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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Farbauswahlmaske
für eine
Farbkathodenstrahlröhre
und insbesondere einen Maskenaufbau, der innerhalb der Röhre unter
Spannung gehalten werden soll.
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Die
Erfindung ist anwendbar in jedem Typ einer Röhre mit einer Farbauswahlmaske
und insbesondere geeignet für
Röhren,
deren Maske durch den Rahmen unter Spannung gehalten wird, an dem sie
befestigt ist.
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Bekannte
Kathodenstrahlröhren
enthalten eine Farbauswahlmaske, die in einem genauen Abstand von
der Innenseite der Glas-Schirmträgerplatte der
Röhre liegt,
auf der Schirmträgeranordnungen von
roten, grünen
und blauen Phosphoren aufgebracht sind, um einen Schirm zu bilden.
Eine Elektronenkanone innerhalb der Röhre in ihrem rückwärtigen Teil
erzeugt drei Elektronenstrahlen in der Richtung der Schirmträgerplatte.
Eine elektromagnetische Ablenkeinheit, die im Allgemeinen außerhalb der
Röhre und
in der Nähe
der Elektronenkanone liegt, hat die Aufgabe der Ablenkung der Elektronenstrahlen,
so dass diese die Oberfläche
der Platte abtasten können,
auf der Anordnungen von Phosphoren angeordnet sind. Unter dem Einfluss
der drei Elektronenstrahlen, von denen jeder einer vorbestimmten
Primärfarbe
entspricht, ermöglichen
die Phosphoranordnungen die Wiedergabe von Bildern auf dem Schirm,
wobei die Maske es ermöglicht, dass
jeder vorbestimmte Strahl nur den Phosphor der zugehörigen Farbe
beleuchtet.
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Die
Farbauswahlmaske muss in einer genauen Lage innerhalb der Röhre liegen
und darin während
des Betriebs der Röhre
gehalten werden. Die Stützfunktionen
der Maske werden erreicht durch Mittel eines im Allgemeinen sehr
starren rechteckförmigen
Rahmens, mit dem die Maske in bekannter Weise verschweißt ist.
Die Rahmen/Masken-Anordnung liegt in der Schirmträgerplatte
der Röhre
unter Anwendung von Stützmitteln,
die mit dem Rahmen verschweißt
sind und mit Stiften zusammen arbeiten, die in das die Schirmträgerplatte
der Röhre
bildende Glas eingefügt
sind.
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Die
Röhren,
deren Schirmträgerplatten
in zunehmendem Maße
plan oder eben werden, entsprechen dem derartigen Trend in Richtung
einer vollständig
flachen Schirmträgerplatte.
Röhren
mit einer Schirmträgerplatte
werden durch eine Technologie hergestellt, die darin besteht, eine
ebene Maske zu verwenden, die in wenigstens einer Richtung unter Spannung
gehalten wird. Derartige Aufbauten sind zum Beispiel beschrieben
in der
US 4 827 179 .
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Da
die Farbauswahlmaske aus einer sehr dünnen Metallfolie besteht, kann
die Spannung unerwünschte
Vibrationserscheinungen in der Maske während des Betriebs der Röhre erzeugen.
Aufgrund der Wirkung von externen mechanischen Schwingungen oder
einem Schock, zum Beispiel akustische Vibrationen, verursacht durch
die Lautsprecher in dem Fernsehgerät, in das die Röhre eingebaut
ist, kann die Maske mit ihrer Eigenresonanzfrequenz schwingen. Daher ändern die
Schwingungen der Maske den Bereich des Auftreffens der Elektronenstrahlen
auf dem Schirm der Röhre.
Dabei sind die Auftreffpunkte jedes Strahls gegenüber den
zugehörigen
Phosphoranordnungen versetzt, wodurch eine Entfärbung des auf dem Schirm erzeugten
Bildes entsteht.
