DE69021244T2

DE69021244T2 - Gitter für eine Farbbildkathodenstrahlröhre.

Info

Publication number: DE69021244T2
Application number: DE69021244T
Authority: DE
Inventors: Hisao Kume; Shuichi Kuwajima; Takahide Sanma
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: US5111107A; CA2014496C; CA2014496A1; JP2785201B2; EP0393488A2; KR900017078A; EP0393488A3; JPH02276137A; DE69021244D1; EP0393488B1; KR100190476B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gitter für eine Farbbildkathodenstrahlröhre, durch das Vibrationen in den Gitterelementen gedämpft werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gitters.

Stand der Technik

Als übliche Gitter für eine Farbbildkathodenstrahlröhre sind Öffnungsgitter bekannt, wie sie z.B. in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 59 (1984)- 18825 und 59 (1984)-18826 beschrieben sind. Bei einem derartigen, beispielhaft in Fig. 4 gezeigten Gitter weist ein Rahmen 5 ein Paar von mit einem bestimmten Abstand parallel zueinander angeordneten Tragstäben 1, 2 sowie zwischen den Enden der Tragstäbe 1, 2 angebrachte, ungefähr U-förmige elastische Tragelemente 3, 4 auf. Eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten, bandförmigen Gitterelementen 6 ist - wie erkennbar - zwischen den Tragstäben 1, 2 mit der erforderlichen Spannung und mit einem bestimmten Abstand befestigt. Beim Herstellen des Gitters 7 werden die Gitterelemente 6 im vorgespannten und durch Druck verformten Zu stand auf den Rahmen 5 aufgeschweißt. Nach dem Schweißen wird der sie unter Spannung setzende Druck gelöst. Somit werden die Gitterelemente 6 ge dehnt und dann einer Wärmebehandlung unterzogen, um sie in einem Temperaturbereich von ca. 450 bis 470 ºC zu schwärzen.
Während des Schwärzungsvorgangs treten in dem Gitter 7 allerdings thermische Kriecherscheinungen auf, da die hohe Temperatur eine Verlängerung der gedehnten Gitterelemente 6 bewirkt. Außerdem verursacht der Rückfedereffekt des Rahmens 5, daß die Spannungin den Gitterelementen 6 nach derWärmebehandlung niedriger ist als vorher. Obwohl der thermische Kriecheffekt prinzipiell während des Schwärzungsvorgangs bei der Wärmebehandlung auftritt, ist es auch möglich, daß er beim Schmelzdichten einerVorderplatte und eines Trichters durch die Wärmeeinwirkung (bei ungefähr 440 ºC) auftritt.
Wenn dementsprechend ein Fernsehgerät mit einer Farbbildkathodenstrahlröhre nach Beendigung der oben beschriebenen Arbeitsschritte in Betrieb genommen wird, werden die Gitterelemente 6 des Gitters 7 aufgrund der Schallwirkung im Fernsehgerät vibrieren, was zu Bildbeeinträchtigungen führt. Eine effektive Möglichkeit zum Vermindern derartiger Bildbeeinträchtigungen besteht darin, eine höhere Spannung in den Gitterelementen 6 aufrechtzuerhalten. Da allerdings die vor der Wärmebehandlung erzeugte Spannung sehr nahe bei der Festigkeitsgrenze der Gitterelemente liegt, kann die Spannung nicht weiter erhöht werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gitter anzugeben, bei dem das aus dem Stand der Technik bekannte thermische Kriechen der Gitterelemente während der Wärmebehandlung vermieden wird.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Gitters mit einem zusätzlichen Wärmebehandlungsschritt, wie einem Schwärzungsprozeß, anzugeben.
Erfindungsgemäß ist ein Gitter für eine Farbbildkathodenstrahlröhre, mit:
einem Rahmen mit einem Paar von einander gegenüberstehenden Tragstäben und einem Paar von zwischen den Tragstäben befestigten elastischen Tragelementen; und mit
einer Mehrzahl von parallelen, bandförmigen Gitterelementen, die unter Spannung gedehnt und an dem Rahmen befestigt sind;
gekennzeichnet durch an rückwärtigen Oberflächen der elastischen Tragelemente auf den Gitterelementen gegenüberliegenden Seiten befestigte Metallelemente mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem der elastischen Tragelemente.
Bei diesem Aufbau unterliegen die Gitterelemente des Gitters während der Wärmebehandlung keinem thermischen Kriechen, so daß eine hohe Spannung in den Gitterelementen aufrechterhalten wird, wenn wieder der normale Temperaturzustand erreicht worden ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Gitters weist die folgenden Schritte auf:
Dehnen der Gitterelemente mit einer bestimmten Spannung auf dem Rahmen;
Befestigen von Metallelementen an jeweiligen Oberflächen der zwei elastischen Tragelemente auf Seiten, die den Gitterelementen gegenüberstehen, wobei die Metallelemente einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als die elastischen Tragelemente; und
