DE19531949A1

DE19531949A1 - Flache Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE19531949A1
Application number: DE19531949A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Igeta; Akira Inoue; Minoru Hojo; Hiroo Kobayashi; Shiro Takada; Masayuki Miyazaki; Akio Inoue
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: US5602443A; DE19531949C2; JP3424358B2; CN1088251C; CN1131812A; JPH08162046A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine fla che Kathodenstrahlröhre, die für eine Bildanzeigeein heit, wie für einen Fernseher oder einen Display, verwendet wird und insbesondere bezieht sie sich auf einen hoch zuverlässigen Vakuumdichtungsaufbau, der durch Verringern der Belastung in einem Verbindungs bereich zwischen einem vorderen Glasgefäß und einem hinteren Metallgefäß erreicht wird.

Fig. 21 zeigt schematisch einen beispielhaften Aufbau einer flachen Kathodenstrahlröhre nach dem Stand der Technik. Bezugnehmend auf Fig. 21 bezeichnet das Be zugszeichen 1 einen Kathodenbereich, der als Elektro nenstrahlquelle dient, das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Elektronenstrahlsteuerteil, der von mindestens einer oder mehreren Elektrodenplatten gebildet wird (2A und 2B in Fig. 21), zum Steuern eines von dem Kathodenbereich 1 erzeugten Elektronenstrahls und das Bezugszeichen 3 bezeichnet ein vorderes Glasgefäß, das mit einem Leuchtschirm 4 versehen ist, der von dem Elektronenstrahl getroffen wird. Ein Vakuumgehäu se 6 wird von dem vorderen Glasgefäß 3 und einem hin teren Metallgefäß 5 gebildet. Mindestens eine (2A in Fig. 21) der Elektrodenplatten, die den Elektronen strahlsteuerteil 2 bilden, ist an einem Rahmen 7 be festigt und durch Stifte 8 aufgehängt, die an dem vorderen Glasgefäß 3 über Federn 9 befestigt sind, während der verbleibende Elektrodenteil (2B in Fig. 21) durch Verbindungsstücke 13 befestigt ist, die an einem Seitenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes 5 angeordnet sind. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet Verdrahtungsanschlüsse, die aus dem Vakuumgehäuse 6 durch eine Verbindungsfläche zwischen dem vorderen Glasgefäß 3 und dem hinteren Metallgefäß 5 herausge zogen sind. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine ke ramische Beschichtung, die durch Plasmazerstäubung auf das hintere Metallgefäß 5 aufgebracht ist, und das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Glas mit niedri gem Schmelzpunkt (Glasfritte), das das vordere Glas gefäß 3 und das hintere Metallgefäß 5 miteinander verbindet. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Ver bindungsanschlüsse zum Anordnen des Kathodenbereichs 1 an dem hinteren Metallgefäß 5, das Bezugszeichen 14 Eingangsanschlüsse für elektrische Signale für den Kathodenbereich 1 und so weiter und Bezugszeichen 15 bezeichnet ein metallisches Entlüftungsrohr. Das Be zugszeichen 16 bezeichnet innenliegende Drähte für den elektrischen Kontakt der Eingangsanschlüsse 14 für die elektrischen Signale mit dem Kathodenbereich 1 und Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Leiterplatte mit einem über eine metallische leitende Schicht auf gebrachtes Leitungsmuster.

Die Funktionsweise der flachen Kathodenstrahlröhre nach Fig. 21 wird nun kurz beschrieben. Eine vorge schriebene Spannung wird von den Eingangsanschlüssen 14 für die elektrischen Signale auf den Kathodenbe reich 1 in dem Aufbau nach Fig. 21 aufgebracht, so daß ein Elektronenstrahl von dem Kathodenbereich 1 erzeugt wird. Weiterhin wird ein Potential von einem externen Spannungsversorgungskreis (nicht darge stellt) dem Elektronenstrahlsteuerteil 2 über die Leiterplatte 18 zum Beschleunigen oder Modulieren des von dem Kathodenbereich 1 erzeugten Elektronenstrahl aufgebracht, so daß der Elektronenstrahl genau eine vorbestimmte Position des auf dem vorderen Glasgefäß 3 vorgesehenen Leuchtschirms 4 trifft. Diese Funk tionsweise wird wiederholt, um visuelle Bilder zu erzeugen.

Bei der flachen Kathodenstrahlröhre nach dem Stand der Technik entsprechend Fig. 21 sind die jeweiligen Seitenflächenbereiche des vorderen Glasgefäßes 3 und des hinteren Metallgefäßes 5 stark miteinander über die Glasfritte 12 verbunden. Im Betrieb erreicht eine allgemeine Kathodenstrahlröhre einen ultrahohen Vaku umzustand von nicht mehr als 10^-5 Pa mit dem Auftre ten von extrem hohen Spannungen bzw. einem extrem hohen Streß.

