DE3115799C2 - Farbauswahlelektrode für Farbfernsehröhren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Masken-Rahmen-Kombination als Farbauswahlelektrode in einer Farbfernsehröhre und hat zur Aufgabe, ein vereinfachtes Fertigungsverfahren für eine solche Elektrode anzugeben. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch gemeinsame Querflächenbehandlung von Maske und Rahmen nach deren Verbindung durch erfindungsgemäß positionierte Punktschweißungen nach einem erfindungsgemäßen Temperaturprogramm. Hauptvorteile: Die neue Folge der Fertigungsschritte spart einen Durchlaufofen ein. Durch veränderte Maximaltemperatur ist das Zusammenfallen gering, so daß die Vorgabe des Maskenwerkzeugs festliegt.

Description

4,5

S A

2,4'

auf der kürzeren Seite der Maske für den Abstand B zwischen der Schweißstelle und der nächstgelegenen Ecke der Maske die Bedingung

sowie für die Breite C des umgebogenen Randes (13), nahe dessen äußerer Begrenzungskante (14) die Schweißstellen angebracht sind, die Bedingung

C>

1,6 · D
100

gilt, wobei D die Länge der Bildschirmdiagonale ist, und daß die an den Ecken der Maske befindlichen Schweißstellen (9) beiderseits durch Entkopplungselemente (10, 11) von mechanischen Spannungen entlastet sind.

2. Farbauswahlelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungselemente als Einschnitte (10) im umgebogenen Rand (13) ausgeführt sind.

3. Farbauswahlelektrode nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dpß die Entkopplungselemente als Ausschnitte (11) im umgebogenen Rand (13) ausgebildet sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Farbauswahlelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Teile (1,6 und 7) der Masken-Rahmen-Kombination zunächst miteinander verschweißt werden und anschließend die Masken-Rahmen-Kombination als Einheit oberflächengeschwärzt und zugleich auch thermisch stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatureinwirkung zur Oberflächenschwärzung und thermischen Stabilisierung so lange erfolgt, bis Maske (1) und Rahmen (6) bei einer gemeinsamen Endtemperatur Te von 500 bis 600° C, vorzugsweise 570 bis 580° C, gleich heiß sind und die Aufheizung zeitlich so erfolgt, daß der maximale Temperaturunterschied zwischen Rahmen und Maske < ca. -j der gemeinsamen Endtemperatur Te beträgt, und daß die Oberflächenschwärzung durch Gegenwart von Generatorgas als Ofenatmosphäre bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Passivierung von Maske (1) und Rahmen (6) durch Gegenwart von 2... 3% Sauerstoff in der Ofenatmosphäre erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der thermischen Stabilisierung und Oberflächenschwärzung die Abkühlung der Masken-Rahmen-Kombination (1, 6 und 7) durch eine Verminderung der Heizleistung im Ofen und durch die Wahl des Zeitpunkts der Entnahme aus dem Ofen soweit beschleunigt wird, daß die Temperatur des Rahmens innerhalb von ca. 4 Minuten unter -ψ gefallen ist, und somit das Thermobimetall der Befestigungsfederhalter (7a) seine Daten nicht unzulässig stark ändert.

Die Erfindung betrifft eine Farbauswahlelektrode für Farbfernsehröhren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

In einer Farbfernsehröhre üblicher Bauart müssen die drei Elektronenstrahlen die ihnen zugeordneten roten, grünen und blauen Leuchtstoffbereiche des Bildschirms genau treffen. Die dafür notwendige winkelabhängige Zuordnung der Farbbereiche zu den Elektronenstrahlen wird durch die sogenannte Maske erreicht. Vor jeder Dreiergruppe von Farbstoffbereichen des Bildschirms befindet sich eine öffnung in der Maske, welche sich in geringer Entfernung hinter dem Leuchtschirm befindet.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Lage und

der Abmessungen einer solchen Maske sind sehr hoch, denn die Zuordnung von Masken- und Bildschirmstruktür muß bei der Herstellung in dem Gesamtbereich der Maskenfläche erreicht und während des Betriebs der Röhre über deren gesamte Lebensdauer erhalten werden. Insbesondere darf sich während der Inbetriebnahme durch die Erwärmung keine störende Lageänderung ergeben. Bisher hat man den Zusammenbau der Maske mit ihrem Rahmen nach deren getrenntem Schwärzen vorgenommen, um dabei Maßänderungen infolge der Temperatureinwirkung von ca. 600° C beim Schwärzen weitgehend ausgleichen zu können. Nach dem Zusammenbau durch Punktschweißen wurde die Masken-Rahmen-Kombination bei ca. 450°C stabilisiert, womit innere Spannungen im Werkstoff, die durch das Schweißen entstanden waren, vermindert wurden. Die zweimalige Temperaturbehandlung von Maske und Rahmen in getrennten Arbeitsgängen und Geräten hat einen großen Aufwand an Handhabung sowie die Notwendigkeit zur Bereitstellung von zwei Ofenanlagen verursacht, wobei besonders erschwerend hinzukam, daß das getrennte Stapeln sowohl bei Masken als auch bei Rahmen während der Wärmebehandlungen sehr leicht zum Verziehen unter deren Eigengewicht führt und somit die Stapelung nicht zur Einsparung von Fertigungskapazität, also Fabrikationsraum und Vorrichtungsaufwand, ausgenützt werden kann. Beim Zusammenschweißen von Maske und Rahmen und beim Anschweißen der Befestigungsfedern war es infolge der beim Schwärzen auch schlecht stromleitend gewordenen Oberflächen nicht möglich, Schweißspritzer zu vermeiden. Weiter von Nachteil war, daß bei der bisherigen Maximaltemperatür beim Schwärzen eine hohe Nachverformung (»Zusammenfallen«) der Maske auftrat.

