenmasken
solcher Röhren.
Die meisten Farbbildröhren, die derzeit hergestellt werden, sind Linienrasterbildschirm-Schlitzlochmasken-Röhren.
Diese Röhren haben eine sphärisch geformte Frontplatte, auf der sich ein Linienraster-Bildschirm
aus kathodolumineszenten Materialien befindet, · und
enthalten eine bei dem Bildschirm angeordnete, etwa sphärisch geformte Schlitzloch-Schattenmaske. Die
schlitzförmigen Öffnungen der Schattenmaske sind bei diesen Röhren in Spalten angeordnet, die im wesentlichen
parallel zur kleinen oder Nebenachse der Röhre verlaufen.
In jüngerer Zeit sind einige Änderungen für solche Farbbildröhren bekannt geworden. Eine dieser Änderungen
betrifft eine neue Frontplatten- oder Bildfensterkontur,
die einen flacheren, ebenen Eindruck erweckt. Röhren dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS
34 06 784, der DE-OS 34 06 786 und der DE-OS 34 32677 bekannt. Die Frontplatten dieser abgewandelten Röhren
sind sowohl längs der großen oder Hauptachse als auch längs der kleinen oder Nebenachse der Frontglaswanne
gekrümmt, sie sind jedoch nicht sphärisch. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser bekannten
Röhren ist der Umfangsrand des Röhren-Bildschirms eben oder sieht zumindest im wesentlichen eben aus.
Um einen solchen ebenen oder im wesentlichen ebenen umfangsrand zu erhalten, ist es erforderlich, der
Frontplatte längs der großen Achse eine Krümmung zu geben, die an den Seiten der Frontplatte größer
ist als in ihrer Mitte. Durch eine solche nichtsphärische Form der Frontplatte treten jedoch Probleme
hinsichtlich der Form der Schatten- oder Lochmaske und des gegenseitigen Abstandes der Schlitzlochspalten
der Schattenmaske auf.
In den ersten Linienrasterbildschirm-Schlitzlochmasken-Röhren waren die Schattenmasken im wesentlichen
sphärisch und der (horizontale) Abstand der benachbarten Lochspalten längs der großen Achse war über die
ganze Maske konstant. Bei späteren Röhren dieses Typs wurden jedoch stärker gekrümmte Schattenmasken mit
variierendem Lochspaltenabstand verwendet, wie es beispielsweise in der US-PS 41 36 300 (A. M. Morrell)
beschrieben ist. Bei diesen späteren Röhren nimmt der Abstand zwischen den Mittellinien benachbarter Lochspalten
von der Mitte zum Rand der Maske hin zu. Die Zunahme ändert sich längs der großen Achse im wesentlichen als
Funktion des Quadrates des Abstandes von der kleinen oder Nebenachse. Wenn man jedoch den Abstand der Spalten bei
den neueren Röhren mit im wesentlichen ebenem Bildschirm sich mit dem Quadrat des Abstandes von der kleinen Achse
ändern läßt, muß man die Krümmung der Maske verringern, um eine annehmbare Anordnung oder Packung der Leuchtstoffstreifen
des Bildschirms zu erhalten. Der Bildschirm wird bekanntlich durch einen photographischen Prozeß
hergestellt, bei dem die Schattenmaske als Belichtungsschablone verwendet wird. Durch die Verringerung der
Krümmung dieser Schattenmaske wird jedoch deren Steifheit herabgesetzt und die Verformungen der Maske während des
Betriebs der Röhre werden größer. Die Schattenmasken der neuen Röhren mit im wesentlichen ebenem Bildschirm haben
daher Konfigurationen ähnlich der der Frontplatte. Solche Maskenkonfigurationen oder -konturen sind beispielsweise
in der oben bereits genannten DE-OS 34 06 786 generell beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird jedoch keine
spezielle Gleichung für die Maskenkontur angegeben und es werden keine näheren Angaben über die Änderung des
Abstandes der Schlitzloch-Spalten der Schattenmaske gemacht. Auf alle Fälle sind die bekannten Änderungen des
gegenseitigen Abstandes der Schlitzloch-Spalten für die neueren Maskenkonfigurationen ungeeignet.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine neue Verteilung der gegenseitigen Abstände der Schlitzloch-
spalten einer Schattenmaske für die oben erwähnten neueren Röhren angegeben werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten
Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von in Spalten angeordneten, schlitzförmigen
Öffnungen aufweist. Gemäß der Erfindung nimmt der Abstand zwischen benachbarten Öffnungsspalten von der Mitte zum
Rand der Schattenmaske im wesentlichen mit der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte der Maske zu.