Darüber hinaus wird aufgrund des Vakuumdrucks notwen digerweise das Gefäß verformt. Wenn die Bodenfläche flach ist, wie in Fig. 21 gezeigt wird, wird das hin tere Metallgefäß extrem verformt, um merkbare Span nungen in dem Verbindungsbereich zwischen ihm und dem vorderen Glasgefäß 3 zu bewirken. Somit kann keine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht werden und der Aufbau ist als Vakuumgehäuse unzureichend.

Zusätzlich wird bei einem Aufbau nach dem Stand der Technik die Beanspruchungen bzw. der Streß auf das vordere Glasgefäß 3 gleichfalls erhöht und die Katho denstrahlröhre ist als Vakuumgehäuse nicht zufrieden stellend. Insbesondere ist der die Verdrahtungsan schlüsse 10 aufnehmende Aufbau, der Verbindungsbe reich zwischen dem vorderen Glasgefäß 3 und dem hin teren Metallgefäß hinsichtlich der Zuverlässigkeit nicht ausreichend.

Bei einer allgemeinen flachen Kathodenstrahlröhre ist es weiterhin wichtig, die Gesamttiefe zu minimieren und somit ihre Dicke zu verringern.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er findung umfaßt eine flache Kathodenstrahlröhre ein Vakuumgehäuse, das durch Verbinden von Seitenberei chen eines vorderen Glasgefäßes und eines hinteren Metallgefäßes miteinander gebildet wird, einen Katho denbereich, der auf der Seite des hinteren Metallge fäßes vorgesehen ist und eine Elektronenstrahlsteuer vorrichtung zum Steuern der Kollision eines von dem Kathodenbereich erzeugten Elektronenstrahls auf einen Leuchtschirm, der auf eine innere Fläche des vorderen Glasgefäßes aufgebracht ist, während das hintere Me tallgefäß den Seitenflächenbereich mit einer vorgege benen Breite, der sich zu dem Seitenflächenbereich des vorderen Glasgefäßes erstreckt, und einen Boden flächenbereich aufweist, der entgegengesetzt zu dem Leuchtschirm des vorderen Glasgefäßes angeordnet ist, wobei der Bodenflächenbereich mit einer Vertiefung bzw. Einbuchtung einer vorgeschriebenen Größe verse hen ist, die zu dem Leuchtschirm hin gerichtet gebo gen ist und ein Eckbereich längs des Seitenflächenbe reichs und des Bodenflächenbereichs ist derart ge formt, daß er einen vorbestimmten Krümmungsradius R aufweist.

Entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Er findung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre vorzusehen, die einen hoch zuverlässigen Vaku umdichtungsaufbau aufweist, der die Spannungen in dem Verbindungsbereich zwischen dem vorderen Glasgefäß und dem hinteren Metallgefäß verringern kann, indem die vorbeschriebene Größe der Vertiefung auf der Sei te des Leuchtschirms des Bodenflächenbereichs des hinteren Metallgefäßes vorgesehen wird, während der Eckbereich längs des Seitenflächenbereichs und des Bodenflächenbereichs mit dem vorbestimmten Krümmungs radius versehen ist.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Größe d der an dem Bodenbereich vorgesehenen Vertiefung und der Krümmungsradius R des Eckbereichs in den folgenden Bereichen festgelegt:

0,3 h d 0,5 h
0,1 h R 0,3 h

wobei h die gesamte Höhe des hinteren Metallgefäßes darstellt.

Entsprechend dem zweiten Aspekt der vorliegenden Er findung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre mit einem noch zuverlässigeren Vakuumdichtungs aufbau vorzusehen, da der Streß bzw. die Spannung optimal um den Verbindungsbereich herum reduziert werden kann, indem die Größe d der Vertiefung im Bo denflächenbereich des hinteren Metallgefäßes und der Krümmungsradius des Bereichs längs des Seitenflächen bereichs und des Bodenflächenbereichs zu 0,3 h d 0,5 h und 0,1 h R 0,3 h festgelegt werden, wobei h die gesamte Höhe des hinteren Metallgefäßes dar stellt.

Vorzugsweise haben die Größe d der Vertiefung und der Krümmungsradius R im wesentlichen folgende Beziehung:

R < d < 2R.

Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Seitenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes die Form eines im wesentlichen recht eckförmigen Rahmens mit zwei gegenüberliegenden län geren Seitenbereichen und zwei gegenüberliegenden kürzeren Seitenbereichen auf und die Ziehtiefe S der kürzeren Zeitbereiche liegt in dem folgenden Bereich:

0 < S 0,5 h

unter der Annahme, daß h die gesamte Höhe des hinte ren Metallgefäßes darstellt.

Entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Er findung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre mit einem hoch zuverlässigen Vakuumdichtungs aufbau vorzusehen, da die Spannung optimal um den Verbindungsbereich herum reduziert werden kann, indem die Ziehtiefe S der kürzeren seitenbereiche des hin teren Metallgefäßes im Bereich von 0 < S 0,5 h ge wählt wird, wobei h die gesamte Höhe des Metallgefä ßes darstellt.

Vorzugsweise wird die Ziehtiefe S der kürzeren Sei tenbereiche kleiner als die der längeren Seitenberei che gewählt.

Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden eine Mehrzahl von Rippen integral mit dem Bodenflächenbereich des hinteren Metallgefä ßes geformt.

Entsprechend dem vierten Aspekt der vorliegenden Er findung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre mit einem hoch zuverlässigen Vakuumdichtungs aufbau und einem geringeren Gewicht vorzusehen, da die Biegesteifigkeit des hinteren Metallgefäßes er höht wird, während eine geringe Dicke aufgrund der Vielzahl von integral mit dem Bodenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes gebildeten Rippen erhalten bleibt.

Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Strahlungsflosse auf dem Bodenflä chenbereich des hinteren Metallgefäßes angeordnet, um in der Vertiefung aufgenommen zu werden.

Entsprechend dem fünften Aspekt der vorliegenden Er findung ist es möglich, weiter die Zuverlässigkeit auch durch einen Strahlungseffekt zu verbessern, da die Strahlungsflosse vorgesehen werden kann, ohne die Gesamttiefe zu erhöhen, indem die Strahlungsflosse an dem Bodenbereich des hinteren Metallgefäßes angeord net wird, die in der Vertiefung aufgenommen wird.

Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist

G 0,25 h

in einem Verbindungsbereich zwischen den Seitenflä chenbereichen des vorderen Glasgefäßes und des hinte ren Metallgefäßes, unter der Annahme, daß G die Größe der Verschiebung zwischen Dickenzentren auf den Sei tenflächenbereichen des vorderen Glasgefäßes und des hinteren Metallgefäßes und h die gesamte Höhe des hinteren Metallgefäßes darstellen.

Entsprechend dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre mit einem weiter zuverlässigen Vakuumdichtungs aufbau vorzusehen, da Spannungen optimal um den Ver bindungsbereich reduziert werden können, indem die Größe G der Versetzung zwischen Dickenzentren der Seitenflächenbereiche des vorderen Glasgefäßes und des hinteren Metallgefäßes in dem Bereich von G 0,25 h in dem Verwendungsbereich festgelegt wird, wobei h die gesamte Höhe des hinteren Metallgefäßes darstellt.

Entsprechend einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind ein Eingangsanschluß für elektrische Signale und ein Abzugsrohr in den Bereichen von L₁/3 und L₂/3 von einer Flächenmitte des Bodenflächenbe reichs des hinteren Metallgefäßes längs längerer und kürzerer Seiten des Bodenflächenbereichs jeweils an geordnet, unter der Annahme, daß L₁ und L₂ jeweils die Längen der längeren und kürzeren Seiten darstel len.

Entsprechend dem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine flache Kathodenstrahl röhre mit einem hoch zuverlässigen Vakuumdichtungs aufbau mit verringerter Dichte vorzusehen, da die Gesamttiefe nicht in den Abmessungen erhöht wird, während die auf den Verbindungsbereich zwischen dem vorderen Glasgefäß und dem hinteren Metallgefäß aus geübten Spannungen verringert werden können, indem der Eingangsanschluß für elektrische Signale und das Abzugsrohr in einem strukturell stabilen Bereich mit geringen Spannungen angeordnet werden, wobei dies die Vertiefung im wesentlichen mittleren Bereich des Bo denflächenbereichs des hinteren Metallgefäßes ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hoch zuverlässige flache Kathodenstrahlröhre vorzuse hen, die die Festigkeit eines Verbindungsbereichs zwischen einem vorderen Glasgefäß und einem hinteren Metallgefäß beibehalten kann, indem die Spannungen in der Nähe des Verbindungsbereiches verringert werden, auch wenn ihre Schirmabmessung erhöht wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vordere perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine hintere perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 ein Modelldiagramm zur FEM Analyse,

Fig. 5 exemplarische Ergebnisse der FEM Ana lyse zur Illustrierung des Unter schieds zwischen Formen von Bodenflä chenbereichen des Metallgefäßes,

Fig. 6 eine Kennlinie der Beziehung zwischen einer Diagonalabmessung und der vollen Höhe h,