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Die
US 4 827 179 schlägt vor,
auf der Oberfläche
der Maske Mittel zur Dämpfung
der Schwingung dieser Maske vorzusehen. Jedoch haben in dieser Patentschrift
benutzte Dämpfer
einen komplizierten Aufbau. Ebenso wird ihre Anwendung selbst komplizierter,
da die genannten Mittel angebracht werden, nachdem die Maske an
dem rahmen befestigt worden ist. Dadurch wird der Vorgang der Herstellung
der Röhre
durch zusätzliche
Schritte komplizierter. Außerdem
ist es nicht erwünscht,
der Oberfläche
der Maske Elemente hinzuzufügen,
nachdem diese unter Spannung gesetzt wurde, da ihre kleine Dicke
sie sehr brüchig
macht und Befestigungselemente an ihrer Oberfläche leicht beschädigt werden können.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kathodenstrahlröhre mit
einem Maskenaufbau mit Dämpfungsmitteln
vorzuschlagen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
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Um
dies zu erreichen, enthält
die Kathodenstrahlröhre
gemäß der Erfindung
Folgendes:
- – eine Farbauswahlmaske in
der Form einer annähernd
rechteckförmigen
Metallfolie zur Befestigung unter Spannung an einem Stützrahmen
und gelagert in nerhalb der Schirmträgerplatte der Röhre, wobei
die Maske einen mittleren Bereich mit Löchern und einen peripheren
Bereich aufweist, der zwischen dem mittleren Bereich und den Kanten
der Maske liegt, wobei die Maske in der Lage ist, unabhängig von
dem Stützrahmen zu
schwingen,
- – Mittel
zur Dämpfung
der Schwingungen der Maske mit wenigstens einem mechanischem Oszillator
in der Form eines Metallstreifens, wobei diese Mittel um den Umfang
der Maske liegen, um die Schwingungen der Maske zu dämpfen, wobei die
Dämpfungsmittel
dadurch gekennzeichnet sind, dass sie durch teilweises Ausschneiden
der Oberfläche
des peripheren Bereichs der Maske gebildet sind.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung
besser verständlich.
In der Zeichnung:
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1 zeigt
eine Kathodenstrahlröhre
gemäß der Erfindung,
teilweise in einer Explosionsdarstellung,
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2 beschreibt
eine Rahmen-/Spannungsmaskenanordnung gemäß dem Stand der Technik ohne
einen Schwingungsdämpfer,
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3 ist
eine Perspektive einer Ausführungsform
eines Schwingungsdämpfers
gemäß dem Stand
der Technik,
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4 zeigt
ein Versatzprofil der Oberfläche einer
Schwingungen unterworfenen Spannungsmaske,
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5 bis 10 zeigen
verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung.
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Wie 1 zeigt,
enthält
eine Kathodenstrahlröhre 1 gemäß der Erfindung,
eine annähernd ebene
Platte 2 und eine umlaufende Schürze 3. Die Platte
ist mit dem trichterförmigen
rückwärtigen Teil 4 der
Röhre über eine
Glasschmelze-Verbindung verbunden. Der Endteil der Röhre 5 umgibt
die Elektronenkanone 6, deren Strahl den Schirm von Leuchtphosphoren 13 durch
die Farbauswahlmaske 8 beleuchtet, die in diesem Fall eben
und daher zwischen den langen Seiten 9 des Rahmens 19 gespannt
ist. Metallträger
der Rahmen-/Maskenanordnung halten diese Anordnung innerhalb der
Röhre,
wobei die Träger
gegebenenfalls ein mit dem Rahmen verschweißtes Teil 10 und ein
Teil enthalten, das mit dem Rahmen verschweißt ist, sowie ein Teil, das
eine Feder 11 bildet, wobei dieses Teil eine Öffnung zum Zusammenarbeiten
mit einem Stift 12 in der Glasschürze 3 enthält.
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In
dem in 2 dargestellten Beispiel des Standes der Technik
enthält
der Rahmen 19 ein Paar von langen Seiten 9 und
ein Paar von kurzen Seiten 7, wobei die langen und die
kurzen Seiten zum Beispiel einen L-förmigen Querschnitt aufweisen.
Die Maske 8, selbst mit einer im Wesentlichen Rechteckform,
ist gespannt und wird dann in dieser Lage gehalten, zum Beispiel
durch Verschweißen
mit dem Ende 20 der langen Seiten des Rahmens.
