DE4444512A1

DE4444512A1 - Verfahren zur Herstellung einer Bildröhre

Info

Publication number: DE4444512A1
Application number: DE4444512A
Authority: DE
Inventors: Koji Nakamura; Tetsushin Yazu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1995-07-20
Also published as: JP3215765B2; KR950020865A; KR0139252B1; TW288152B; JPH07192625A; US5547409A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre wie einer Kathodenstrahl röhre, die in einem Fernsehempfänger oder als eine Computeranzeige und dergleichen Verwendung finden soll.

Zuerst wird hinsichtlich einer allgemeinen herkömm lichen Struktur einer Bildröhre ein Beispiel unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben, die eine teilweise weg geschnittene Draufsicht einer Lochmasken-Farb-Katho denstrahlröhre mit einem quadratischen Schirm zeigt.

In Fig. 1 ist eine Kathodenstrahlröhre 1 gezeigt, die grundsätzlich als ein Vakuum-Glaskolben ausgebildet ist. Diese Kathodenstrahlröhre 1 weist eine Front platte 2, die aus einem Frontschirm 2A und einem Sei tenflächenabschnitt 2B, der Außenrand der Frontplatte 2 umgibt und nach hinten vorsteht, gebildet ist, ei nen auf die Frontplatte 2 folgende, in der Mitte an geordneten Trichter 4 und einen auf den Trichter 4 folgenden Hals 5, der eine (nicht gezeigte) Elektro nenkanone enthält und am hinteren Ende angeordnet ist, auf.

Ein Leuchtschirm 3 ist innerhalb des Frontschirms 2A vorgesehen und diesem Leuchtschirm 3 gegenüberliegend ist eine Lochmaske 6 mit einer Vielzahl von Löchern angeordnet. Der Leuchtschirm 3 muß aus mehreren Leuchtstoffen zusammengesetzt sein, und während des Herstellungsvorgangs ist es daher erforderlich, die Lochmaske 6 mehrere Male von der Frontplatte 2 abzu bauen und an dieser zu befestigen. Demgemäß sind die Frontplatte 2 und der Trichter 4 voneinander trennbar ausgebildet, und beide Teile sind mit Glasfritte ab gedichtet, welche ein Glaslot ist. Der abgedichtete Bereich der Frontplatte 2 und des Trichters 4 wird als Fritte-Dichtbereich 7 bezeichnet.

Bei der vorbeschriebenen allgemeinen herkömmlichen Kathodenstrahlröhre 1 können, da sich der Innenraum im Vakuumzustand befindet, Fehler im Glas als dem Hauptmaterial sich ausdehnen und Risse bewirken, was möglicherweise zu einem als eine Implosion bezeichne ten Zusammenbruch führen kann. Um die Implosion zu verhindern, ist üblicherweise ein Textilband 8 um den Seitenflächenabschnitt 2B der Frontplatte gewunden und weiterhin mit einem Metallring 10 von oben fest gezogen, und es wird als eine Anti-Implosionsbehand lung verhindert, daß sich auf der Seite des Front schirms 2A gebildete Risse in den Fritte-Dichtbereich 7 ausbreiten, um einen Zusammenbruch zu vermeiden. Darüber hinaus werden nicht gezeigte Befestigungsösen zum Befestigen der Kathodenstrahlröhre 1 im Fernseh empfänger gleichzeitig angebracht, wenn der Metall ring 10 aufgepaßt wird.

Gemäß Fig. 1 ist ein Anodenknopf 11 dichtend am Trichter 4 angebracht, und eine Halsverbindungslinie 12 bildet einen Verbindungsbereich zwischen dem Trichter 4 und dem Hals 5.

Fig. 2 ist eine schematische Vorderansicht der Katho denstrahlröhre 1. Hierin bedeutet das Symbol O eine Röhrenachse der quadratischen Kathodenstrahlröhre 1, welche mit einer Mitte Z des Leuchtschirms 3 zusam menfällt.

Eine derartige Kathodenstrahlröhre wird in der ge wöhnlichen Ausführung durch Anwendung von Vakuum ver formt, so daß der Frontschirm 2A eine Umrißlinie bil det, die nahezu ähnlich dem quadratischen Leucht schirm 3 ist. Die gestrichelte Linie in Fig. 2 zeigt seine Umrißlinie. Es bedeutet, daß die Hauptbeanspru chung (Spannung) der äußeren Oberfläche des Kolbens nahe der Mitte jeder Seite des quadratischen Leucht schirms 3 (die Richtung entlang der X- und der Y-Ach se im Schirm 2A) im Vergleich mit der diagonalen Richtung des Leuchtschirms 3.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die schema tisch nur den vierten Quadranten des oberen rechten Viertels gesehen von der Vorderseite zeigt, wenn die Kathodenstrahlröhre 1 im Vakuumzustand ist, und die Schraffur zeigt den Bereich mit großer Hauptbeanspru chung in der äußeren Oberfläche. Andererseits zeigt die Schraffur in Fig. 4 den Bereich von großer Haupt beanspruchung in derselben Weise wie in der inneren Oberfläche des Kolbens, und ihr Spitzenwert ist nahe zu derselbe wie in Fig. 3.