Fig. 7 ein exemplarisches Ergebnis der FEM Analyse, das die Beziehung zwischen Größen d der Vertiefung und Spannungs werten zeigt,

Fig. 8 ein exemplarisches Ergebnis einer FEM Analyse, die die Beziehung zwischen Krümmungsradien R und Streßwerten zeigt,

Fig. 9A und 9B schematische Darstellungen eines zwei ten Ausführungsbeispiels der vorlie genden Erfindung,

Fig. 10 eine Kennlinie, die die Beziehung zwi schen einer Zugtiefe S und der Span nung σ_sa zeigt,

Fig. 11 eine vordere perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 12 eine hintere perspektivische Ansicht zur Darstellung des zweiten Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 13 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung,

Fig. 15 eine Darstellung von neutralen Achsen in einem Verbindungsbereich zwischen einem vorderen Glasgefäß und einem hinteren Metallgefäß,

Fig. 16 eine Darstellung der Versetzung zwi schen den neutralen Achsen,

Fig. 17 eine Kennlinie, die die Beziehung zwi schen Größe G der Verschiebung bzw. Versetzung und dem Streß σ_sa zeigt,

Fig. 18 ein Ergebnis der FEM Analyse, die die Spannungsverteilung auf der Seite der Atmosphäre des hinteren Metallgefäßes zeigt,

Fig. 19 ein Ergebnis der FEM Analyse, das die Spannungsverteilung auf der Vakuumsei te des hinteren Metallgefäßes zeigt,

Fig. 20 Daten der Dickenänderung, die im Falle des Formens eines hinteren Metallgefä ßes durch Pressen gemessen wurden, und

Fig. 21 eine schematische Darstellung einer flachen Kathodenstrahlröhre nach dem Stand der Technik.

Ausführungsbeispiel 1

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrie ben.

Fig. 1 ist eine schematische Blockdarstellung, die exemplarisch eine flache Kathodenstrahlröhre nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur sind die Teile, die identisch mit denen des Standes der Technik nach Fig. 21 sind oder diesen entsprechend, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszei chen 1 einen Kathodenbereich, der als Elektronen strahlquelle dient, das Bezugszeichen 2 einen Elek tronenstrahlsteuerteil, der von mindestens einer oder mehreren Elektrodenplatten (2A und 2B in Fig. 1) ge bildet wird, um einen von dem Kathodenbereich 1 er zeugten Elektronenstrahl zu steuern und Bezugszeichen 3 ein mit einem Leuchtschirm 4 versehenes vorderes Glasgefäß, wobei der Leuchtschirm 4 von dem Elektro nenstrahl getroffen wird.

Das Bezugszeichen 50 bezeichnet ein hinteres Metall gefäß, das ein Teil mit einem besonders kennzeichnen den Aufbau nach der vorliegenden Erfindung ist, und mit einem Seitenflächenbereich einer vorgegebenen Breite versehen ist, der sich längs dem des vorderen Glasgefäßes 3 erstreckt und mit einem Bodenflächenbe reich, der entgegengesetzt zu dem Leuchtschirm auf dem vorderen Glasgefäß 3 ist. Der Bodenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes 50 ist mit einer Vertie fung einer vorgegebenen Größe zu der Leuchtschirmsei te hin und einem Eckbereich entlang dem Seitenflä chenbereich und dem Bodenflächenbereich versehen, der einen vorbestimmten Krümmungsradius aufweist.

Ein Vakuumgehäuse 6 wird durch das vordere Glasgefäß 3 und das hintere Metallgefäß 50 gebildet. Mindestens eine (2A in Fig. 1) der den Elektronenstrahlsteuer teil 2 bildenden Elektrodenplatten ist an einem Rah men 7 befestigt und durch Stifte 8 aufgehängt, die an dem vorderen Glasgefäß 3 über Federn 9 angeordnet sind, während die verbleibende Elektrodenplatte (2B in Fig. 1) durch Verbindungsanschlüsse 13 befestigt ist, die an dem Seitenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes 50 angeordnet sind. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet Verdrahtungsanschlüsse, die aus dem Vakuumgehäuse 3 über eine Verbindungsfläche zwischen dem vorderen Glasgefäß 3 und dem hinteren Metallgefäß 50 nach außen gezogen sind. Das Bezugszeichen 11 be zeichnet eine keramische Beschichtung, die durch Plasmaspritzen auf dem hinteren Metallgefäß 50 aufge bracht ist, und das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Glas mit niedrigen Schmelzpunkt (Glasfritte), das das vordere Glasgefäß 3 mit dem hinteren Metallgefäß 5 verbindet. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet die Ver bindungsanschlüsse zum Befestigen des Kathodenbe reichs 1 an dem Metallgefäß 50, das Bezugszeichen 14 bezeichnet Eingangsanschlüsse für elektrische Signale für den Kathodenbereich 1 usw. und das Bezugszeichen 15 bezeichnet ein metallisches Abzugsrohr. Das Be zugszeichen 16 bezeichnet eine innere Verdrahtung für die elektrische Verbindung der Eingangsanschlüsse 14 für elektrische Signale mit dem Kathodenbereich 1 und das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Leiterplatte mit einem durch eine metallische leitende Schicht gebil deten Verdrahtungsmuster.