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Die
Maske besteht aus einer Metallfolie, zum Beispiel aus Stahl oder
Invar, mit einer sehr geringen Dicke in der Größenordnung von 100 μm. Die Maske hat
einen mittleren Bereich 30 mit im Allgemeinen in Spalten
angeordneten Löchern
und einem den mittleren Bereich umgebenden peripheren Bereich mit
horizontalen Kanten 31 und vertikalen Kanten 32.
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Die
Aufbauten von Kathodenstrahlröhren, die
gespannte Farbauswahlmasken benutzen, müssen das Problem der Schwingung
der Masken ertragen, in Modi, die natürliche Modi dieser Maske sind, wenn
die Letztere durch externe Schwingungen angeregt wird, zum Beispiel
durch mechanische Stöße der Röhre oder
Tonschwingungen von Lautsprechern in der Nähe der Röhre. Da diese Schwingungen
in Bewegungen der Maske in einer Richtung senkrecht zu ihrer Oberfläche resultieren, ändert sich
der Abstand zwischen den Löchern
in der Maske und dem Schirm örtlich
abhängig
von der Amplitude der Schwingung dieser Maske. Daher ist die Reinheit
der auf dem Schirm wiedergegebenen Farben nicht mehr gewährleistet,
da die Auftreffpunkte der Strahlen auf dem Schirm abhängig von
der Amplitude der Schwingung verschoben sind.
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Da
außerdem
die Maske innerhalb der Röhre liegt,
in der ein hohes Vakuum erzeugt wird, werden die Schwingungen der
Maske nur sehr langsam gedämpft,
da die der Maske zugeführte
Energie wenig Energieverlust aufweisen und daher die Sichtbarkeit dieser
Erscheinung auf dem Schirm erhöhen,
wenn sich die Röhre
im Betrieb befindet.
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Wie
in
3 dargestellt, schlägt die
US 4 827 179 eine Lösung zur
Dämpfung
der Schwingungen der Maske vor, durch eine einen gekoppelten Oszillator
bildende Ein heit
41, indem entlang den Kanten der Maske
8 in
der Nähe
des Bereichs, wo die Maske mit dem Rahmen
40 verschweißt ist,
ein mechanischer Aufbau vorgesehen ist mit einem starren Träger
42,
mit dem wenigstens ein flexibler Streifen
43 verschweißt ist.
Die Eigenfrequenz der Einheit
41 ist so gewählt, dass
die Schwingungen der Maske in einem vorbestimmten Frequenzband nach
dem Prinzip von gekoppelten Oszillatoren gedämpft werden.
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Dieser
Aufbau hat jedoch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen:
- – er
ist teuer, da er zusätzliche
mechanische Komponenten erfordert und den Fertigungsvorgang der
Röhre durch
einen zusätzlichen
Schritt verkompliziert, der in der Befestigung der Einheit 41 auf
einer Oberfläche
der Maske besteht,
- – seine
Anwendung ist begrenzt, da die Einheit 41 nur in der Nähe des Bereichs
benutzt werden kann, wo die Maske mit dem Rahmen verschweißt ist,
und der Rahmen die Festigkeit der Maske an diesem Punkt erhöht. Das
ist der Fall, weil die meisten Rahmen-Maskenaufbauten derart aufgebaut
sind, dass die Maske nur an zwei parallelen Kanten mit dem Rahmen
verschweißt ist,
zum Beispiel an den horizontalen Kanten 31. Die freien
vertikalen Kanten sind zerbrechlich wegen der geringen Dicke der
Maske und der Befestigung einer Einheit, wie eines Oszillators 41, kann
ihre Oberfläche
beschädigen,
und dadurch bewirken, dass die derart hergestellte Rahmen/Maskenanordnung
vermieden wird.
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Die
Erfindung liefert einen einfachen, kostengünstigen und leicht durchführbaren
Aufbau für
die Dämpfung
der Schwingungen einer in einer oder beiden Richtungen gespannten
Maske.
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5 zeigt
eine erste Ausführungsform
der Erfindung.