Aus der US-PS 33 51 996 ist ein Herstellungsverfahren für Farbauswahlelektroden für Farbfernsehröhren

bekannt Hierbei erfolgt bei einer Farbauswahlelektrode der eingangs genannten Art, die jedoch keine Bimetallfederhaltcr aufweist, eine Temperung des Rahmens und der Befestigungsfedern vor dem Zusammenbau. Dann wird eine gleichzeitige Oberflächenschwärzung und Stabilisierungstemperung bei der fertig zusammengebauten Farbauswahlelektrode durchgeführt

Aus der DE-OS 22 20 229 ist es bekannt, die Masken-Rahmen-Kombination über Bimetallfederhalter in der Schirmwanne der Farbfernsehröhre zu befestigen. Außerdem ist es aus dieser Schrift bekannt, die Schw eißstellen, mit denen die Maske mit dem Rahmen verbunden wird, durch Einschnitte zu entkoppeln.

Aus der DE-OS 26 02 240 ist eine Entkopplung der in den Ecken der Maske vorhandenen Schweißstellen durch Schlitze bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Farbauswahieiekirode so zu verbessern, daß ein hinsichtlich der Oberflächenbehandlung und thermischen Stabilisierung vereinfachtes Herstellungsverfahren sicher ermöglicht wird und ein derartiges Verfahren anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch 1 bzw. im Patentanspruch 4 angegebenen Mitteln bzw. Verfahrensschritten, wozu die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen enthalten.

Es wurde gefunden, daß die den bisherigen Fertigungsablauf hauptsächlich bestimmenden Erfordernisse für die Gestaltung des Herstellprozesses dann nicht mehr zwingend sind, wenn man erfindungsgemäß folgenden technischen Anweisungen folgt:

Die Lage der Schweißpunkte wird so gewählt, daß die bei der Temperaturbehandlung auftretenden bzw. verbleibenden inneren Spannungen im Material von der Konstruktionsform durch funktionsmäßig noch zulässige Verformungen aufgenommen werden, die innerhalb des elastischen Bereiches bleiben. Kerbungen, Aussparungen und Einsickungen erfolgen zur Entkopplung. Der Maske wird damit die Möglichkeit gegeben, die infolge von Erwärmung auftretenden Dehnungen ohne zu große Wölbung optimal nach allen Seiten auszugleichen, so daß die maximale Lageänderung klein genug bleibt, wenn die gemeinsame Wärmebehandlung der Masken-Rahmen-Kombination durchgeführt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nun beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch die Funktion einer Maske 1 mit Öffnungen 2, durch welche Elektronenstrahlen 3 auf Leuchtstoffbere?che 4 eines Bildschirms 5 treffen.

In F i g. 2 ist die gesamte Maske 1 mit einem Rahmen 6, auf dem sie durch Punktschweißung entlang ihres Randes festgeschweißt ist, dargestellt. Verbindungsglieder 7 dienen zur Befestigung (»Einknöpfen«) der Masken-Rahmen-Kombination in die Schirmwanne 8 einer Farbfernsehröhre.

F i g. 3 gibt die Verteilung von Schweißstellen 9 entlang des Randes der Maske an.

Fig.4 zeigt, wie die Schweißstellen 9 durch Einschnitte 10 oder Ausschnitte 11 entkoppelt werden. Eine Sicke 12 dient dem Dehnungsausgleich.

F i g. 5 gibt einen Querschnitt wieder und zeigt die Sicke 12, wie sie in der F i g. 4 zu sehen ist, und die Lage der Schweißstellen 9 außen am Rand der Maske 1 auf dem Rahmen 6.

Fig.6 stellt einen Ablaufplan der Masken-Rahmen-Fertigung dar. Die einzelnen Verfahrensschritte ^!.n F i g. 6 sind durch Kästchen dargestellt.