Hinsichtlich des Betriebes wird eine vorbestimmte Spannung von den Eingangsanschlüssen 14 für elektri sche Signale an den Kathodenbereich in dem Aufbau nach Fig. 1 ähnlich dem Betrieb der Ausführungsform nach dem Stand der Technik gegeben, so daß ein Elek tronenstrahl von dem Kathodenbereich 1 gebildet wird. Darüber hinaus wird ein Potential von einem äußeren Spannungsversorgungskreis (nicht dargestellt) an den Elektronenstrahlsteuerteil 2 über die Leiterplatte 18 zur Beschleunigung oder Modulation des Elektronen strahls gegeben, der von dem Kathodenbereich 1 er zeugt wird, so daß der Elektronenstrahl genau eine vorgegebene Position des Leuchtschirms 4 trifft, der auf dem vorderen Glasgefäß 3 ausgebildet ist. Diese Operation wird wiederholt, um visuell Bilder zu re produzieren.

Die Fig. 2 und 3 stellen die Erscheinung der Katho denstrahlröhre nach Fig. 1 dar. Es ist möglich, einen Vakuumdruck durch interne Kraft in der Ebene (in-plane internal force) zu ertragen, indem der Bo denbereich des hinteren Metallgefäßes eingedrückt wird, das den Seitenflächenbereich zum Leuchtschirm 4 aufweist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Fig. 5 stellt ein Ergebnis einer FEM Analyse (Verfahren der finiten Elemente) auf ein Teil A (1/4 Modell) in Fig. 2 dar und Fig. 4 ist ein Modelldiagramm davon.

Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, erscheinen Spannungen merkbar um einen Verbindungsbereich (C Zone) zwischen dem Glas und dem Metall, was beim Aufbau einer fla chen Kathodenstrahlröhre mit einem flachen hinteren Metallgefäß ähnlich zu dem des Standes der Technik merkbar ist.

Andererseits ist der Streß in der C-Zone bei der Ka thodenstrahlröhre nach der vorliegenden Erfindung mit einem im wesentlichen konkaven hinteren Metallgefäß 50 entspannt. Somit ist es möglich, die Größe(n) der Ablenkung des hinteren Metallgefäßes 50 (und des vor deren Glasgefäßes 3) zu unterdrücken, während vom Biegen herrührende Spannungen verringert werden.

Fig. 6 ist eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Abmessung der Diagonalen des Gehäuses 6 und der vollen Höhe h des hinteren Metallgefäßes 50 zeigt. Wie aus Fig. 6 klar zu erkennen ist, ist die volle Höhe h im wesentlichen proportional zu der Diagonal abmessung. Wenn die Diagonalabmessung beispielsweise 29 inches beträgt, beträgt die volle Höhe h 100 mm (die folgenden Ausführungsbeispiele werden gleich falls unter Bezug auf die Diagonalabmessung von 29 inches und die volle Höhe von 100 mm beschrieben.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen den Größen d der Vertiefung und der Spannung und Fig. 8 zeigt die Be ziehung zwischen Krümmungsradien des Eckbereichs, der den Seitenflächenbereich mit dem Bodenbereich verbin det, und Spannungswerte in Beziehung auf Ergebnisse der FEM Analyse. Das Symbol σ_sa stellt die Spannung auf der Seite der Atmosphäre im vorderen Glasgefäß 3 um den Verbindungsbereich mit dem hinteren Metallge fäß 50 herum dar, das Symbol σ_sv stellt die Spannung auf der Vakuumseite in dem vorderen Glasgefäß 3 um den Verbindungsbereich mit dem hinteren Metallgefäß 50 dar, das Symbol σ′_ga stellt die Spannung in dem vorderen Glasgefäß 3 auf der Seite der Atmosphäre des vorderen Teils (Leuchtschirm) dar, das Symbol σ_ga stellt den Streß in dem vorderen Glasgefäß 3 auf der gesamten Seite der Atmosphäre dar und das Symbol σ_gv stellt den Gesamtstreß in dem vorderen Glasgefäß 3 auf der Vakuumseite dar. Diese Werte σ_sa, σ_sv, σ′_ga, σ_ga und σ_gv werden notiert und ausgewertet, da diese die Maximalwerte der jeweiligen Streßwerte der Streßver teilung sind, die direkt auf die strukturelle Festig keit bezogen sind.

