DE2855732A1

DE2855732A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2855732A1
Application number: DE19782855732
Authority: DE
Inventors: Richard Addison Noland
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1979-06-28
Also published as: PL128335B1; PL211977A1; GB2011164B; FI783921A; IT1101236B; JPS54100664A; JPS616972B2; FR2413777B1; FR2413777A1; ATA929978A; DD141220A5; AU4212578A; US4158419A; SU1175371A3; IT7831178A0; GB2011164A; AT379467B; CA1125350A

Description

RCA 72 158 Dr.ν.Β/Ε

RCA Corporation

New York N.Y. (V.St.A.)

Kathodenstrahlröhre

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, der ein Frontplattenpaneel aus Glas und ein mit diesem dicht verbundenes trichterförmiges Kolbenteil aus Glas enthält, und mit einer am Frontplattenpaneel haftenden und dieses umgebenden elastomeren Filmschicht, die im wesentlichen aus Polyurethan besteht.

Insbesondere betrifft die Erfindung Kathodenstrahlröhren mit Implosionsschutz.

Es sind Kathodenstrahlröhren, insbesondere Fernsehbildröhren, bekannt, die ein aus Glas bestehendes Frontplattenpaneel oder Kolbenvorderteil aus Glas enthalten, das aus einem Bildfenster und einer sich an dessen Umfang flanschartig nach rückwärts erstreckenden Seitenwand besteht. Das hintere Ende der Seitenwand ist mit der großen Öffnung eines trichterförmigen Kolbenteils aus Glas vakuumdicht verbunden. Der auf die Außenseite des Bildfensters wirkende Atmosphärendruck kann Kräfte bis zu mehreren zehntausend Newton auf das Fenster ausüben. Wenn das Fenster bricht (implodiert), werden die Bruchstücke durch diese Kräfte in das Röhreninnere geschleudert, von wo sie zurückprallen und in der Nähe befindliche Personen verletzen können. Außerdem

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können auch Bruchstücke des trichterförmigen Kolbenteils durch das zerbrochene Bildfenster herausgeschleudert werden. Die Glasbruchstücke, die in Richtung auf den Betrachter herausgeschleudert werden, sollen im folgenden als "Glasauswurf" bezeichnet werden.

Zur Erhöhung der strukturellen Festikeit und Stabilität sind die Bildfenster der meisten Kathodenstrahlröhren gebogen oder gewölbt, hierdurch wird auch die Menge der Glasbruchstücke verringert, die bei einer Implosion fortgeschleuder werden.

Es ist bekannt, die Implosionsgefahr von Kathodenstrahlröhren und den Glasauswurf bei einer Implosion dadurch herabzusetzen, daß man die Seitenwände des Kolbenvorderteils oder Frontplattenpaneels mit einer aus Metall und/oder Kunststoff bestehenden Verstärkungsstruktur umgibt, die die Seitenwand bei einem Kolbenbruch zusammenhält, bis sich die Röhre im wesentlichen mit Luft gefüllt hat. Es ist auch bekannt, die Verstärkungsstruktur mittels eines Klebstoffes an der Röhre zu befestigen und manche Verstärkungsstrukturen enthalten ein die Seitenwände des Kolbenvorderteils umgebendes gespanntes Metallband.

In jüngerer Zeit sind Konstruktionen bekannt geworden, bei denen aus Oberzug aus Polyurethan auf Teile der Außenseite des Kolbens aufgebracht wird. Es ist bekannt, eine solche Schicht allein oder mit einer die Schicht nicht überlappenden Metallverstärkungsstruktur zu verwenden.

Es gibt gewisse Typen von Kathodenstrahlröhren, bei denen das Bildfenster im wesentlichen eben ist und die bekannten Verstärkungsstrukturen sich als nicht geeignet erwiesen haben. Kathodenstrahlröhren mit flachem Bildschirm oder flacher Frontplatte sind z.B. aus den US-PSen 3416 und 3837 829 bekannt. Die Frontplatte oder das Fenster solcher Röhren ist wesentlich weniger fest und stabil als das von Röhren mit gewölbter Frontplatte, so daß auch viel schwächere Stöße ausreichen, das Fenster zerbrechen zu lassen; außerdem zersplittert dabei das ganze Fenster im Zuge der Implo-

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sion. Es ist nicht möglich, mit einem Implosionsschutzsystem das Zerplittern eines im wesentlichen ebenen Fensters einer Kathodenstrahlröhre zu verhindern oder die Menge des implodierenden Glases zu verringern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Glasauswurf herabzusetzen, so daß die Kathodenstrahlröhre gefahrlos verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kathodenstrahlröhre der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung ist also die ganze Außenfläche um das Kolbenvorderteil mit einem haftenden elastomeren Filmüberzug versehen, der im wesentlichen aus Polyurethan besteht, und an dem Filmüberzug ist eine kontinuierliche Metall Verstärkungsstruktur angebracht oder angeklebt, die das ganze Frontplattenvorderteil umgibt.