In den Fig. 3 und 4 wird der Y-Achsenabschnitt ent haltend die Röhrenachse O (kurzer Achsenabschnitt) als ein S.A. bezeichnet, der X-Achsenabschnitt (lan ger Achsenabschnitt) wird als ein L.A. bezeichnet, und der Diagonal-Achsenabschnitt wird als ein D.A. bezeichnet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die X-, Y-Achsen Endbereiche des Frontschirms 2A, der Kantenbereich 2C, der Seitenflächenabschnitt 2B der Frontplatte und die Nachbarschaft des Fritte-Dicht bereichs 7 Problempunkte für die Festigkeit der Ka thodenstrahlröhre 1.

Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das die Ge stalt eines Abdruck-Paßlinien-Bereichs darstellt, der den maximalen Gestaltungsbereich gesehen auf den Z- Achsenabschnitt des Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplatte 2 zeigt, und es ist gewöhnlich der durch den Metallring 10 festzuziehende Bereich. Zusätzlich zeigt Fig. 5 nur den ersten Quadranten (den oberen rechten Bereich des Frontschirms 2A der Kathoden strahlröhre), denselben wie in Fig. 3 und Fig. 4.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind der obere Bereich und der untere Bereich der Frontplatte 2 mit einem rela tiv großen Radius der Krümmung RL gebildet, und der rechte und der linke seitenbereich sind mit einem Radius der Krümmung RS gebildet, der nahezu derselbe wie der Radius der Krümmung RL des oberen und des unteren Bereichs ist, während die Ecken mit einem relativ kleinen Radius der Krümmung r im Vergleich mit dem Radius der Krümmung RL oder RS gebildet sind. Der Radius der Krümmung r der Ecken ist glatt mit den Radien der Krümmung RL und RS an beiden Seiten ver bunden, wobei der Kontaktpunkt der Radien der Krüm mung RS und r mit D1 und der Kontaktpunkt von RL und r mit D2 bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 5 wird angenommen, daß die maximalen Posi tionen des Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplatte in der x-, y-Achsenrichtung xM bzw. yM sind.

Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, das den vom Seitenflächenabschnitt 2B der Frontplatte empfangenen Oberflächendruck zeigt, wenn der Seitenflächenab schnitt 2B der Frontplatte durch den Metallring 10 zusammengezogen ist. Der Oberflächendruck wird in der senkrechten Richtung auf den Seitenflächenabschnitt 2B ausgeübt, und daher ist in Fig. 6 die Größe P des Oberflächendrucks in senkrechter Richtung zum Seiten flächenabschnitt 2B der Frontplatte angezeigt. Der Oberflächendruck zwischen yM und D2 ist konstant bei PL, der Oberflächendruck zwischen D1 und D2 ist kon stant bei PD und der Oberflächendruck zwischen D1 und xM ist konstant bei PS. Mit anderen Worten, zwischen yM und D2, zwischen D1 und D2 und zwischen D1 und xM ist der Radius der Krümmung des Seitenflächenab schnitts 2B der Frontplatte konstant, und wenn er durch den Metallring 10 zusammengedrückt wird, ist der Oberflächendruck individuell konstant. Zu dieser Zeit ist der Oberflächendruck auf den Seitenflächen abschnitt 2B der Frontplatte umgekehrt proportional zum Radius der Krümmung der Gestalt der Frontplatte.

Ein praktisches Beispiel für den Oberflächendruck ist bei einer 37 Zoll-Kathodenstrahlröhre gezeigt.

xM = (391,8, 0), yM = (0, 309,0),
RL = 5521,9 mm, RS = 5433,8 mm, 5 = 35,0 mm
PL = 5,060 × 10^-3 kgf/mm²,
PD = 7,983 × 10^-1 kgf/mm²,
PS = 5,142 × 10^-3 kgf/mm².

Was hier zu bemerken ist, daß RL, RS » r sind, und daher ist die Wirkung des Metallrings 10 zwischen D1 und D2, welches die Ecken der Frontplatte 2 sind, nahezu beherrschend. Diese Tendenz ergibt sich unab hängig von der Größe der Kathodenstrahlröhre, ob gleich die numerischen Werte leicht verschieden sind.

Die Fig. 7 und 8 sind Diagramme der in der Kathoden strahlröhre 1 durch den in Fig. 6 gezeigten Metall ring 10 erzeugten Beanspruchung, ausgedrückt auf der Achse von Abszissen von der Mitte des Frontschirms 2A zum Hals 5 in der Richtung des kurzen Achsenab schnitts S.A., des langen Achsenabschnitts L.A. und des Diagonal-Achsenabschnitts D.A., während die Hauptbeanspruchung auf der Achse von Ordinaten aufge zeichnet ist. Fig. 7 zeigt die auf der äußeren Ober fläche der Kathodenstrahlröhre 1 erzeugte Beanspru chung, und Fig. 8 auf der inneren Oberfläche der Ka thodenstrahlröhre 1. Ein charakteristischer Umstand hierbei ist, daß die Wirkung durch die Spannkraft des um den Seitenflächenabschnitt 2B der Frontplatte ge wundenen Metallrings 10 hauptsächlich an der Stelle des Metallrings 10 ausgeübt wird, wobei sie besonders wirksam auf den Seitenflächenabschnitt 2B der Front platte des diagonalen Achsenabschnitts D.A. ist, wäh rend die Wirkungen auf der Außenseite und der Innen seite in einer entgegengesetzten Beziehung stehen.