Durch statistische Verarbeitung von Festigkeitsdaten, die durch Experimente erhalten wurden, die bisher von den Erfindern durchgeführt wurden und durch Studieren derselben auf der Grundlage der Auswertung mit zuläs sigen Werten von mindestens 99,999% Zuverlässigkeit (Wahrscheinlichkeit des Überlebens) wurde bewiesen, daß ein hinteres Metallgefäß mit einer vollen Höhe h von ungefähr 100 mm beispielsweise wirksam ist, wenn die Größe d der mittleren Vertiefung ungefähr 40 mm beträgt und der Krümmungsradius des Bereichs, der den Seitenflächenbereich mit dem Bodenbereich verbindet, ungefähr 20 mm beträgt, wobei dies jeweils aus den Fig. 7 und 8 gewonnen wurde.

Wenn die Aufmerksamkeit insbesondere auf σ_sa gezogen wird, um in Betracht zu ziehen, daß σ_sa im Bereich von ungefähr 0,4 bis 0,6 kp/mm² vorhanden ist (empi rischer Wert, der keine Trennung des Verbindungsbe reichs bei dem Verfahren im Zustand des Herausziehens der Verdrahtungsanschlüsse 10) und Spannungswerte an anderen Bereichen insgesamt gut ausgeglichen sind in Berücksichtigung der Materialspezifikation und Ar beitsbedingungen, kann die Größe d der Vertiefung und der Krümmungsradius R von ungefähr 30 bis 50 mm und von ungefähr 10 bis 30 mm jeweils gewählt werden. Insbesondere ist es effektiv, diese Werte in den Be reichen von 0,3 h d 0,5 h und 0,1 h R 0,3 h jeweils festzulegen. Eine Korrelation zwischen der Größe d der Vertiefung und dem Krümmungsradius R liegt ungefähr bei R < d < 2R unabhängig von den Ab messungen.

Als ein Vorteil dieser konkaven Form kann die Gesamt tiefe der flachen Kathodenstrahlröhre verringert wer den, da die Länge des Auslaßrohrs 15 in der Vertie fung festgelegt wird, die in dem konkaven Bereich des hinteren Metallgefäßes 50 vorgesehen ist. Die Dicke des hinteren Metallgefäßes 50 kann im Vergleich mit einer flachen Kathodenstrahlröhre nach dem Stand der Technik verringert werden, wodurch das Gesamtgewicht gleichfalls merkbar verringert werden kann.

Ausführungsbeispiel 2

Während im Ausführungsbeispiel 1 der Bodenflächenbe reich des hinteren Metallgefäßes 50 lediglich als konkav definiert wurde, kann die Steifheit weiter strukturell entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung erhöht werden, indem flach die zwei kürzeren Seiten (zwei der kürzeren Seiten bereiche) des hinteren Metallgefäßes 50 in bezug auf die Röhrenachsenrichtung (z-Achse) gezogen werden, während tief die beiden längeren Seiten davon (zwei der längeren Seitenbereiche) gezogen werden. Die Fig. 9A und 9B zeigen den Aufbau einer flachen Ka thodenstrahlröhre nach diesem Ausführungsbeispiel. Fig. 10 ist eine Kennlinie, die das Ergebnis der FEM Analyse zeigt, die an dem Modell nach Fig. 9A durch geführt wurde. Es wurde aus Fig. 10 bewiesen, daß die Ziehtiefe S jeder kürzeren Seite, die zur Verringe rung dem Gesamtstresses wirksam ist, ungefähr 0,5 mal der gesamten Höhe h am Maximum sein kann. Bei einem Entwurfskonzept in Beziehung zu einem befestigten Gehäuse wird die eigentliche Gesamttiefe verringert, indem die kürzeren Zeiten flachgezogen werden. Die Fig. 11 und 12 sind perspektivische Ansichten, die die Realisierung der Kathodenstrahlröhren nach dem Ausführungsbeispiel 2 zeigen.

Das Ziehen wird im allgemeinen durch Pressen ausge führt. Um die Form des hinteren Metallgefäßes 50 nach Fig. 12 zu erzielen, müssen die kürzeren und längeren Seiten unterschiedliche Formen aufweisen.

Wie in Fig. 9B gezeigt wird, werden die Formen der Primärpressung bei der Sekundärpressung an den länge ren Seiten aufrechterhalten, während die kürzeren Seiten bei der Sekundärpressung nach innen gedrückt werden. Die in Fig. 12 gezeigte Form wird durch ein solches Verfahren gebildet.