Eine solche Abstandsänderung mit der vierten Potenz ermöglicht es, die Schattenmaske so zu formen, daß sich
die Kontur der Maske längs der Hauptachse ebenfalls als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte
der Maske ändert.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine zum Teil axial geschnittene Draufsicht einer Schattenmasken-Farbbildröhre gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Stirnansicht der Frontplatte der Bildröhre gesehen in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 eine Darstellung der Oberflächenkontur der Frontplatte
längs der großen oder Hauptachse (Kurve 3a) und längs der kleinen oder Nebenachse
(Kurve 3b) entsprechend Schnitten 3a-3a bzw. 3b-3b in Fig. 2;
Fig. 4 eine Stirnansicht der Schattenmaske der Farbbildröhre gemäß Fig. 1 ;
Fig. 5 eine Darstellung der Oberflächenkonturen der Schattenmaske in Querschnitten längs der großen
Achse 5a-5a, der kleinen Achse 5b-5b bzw. der Diagonalen 5c-5c in Fig. 4;
Fig. 6 und 7 vergrößerte Ansichten der Schattenmaske in den Kreisen 6 bzw. 7 der Fig. 4; und
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Änderung des gegenseitigen Abstandes der Lochspalten bei
einer konventionellen sphärischen Schattenmaske und bei einer Schattenmaske gemäß der Erfindung
.
In Fig. 1 ist eine Rechteck-Kathodenstrahlröhre in Form einer Farbbildröhre 10 dargestellt, die einen
Glaskolben 11 mit einer rechteckigen Frontglaswanne 12 und einem rohrförmigen Hals 14, die durch einen
trichterförmigen Teil 16 verbunden sind, aufweist.
Die Frontglaswanne enthält ein Bildfenster oder eine Frontplatte 18 sowie einen Umfangsflansch oder eine
Seitenwand 20, die durch eine Glasf ritte 17 dicht mit dem trichterförmigen Kolbenteil 16 verbunden
ist. Auf der Innenseite der Frontplatte 16 befindet sich ein rechteckiger, kathodolumineszenter Dreifarben-Leuchtstoff-Bildschirm.
Der Bildschirm ist vorzugsweise ein Streifen- oder Linienrasterschirm, bei dem
die Leuchtstoffstreifen im wesentlichen parallel
zur kleinen oder Nebenachse Y-Y der Röhre (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) verlaufen. In der Frontglaswanne
12 ist in einem vorgegebenen Abstand vom Bildschirm 22 eine neuartige, viele Öffnungen aufweisende
Farbwahlelektrode oder Schattenmaske 24 lösbar montiert. In der Mitte des Halses 14 ist ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem
26 montiert, das nur durch gestrichelte Linien angedeutet ist und im Betrieb drei
Elektronenstrahlen 28 längs anfänglich in einer Ebene verlaufender, konvergierender Wege durch die Schattenmaske
24 auf den Bildschirm 22 richtet.
Die Röhre 10 der Fig. 1 wird mit einer äußeren magnetischen Ablenkeinheit 30 betrieben, die, wie schematisch
dargestellt ist, den Hals 14 und den trichterförmigen Teil 16 in der Nähe ihrer Verbindung umgibt und die drei
Elektronenstrahlen 28 einem vertikalen und einem horizontalen Magnetfluß aussetzt, um die Elektronenstrahlen in
einem rechteckigen Raster horizontal in Richtung der großen Achse X-X bzw. vertikal in der Richtung der
kleinen Achse Y-Y über den Bildschirm 22 abzulenken.
