Цветной кинескоп с улучшенной системой крепления теневой маски к раме

 

Изобретение относится к цветным кинескопам. Цветной кинескоп (8) включает вакуумированный стеклянный баллон (10), имеющий прямоугольную торцевую поверхность (12). Торцевая поверхность включает установленный в ней узел (30) теневой маски, содержащий теневую маску (24), выполненную из первого металла, имеющего первый коэффициент теплового расширения, и раму (32), выполненную из второго металла, имеющего второй коэффициент теплового расширения. Первый коэффициент теплового расширения существенно ниже, чем второй коэффициент теплового расширения. Теневая маска соединена с рамой с помощью ряда биметаллических элементов, причем каждый из элементов имеет первый конец, прикрепленный к раме, и второй конец, прикрепленный к маске. Каждый биметаллический элемент выполнен из материалов, которые приводят к изгибу элемента на величину, связанную с тепловым расширением рамы. Изобретение позволяет устранить возникновение деформаций или образование трещин в креплении между биметаллическими элементами и маской. 5 з.п.ф-лы, 3 ил.

Это изобретение касается цветных кинескопов, в которых теневая маска прикрепляется к периферийной раме, находящейся в подвешенном состоянии по отношению к катодолюминесцентному экрану, а более точно к улучшенному средству крепления теневой маски, выполненной из первого материала, к раме, выполненной из второго материала, при этом первый и второй материалы имеют существенно различные коэффициенты теплового расширения.

В большинстве современных типов цветных кинескопов периферийная стальная рама, поддерживающая стальную теневую маску, подвешивается к торцевой поверхности баллона кинескопа с помощью пружин, которые приварены непосредственно к раме или к пластинам, которые, в свою очередь, приварены к раме. В варианте, в котором пружины непосредственно приварены к раме, эти пружины обычно изготавливаются из биметаллических материалов, а пластины являются биметаллическими. Поскольку пружины или пластины нагреваются за счет переноса тепла от маски через раму, биметаллические материалы расширяются по-разному, вследствие чего происходит изгиб пружин или пластин, что вызывает смещение узла маска-рама к экрану, расположенному на торцевой поверхности кинескопа. Однако в кинескопах, имеющих теневые маски, выполненные из материалов с низкими коэффициентами теплового расширения, таких как инвар, во время работы кинескопа происходит очень небольшое расширение масок. Поскольку теневые маски из инвара характеризуются небольшим расширением, то нет необходимости в биметаллических поддерживающих пружинах и/или биметаллических пластинах. Однако, учитывая стоимостные факторы, поддерживающие рамы обычно не изготавливают из материалов, имеющих низкий коэффициент теплового расширения, следовательно, существует проблема, связанная с различным расширением различных материалов, из которых изготовлены маска и рама.

Теневая маска включает центральный апертурный участок, через который проходят электронные пучки, и периферийный краевой участок, который окружает апертурный участок. В цветном кинескопе, в котором теневая маска изготовлена из материала с низким расширением, такого как инвар, и используется со стальной рамой, поддерживающей маску, разница в величине теплового расширения маски и рамы приводит к тому, что край маски перемещается относительно остальной части маски, когда температура рамы и маски повышается. Подъем температуры происходит во время работы кинескопа, а также во время обработки. Температура обработки кинескопа превышает 400^oC, и это может привести к постепенной деформации и искажению маски. Относительное смещение происходит в пределах области, занимаемой маской, где край маски контактирует с рамой, хотя они могут быть не скреплены между собой. Эффект смещения края маски, вызванный контактом с рамой, имеет локальный характер и не превышает 3 мм от точки контакта. Однако этот контакт может вызвать локальное изменение в контурной поверхности маски, которое, в свою очередь, приводит к разъюстировке отверстий маски и соответствующих им люминофорных полосок и точек на экране. Появление разъюстировки аналогично тому, что на теневой маске появилась небольшая вмятина. Величина видимой вмятины наряду с другими факторами зависит от длины края и от контура маски. Контуры планшетных масок тем более чувствительны к их появлению, чем более изогнутые контуры.

Настоящее изобретение предлагает усовершенствование узла соединения теневой маски с рамой, при этом теневая маска выполнена из первого материала, рама выполнена из второго материала, а первый и второй материалы имеют существенно различные коэффициенты теплового расширения.