Die Frontplatte 2 und der Trichter 4, die in der Ka thodenstrahlröhre 1 der herkömmlichen Glaskolben ver wendet werden, sind im allgemeinen aus einem fehler freien oder nahezu fehlerfreien Glas hergestellt. In der Kathodenstrahlröhre zum Projektions-Fernsehen, die seit kurzem weit verbreitet ist, ist die Last von Spannung × Strom innerhalb der Frontplatte 2 extrem groß im Vergleich mit der bei einer Kathodenstrahl röhre für einen allgemeinen Fernsehempfänger, und daher wird die äußere Oberfläche der Frontplatte 2 im Zustand des Gebrauchs gekühlt.

Daneben wird, um die Zuverlässigkeit weiter zu erhö hen, eine Verstärkungsmaßnahme durchgeführt, indem beispielsweise eine Druckbeanspruchung durch soge nannten Ionenaustausch auf der oberen Oberfläche der Schirmoberfläche der Frontplatte erzeugt wird. Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm, das den Zustand von Druckbeanspruchung und Zugbeanspruchung auf den Ab schnitt des Glases zeigt, wenn eine derartige Maßnah me durchgeführt wird, und wie durch die strichlierte Linie angezeigt ist, wird eine Druckbeanspruchungs- Schicht von etwa 20 µm auf der Oberflächenseite der Außenseite der Glas-Frontplatte 2 gebildet.

Auf diese Weise wurde bei der herkömmlichen Kathoden strahlröhre, um eine Implosion zu verhindern, ein Glaskolben verwendet, der aus einem dicken Glas mit ausreichender Festigkeit gebildet war, und dieser war schwer.

Die Erfindung wurde im Lichte dieses Hintergrundes gemacht und es ist deren Aufgabe, das Problem des hohen Gewichts zu lösen, welches einer der größeren Menge der herkömmlichen massenproduzierten Kathoden strahlröhren ist, während die Gefahr der Implosion vermieden wird.

Genauer gesagt, ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre anzugeben, durch das es möglich ist, die Erhöhung der Keilgröße in den Umfangsbereichen des Frontschirms zu vermei den, die Größe der vorläufigen Verstärkung der äuße ren Oberfläche und der inneren Oberfläche des Glases auf der Seitenfläche der Frontplatte an Ecken des Frontschirms zu optimieren, nachteilige Wirkungen von ungleichförmiger Verzerrung eines Trichters in der Nähe eines Anodenknopfes und in der Nähe einer Hals verbindungslinie zu vermeiden, und zu verhindern, daß Glasteile in kleine Stücke zerbrechen, wenn der Glas kolben zerbricht.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kathodenstrahlröh re grundsätzlich gekennzeichnet durch physische Ver stärkung eines Glaskolbens, um vorbereitend eine Zug beanspruchung nahe dem mittleren Bereich der Wand dicke in der Wanddickenrichtung und eine Druckbean spruchung an der Oberfläche auszuüben, und durch Schrumpfanpassung einer fertiggestellten Kathoden strahlröhre durch Einspannen der äußeren Oberfläche einer Frontplatte mit einem Metallring. Bei diesem physischen Verstärkungsvorgang wird der Glaskolben (Frontplatte oder Trichter) verstärkt und optimi niert, um wirkungsvoller zu sein durch Addieren der Charakteristik der Beanspruchungsverteilung im Vakuum der Bildröhre mit einem quadratischen Schirm und der Charakteristik der Schrumpfanpassung durch den Me tallring. In der folgenden Beschreibung wird der Vor gang zum Erzeugen einer Beanspruchung durch einen physischen Verstärkungsvorgang in einem unabhängigen Zustand des Glaskolbens, wie einer Frontplatte oder einem Trichter in diesem Fall, als einer Komponente zum Herstellen der Bildröhre als vorbereitende Ver stärkung bezeichnet. Es ist ein grundlegendes Merkmal der Erfindung, eine derartige vorbereitende Verstär kung durchzuführen.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung derart, daß die Summe des absoluten Wertes der Zugbeanspru chung und des absoluten Wertes der Druckbeanspruchung in den Ecken der Seitenfläche der Frontplatte zum Zusammensetzen eines quadratischen Schirms der Bild röhre kleiner ist als der der Richtungen der kurzen Achse und der langen Achse.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung derart, daß die Druckbeanspruchung auf der äußeren Oberfläche der Frontplatte allmählich von der Mitte des Schirms (Mitte des Frontschirms) zum Endbereich hin (Kanten bereich, in dem der Frontschirm und der Seitenbereich der Frontplatte einander berühren) zunehmen kann, zum Beispiel unter Berücksichtigung des kurzen Achsenab schnitts S.A. der Frontplatte.

Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung derart, daß die Größe der Druckbeanspruchung zwischen der Außenseite und der Innenseite des Glaskolbens unter schiedlich ist.

Gemäß einer fünften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung derart, daß die Druckbeanspruchung der äußeren Oberfläche kleiner als die Druckbeanspruchung der inneren Ober fläche sein kann, indem die Technik nach der vierten Ausgestaltung nur auf der Außenseite der Ecken der quadratischen Frontplatte angewendet wird.