Fig. 2 zeigt die Frontglaswanne 12 von vorne. Der Umfang der Frontglaswanne 12 bildet ein Rechteck mit leicht
gebogenen Seiten. Der Rand des Bildschirms 22 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, er ist rechteckig. Die
Konturen 3a bzw. 3b der Außenseite der Frontglaswanne 12 längs der großen Achse X-X bzw. der kleinen Achse Y-Y
sind in Fig. 3 zum Vergleich dargestellt. Die Außenfläche der Frontglaswanne 12 ist sowohl längs der großen Achse
als auch längs der kleinen Achse gekrümmt, wobei die Krümmung im mittleren Teil der Frontglaswanne längs der
kleinen oder Nebenachse größer ist als längs der großen oder Hauptachse. Beispielsweise ist im Zentrum der
Frontplatte das Verhältnis des Krümmungsradius der Außenflächenkontur längs der großen Achse zum Krümmungsradius
längs der kleinen Achse größer als 1,1; d.h. der Unterschied ist größer als 10 %. Die Krümmung längs der
großen Achse ist jedoch im mittleren Teil der Frontplatte wesentlich kleiner und nimmt in der Nähe des Randes der
Frontplatte zu. Bei dieser einen Ausführungsform ist die Krümmung längs der großen Achse in der Nähe der Ränder
der Frontplatte größer als die generelle Krümmung längs der kleinen Achse. Durch diese Konstruktion wird der
mittlere Teil der Frontplatte flacher während die Punkte der Außenseite der Frontplatte an den Rändern des
Bildschirms im wesentlichen in einer Ebene P liegen und eine im wesentlichen rechteckige Randlinie bilden. Die
Krümmung der Oberfläche längs der Diagonalen ist so gewählt, daß sich ein stetiger Übergang zwischen den
unterschiedlichen Krümmungen längs der großen und der kleinen Achse ergibt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Krümmung längs der kleinen Achse ungefähr
4/3 mal größer als die Krümmung längs der großen Achse im mittleren Teil der Frontplatte.
Durch die Verwendung der unterschiedlichen Krümmungen längs der großen und der kleinen Achse liegen die Punkte
der äußeren Oberfläche der Frontglaswanne, die sich direkt gegenüber den Rändern des Bildschirms 22 befinden,
im wesentlichen in der gleichen Ebene P. Diese im wesentlichen in einer Ebene liegenden Punkte bilden, wenn
man sie von der Vorderseite der Frontglaswanne 12 betrachtet, wie in Fig. 2, auf der Außenseite der
Frontglaswanne eine Konturlinie, die im wesentlichen ein Rechteck darstellt, das über den Rändern des Bildschirms
22 liegt. Beim Einbau der Röhre 10 in einen Fernsehempfänger kann man daher eine die Röhre umgebende Randabdeckmaske
oder Gehäuseöffnung mit gleichmäßiger Breite verwenden. Der Rand der Abdeckmaske oder Gehäuseöffnung,
der die Röhre bei der rechteckigen Konturlinie berührt, liegt ebenfalls im wesentlichen in der Ebene P. Da der
Umfangsrand eines auf Röhrenbildschirm wiedergegebenen Bildes eben erscheint, wird der Eindruck erweckt, daß das
Bild eben ist, obwohl die Frontplatte sowohl längs der großen als auch längs der kleinen Achse nach außen
gewölbt ist.
Fig. 4 zeigt eine neue Schattenmaske 24 in Vorderansicht. Die gestrichelte Linie 32 stellt den Rand des gelochten
Teiles der Schattenmaske 24 dar. Die Oberflächenkonturen längs der großen Achse X-X, der kleinen Achse Y-Y bzw.
der Diagonalen der Maske 24 sind in Fig. 5 durch die Kurven 5a, 5b bzw. 5c dargestellt.
Die Krümmung der Maske 24 längs der großen Achse ist von
der längs der kleinen Achse verschieden. Die Kontur längs der großen Achse weist eine schwache Krümmung in der Nähe
der Mitte der Maske und eine größere Krümmung an den Seiten der Maske auf. Die Kontur einer solchen Schattenmaske
kann man im allgemeinen dadurch definieren, daß man die Krümmung längs der großen Achse X-X durch einen Kreis
großen Radius im mittleren Teil der großen Achse und einen Kreis kleineren Radius im Rest der großen Achse
beschreibt. Genauer gesagt ändert sich jedoch die sagitale Höhe längs der großen Achse im wesentlichen mit
vierten Potenz des Abstandes von der kleinen Achse Y-Y. Die sagitale Höhe ist der Abstand von einer imaginären
Ebene, die die Mitte der Oberfläche der Maske tangential berührt. Die Krümmung parallel zur kleinen Achse Y-Y ist
so, daß sie für die erforderliche Maskenperipherie stetig zur Krümmung längs der großen Achse paßt und die Krümmung
kann sich wie längs der großen Achse ändern. Eine solche Maskenkonfiguration hat wegen der stärkeren Krümmung in
der Nähe der Enden der großen Achse etwas bessere Wärmeexpansionseigenschaften. Die Verbesserung der Wärmeexpansionseigenschaften
durch eine stärkere Krümmung ist in der oben bereits erwähnten US-PS 41 36 300 erläutert.