Согласно изобретению улучшенный цветной кинескоп содержит вакуумированный стеклянный баллон, имеющий прямоугольную торцевую поверхность. Торцевая поверхность включает прикрепленный к ней узел теневой маски. Узел теневой маски содержит теневую маску, которая выполнена из первого металла, имеющего первый коэффициент теплового расширения, и раму, которая выполнена из второго металла, имеющего второй коэффициент теплового расширения. Первый коэффициент теплового расширения существенно меньше, чем второй коэффициент теплового расширения. Усовершенствование заключается в том, что теневая маска соединена с рамой с помощью нескольких биметаллических элементов, причем каждый из этих элементов имеет первый конец, прикрепленный к раме, и второй конец, прикрепленный к маске. Каждый биметаллический элемент выполнен из материалов, которые вызывают изгиб элемента на величину, зависящую от коэффициента теплового расширения рамы.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых: фиг. 1 изображает цветной кинескоп (продольный разрез), выполненный согласно изобретению; фиг. 2 - вид снизу квадранта торцевой поверхности и узла маска-рама кинескопа, согласно изобретению; фиг. 3 - узел теневой маски-рамы (поперечное сечение) согласно изобретению.

Цветной кинескоп 8 (фиг. 1) содержит стеклянный баллон 10, имеющий прямоугольную торцевую поверхность 12 и соединенный через прямоугольный конус 16 с трубчатым тубусом 14. Торцевая поверхность 12 содержит видимую торцевую поверхность 18 и периферийный выступ или боковую стенку 20, герметично соединенную с конусом 16. Торцевая поверхность 12 включает две ортогональные оси: большую ось X, параллельную ее ширине (обычно горизонтальную), и малую ось Y, параллельную более узкой стороне (обычно вертикальную). Большая и малая оси перпендикулярны центральной продольной оси Z кинескопа, которая проходит через центр тубуса 14 и центр торцевой поверхности 12. Мозаичный трехцветный люминофорный экран 22 выполнен на внутренней поверхности видимой торцевой поверхности 18 баллона кинескопа. Экран предпочтительно является линейчатым экраном с люминофорными линиями, вытянутыми параллельно малой оси Y. В другом варианте воплощения экран может быть точечным. Многоапертурный электрод для выбора цвета или теневая маска 24 установлена с возможностью удаления с помощью усовершенствованных средств в заранее определенной области пространства относительно экрана 22. Электронная пушка 26 установлена по центру в тубусе 14 баллона для генерации и направления трех электронных лучей вдоль пути сведения через маску 24 на экран 22. Кинескоп изготовлен с возможностью использования внешней отклоняющей магнитной системы, такой как отклоняющая система 28, расположенная вблизи от места соединения тубуса и конуса. При возбуждении отклоняющая система 28 воздействует магнитными полями на три луча, это вызывает горизонтальное и вертикальное сканирование лучей в прямоугольном растре по экрану 22.

Теневая маска 24 является частью узла 30 маска-рама, который включает периферийную раму 32. Узел 30 маска-рама установлен в пределах торцевой поверхности 12 с помощью пружинных опор 34 (фиг. 1 и 2) и как показано также на поперечном сечении на фиг. 3.

Рама 32 включает два, по существу, перпендикулярных выступа, первый выступ 36 и второй выступ 38 с L-обраэным поперечным сечением. Первый выступ 36 вытянут от второго выступа 38 в направлении экрана 22. Второй выступ 38 вытянут от первого выступа 36 в направлении к центральной продольной оси Z кинескопа 8. Четыре уголка 42 рамы 32 усечены, причем они примерно перпендикулярны к диагональным направлениям рамы. Настоящее изобретение может также использоваться для кинескопа, имеющего пружинные опоры узла маска- рама на оси или вне уголков.

Теневая маска 24 включает искривленный апертурный участок 40, неперфорированный граничный участок 43, окружающий апертурный участок 40 и краевой участок 44, изогнутый назад по отношению к граничному участку 43 и проходящий от экрана 22. Маска 24 является телескопической, т.е. установлена внутри рамы 32 и присоединена к раме 32 с помощью биметаллических элементов 46.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения теневая маска 24 изготовлена из железо-никелевого материала инвара, а рама изготовлена из стали. Коэффициент теплового расширения инвара значительно меньше, чем коэффициент теплового расширения стали. При размещении слоистых биметаллических элементов 46 между теневой маской из инвара и стальной опорной рамой эффективная разность в расширении между маской и рамой может быть сведена к нулю. Каждый биметаллический элемент 46 имеет первый конец 48, прикрепленный к дальнему концу вертикального первого выступа 36 рамы 32, и второй конец 50, прикрепленный к дальнему концу краевого участка маски 44. Сторона 52 биметаллического элемента 46 с меньшим расширением обращена к краевому участку 44 маски. По мере того, как температура маски, биметаллических элементов и рамы увеличивается, рама перемещается от маски, но биметаллические элементы изгибаются так, чтобы перемещать концы элементов, прикрепленных к маске, в сторону от рамы. Этот изгиб препятствует возникновению излишней силы, действующей на край маски, которая может привести в результате, по меньшей мере, к временному вдавливанию маски, пока сохраняется положение маски в пределах торцевой поверхности баллона.