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In
der Oberfläche
des peripheren Teils der Maske, zum Beispiel entlang den kurzen
vertikalen Seiten 32 ist ein Metallstreifen 50 ausgeschnitten,
der an einem seiner Enden 51 mit der Maske verbunden ist
und annähernd
parallel zu der vertikalen Richtung der kurzen Seite 32 der
Maske liegt. Der Streifen 50 hat eine Form und einen Bereich,
die so ausgebildet sind, dass er in einer Richtung etwa senkrecht
zu der Oberfläche
der Maske schwingen kann, bei einer vorbestimmten Eigenfrequenz,
um so die Eigenfrequenz der Maske in dem Frequenzbereich zu dämpfen, der möglicherweise
die Maske anregen kann.
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In
einer in 6 dargestellten zweiten Ausführungsform
ist der Streifen zur Bildung eines gekoppelten Oszillators derart
hergestellt, dass sein Ende 61 für die Verbindung mit der Maske
annährend parallel
zu der Horizontalrichtung der langen Seiten 31 der Maske
liegt. Ein oder beide Streifen können
an jeder kurzen Seite 32 erzeugt werden. Wenn zwei Metallstreifen 60 an
jeder kurzen Seite liegen, ist es für die freien Enden 65 der
Streifen vorteilhaft, dass sie derart liegen, dass sie einander
gegenüber
liegen. Es ist möglich,
die Länge 62 der
Streifen derart einzustellen, dass die Eigenfrequenz des Streifens auf
einen vorbestimmten Wert gebracht wird, um die Schwingungen des
mit Öffnungen
versehenen Teils 30 der Maske zu dämpfen.
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In
einer in 7 dargestellten dritten Ausführungsform
ist der Metallstreifen 70 zur Bildung eines Oszillators
mit der Maske über
einen Bereich 71 verbunden, der im Wesentlichen parallel
zu der kurzen Seite der Maske liegt, sich jedoch in dieser Richtung über eine
kürzere
Länge als
der Streifen 70 erstreckt. Außerdem können in diesem Fall die Streifen 70 derart
liegen, dass ihre freien Enden 65 so angeordnet sind, dass
sie einander gegenüber
liegen.
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Die
Form der ausgeschnittenen Teile der Kanten der Maske sowie die Zahl
der einen Oszillator bildenden Streifen sind derart gewählt, dass
die Resonanzfrequenz optimal zur Dämpfung der Schwingungen der
Maske gebildet werden.
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Die
Masse des Streifens ist ein weiteres Kriterium, das ihre Resonanzfrequenz
bestimmt. Es kann notwendig sein, einen Streifen zu bilden, dessen
Masse größer ist
als die maximale Masse, die aus dem Material gebildet werden kann,
aus dem die Maske besteht.
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In
diesem Fall kann die Masse des Streifens 60 erhöht werden
durch Aufbringung einer Beschichtung 90 auf einer oder
auf beiden Flächen
des Streifens 60, wie es in 9 dargestellt
ist. Diese Beschichtung kann in vorteilhafter Weise erzeugt wer den
durch inerte Materialien, zum Beispiel auf der Grundlage einer Glasschmelze
oder von Schwermetallen, so wie Wolfram oder Molybdän.
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Auch
in dem Fall, wo es erwünscht
ist, die Masse des einen Oszillator bildenden Streifen zu erhöhen, ist
es möglich,
ein oder mehrere Gewichte 100 anzuordnen, wie in 10 gezeigt,
um die Resonanzfrequenz des Streifens 60 einzustellen.
Diese Gewichte können
aus Metall bestehen und durch Schweißen an dem Streifen 60 befestigt
sein. Diese Gewichte können
außerdem
auf jedem Typ eines Streifens liegen, der in dem peripheren Bereich
der Maske ausgeschnitten ist, wie denjenigen, die in den 5 bis 8 dargestellt
sind.
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Die
Erfindung bildet einen Aufbau, der eine einfache Ausführung von
Mitteln zum Verbrauch der Energie, die der Maske bei einer Beeinflussung
der Röhre
oder über
leistungsstarke Tonwellen zugeführt wird.
