DE1596398A1 - Verfahren zum Verbinden multipler opti?ner Fasern zur Herstellung von Bildschirmen von Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

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Gompagnie de Saint-Gobain
Neuilly-sur-Seine, Itankreich

Verfahren zum Verbinden multipler optischer Fasern zur
Herstellung von Bildschirmen von Kathodenstrahlröhren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden multipler optischer Pasern zur Herstellung von Bildschirmen von Kathodenstrahlröhren. Bei diesen Kathodenstrahlröhren besteht die Platte, d.h. die als Bildschirm dienende Vorderfläche aus
kurzen optischen Fasern, die senkrecht zur Bildschirmfläche angeordnet sind.

Erfindungsgemäß soll nun ein Verfahren gefunden werden, das eine Platte dieser Art absolut vakuumdicht herstellt.

Unter dem Ausdruck "ummantelte optische Pasern" versteht man bekanntlich Pasern aus einem Glas mit erhöhtem Brechungsindex, die von einem Glasmantel schwächeren Brechungsindex¹ als dem des Kernes umhüllt sind, damit das vom Kern übertragene Licht

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nicht die Wand der leitenden Paser durchsetzen kann. Ebenfalls

¹ aus "bekannt ist es, daß eine multiple optische Paser "besteht/der Nebeneinander-Anordnung von Einzelfasern, welche parallel ausgerichtet sind und miteinander durch das Mantelglas verschweißt werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Einheiten aus optischen Pasern mit relativ großen Abmessungen herzustellen, indem man abgeschnittene Elemente gegeneinander verschweißte, indem man von einer multiplen optischen Paser ausging und sie zur Bildung eines Mosaikes formierte. Stücke von geeigneter optischer Porm, beispielsweise mit dreieckigem, quadratischem oder hexagonalem Querschnitt werden Seite an Seite angeordnet, bis sie die gesamte Oberfläche entsprechend der gewünschten Einheit annehmen; sie werden dann bis auf die Erweichungstemperatur des die Mantelhüllen bildenden Glases erwärmt. Die Stücke oder Abschnitte verschweißen sich also gegeneinander und man erhält nach dem Abkühlen eine Platte mit festgelegter Oberfläche, die gegebenenfalls senkrecht zu den Pasern, um Platten gewünschter Dicke zu erhalten, geschnitten werden kann.

Die Stücke optischer multipler Pasern erhält man im allgemeinen, indem man nebeneinander in einer geometrischen Porm entsprechend der der Stücke oder Abschnitte die man erhalten will, umhüllte optische Einzelfasern anordnet. Sobald die einmal gefüllt ist, werden die Pasern bis auf eine

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Temperatur erwärmt, die ausreicht, damit das Hüll- oder Mantelglas erweicht und eine Yerschweißung zwischen den Fasern stattfindet. Das so erhaltene Stäbchen wird erneut zur Umformung in eine multiple optische Faser, deren Form sich aus der des Stäbchens ergibt, verstreckt. Diese multiple Faser wird dann noch in Segmente geschnitten; diese Segmente werden zur Bildung einer optischen Faserplatte zusammengefaßt.

Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich, Platten mit Abmessungen entsprechend denen eines Kathodenstrahlschirmes zu erhalten, die darüberhinaus völlig vakuumdicht sind· Es ist in der Tat praktisch unmöglich, Abschnitte vollkommener geometrischer Form zu erhalten und insbesondere solche, deren Oberflächen untereinander spitze Winkel bilden. Darum bleiben zum Zeitpunkt des Zusammenfügen des durch die nebeneinander angeordneten Abschnitte gebildeten Mosaiks zwischen den Abschnitten Hohlräume, insbesondere längs deren Rändern.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man bereits vorgeschlagen, die Platte einer seitlichen Zusammendrückung während der Erwärmung des Mosaiks bis zur Erweichungsteuperatur des

Mantelglases
ftao auszusetzen, derart, daß ein Fluß der Abschnitte zum Verstopfen der hier zwischen verbleibenden Öffnungen hervorgerufen wird. Temperatur und

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Druck, unter deien dieser Yorgang ablaufen kann, sind jedoch · begrenzt, da man verhindern muß, eine Deformation der optischen Fasern selbst hervorzurufen. Im üLricen int dieser Yorgang ziemlich schwierig, wenn man eine .plane Platte großer Abmessungen realisieren will, insbesondere wenn die Hüllen sehr dünn sind, was dann der Fall ist, wenn man eine maximale wirksame Oberfläche erhalten will.

Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren zum Zusammenfügen eines Mosaiks aus multiplen Faserabsehnitten zweckmäßigen geometrischen Querschnittes und zur Herstellung einer völlig vakuumdichten optischen Paserplatte ausgehend vor diesem Mosaik, indem das Mosaik bis auf Erweichungstemperatur des Glasgefüges unter Aufbringung einer mäßigen seitlichen Zusammendrückung erwärmt wird.

Erfindungsgemäß verwendet man zur Bildung des Mosaiks Abschnitte, längs deren Rändern ein Überschuß an Material angebracht ist, das geeignet ist, im Augenblick der Zusammenfügung zu fließen und die Elemente der Platte heiß zu verschweißen, derart, daß die Hohlräume zwischen den Abschnittsstücken völlig ausgefüllt sind.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht dieses Überschußmaterial aus einem Glas gleicher Zusammensetzung wie das das Gefüge bildende Glas oder aus einem Glas unterschied-

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licher Zusammensetzung das leichter als das das Gefüge bildende Glas schmilzt. Das verwendete Glas kann durchsichtig sein. Vorteilhaft ist es jedoch, coloriertes Glas zu verwenden. Man erhält so einen Schirm mit dunklen Zonen in den Ecken der Elemente des Mosaiks. Fremdlicht, das die Wand der Fasern durchsetzt hat und sich über das Gefüge verbreitet, wird so durch die dunklen Zonen absorbiert und eliminiert.

Für die Hinzufügung zusätzlichen Materials genügt es, die Ränder der Stäbchen der agglomerierten Pasern vor dem erneuten Verstrecken, durch das sie in multiple Fasern umgeformt werden, entweder mit bis auf Erweichungs- und Verschweißungstemperatur erhitztem Glas oder vorteilhafterweise mit einer Suspension von Glaspulver in einem geeigneten Suspensionsmittel zu bestreichen bzw. zu überziehen wie beispielsweise mit einer Mischung aus Ithylactat und Wachsen sowie Terpenölen.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden aus nur einem einzigen Glas bestehende Fasern analog dem Glas des Mantels der optischen:-Fasern, allerdings ohne Kern, oder Fasern aus einem leichter als das Gefüge schmelzbaren Material anstelle der optischen Einzelfasern in der Nähe der Ränder des Multipelfaserabschnittes vor dessen Formung benutzt. ._ „

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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das Zusatzmaterial aus optischen umhüllten Fasern, die längs der Ränder der Abschnitte aufgeschweißt sind.

Man erhält diese Abschnitte durch Verstrecken eines Faserstäbchens, das man in einer Form in der Gestalt entsprechend dem Querschnitt der multiplen optischen Fasern verstreckt, wobei jedoch längs jedes Randes ein Platz belassen ist, in dem man einige zusätzliche optische Fasern einführen kann, leim erneuten Verstrecken des Stäbchens nach dem Verschweißen der es bildenden Fasern, erhält man Abschnitte multipler optischer Fasern, die längs der Ränder einen Auftrag an Zusatzmaterial in Form einiger optischer Fasern aufweisen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung schließlich, die sich aus den vorherigen ableitet, werden optische Fasern mit dickerer Hülle als der der einfachen optischen Fasern, aus denen die Abschnitte der multiplen Faser bestehen, in der Nähe der Ränder dieser Abschnitte vor deren Formung angeordnet, damit während deren endgültiger Zusammenfügung bzw. Verbindung das Hüllglas, das schmelzbarer als das Kennglas ist, leicht fließt und die die Kanten bzw. Ränder trennenden Hohlräume verschließt.

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Die Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen diese beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt sind, ohne daß die Erfindung hierauf begrenzt ist.