Несмотря на то, что биметаллические элементы могут использоваться в нескольких местах вдоль каждой стороны маски и рамы, обычно их используют только на концах большой оси. Конструкция биметаллических элементов может быть различной, могут изменяться их толщины и составляющие их материалы. В идеальном случае выбираемые материалы должны вызывать изгиб биметаллического элемента на величину, которая связана с тепловым расширением рамы так, чтобы препятствовать деформации края маски и сохранять горизонтальное положение теневой маски относительно торцевой поверхности баллона, когда рама испытывает тепловое расширение. В одном из вариантов размеры биметаллических элементов следующие: 19 мм х 28.5 мм х 1 мм, а элементы состоят из двух материалов одинаковой толщины. Один из этих биметаллических материалов состоит из 22% Ni, 3% Cr и 75% Fe. Биметаллический элемент также включает отвод примерно в 0.5 мм около торца, который прикрепляется к раме, так что действию биметалла не мешает неконтролируемый контакт с рамой.

Когда биметаллические элементы используются с инваровой маской, предпочтительно выполнять стороны 52 элементов, контактирующие с маской, также из инвара, чтобы между ними не возникло рассогласования. Несмотря на то, что инвар имеет относительно низкий коэффициент расширения до 200^oC, его коэффициент расширения при температуре более 200^oC значительно выше и приближается к коэффициенту расширения железа. Поскольку на этапах обработки температура кинескопа поднимается примерно до 400^oC, то устранение любых рассогласований в материалах препятствует возникновению деформаций или образованию трещин в креплении между этими элементами и маской.

Формула изобретения

1. Цветной кинескоп, содержащий вакуумированный стеклянный баллон, имеющий прямоугольную торцевую панель, которая содержит установленный в ней узел теневой маски, содержащий теневую маску, которая выполнена из первого металла, имеющего первый коэффициент теплового расширения, и раму, выполненную из второго металла, имеющего второй коэффициент теплового расширения, причем первый коэффициент теплового расширения существенно меньше второго коэффициента теплового расширения, отличающийся тем, что теневая маска соединена с рамой посредством множества биметаллических элементов, каждый из которых имеет первый конец, прикрепленный к раме, и второй конец, прикрепленный к маске, при этом каждый биметаллический элемент выполнен из материалов, которые вызывают изгиб элемента на величину, соответствующую тепловому расширению рамы, и включает в себя два материала, которые имеют разные коэффициенты теплового расширения, причем материал с более высоким коэффициентом теплового расширения находится в контакте с рамой, а материал, имеющий более низкий коэффициент теплового расширения, находится в контакте с маской.

2. Кинескоп по п. 1, отличающийся тем, что материал, из которого выполнена маска, и материал, имеющий более низкий коэффициент теплового расширения биметаллических элементов, являются одним и тем же материалом.

3. Кинескоп по п. 2, отличающийся тем, что маска и указанные стороны биметаллических элементов с более низким расширением, являются ферроникелевым материалом "Инвар".

4. Кинескоп во п. 1, отличающийся тем, что теневая маска размещена в раме, и каждый биметаллический элемент выполнен из материалов, которые вызывают изгиб элемента внутрь в сторону маски.

5. Кинескоп по п. 4, отличающийся тем, что теневая маска содержит периферийный участок, который окружает апертурный участок маски, а материалы, из которых выполнен каждый биметаллический элемент, выбраны, чтобы предотвратить деформацию края маски, когда рама подвергается тепловому расширению.

6. Кинескоп по п. 4, отличающийся тем, что теневая маска содержит периферийный участок, который окружает апертурный участок маски, а рама включает два перпендикулярных выступа, при этом первые концы элементов прикреплены к дальнему концу одного из выступов, а вторые концы элементов прикреплены к дальнему концу периферийного участка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3