Gemäß einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre beabsichtigt, daß die Wirkungen der vorbereitenden Verstärkung in der Nähe eines Anodenknopfes des Trichters kleiner sind als in anderen Bereichen.

Gemäß einer siebenten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung, die nicht auf die Halsseite aus der Nähe der Verbindungs linie des Trichters angewendet wird.

Gemäß einer achten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre gekenn zeichnet durch eine vorbereitende Verstärkung derart, daß die Druckbeanspruchung immer größer als die Zug beanspruchung von dem Endbereich zu dem Seitenflä chenbereich des kurzen Achsenabschnitts und des lan gen Achsenabschnitts des Frontschirms sein kann.

Bei der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird der fertiggestellte Glaskolben so hergestellt, daß er eine Zugbeanspruchung nahe des mittleren Bereichs der Wanddicke in Wanddickenrichtung und eine Druckbean spruchung auf der Oberfläche hat.

Bei der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre erscheint die Wirkung der Antiimplosions-Behandlung durch den Metallring stärker in den Ecken als in der Mitte des Frontschirms, aber sie ist endgültig optimiert, weil die Glas-Frontplatte erhalten wird, in der die Größe der vorbereitenden Verstärkung in den Ecken kleiner ist als in der Mitte des Frontschirms.

Bei der dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die vorbereitende Verstärkung so durchgeführt, daß die Druckbeanspruchung von der Schirmmitte zur Kante hin allmählich zunehmen kann, während die Keilgröße in den Umfangsbereichen des Frontschirms um den entspre chenden Betrag gekürzt wird.

Bei der vierten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die Größe der vorbereitenden Verstärkung zwischen der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche des Glases optimiert.

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die Größe der vorbereitenden Verstärkung zwi schen der äußeren Oberfläche und der inneren Oberflä che des Glases auf dem Seitenflächenabschnitt der Frontscheibe an den Ecken optimiert.

Bei der sechsten Ausgestaltung eines erfindungsgemä ßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre ist die Wirkung der vorbereitenden Verstärkung in der Nähe des Anodenknopfes des Trichters, wo die Verzerrung nicht gleichförmig ist, klein, so daß die Möglichkeit von nachteiligen Wirkungen vermieden werden kann.

Bei dem siebenten Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröh re wird in ähnlicher Weise eine vorbereitende Ver stärkung nahe der Halsverbindungslinie nicht bewirkt, so daß die Möglichkeit von nachteiliger Wirkung ver mieden werden kann.

Bei der achten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre tritt eine Zugbeanspruchung zumindest in den Kantenbereichen vom Schirmende zum Seitenflächenabschnitt des Front schirms nicht auf, und daher wird, wenn der Kolben zerbrochen wird, das Glas in relativ größere Stücke zerbrochen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer teilweise geschnittenen Draufsicht auf eine Lochmasken-Farb-Kathodenstrahl röhre mit einem quadratischen Schirm als einem Beispiel einer Struktur ei ner allgemeinen herkömmlichen Katho denstrahlröhre;

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer allgemeinen herkömmlichen Kathoden strahlröhre,

Fig. 3 eine schematische perspektivische An sicht eines ersten Quadranten eines oberen rechten Viertelbereichs gesehen von der Vorderseite einer Kathoden strahlröhre im Vakuumzustand, wobei der Bereich großer Hauptbeanspruchung auf der Außenseite durch Schraffur gezeigt ist,

Fig. 4 eine schematische perspektivische An sicht eines ersten Quadranten eines oberen rechten Viertelbereichs gesehen von der Vorderseite einer Kathoden strahlröhre im Vakuumzustand, wobei der Bereich großer Hauptbeanspruchung auf der Innenseite durch Schraffur gezeigt ist,

Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines Ab druck-Paßlinien-Bereichs, das den ma ximalen Gestaltungsbereich gesehen von dem Z-Achsenabschnitt des Frontplat ten-Seitenabschnitts einer Kathoden strahlröhre zeigt,

Fig. 6 ein schematisches Diagramm, das einen auf den Seitenbereich der Frontplatte ausgeübten Oberflächendruck zeigt, wenn der Seitenflächenabschnitt der Frontplatte einer Kathodenstrahlröhre durch einen Metallring eingespannt ist,

Fig. 7 ein Diagramm, das eine an der äußeren Oberfläche einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Spannung zeigt, wenn der Sei tenflächenabschnitt der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre durch einen Metallring eingespannt ist,

Fig. 8 ein Diagramm, das eine an der inneren Oberfläche einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Spannung zeigt, wenn der Sei tenflächenabschnitt der Frontplatte der Kathodenstrahlröhre durch einen Metallring eingespannt ist,

Fig. 9 ein schematisches Diagramm, das den Zustand einer Druckspannung und einer Zugspannung auf dem Glasabschnitt der Verstärkungsmaßnahme durch Erzeugen einer Druckspannung durch sogenannte Ionenaustausch-Technik auf der äußeren Oberfläche des Schirms einer Kathoden strahlröhren-Frontplatte zeigt,

Fig. 10 ein Diagramm, das die Verteilung der Beanspruchung durch einen physischen Verstärkungsvorgang auf dem allgemei nen Glas zeigt, insbesondere einen Luftkühlungs-Verstärkungsvorgang, um das grundsätzliche Prinzip der Erfin dung zu zeigen,