So zeigen die figuren 1, 2, 3, 4 und 5 die verschiedenen Ausführungsformen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 6 ist eine Photografie eines Mosaiks aus multiplen Fasern, wobei die Hohlräume, die zwischen den Fasern verbleiben, sichtbar sind.

Figur 7 ist eine Fotografie in größerer Darstellung durch eine Platte multipler Fasern, die nach einem an sich bekannten Verfahren unter erhöhten Kompaktierungsdrücken zusammengefügt sind. Der dunkle dreieckige Raum ist in Wirklichkeit ein Loch, d.h. eine Leckstelle.

Figur 8 ist eine Fotografie eines Mosaiks analog der vorhergehenden , nach einem erfindungsgemäßen Aufbau, wobei kein Loch mehr vorhanden und die Verteilung des Hüllglases besonders regelmäßig ist.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung eines Abschnittes einer multiplen optischen Faser in Form eines hexagonalen Prismas. Diese multiple Faser besteht aus Einzelfasern 1,

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die parallel zueinander angeordnet und in einem Glasgefüge 2 eingebettet sind. Die Pasern 1 werden gebildet durch die alten Kerne der optischen Einzelfasern, aus denen die
multiple Paser entstanden istj die Glasverbindungsmasse 1 resultiert aus dem Verschmelzen der Außenhiillen dieser
Einzelfasern während ihrer Yerschweißung. Die stark abgestumpften Kanten dieses Abschnittes sind mit einer dünnen Schicht eines Emaille mit einem Schmelzpunkt kleiner oder gleich dem des Gefüges 2 derart verkleidet, daß sie leicht im Augenblick des Verbindens durch Verschweißen mit einer Vielzahl analoger Abschnitte fließen und so die gewöhnlich zwischen benachbarten Rändern oder Kanten auf tr <---.-enden
Hohlräume vermeiden.

Pigur 2 zeigt optische Einzelfasern 4 vor der Zusammenfügung, die parallel zueinander derart angeordnet sind, daß nach dem Verschweißen eine multiple optische Paser in
Porm eines hexagonalen Prismas entsteht. In den Teilen
entsprechend den Kanten des Prismas sind Pasern ohne Kern 5 angeordnet, aus einem Glas analog dem Mantel- oder Hüllglas der Pasern 4 oder bestehend aus einem Glas mit niedrigerer Schmelztemperatur. Nach Verbindung und Pormung weist der Abschnitt der erhaltenen multiplen optischen Paser einen ,Aspekijähnlich dem in Pigur auf. Nur wenige der Pasern 5
kommen zum Einsatz, nämlich etwa drei oder vier beispiels-

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weise für jede Kante.

nach der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform des Verfahrens sind die optischen Einzelfasern 6 parallel unter Bildung eines hexagonalen Prismas angeordnet und analoge optische Fasern 7, geringerer Anzahl, sind außerhalb des Prismas in der Nähe einer jeden Kante vor dem Zusammenfügen und Formen des Abschnittes der optischen Faser angeordnet .

Fach der Ausführungsform der Figur 4 schließlich werden die optischen Einzelfasern 8 nebeneinander unter Bildung eines hexagonalen Prismas angeordnet; die in der Fähe jeder Kante angeordneten Fasern jedoch werden durch Fasern 9 mit dickerer Außenhülle ersetzt. Fach Verschweißen und Formung erhält man einen multiplen Faserabschnitt von der Art, wie er in Figur 5 dargestellt ist, wo die Kerne 8a und 9a der Fasern 8 und 9 in einer Glasmasse 10 eingebettet sind, die aus dem Abschmelzen der Hüllen dieser Fasern stammt ·

Die Figuren 6, 7 und 8 zeigen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens·

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In Figur 6, in der ein Mosaik von Abschnitten multipler Fasern hexagonaler Form vor dem Kompaktieren dargestellt ist, erkennt man, daß die Kanten der Prismen nicht scharf sondern vielmehr abgerundet sind und das erhebliche Hohlräume benachbarte Kanten voneinander trennen.