Der PolyurethanfilmiJberzug hat eine außergewöhnliche Zugfestigkeit und haftet außergewöhnlich gut am Glas, so daß Bruchstücke des Frontplattenvorderteils, die mit dem überzug verbunden sind, sich während und nach einer Implosion zwar bewegen können, aber zusammengehalten werden. Ferner haften die meisten Klebstoffe, die man bisher für die Verstärkungsstruktur aus Metall verwendet hat, besser am Polyurethanfilmüberzug als an den Glasflächen des Frontplattenvorderteils, so daß die Festigkeit weiter erhöht und die mit der Schicht in Verbindung stehenden Bruchstücke noch besser zusammengehalten werden.

Das trichterförmige Kolbenteil kann integrale Maßnahmen, wie abgeschliffene oder gerippte Oberflächen enthalten, die das Brechen des trichterförmigen Kolbenteils und das Hindurchtreten von Bruchstücken der zerbrochenen Frontplatte durch den gebrochenen trichterförmigen Teil in ein die Röhre enthaltendes Gerätegehäuse erleichtern, wenn eine Implosion stattfindet.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre mit einer Implosionsschutzanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der Kathodenstrahlröhre gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre mit einer anderen Implosionsschutzanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren 1 und 2 ist eine Kathodenstrahlröhre mit einer bevorzugten Ausführungsform einer Implosionsschutzanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Kathodenstrahlröhre hat einen Kolben 21 aus Glas mit einem Hals 23, der in einen trichterförmigen Kolbenteil 25 übergeht, an dem wiederum ein rechteckiges KolbenVorderteil (Frontplattenpaneel) angebracht ist, welches ein Bildfenster 27 und eine integrale umfängliche Seitenwand 29 enthält. Das Bildfenster ist im wesentlichen eben, es steigt z.B. bei einer Bildschirmdiagonale von 620 mm nur etwa 0,25 mm von den Ecken längs der Diagonale zur Mitte an. Das nach hinten vorspringende Ende der Seitenwand 29 ist mit dem weiten Ende des trichterförmigen Kolbenteils 25 durch eine Dichtung 31, z.B. aus entglastem Glas, dicht verbunden. Auf der Innenseite des Bildfensters 27 befindet sich ein Lumineszenzschirm 28. Der Lumineszenzschirm 28 erzeugt bei Abtastung durch einen Elektronenstrahl, der von einem im Hals 23 angeordneten Strahlerzeugungssystem 33 erzeugt wird, ein Lumineszenzbild, das durch das Bildfenster 27 hindurch betrachtet werden kann. Der Röhrenhals 23 ist durch einen Röhrenfuß 35 dicht abgeschlossen, in den Anschlußstifte 37 eingeschmolzen sind.

Auf der Außenseite der Seitenwand 29 und an dem Teil der Außenseite des trichterförmigen Kolbenteils 25 beidseits der Dichtung 31 oder

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Anschmelzstelle ist ein etwa 0,127 mm dicker, haftender, kontinuierlicher Filmüberzug 39, der sich über den ganzen Umfang erstreckt, angeordnet. Der Filmüberzug 39 ist etwa 12,5 cm breit und reicht von der Anschmelzstelle 31 etwa 5 cm in Richtung auf das Bildfenster 27 und 7,5 cm in Richtung auf den Hals 23. Das Kolbenvorderteil (Paneel) ist ferner mit einer kontinuierlichen Verstärkungsstruktur aus Metall umgeben, die am Polyurethanfilmüberzug 39 haftet und diesen überlappt. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform enthält die Verstärkungsstruktur 2 U-förmige, felgenartige Platten 41, die so angeordnet sind, daß sie die Seitenwand 29 umfassen. Die Platten 41 werden an dem Filmüberzug 39 mit einem polymerisieren Epoxy- oder Polyesterkleber 43 verklebt. Um die Platten 41 wird ferner ein Metallband 45 gespannt, das durch Zusammenquetschen mit einem Metall klifp befestigt wird.Ähnliche Verstärkungsstrukturen sind in der US-PS 3220 593 beschrieben, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigt.