Fig. 11 ein schematisches Diagramm, das den Zustand der Wanddicke von Glas in der Schirmmitte und Umfangsbereichen nahe der Kante einer Frontplatte in einer gewöhnlichen Gestaltung eines Glaskol bens zeigt,

Fig. 12 ein Diagramm, daß die Beziehung zwi schen der Wanddicke einer Glas-Front platte und der Durchlässigkeit zeigt,

Fig. 13 ein schematisches Diagramm, das den Zustand einer Beanspruchung durch Ent wicklung des Seitenflächenabschnitts der Frontplatte in den Kurzachsen-Ab schnitt (S.A.), Diagonalachsen-Ab schnitt (D.A.) und Langachsen-Ab schnitt (L.A.) einer Frontplatte einer Bildröhre von beispielsweise einer Größe von 29 Zoll zeigt, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Her stellen einer Bildröhre vorbereitend verstärkt wurde,

Fig. 14 ein schematisches Diagramm, das den Zustand der Beanspruchung durch vor bereitende Verstärkung von der Mitte der Frontplatte zum Ende des Halses in Richtung des Kurzachsen-Abschnitts S.A. einer Frontplatte einer Bildröhre von einer Größe von beispielsweise 29 Zoll zeigt, die durch das erfindungs gemäße Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre vorbereitend verstärkt wur de,

Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm, das den Zustand der vorbereitenden Ver stärkung zeigt, um eine Druckspannung von -0,2 kgf/mm² auf der äußeren Ober fläche und von -0,4 kgf/mm² auf der inneren Oberfläche in den Ecken und im Seitenflächenabschnitt der Frontplatte eines quadratischen Schirms beispiels weise einer Bildröhre vorzusehen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre vorbe reitend verstärkt wurde, und

Fig. 16 ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel von in dem schraffierten Be reich in Fig. 3 ausgeübter vorberei tender Verstärkung zeigt beispielswei se bei einer Bildröhre, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Her stellen einer Bildröhre vorbereitend verstärkt wurde, wobei der Zustand der vorbereitenden Verstärkung einen Wert σT = +0,18 kgf/mm² und einen Wert σC = -0,3 kgf/mm² liefert.

Vor der Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen wird nachfolgend das Prinzip der Erfin dung erläutert.

Fig. 10 zeigt die Spannungsverteilung in dem Fall, in welchem die Luftkühlungs-Verstärkung bei allgemeinem Glas als eine Art von physischem Verstärkungsvorgang angewendet wird.

Bei der ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird einem Glaskolben vorbereitend eine Spannung durch eine Luftkühlungs-Verstärkung auferlegt, nicht durch Ver stärkung durch eine Ionenaustausch-Technik, die her kömmlich bei einer Kathodenstrahlröhre angewendet wird, danach erfolgt bei einer fertiggestellten Ka thodenstrahlröhre eine Schrumpfanpassung durch Ein spannen der Außenseite der Frontplatte mit einem Me tallring. Zu dieser Zeit wird es optimiert durch vor hergehendes Verstärken des Glaskolbens (Frontplatte 2 oder Trichter 4), so daß es wirksamer ist durch Ad dieren der Charakteristik der Spannungsverteilung, wenn die Kathodenstrahlröhre mit einem quadratischen Schirm im Vakuumzustand ist, und der Charakteristik der Schrumpfanpassung durch den Metallring.

In der folgenden Beschreibung wird die Behandlung zum Erzeugen einer wie in Fig. 10 gezeigten Spannung durch einen physischen Verstärkungsvorgang wie eine Luftkühlungs-Verstärkung für den Glaskolben oder die Frontplatte 2 oder den Trichter 4 in einem unabhängi gen Zustand in diesem Fall als eine Komponente zum Herstellen der Kathodenstrahlröhre als eine vorberei tende Verstärkung bezeichnet. Die vorbereitende Ver stärkung ist die primäre Bedingung der Erfindung.

Bei der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die Summe des absoluten Wertes einer Zugspannung σT und des absoluten Wertes einer Druckspannung σC in den Ecken eines Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplat te 2 zum Zusammensetzen des quadratischen Schirms der Kathodenstrahlröhre kleiner gemacht als die des Kurz achsen-Abschnitts S.A. und des Langachsen-Abschnitts L.A. Mit anderen Worten, die Größe der vorbereitenden Verstärkung ist in den Ecken der Frontplatte 2 klei ner.

Der Grund ist, daß die Wirkung der Einspannkraft durch den Metallring 10 in den Ecken stärker er scheint, da ein Radius der Krümmung der Ecken des Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplatte 2 kleiner ist als in anderen Bereichen, nachdem die Antiimplo sions-Behandlung durch den Metallring 10 beendet ist. Demgemäß ist es unerheblich, wenn die Größe der vor bereitenden Verstärkung in den Ecken der Frontplatte 2 kleiner ist.

Außerdem tritt, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, dem gegenüber auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 2 die Zugspannung auf, und beim tatsächlichen Her stellungsvorgang der Kathodenstrahlröhre ist es unter Berücksichtigung der großen Möglichkeit eines Fehl verhaltens aufgrund einer Kollision der Lochmaske 6 mit den Eckenbereichen der Frontplatte 2 beim Abneh men oder Befestigen der Lochmaske 6 vorteilhaft, die Größe der vorbereitenden Verstärkung in den Ecken kleiner zu halten.