Zu diesem Zeitpunkt werden die volle Höhe h des hin teren Metallgefäßes 50 und die Ziehtiefe S der kürze ren Seiten in dem Bereich von 0 < S < 0,5 h festge legt.

Ausführungsbeispiel 3

Während die strukturelle Form in bezug auf Vakuum streß auf der Grundlage der Form des Bodenflächenbe reichs des hinteren Metallgefäßes 50 in den Ausfüh rungsbeispielen 1 und 2 betrachtet wird, sind eine Mehrzahl von Rippenstrukturen (unregelmäßige Formen) 20 integral an den Bodenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes 50 in dem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung ausgebildet, wie in der Fig. 13 gezeigt wird. Die Anzahl, der Abstand, die Höhe und Arten der vertikalen und tranversalen Anordnung der Rippenstrukturen 20 werden abhängig von der Ab messung des hinteren Metallgefäßes 50 entschieden. Aufgrund der Vielzahl von Rippenstrukturen 20 wird die Biegesteifigkeit erhöht, um die Spannung zu redu zieren, wodurch eine ähnliche Wirkung zu dem Fall erzielt wird, bei dem die Dicke erhöht wird. Daher ist es möglich, die Spannung zu reduzieren, ohne die Dicke des hinteren Metallgefäßes 50 zu erhöhen.

Ausführungsbeispiel 4

Während die Rippenstrukturen 20, die mit dem Grundma terial zur Verringerung der Spannung integriert sind, in dem Ausführungsbeispiel 3 vorgeschlagen werden, sind abstrahlende Flossenstrukturen 21 in einem ver tieften Bereich des Bodenflächenbereichs des hinteren Metallgefäßes 50 in einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung vorgesehen, und zwar als Mit tel zum Abstrahlen von Wärme, die in dem hinteren Metallgefäß 50 während des Betriebes gespeichert wird. Fig. 14 zeigt seine Umrißlinie. Die abstrahlen den Flossenstrukturen 21 sind mit dem hinteren Me tallgefäß 50 durch einen Kleber oder ein Lötmaterial oder durch Metallschweißen verbunden. Die Abmessungen der abstrahlenden Flossenstrukturen 21 werden mit einer ausreichenden Berücksichtigung der Betriebstem peratur bestimmt.

Ausführungsbeispiel 5

Ein Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung ist dazu geeignet, die Größe der Verschiebung zwi schen neutralen Achsen in einem Verbindungsbereich zwischen einem vorderen Glasgefäß 3 und einem hinte ren Metallgefäß 50 zu definieren. Als Ergebnis von verschiedenen durch die Erfinder durchgeführten Expe rimenten und einer FEM Analyse wurde bewiesen, daß die Größe G der Verschiebung idealerweise zu Null wird, wenn die jeweiligen neutralen Achsen zueinander ausgerichtet werden, wie in Fig. 15 gezeigt wird. Auch wenn die Größe G der Verschiebung nicht mehr als 0,25 h in bezug auf die volle Höhe h beträgt, wie in Fig. 16 gezeigt wird, kann der Streß σ_sa an der Seite der Atmosphäre in dem vorderen Glasgefäß 3 um den Verbindungsbereich mit dem hinteren Metallgefäß 50 herum auf einen Pegel unterdrückt werden, bei dem die Dichtfestigkeit erhalten bleibt, wie aus Fig. 17 zu erkennen ist.

Ausführungsbeispiel 6

Die Fig. 18 und 19 zeigen Beispiele der Spannungs verteilung eines hinteren Metallgefäßes bei der FEM Analyse an einem Modell mit einer Diagonalabmessung von 29 inches (h = 100 mm). Fig. 18 zeigt die Vertei lung an der Seite der Atmosphäre, während Fig. 19 die auf der Vakuumseite zeigt. Das Objekt der Analyse ist auf 1/4 Quadranten begrenzt in Berücksichtigung der Symmetrie des Modells. Aus der Verteilung ist zu er kennen, daß der Bereich (schräger Linienbereich in Fig. 19), der durch 1/3 Längen der Längen der kürze ren und längeren Seite L2 und L1 strukturell stabil mit geringem Streß ist. Dies ist ein vorteilhafter Bereich zum Durchführen des Schweißens an einem Be reich mit geringem Streß, indem die Bodenfläche des hinteren Metallgefäßes 50 durchstochen wird und die Eingangsanschlüsse 14 für elektrische Signale und ein Abzugsrohr 15 durch Schweißen, wie Elektronenstrahl schweißen, TIG-Schweißen oder Laserschweißen befe stigt werden.