Das Innere des Kolbens wird auf ein hohes Vakuuniin der Größenordnung von 1,33 χ 10"³ PA (10~⁵ Torr) evakuiert. Bei einer 19 V- 90°- Farbfernsehbildröhre mit rechteckförmigem Bildschirm entsprechend Fig. 1 und 2 übt der auf die Außenfläche des Bildfensters wirkende Atmosphärendruck Kräfte von insgesamt etwa 18 kN aus. In der Seitenwand 29 und den benachbarten Teilen des trichterförmigen Kolbenteils 25 treten in Umfangs-

2 richtung verlaufende Zugspannungen bis zu etwa 700 N/cm auf. Wenn das Bildfenster bricht, schleudert der Atmosphärendruck gewöhnlich die Splitter des Bildfensters nach innen gegen den trichterförmigen Kolbenteil 25, von dem aus sie nach außen zurückspringen. Die Implosionsschutzanordnung gemäß der Erfindung kann zwar eine Implosion nicht verhindern, sie verringert jedoch die Verletzungsgefahr für einen in der Nähe der Vorderseite der Röhre befindlichen Betrachter erheblich. Die Implosionsschutzanordnung verringert nämlich insbesondere die Strecke, die die Glassplitter geschleudert werden. Wenn das Bildfenster 27 bricht, hält der Filmüberzug 29, der an den äußeren Kolbenflächen haftet, das Glas fest, während er gleichzeitig das Einströmen von Gas oder Luft in die Röhre zuläßt. Hierdurch tritt eine Verringerung des Druckunterschiedes, der auf entgegengesetzten Seiten des Bildfensters 27 herrscht, und damit auch der Kräfte, die die Glassplitter fortschleudern, ein. Um zu bestimmen, ob der vorlie-

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gende Implosionsschutz ausreicht, wurden Implosionstests durchgeführt, wie sie in der Veröffentlichung UL 1418 der Underwriters Laboratories, Inc., Chicago, Illinois, V.St.A., angegeben sind.

Der Filmüberzug 39 wird auf der Röhre hergestellt, nachdem der Kolben 21 vollständig evakuiert sowie abgeschmolzen ist und die Elektroden des Strahlerzeugungssystems 33 in elektrischer Hinsicht vollständig formiert worden sind. Bei einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird eine gewisse Menge einer Polyurethanemulsion auf Wasserbasis durch Verdünnen mit Wasser auf die gewünschte Viskosität eingestellt. Geeignete Polyurethanemulsionen sind im Handel, ein geeignetes Produkt wird z.B. unter dem Handelsnamen RS 5302 von der Firma PPG Industries, Coating and Resin Products Division, Pittsburgh, PA, V.St.Α., vertrieben.

Die Mischung wird dann auf die gewünschten Bereiche unter Verwendung einer diese begrenzenden Schablone aufgebürstet, aufgegossen oder aufgesprüht. Beim Aufsprühen der Emulsion, was bevorzugt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, der Emulsion zur überwachung der Dicke der Emulsionsschicht einen wasserlöslichen Farbstoff zuzusetzen, z.B. Blue Hidrocol Alpha (erhältlich von der Firma Hercules Inc., Glan Falls, N.Y., V.St.A.) und soviel Emulsion aufgetragen, bis eine der gewünschten Dicke entsprechende Farbstärke oder Farbtiefe erreicht ist. Nachdem die Emulsion aufgebracht worden ist, wird der Emulsionsüberzug getrocknet und die in ihm enthaltenen Feststoffe unter Bildung eines Films zum Gelieren gebracht und die Schicht dadurch gehärtet oder polymerisiert. Hierfür kann die Röhre für 5 bis 30 Minuten in einen Ofen gebracht werden, in dem eine Temperatur von 120 ⁰C bis 20 ⁰C herrscht, vorzugsweise wird die Röhre etwa 10 Minuten bei etwa 90 ⁰C erwärmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Röhre vor dem Aufbringen der Emulsionsschicht in einem Ofen auf etwa 20 bis 90 ⁰C, vorzugsweise etwa 50 ⁰C, vorgewärmt werden. Nach dem Polymerisieren soll der Film eine Dicke von mindestens 0,075 mm, vorzugsweise etwa 0,125 mm haben. Größere Dicken beeinträchtigen den Implosionsschutz nicht, zu dicke Schichten erhöhen jedoch die material kosten unnötigt. Es ist überraschend, daß ein gegenüber dem Stand der Technik verbesserter, hochgradiger Schutz mit so dünnen Filmen und mit so wenig polymerem Material erreicht werden kann.