In der folgenden Tabelle I ist die Krümmung vierter Ordnung einer Schattenmaske gemäß der Erfindung längs
der großen Achse X-X für eine Röhre mit einer Bildschirmdiagonale von 27 Zoll (68,58cm) dargestellt. In der
ersten Spalte ist der Abstand von der kleinen Achse Y-Y in Zoll (25,4mm) angegeben. Die zweite Spalte
enthält die vierte Potenz des Abstandes von der kleinen Achse. In der dritten Spalte sind die errechneten
Werte vierter Potenz für die sagitalen Höhen bzw. Höhen längs der Z-Achse angegeben. Diese Werte wurden
gemäß der folgenden Gleichung errechnet:
Sagitale Höhe (Mikrozoll) = 0,1314x (Zoll)4.
TABELLE I | 0.1314X4 (Mikrozoll) |
|
X (Zoll; 25,4 mm) |
x4 (Zoll; 25,4 mm)4 |
0 |
0 | 0 | 0 |
1 | 1 | 2 |
2 | 16 | 10 |
3 | 81 | 33 |
4 | 256 | 82 |
5 | 625 | 170 |
6 | 1296 | 315 |
7 | 2401 | 538 |
8 | 4096 | 862 |
9 | 6561 | 1070 |
9.5 | 8145 | |
Wegen der neuen, sich ungefähr mit der vierten Potenz ändernden Kontur ist die Änderung der Abstände der
Lochspalten, die bei den bekannten Schattenmasken verwendet wurde, für die vorliegende, neue Schattenmaske nicht
mehr geeignet. Bei der vorliegenden, neuen Maske nimmt der Abstand A zwischen Mittellinien benachbarter Lochspalten
wie bei den bekannten Masken generell von der Mitte zum Rand der Masken hin zu. Diese Zunahme des
Spaltenabstandes A ist aus einem Vergleich der Fig. 6, die einen Bereich in der Mitte der Maske zeigt, mit der
Fig. 7, die einen Bereich am Rand der Maske zeigt, ersichtlich. Bei der vorliegenden neuen Maske unterscheidet
sich die Änderung des Abstandes A jedoch beträchtlich und in wesentlicher Weise von der Änderung bei den
bekannten Masken.
Der horizontale Abstand A zwischen den Öffnungsspalten in
der neuen Schattenmaske 24 ändert sich ungefähr als Funktion der vierten Potenz des Abstandes von der Mitte
oder Y-Y-Achse der Röhre. Diese Änderung vierter Ordnung des Abstandes A ist in Tabelle II für eine Farbbildröhre
mit einer Bildschirmdiagonale von 68,58cm (27 Zoll) dargestellt. In Tabelle II ist in der ersten Spalte der
Abstand von der kleinen Achse Y-Y gemessen längs der großen Achse X-X angegeben. In der zweiten Spalte ist die
vierte Potenz des in der ersten Spalte angegebenen Abs tandswertes aufgeführt. In der dritten Spalte ist der
auf einer Funktion der vierten Potenz des Abstandes basierende Abstand A aufgeführt.
TABELLE II | χ4 | 30+0,001 χ4 | |
χ | (Zoll)4 | (Mikrozoll) | |
(Zoll) | 0 | 30,0 | |
0 | 1 | 30,0 | |
1 | 16 | 30,0 | |
2 | 81 | 30,1 | |
3 | 256 | 30,3 | |
4 | 625 | 30,6 | |
5 | 1296 | 31,3 | |
6 | 2401 | 32,4 | |
7 | 4096 | 34,1 | |
8 | 6561 | 36,6 | |
9 | 8744 | 38,7 | |
9.67 |
Die vergleichbaren Daten für eine konventionelle
Schattenmaske mit im wesentlichen sphärischer Konfiguration und ähnlicher Größe sind in der Tabelle III aufgeführt. In dieser Tabelle ist in der ersten Spalte der längs der großen Achse gerechnete Abstand von der kleinen Achse angegeben. In der zweiten Spalte ist das Quadrat des Abstandes von der kleinen Achse angegeben. In der dritten Spalte sind die auf der Basis einer Funktion der zweiten Potenz des Abstandes errechneten Abstände A aufgeführt.
Schattenmaske mit im wesentlichen sphärischer Konfiguration und ähnlicher Größe sind in der Tabelle III aufgeführt. In dieser Tabelle ist in der ersten Spalte der längs der großen Achse gerechnete Abstand von der kleinen Achse angegeben. In der zweiten Spalte ist das Quadrat des Abstandes von der kleinen Achse angegeben. In der dritten Spalte sind die auf der Basis einer Funktion der zweiten Potenz des Abstandes errechneten Abstände A aufgeführt.