Figur 7, die eine Fotografie analoger Abschnitte nach Verbinden über ein an sich bekanntes Verfahren darstellt, d.h. durch Verschweißen und Kompaktieren ohne Hinzufügen von Material in der Nähe der Kanten, zeigt, das erhebliche Verformungen der Netze der Einzelfasern auftreten und daß merkliche Verformungen dieser Netze in der Nähe der Kanten und der gegeneinanderstoßenden Flächen dieser Abschnitte vorhanden sind. In Figur 7 ist eine Pore großer Abmessung an der Stelle vorhanden, wo die drei Ränder der Sechsecke sich treffen. Biese Pore besitzt die Form eines kleinen schwarzen Breiecks, das sich gegen den grauen durch das Glas gebildeten Untergrund abhebt.

Figur 8 dagegen zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Platte, wo ein solcher Fehler nicht auftritt. Es handelt sich um eine analoge Fotografie der Abschnitte der erfindungsgemäß zusammengefügten multiplen Fasern, wobei zu sehen ist, dal kein Hohlraum zwischen den Fasern bleibt, ohne.daß diese jedoch merklich verformt werden.

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Ein merklicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß in sämtlichen Fällen die Hinzufügung überschüssigen schmelzbaren Materials in Höhe der Ränder "bzw. Kanten des multiplen Faserabschnittes vor den Vorgängen der Formung und des Verstreckens dieses Abschnittes erfolgt.

Vorteilhaft verwendet man, um schmelzbares Material aufzu— tragen, optische Fasern, wenn die aus den Abschnitten gebildete Platte eine maximal wirksame Fläche aufweisen soll, um die Schattenzoiien dieser Platte zu unterdrücken oder auf ein Minimum herabzusetzen.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   I/. Verfahren zum Zusammenfügen und Verbinden eines Mosaiks aus Abschnitten multipler optischer Pasern zur Herstellung von Kathodenstrahlröhren, unter Erwärmung dieses Mosaiks bis auf Erweichungstemperatur des Hüll- oder Mantelglases und unter gleichzeitiger seitlicher Zusammendrückung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Bildung des Mosaiks an Abschnitten multipler Fasern vorgenommen wird, längs deren Kanten ein Überschuß an Material vorgesehen ist, der geeignet ist, beim Zusammenfügen und beim Warmverschweißen dieser Abschnitte zu fließen, derar+» daß die hier—zwischen vorhandenen Hohlräume ganz gefüllt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Überschuß an Material gebildet wird durch ein Glas

   die Mantelhüllen der gleichen Zusammensetzung wie das dieser Abschnitte bildende Glas oder durch ein schmelzbareres transparentes oder eingefärbtes Glas, das längs der Kanten der agglomerierten Paserstäbchen vor dem Wiederverstrecken zur Umformung in multiple Pasern entweder im teigigen Zustand oder in Porm einer Suspernsion eines Pulvers in einem geeigneten Agens, beispielsweise in einer Mischung von Äthylactat, von Wachsen und von Terpenölen angefügt wird.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Überschußmaterial gebildet wird aus Fasern eines einzigen Glases, analog dem Mantelglas der Pasern oder noch leichter schmelzbar als dieses, wobei die Fasern in der Nähe der Kanten der multiplen Faserabschnitte vor deren Formung angeordnet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Materialüberschuß gebildet wird aus optischen umhüllten Fasern analog den Einzelfasern, aus denen die multiplen Faserabschnitte hergestellt sind, die längs der Kanten dieser Abschnitte verschweißt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses überschüssige Material besteht aus optischen Fasern mit einer dickeren Umhüllung als äfcfii der Einzelfasern, aus denen die multiplen Faserabschnitte hergestellt sind, wobei diese Fasern mit dicker Umhüllung in der Nähe der Eanten dieser Abschnitte vor deren Formung angeordnet werden.

   6» Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, hergestellt nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine aus Abschnitten multipler optischer Fasern und zusätzlichem Glasmaterial in der Nähe der Kanten «*«·■ durch Erweichung und seitliche Zusammendrückung

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   BAD ORIGINAL

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   aus einem mosaikartigen G-efüge hergestellten Bildschirmsclieibe.

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