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Die Röhre gemäß Fig. 3 entspricht im Aufbau der gemäß Fig. 1 und 2, mit der Ausnahme der Ausdehnung des Filmüberzugs und der Konstruktion der Verstärkungsstruktur. Für gleichartige Teile sind daher gleiche Bezugszahlen verwendet worden. Die Röhre gemäß Fig. 3 ist mit einem Filmüberzug 39a versehen, der bis gerade über die Anschmelzstelle 31 reicht. Ferner enthält die Verstärkungsstruktur aus Metall einen kontinuierlichen Meta 11 gürtel oder -mantel 49, der die Seitenwand des Kolbenvorderteils umgibt. Der Metallmantel 49 ist mit dem Filmüberzug 39a durch einen gehärteten Epoxy- oder Polyester-Kleber verbunden.

Bei der Röhre gemäß Fig. 3 ist noch eine weitere Maßnahme vorgesehen. Bei einem Glasbruch fliegen die Splitter des Bildfensters in das Innere der Röhre und in das nichtdargestellte Gehäuse, in dem die Kathodenstrahlröhre montiert ist. Da der trichterförmige Kolbenteil 25 aufgrund seiner Form und Dicke verhältnismäßig fest ist, prallen die Splitter des Fensters gewöhnlich zurück und fliegen nach vorne aus der Röhre heraus. Bei der Weiterbildung gemäß Fig. 3 ist der trichterförmige Kolbenteil 25 jedoch bewußt geschwächt, so daß er beim Auftreffen der nach innen geschleuderten Splitter des Fensters bricht und die Bruchstücke des trichterförmigen Kolbenteils werden dann in das Gerätegehäuse geschleudert, wo sie zur Ruhe kommen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist, wie dargestellt, ein Bereich 51 der Außenseite des trichterförmigen Kolbenteils 25 zwischen dem Anodenanschluß 43 und dem Hals 23 abgeschliffen. Anstatt den Bereich 51 der Oberfläche des trichterförmigen Kolbenteils abzuschleifen, kann der betreffende Oberflächenbereich durch Pressen oder Schleifen mit einem Waffelmuster oder einem Muster von Rillen versehen werden. Der abgeschliffene oder mit einem Waffel- bzw. Rilleninuister versehene Bereich kann sich auch auf der Innenseite des trichterförmigen Kolbenteils 25befinden oder es können auch sowohl die Innenseite als auch die Außenseite des trichterförmigen Kolbenteils 25 abgeschliffen oder mit einem Rillen- oder Waffelmuster versehen sein.

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Claims

PATENTANWÄLTE

I)H. DIETER V. IiEZOtD

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

DIPL. ING. WOLFGANG IIEÜSLER

MAHIA-T]IKItKSIA-STI(ASSI! 22

POHTFACH 8UOBU8 I)-SOOO MUENCIIEN 80

US-Ser.No. 864,763 8.November 1978 >

AT: 27.Dezember 1977 RCA 72 158 Dr.v.B/E

RCA Corporation

New York N.Y. (V.St.A.)

Kathodenstrahlröhre Patentansprüche

Kathodenstrahlröhre mit einem Kolben, der ein Frontplattenpaneel aus Glas und ein mit diesem dicht verbundenes trichterförmiges Kolbenteil aus Glas enthält, und mit einer am Frontplattenpaneel haftenden und dieses umgebenden elastomeren Filmschicht, die im wesentlichen aus Polyurethan besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontplattenpaneel (27, 29) von einer kontinuierlichen Verstärkungsstruktur (41, 43, 45, 47, 49) aus Metall umgeben ist, die die Filmschicht (39, 39a) überlappt und an dieser haftet.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstruktur zwei U-förmige Metallteile (41), die um eine Seitenwand (29) des Frontplattenpaneels passen, und mindestens ein Metallband (45), das um die Metallteile gespannt ist, enthält und daß die Metallteile mittels eines gehärteten Klebers (43) mit der Filmschicht (39) verklebt sind.

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3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstruktur aus Metall eine eine Seitenwand (29) des Frontplattenpaneels umfänglich umfassende, durchgehende Metallmanschette (49) enthält und daß im wesentlichen der ganze Zwischenraum zwischen dieser Metal!manschette und der Filmschicht (39a) mit einem gehärteten Kleber ausgefüllt ist.
4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Glas bestehende trichterförmige Kolbenteil (25) so ausgebildet ist, daß er bei einer Implosion einesBildfensters (27) des Frontplattenpaneels leichter in kleine Teile zerbricht.
5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgedehnter Oberflächenbereich des trichterförmigen Kolbenteils (25) zur Erleichterung seines Brechens abgeschliffen ist.
6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Oberfläche des trichterförmigen Kolbenteils ein Muster aus Erhöhungen und Vertiefungen aufweist, das das Brechen dieses Kolbenteils erleichtert.
7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster in das trichterförmige Kolbenteil eingepreßt ist.

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