Bei der dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird bei spielsweise unter Berücksichtigung des Kurzachsen- Abschnitts S.A. der Frontplatte 2 die Druckspannung durch vorbereitende Verstärkung auf der äußeren Ober fläche der Frontplatte 2 von der Schirmmitte (Mitte des Frontschirms 2A) zum Eckenbereich hin (der Ecken bereich, wo der Frontschirm 2A und der Seitenflächen abschnitt 2B der Frontplatte einander berühren) all mählich erhöht.

Dies erfolgt aus dem folgenden Grund. Bei einer ge wöhnlichen Kathodenstrahlröhre wird, wenn sich die Innenseite im Vakuumzustand befindet, der eine hohe Zugspannung aufweisende Bereich durch die Schraffur in Fig. 3 gezeigt. Als eine Maßnahme wird beim Ge stalten eines gewöhnlichen Glaskolbens, wie in Fig. 11 gezeigt ist, die Wanddicke TE der Umfangsbereiche nahe dem Eckenbereich etwas größer gemacht als die Glaswanddicke TO der Schirmmitte der Frontplatte 2 gemäß der folgenden Gleichung.

TE = TO + α (mm).

Hierin ist α ein Wert, der durch die Größe der Katho denstrahlröhre bestimmt ist, und er ist allgemein als ein Keil bekannt. Insbesondere ist der Keil in der Größe von etwa 0,5 mm (kleine Röhre) bis 2,0 mm (gro ße Röhre). Somit kann dieses Problem gelöst werden durch leichte Vergrößerung der Wanddicke in den Um fangsbereichen der Frontplatte 2.

Jedoch bringt der vorgenannte Keil die folgenden Män gel mit sich.

Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Wanddicke von Frontplattenglas, die auf der Ab szissenachse aufgezeichnet ist, und dem Lichtdurch laßvermögen des Frontplattenglases, das auf der Ordi natenachse aufgezeichnet ist, wiedergibt. In Fig. 12 stellt eine durch den Bezugsbuchstaben "a" angezeigte Linie das Durchlaßvermögen des Glasmaterials dar, das ein hohes Durchlaßvermögen hat und als "klares" Mate rial bekannt ist, und die Linie "b" stellt das Durch laßvermögen von Glasmaterial dar, das ein relativ niedriges Durchlaßvermögen hat und als "dunkel getön tes" Material bekannt ist.

Bei der herkömmlichen Kathodenstrahlröhre wurde das klare Material verwendet, und die Differenz war rela tiv klein zwischen dem Durchlaßvermögen TRaTO bei der Glaswanddicke in der Schirmmitte und dem Durchlaßver mögen TRaTE bei der Wanddicke TE im Umfangsbereich nahe der Kante, und daher war es kein Problem. Neuer dings jedoch wird, um die Bildqualität zu erhöhen, insbesondere um den Kontrast zu erhöhen, hauptsäch lich das dunkel getönte Material als Glasmaterial verwendet.

Die Differenz zwischen den Werten TRbTO und TRbTE des Durchlaßvermögens beträgt etwa 5%, und dies bedeu tet, daß die Helligkeit des Leuchtschirms in den Um fangsbereichen etwa 5% niedriger ist als im mittle ren Bereich. Daher wird bei der zweiten Ausgestal tung, indem die Spannung in dem schraffierten Bereich in Fig. 3 kleiner gemacht wird als in anderen Berei chen, diese vorbereitende Verstärkung verwendet, um die Erhöhung in den Umfangsbereichen der Wanddicke des Schirmglases bei einer minimalen erforderlichen Grenze zu halten.

Dies ist, weil eine ausreichende Wirkung in den wich tigen Bereichen der Achse des in Fig. 7 gezeigten Kurzachsen-Abschnitts S.A. und Langachsen-Abschnitts L.A. durch die Spannkraft mit dem Metallring 10 al lein nicht erhalten wird. Demgemäß kann durch die tatsächliche vorbereitende Verstärkung die Druckspan nung bei etwa 0,1 kgf/mm² im mittleren Bereich der Frontplatte oder auf etwa 0,5 kgf/mm² in den Umfangs bereichen eingestellt werden. Wenn es jedoch schwie rig ist, die Druckspannung im mittleren Bereich des Frontschirms zu reduzieren, ist es nicht schädlich, wenn sie stärker als erforderlich ist, zum Beispiel etwa 0,3 kgf/mm².

Es ist somit möglich, eine Erhöhung der Keilgröße in den Umfangsbereichen des Frontschirms zu vermeiden.

Bei der vierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre variiert die Größe der Druckspannung durch vorbereitende Ver stärkung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Glases.

Der Grund liegt darin, daß es nicht erforderlich ist, eine gleiche Spannung auf der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche des Glases durch vorbereitende Verstärkung auszuüben, und daß ein besseres Ergebnis erhalten wird durch Optimierung entsprechend der be sonderen Umständen unter Berücksichtigung der Span nungserzeugung im Glas im Vakuumzustand, der Spannungsverteilung zu deren Korrektur durch den Me tallring 10 und des Bereichs des Glaskolbens, in wel chem Fehler während des Herstellungsvorgangs leicht auftreten.