Das ist der Fall, weil die der Maske zugeführten Schwingungen, selbst
dann, wenn sie eine geringe Amplitude haben, daran gehindert werden
müssen, über eine
zu lange Zeit zu bestehen, da sie dann während des Betriebs der Röhre sichtbar
werden. Da die Maske innerhalb der Röhre liegt, in der ein hohes Vakuum
erzeugt ist, ist es notwendig, Energie verbrauchende Mittel vorzusehen,
derart, dass die Maske schnell gedämpft wird. Es ist zum Beispiel
vorteilhaft, für
Metallstreifen 50, 60, 70, die einen
gekoppelten Oszillator bilden, zusätzlich wenigstens einen Metallring 81 vorzusehen,
der durch ein Loch 80 in dem Streifen verläuft. Der
Ring kann offen oder geschlossen sein, und der Durchmesser seines
Querschnitts ist etwas kleiner als der Durchmesser des Lochs 80,
derart, dass eine Bewegung in diesem Loch möglich ist, um die Energie durch
Reibung an den Kanten dieses Lochs zu vernichten. Wie in 8 dargestellt,
kann der Ring 81 in vorteilhafter Weise über die
einander gegenüber
liegenden beiden Enden von zwei Streifen 60 laufen, die
gekoppelte Oszillatoren bilden, eine Anordnung, die einen schnelleren
Reibungsverlust mit einem einzigen Ring 81 ermöglicht.
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In
einer (nicht dargestellten) anderen Ausführungsform liegen die Nieten
derart, dass sie sich über
Löcher 80 in
dem Metallstreifen erstrecken, wobei die Köpfe der Nieten größer sind
als die Löcher, während der
Körper
des Niets einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser
des genannten Lochs.
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Die
Anordnung der Streifen, die einen gekoppelten Oszillator entlang
der kurzen Seiten 32 der Maske bilden, ist nicht begrenzt.
Sie ergibt sich zum Beispiel aus der Wahl des Wertes der der Maske
zugeführten
Spannung und aus dem Seitenverhältnis der
Maske, d.h. 4/3, 16/9, usw..
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4 ist
eine Darstellung der Schwingungsamplituden einer Maske für eine Röhre, deren
Schirm ein Seitenverhältnis
von 16/9 und eine Diagonale von 76 cm aufweist. Die Maske ist nur
in einer Richtung gespannt und wird dadurch unter Spannung gehalten,
dass sie entlang den langen Seiten des Rahmens 19 verschweißt ist.
Außerdem
hat sie eine Resonanzfrequenz in der Nähe von 100 Hz. In dieser Figur
ist ersichtlich, dass diese Schwingungen eine Maximalamplitude beim
Mittelpunkt der kurzen vertikalen Seiten der Maske aufweisen. Der
Aufbau der die gekoppelten Oszillatoren bildenden Streifen ist in einer
bevorzugten Ausführungsform
an diese Bedingungen angepasst, wobei der in 6 dargestellte Aufbau
mit einem Streifen 66 eine Länge von 34,7 mm, eine Breite
von 4 mm und eine Dicke von 0,2 mm aufweist.
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Für andere
Maskenspannungen und andere Seitenverhältnisse können die Metallstreifen 50, 60, 70 in
vorteilhafter Weise entlang den langen Seiten der Maske liegen.
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Ebenso
ist es, wenn die Maske in zwei Richtungen parallel zu ihrer Länge gespannt
ist, vorteilhaft, die Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung an den horizontalen
und den vertikalen Seiten der Maske vorzusehen.
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Die
einen gekoppelten Oszillator bildenden Metallstreifen können entweder
durch Prägen
oder Stanzen gebildet sein, wenn die äußeren Kante der Maske ausgeschnitten
werden, oder durch Ätzen während desselben
Herstellungsschritts wie für
die Erzeugung der Öffnungen
in dem mit Öffnungen
versehenen mittleren Teil 30. In beiden Fällen besteht keine
Notwendigkeit für
einen zusätzlichen
Schritt für die
Erzeugung des ausgeschnittenen Teils 52. Jedoch kann bei
einer kleinen Dicke der Maske das Ätzen vorteilhafter sein als
das Prägen,
da es mechanisch weniger aggressiv ist und in ihren Formen und Größen der
herzustellenden Streifen nicht beschränkt ist.