Fig. 20 zeigt beispielhaft eine Dickenänderung des Grundmaterials (ursprüngliche Dicke: 3 mm) im Falle des Formens des hinteren Metallgefäßes 50 durch Pres sen. Es ist klar zu erkennen, daß die Dicke des hin teren Metallgefäßes 50 mit Tiefziehen um den Krüm mungsradius R herum verringert wird (verteilt in un gefähr 1/10 von L₁ und 1/10 von L₂), während die ur sprüngliche Dicke in einem mittleren Bereich des hin teren Metallgefäßes 50, eingeschlossen in L₁/3 und L₂/3, aufrechterhalten wird und somit tritt kein Pro blem auf, wenn das Abzugsrohr 15 und die Eingangsan schlüsse 14 für elektrische Signale befestigt werden (eine große Spannung wird in einem Bereich mit einer geringen Dicke bewirkt und somit ist es notwendig, andere Verstärkungsmittel hinzuzufügen).

Während die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 beschrieben wurden, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, können diese Ausführungsbeispiele miteinander kombi niert werden.

Claims

1. Flache Kathodenstrahlröhre mit
einem Vakuumgehäuse (6), das durch Verbinden von Seitenflächenbereichen eines vorderen Glasgefä ßes (3) und eines hinteren Metallgefäßes (50) miteinander gebildet wird,
einem Kathodenbereich, der auf der Seite des hinteren Metallgefäßes (50) vorgesehen ist, und einer Elektronenstrahlsteuervorrichtung (2) zum Steuern der Kollision eines Elektronenstrahls, der von dem Kathodenbereich (1) erzeugt wird, auf einen Leuchtschirm (4), der auf die innere Fläche des vorderen Glasgefäßes (3) aufgebracht ist, wobei das hintere Metallgefäß (50) den Sei tenflächenbereich mit einer vorgeschriebenen Breite, der sich zu dem Seitenflächenbereich des vorderen Glasgefäßes (3) erstreckt, und einen Bodenflächenbereich aufweist, der entgegenge setzt zu dem Leuchtschirm (4) des vorderen Glas gefäßes (3) vorgesehen ist, wobei der Bodenflä chenbereich mit einer Vertiefung vorgegebener Größe versehen ist, und zu dem Leuchtschirm (4) hin gebogen ist und ein Eckbereich längs des Seitenflächenbereichs und des Bodenflächenbe reichs gebildet wird, der einen vorbestimmten Krümmungsradius R aufweist.

2. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Größe d der an dem Bodenflächenbereich vorgesehenen Vertiefung und der Krümmungsradius R des Eckbereichs in folgen den Bereichen festgelegt werden: 0,3 h d 0,5 h
0,1 h R 0,3 hwobei h die gesamte Höhe des hinteren Metallge fäßes (50) darstellt.

3. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Größe d der Ver tiefung und der Krümmungsradius R im wesentli chen in folgender Beziehung zueinander stehen: R < d < 2R.

4. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Seitenflächenbe reich des hinteren Metallgefäßes (50) die Form eines im wesentlichen rechteckigen Rahmens auf weist, der zwei gegenüberliegende längere Sei tenbereiche und zwei gegenüberliegende kürzere Seitenbereiche aufweist, wobei die Ziehtiefe S der kürzeren Seitenbereiche wie folgt festgelegt wird: 0 < S 0,5 hunter der Annahme, daß h die volle Höhe des hin teren Metallgefäßes darstellt.

5. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Ziehtiefe S der kürzeren Seitenbereiche kleiner ist als die der längeren Seitenbereiche.

6. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Rip penstrukturen (20) integral an dem Bodenflächen bereich des hinteren Metallgefäßes (50) ausge bildet sind.

7. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ab strahlfläche (21) an dem Bodenflächenbereich des hinteren Metallgefäßes (50) angeordnet ist, die in der Vertiefung aufgenommen ist.

8. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß G 0,25 hin einem Verbindungsbereich zwischen den Seiten flächenbereichen des vorderen Glasgefäßes (3) und des hinteren Metallgefäßes ist, wobei ange nommen wird, daß G die Größe der Versetzung zwi schen den Mitten der Dicke der Seitenflächenbe reiche des vorderen Glasgefäßes (3) und des hin teren Metallgefäßes (50) darstellt und h die volle Höhe des hinteren Metallgefäßes (5) reprä sentiert.

9. Flache Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ein gangsanschluß (14) für elektrische Signale und ein Abzugsrohr (15) in den Bereichen von L₁/3 und L₂/3 von der Flächenmitte des Bodenflächen bereichs des hinteren Metallgefäßes längs der längeren und kürzeren Seiten des Bodenflächenbe reichs angeordnet sind, unter der Annahme, daß L₁ und L₂ jeweils die Längen der längeren und kürzeren Seiten darstellen.