Bei der fünften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird durch Anwendung der Technik der vierten Ausgestaltung nur an der äußeren Oberfläche der Ecken der quadratischen Frontplatte die Druckspannung der äußeren Oberfläche kleiner gemacht als die Druckspannung der inneren Oberfläche.

Der Grund hierfür ist, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, daß die äußere Oberfläche des Frontschirms in der Wirkung des Metallrings 10 größer ist (die Diffe renz beträgt zwischen -1,0 und +0,7), und daß die Wahrscheinlichkeit besteht, daß die Ecken der inneren Oberfläche beim Herstellungsvorgang mit der Lochmaske 6 zusammenstoßen und daher hier leichter Fehler auf treten, und daher ist es unerheblich, wenn die äußere Oberfläche der Ecken des Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplatte eine etwas geringere Spannung auf weist als die innere Oberfläche.

Bei der sechsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die Wirkung der vorbereitenden Verstärkung nahe einem Anodenknopf eines Trichters 4 kleiner gemacht.

Bei der siebenten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre wird die genannte vorbereitende Verstärkung nicht auf den Be reich der Seite des Halses 5 von der Nähe der Verbin dungslinie 12 des Trichters 4 ausgeübt.

Der Grund liegt darin, daß die vorbereitende Verstär kung nahe des Anodenknopfes 11 schädlich sein kann, weil die Verzerrung nicht gleichförmig ist als ein Ergebnis der Abdichtung des Metall-Anodenknopfes 11 auf dem Trichter 4. Die Halsverbindungslinie 12 ist die Verbindung des Trichters 4 mit dem Hals 5, und hier ist der Grund der gleiche.

Bei der achten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre ist auf grund der vorbereitenden Verstärkung der Druckspan nung σC immer größer als die Zugspannung σT vom Schirmende zum Seitenflächenabschnitt 2B des Kurzach- sen-Abschnitts S.A. und des Langachsen-Abschnitts L.A. Mit anderen Worten, in dem schraffierten Bereich in Fig. 3 ist die Beziehung der Zugspannung σT und der Druckspannung σC der vorbereitenden Verstärkung σC < σT.

Der Grund besteht darin, daß die Zugspannung zumin dest in den wichtigen Bereichen, die durch Schraffur in Fig. 3 angezeigt sind, nicht vorhanden sein kann, obgleich die Größe der vorbereitenden Verstärkung bei der Massenherstellung von Kathodenstrahlröhren schwankt. Wenn der Kolben aus irgendeinem Grund zer brochen werden sollte, und dies hat oft seinen Ur sprung in dem schraffierten Bereich, ist es darüber hinaus bevorzugt, daß der Wert von σT kleiner ist, damit das Glas nicht in kleinere Stücke zerbricht. In jedem Land ist der Sicherheitsstandard von Kathoden strahlröhren festgelegt, und er ist bestimmt durch die Menge der Glasbruchstücke, die nach vorn heraus platzen, sowie die Größe der Glasbruchstücke, wenn die Kathodenstrahlröhre zerbricht.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun prak tische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Bildröhre im einzel nen beschrieben.

[Beispiel 1]

Fig. 13 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand der Beanspruchung der Frontplatte 2 einer Bildröhre von beispielsweise einer Größe von 29 Zoll zeigt, die wie vorerwähnt vorbereitend verstärkt wur de, durch Abwicklung des Seitenflächenabschnitts 2B der Frontplatte in den Kurzachsen-Abschnitt (S.A.), den Diagonalachsen-Abschnitt (D.A.) und den Langach sen-Abschnitt (L.A.).

In diesem Beispiel wird die vorbereitende Verstärkung so bewirkt, daß die Summe des absoluten Wertes (|σC| + |σT|) der Zugspannung σT und des absoluten Wertes der Druckspannung σC der vorbereitenden Ver stärkung 0,5 kgf/mm² auf dem Kurzachsen-Abschnitt S.A. und dem Langachsen-Abschnitt L.A. und 0,15 kgf/mm² auf dem Diagonalachsen-Abschnitt D.A. sein können.

Durch Verwendung einer so vorbereitend verstärkten Frontplatte, Evakuieren der Innenseite und weiterhin Anwenden der Antiimplosions-Behandlung durch den Me tallring 10 wie in Fig. 6 gezeigt wird eine Kathoden strahlröhre hergestellt.

[Beispiel 2]

Fig. 14 ist ein schematisches Diagramm, das einen Zustand der Beanspruchung durch vorbereitende Ver stärkung von der Mitte der Frontplatte zum Ende des Halses 5 hin in der Richtung des Kurzachsen-Ab schnitts S.A. zeigt, beispielsweise in einer Front platte einer Kathodenstrahlröhre mit einer Größe von 29 Zoll.

Betreffend den Trichter 4 jedoch, kann, da die Wir kung kleiner ist im Vergleich der Wirkung der vorbe reitenden Verstärkung der Frontplatte 2, die vorbe reitende Verstärkung nur auf die Frontplatte 2 ange wendet werden.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die vorbereitende Verstärkung so gegeben, daß die Druckspannung -0,3 kgf/mm² in der Mitte des Frontschirms 2A, -0,5 kgf/mm² an der Kante und -0,4 kgf/mm² im Abdichtbereich be tragen kann.