2 χ |
TABELLE III | 30+0,O97x2 | |
χ | (Zoll)2 | (Mikrozoll) | |
(Zoll) | 0 | 30,0 | |
0 | 1 | 30,1 | |
1 | 4 | 30.4 | |
2 | 9 | 30,9 | |
3 | 16 | 31,6 | |
4 | 25 | 32,4 | |
5 | 36 | 33,5 | |
6 | 49 | 34,8 | |
7 | 64 | 36,2 | |
8 | 81 | 37,9 | |
9 | 92,2 | 38,9 | |
9.60 | |||
In Fig. 8 sind die tatsächlichen Werte der Abstände A gemäß Tabelle II und Tabelle III zum Vergleich
graphisch dargestellt. Der Abstand A der konventionellen Schattenmaske beginnt in der Näher der kleinen Achse
zuzunehmen und nimmt zum Rand der Maske hin ziemlich stetig weiter zu. Der Abstand A der neuen Schattenmaske
ist dagegen im mittleren Teil der Maske relativ konstant und nimmt dann bei Annäherung an die Seiten der Maske
schneller zu. Die Abstände A der neuen Maske in Querschnitten parallel zu, jedoch im Abstand von der
großen Achse können sich ebenfalls mit der vierten Potenz des Abstandes von der kleinen Achse ändern,
jedoch in geringfügig anderer Weise. In der Tabelle IV sind die der Tabelle II entsprechenden Werte für
einen zur großen Achse parallelen Querschnitt der neuen Maske in der Nähe des Randes des Lochmusters
- -15
(Y-7 Zoll) angegeben. Für Querschnitte zwischen der
großen Achse und dem zu dieser parallelen Querschnitt ta Abstand Y=7 ZoH liegen die Koeffizienten von
x4 zwischen 0,001 und 0,00126.
x4 | Tabelle IV | |
v | (Zoll)4 | 30+0,00126x |
(Zoll) | 0 | (Mikrozoll) |
0 | 1 | 30,0 |
1 | 16 | 30,0 |
2 | 81 | 30,0 |
3 | 256 | 30,1 |
4 | 625 | 30,3 |
5 | 1296 | 30,8 |
6 | 2401 | 31,6 |
7 | 4096 | 33,0 |
8 | 6561 | 35,2 |
9 | 8744 | 38,3 |
9;78 | 41,0 | |
Claims (4)
- DR. DIET-Ef*. V"; BtZOLD : DIPL. ING."P-ETER- SCHÜT-Z" -. DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLERZUGELASSEN BEIM PATENTANWÄLTE TELEFON (0891 4706006EUROPAISCHEN PATENTAMT TELEX 522 638MARIA-THERESIA-STRASSE 22EUROPEANPATENTATTORNEYS POSTFACH 86 02 60 TELEGRAMM SOMBEZ* D-8OOO MUENCHEN 86 fa* cr " + '" l089> 2716O63MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS u ÖUW JVlU CIM V-Π CIX OORCA 80908 Dr.v.B/Schä/43
US-PA 61 5,589
AT: 31 . Mai 1984RCA Corporation,
201 Washington Road, Princeton, N.J. (US)Farbbildröhre mit einer Schlitzloch-SchattenmaskePATENTANSPRÜCHEΠ ./ Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen aufweist, die in Spalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen benachbarten Schlitzloch-Spalten von der Mitte der Schattenmaske (24) zum Rand hin ungefähr mit der vierten Potenz des Abstandes vom Zentrum der Schattenmaske zunimmt. - 2. Farbbbildröhre nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß die Kontur (5a) der Schattenmaske längs ihrer großen Achse (X-X) sich ungefähr als Funktionder vierten Potenz des Abstandes (x) vom Zentrum der Schattenmaske ändert.
- 3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen benachbarten Schlitzloch-Spalten ungefähr mit dem Produkt eines Koeffizienten und der vierten Potenz des genannten Abstandes (x) zunimmt, wobei der erwähnte Koeffizient für Querschnitte der Schattenmaske (24), die zur großen Achse (X-X) parallel, bezüglich dieser jedoch versetzt sind, größer ist als für den Querschnitt längs der großen Achse.
- 4. Farbbildröhre mit einer Schattenmaske, die bei einem kathodolumineszenten Linienraster-Bildschirm angeordnet ist und eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen aufweist, die in Spalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kontur (5a) der Maske (24) längs ihrer großen Achse (X-X) ungefähr als Funktion der vierten Potenz des Abstandes (x) vom Zentrum der Maske ändert.
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