In 15 wird der Rahmen gewaschen und entfettet. Jas in 16 vorgenommene Schwärzen ist nun gemeinsam mit dem Stabilisieren der bereits miteinander verschweißten Teile 1, 6 und 7 in 23 durchgeführt Im Verfahrensschritt 17 werden drei Verbindungsglieder 7 an den Rahmen geschweißt auf dem in 22 die Maske 1 auch durch Punktschweißungen befestigt wird. Dann erfolgt die gemeinsame Wärmebehandlung zum Schwärzen und gleichzeitigen Stabilisieren in 23. Schritt 24 bezeichnet das Einsetzen in die Schirmwanne 8 und die Anbringung des vierten Verbindungsgliedes. Der Herstellprozess wird dann mit dem Beschirmen 25 fortgesetzt

Die Verbindungsglieder 7 bestehen aus Bimetp.llfederhaller Ta und Befestigungsfeder Tb. Bei der vierten Befestigungsfeder erfolgt die Schweißung erst nach dem gleichzeitigen Schwärzen und Stabilisieren. Alle übrigen Schweißungen erfolgen als Punktschweißungen vor dem Schwärzen der zu verbindenden Teile. Dies ergibt festere Schweißungen und hat den großen Vorteil, daß kaum noch Schweißspritzer entstehen, welche sich in den Öffnungen der Maske festsetzen könnten.

Ein früher notwendiger Produktionsschritt Entspannen von Maske und Rahmen und der dazu dienende Aufwand eines Durchlaufofens kann entfallen, weil erfindungsgemäß der Temperaturverlauf beim Schwärzen der vorher miteinander verschweißten Masken-Rahmen-Kombination auf eine Maximaltemperatur von 600° C begrenzt wird, und die Einwirkung dieser Temperatur auf die Maske nur andauert, bis auch der Rahmen sich auf gleicher Temperatur befindet. Durch Einengung der Verfahrensparameter sind die Verformungen der Maske (»Einfallen«) und das Verziehen des Rahmens so gering, daß sie mit höchstens 0,3 mm Maßänderung durch die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung der Masken-Rahmen-Kombination im Bereich der elastischen Dehnung innerhalb der zulässigen Grenzen aufgenommen werden können. Zum Ausgleich des geringen noch stattfindenden »Einfallens«, um also die Masken-Sollkontur am Fertigungsprodukt zu garantieren, wird diese verbleibende Maßänderung durch maßlichen Vorhalt an der Maskenprägeform kompensiert. Die während des Schwärzens der vorher verschweißten Masken-Rahmen-Kombination erfolgende Entspannung hat eine ausreichende Alterung der Metallteile zur Folge. Die Einordnung des Fertigungsschrittes »Schwärzen-Stabilisieren« in den Ablauf bei der Herstellung der Masken-Rahmen-Kombination zeigt F i g. 6. Gestrichelt eingetragen ist noch angedeutet, wo das Schwärzen im Ablauf bisher stattgefunden hat und die Pfeile deuten an, wohin dieser früher bei Maske und Rahmen getrennt ausgeführte Arbeitsgang gemeinsam integriert worden ist.

Die Vereinfachung und Verbesserung des Verfahrens ist durch die in den F i g. 1 bis 5 gezeigte konstruktive Gestaltung, insbesondere der Maske, und die geeignete Wahl ihrer Abmessungen und der Lage der Schweißstellen somit möglich. Die leicht gewölbte Maske 1 soll die bei der Herstellung und im Betrieb auftretenden Dehnungen bei minimalen Form- und Lageänderungen im elastischen Bereich aufnehmen. Dies wird durch die Wahl von A, B und C (s. a. F i g. 3 und 4) sowie mit Entkopplungen erreicht. Als Entkopplungen werden hier die zur Aufnahme von Dehnungen dienenden Einschnitte 10, Ausschnitte 11, die umlaufende Sicke 12 und Ränder 13 (»Schürzen«) ausgenützt. Es ist nicht immer gültig, alle Schweißstellen auszuführen. Insbesondere solche, die sich nahe den Ecken befinden, sind nicht immer nützlich und können unter Umständen auch weggelassen werden.

Wenn die Maße A. B und C eingehalten werden, und
die Befestigungsstellen unter sich nicht zu dicht und
nicht zu nahe bei Ecken und Kanten liegen, ist ausreichend dafür gesorgt, daß zwischen ihnen ausreichende
Ausfederungen ermöglicht sind. Somit wird die Wahl 5 der Lage von Verbindungs- und Entkopplungsstellen
die Lageänderungen der Maske bei der Herstellung und
auch im Betrieb klein gehalten, daß der verbesserte und
vereinfachte Ablauf bei der Herstellung von Maske und
Trägerrahmen realisiert werden kann. 10

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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60

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Farbauswahlelektrode für Farbfernsehröhre^ bestehend aus einer Masken-Rahmen-Kombination mit einer Maske (1) aus einem die Öffnungen (2) enthaltenden dünnen Blech mit umgebogenem Rand (13) und einem die Maske tragenden, mit Verbindungsgliedern (7) aus Bimetallfederhaltern (7a) und Befestigungsfedern (7 b) versehenen Rahmen (6), deren Teile (1,6 und 7) miteinander verschweißt, oberflächengeschwärzt und thermisch stabilisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der längeren Seite der Maske (1) für den Abstand A zwischen der Mitte dieser Seite und der nächstgelegenen Schweißstelle (9) die Bedingung