Nahe des Anodenknopfes 11 und nahe der Halsverbin dungslinie 12 wird die vorbereitende Verstärkung so ausgeübt, daß die Druckspannung nahe null sein kann.

Mit anderen Worten, diese Bereiche werden nicht ver stärkt.

[Beispiel 3]

Fig. 15 zeigt weiterhin ein Beispiel der Ausübung einer vorbereitenden Verstärkung auf die Ecken und den Seitenflächenabschnitt 2B des quadratischen Schirms, so daß die Druckspannung -0,2 kgf/mm² auf der äußeren Oberfläche und -0,4 kgf/mm² auf der inne ren Oberfläche betragen kann.

[Beispiel 4]

Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm, das ein Bei spiel einer vorbereitenden Verstärkung zeigt, die zumindest auf den schraffierten Bereich in Fig. 3 ausgeübt wird unter der Bedingung von σT = +0,18 kgf/mm² und σC = -0,3 kgf/mm².

Wie hier im einzelnen beschrieben ist, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre, insbesondere für große Kathodenstrahlröh ren oder solche mit hohem Gewicht begleitet mit einer Abflachung des Frontschirms möglich, das Gewicht her abzusetzen ohne Verringerung der Zuverlässigkeit hin sichtlich der Festigkeit des Glaskolbens für eine lange Zeitspanne, oder das Verhalten über das Umher fliegen von Glasbruchstücken zu verbessern, wenn der Kolben zerbricht, und gleichzeitig können die Kosten verringert werden.

Darüber hinaus kann ein Anstieg der Keilgröße in den Umfangsbereichen des Frontschirms vermieden werden und der Durchlässigkeitsgrad des Frontschirms wird gleichförmig, und die Größe der vorbereitenden Ver stärkung wird optimiert auf der Außenfläche und der Innenfläche des Glases auf dem Seitenflächenabschnitt an den Ecken des Frontschirms, und daher können nach teilige Wirkungen auf die Nachbarschaft des Anoden knopfes und die Nachbarschaft der Halsverbindungsli nie des Trichters, welche in bezug auf die Verzerrung nicht gleichförmig sind, vermieden werden, und dar über hinaus ist die Wahrscheinlichkeit gering, daß beim Zerbrechen des Kolbens das Glas in kleine Stücke zerbrochen wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre mit den Schritten:
Bilden eines Glaskolbens mit einem Frontplatten teil, welcher einen quadratischen Frontschirm und einen Seitenflächenabschnitt, der zu einer Seite vorsteht und den äußeren Umfang des Front schirms umgibt, aufweist, einem Trichter-Teil, der mit dem Seitenflächenabschnitt des Front platten-Teils verbunden ist und mit einem Ano denknopf abgedichtet ist, und einem mit dem Trichter verbundenen Hals-Teil,
Evakuieren des Inneren des Glaskolbens, und Einspannen des Seitenflächenabschnitts des Frontplatten-Teils mit einem Metallring nach oder vor dem Evakuierungsvorgang, um eine Implo sion zu verhindern, dadurch gekennzeichnet,
daß eine physische Verstärkung am Kolben vorge nommen wird, um eine Zugspannung nahe des mitt leren Bereichs der Wanddicke in der Wanddicken richtung bzw. eine Druckspannung an der Oberflä che vorzusehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung die Spannungsverteilung in dem Seitenflä chenabschnitt allein so gemacht wird, daß die Differenz zwischen der Zugspannung und der Druckspannung nahe den Ecken des quadratischen Frontschirms kleiner sein kann als in den mitt leren Bereichen der Seiten des Seitenflächenab schnitts.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung die Druckspannung von der Mitte des Front schirms zur Außenseite hin allmählich erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung die Größe der Druckspannungen, die auf die Seite der äußeren Oberfläche und die auf die Seite der inneren Oberfläche des Glaskolbens ausgeübt werden, einander unterschiedlich sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die auf die Innenseite und die Außen seite des Glaskolbens ausgeübten Druckspannungen nur in dem Seitenflächenabschnitt der Ecken des Frontplatten-Teils unterschiedlich sind, und daß die Druckspannung an der Außenseite kleiner als die an der Innenseite ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung deren Wirkung zumindest in der Nähe des Anodenknopfes kleiner gemacht wird als in ande ren Bereichen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung diese zumindest in der Nähe des Verbin dungsbereichs zwischen dem Tunnel-Teil und dem Hals-Teil und in dem Hals-Teil nicht durchge führt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß auch zur Zeit der physischen Verstär kung zumindest in dem Bereich, in welchem die Zugspannung erzeugt wird, wenn der Glaskolben evakuiert wird zum Zeitpunkt, zu dem der Metall ring nicht festgezogen ist von dem Eckenbereich zum Seitenflächenabschnitt der Frontplatte in der Kurzachsen-Richtung und Langachsen-Richtung des Frontschirms, der absolute Wert der Druck spannung an der Außenseite hiervon immer größer ist als der absolute Wert der Zugspannung an der Innenseite.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der physischen Verstärkung eine Luftkühlungs- Behandlung ist.