Durchführen einer Wärmebehandlung, bei der die die Gitterelemente durch die elastischen Tragelemente und die Tragstäbe beaufschlagende Spannung vermindert wird. Dadurch wird das thermische Kriechen der Gitterelemente vermieden, so daß ein sehr funktionstüchtiges Gitter herstellbar ist, in dem die hohe Vorspannung in den Gitterelementen aufrechterhalten werden kann.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren beschrieben. Weitere Variationen und Modifikationen sind denkbar, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines beispielhaften Gitters gemäß der Erfindung;
Fig, 2 zeigt eine Seitenansicht mit der Erfindung;
Fig. 3 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der thermischen Kriechrate und der thermischen Dehnungsrate eines metallischen Gitterelementes erläutert; und
Fig. 4 zeigt eine Perspektivansicht eines bekannten Gitters.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Gitter und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben.
Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Gitter mit der Erfindung. wobei ein Rahmen 5 ungefähr dem des in Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen bekannten Beispiels entspricht. Der Rahmen 5 weist ein Paar von mit einem bestimmten Abstand parallel zueinander angeordneten Tragstäben 1, 2 auf. Ein Paar von elastischen U-förmigen Tragelementen 3, 4 ist zwischen den Enden der Tragstäbe 1, 2 befestigt. Eine Mehrzahl von bandförmigen Gitterelementen 6 ist auf eine bestimmte Spannung gedehnt und dann an einer Oberfläche 5a des Rahmens 5 mit einem bestimmten Abstand zwischen den Gitterelementen befestigt, um den Zwischenraum zwischen den Tragstäben 1, 2 zu überbrücken.
Bei dieser Ausführungsform sind Metallelemente 9 mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem der elastischen Tragelemente 3, 4 durch Schweißen oder andere geeignete yerfahren an den der Seite, an der die Gitterelemente 6 befestigt sind, gegenüberliegenden, rückwärtigen Oberflächen der den Rahmen 5 bildenden, elastischen Tragelemente 3, 4 befestigt.
Die bei dieser Ausführungsform an den elastischen Tragelementen 3, 4 befestigten Metallelemente 9 bestehen aus einem rostfreien Stahl mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 20 x 10&supmin;&sup6;, der größer ist als der Koeffizient der elastischen Tragelemente 3, 4 im Bereich von 10 x 10&supmin;&sup6; bis 12 x 10&supmin;&sup6;. Es sei darauf hingewiesen, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallelemente 9 nicht nur auf den oben beschriebenen Beispielswert beschränkt ist, sondern daß auch zufriedenstellende Ergebnisse erreicht werden können, wenn der Koeffizient im Bereich von 15 x 10&supmin;&sup6; bis 50 x 10&supmin;&sup6; liegt. Wie oben beschrieben, werden darüber hinaus Gitterelemente 6 mit einer gewünschten Spannung auf den Rahmen 5 gespannt. Nachdem die Metallelemente 9 an den jeweiligen Oberflächen 11 der beiden elastischen Tragelemente 3, 4 angebracht worden sind, wird ein Schwärzungsprozeß bei einer Hochtemperatur von 450 bis 470 ºC durchgeführt, um das gewünschte Gitter zu erzeugen.
Bei dem Gitter 10 mit diesem Aufbau werden die elastischen Tragelemente 3, 4 prinzipiell während des Schwärzungsvorgangs durch die Wärmebehandlung verformt, so daß sie eine Krümmung einnehmen. Die Krümmung verläuft derart, daß die Gitterlemente 6 gelöst werden, was durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 2 dargestellt wird. Dies liegt an dem Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der elastischen Tragelemente 3, 4 und des Metallelements 9, was zu der Spannungsverminderung in den Gitterelementen 6 führt, wodurch das thermische Kriechen der Gitterelemente 6 vermindert wird.
Fig. 3 zeigt graphisch das Verhältnis zwischen der thermischen Kriechrate und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metallelements 9, wobei die thermische Krlechrate relativ zu der durch die Wärmebehandlung verminderte Spannung in den Gitterelementen 6 in Prozent (%) definiert ist. Bei dieser graphischen Darstellung kennzeichnen die Kurven (I), (II), (III) und (IV) die Werte, die jeweils bei einer 34-Zoll-Röhre, einer 29-Zoll-Röhre, einer 25-Zoll-Röhre und einer 14-Zoll-Röhre erhalten werden. Die Punkte (a), (b), (c) und (d) zeigen jeweils Kriechraten eines bekannten Gitters ohne Metallelement 9 in einer Kathodenstrahlröhre.
Wie sich in Fig. 3 erkennen läßt, kann die thermische Kriechrate in den Gittern 10, in denen die Metallelemente 9 mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten an den rückwärtigen Oberflächen 11 der elastischen Tragelemente 3, 4 gegenüber von der Gitterelementtragseite angebracht sind, im Vergleich zu der Rate bei bekannten Gittern ohne ein Metallelement 9 beträchtlich vermindert werden.
Wenn demensprechend das Gitter 10 nach dem Schwärzungsprozeß einen normalen Zustand erreicht, wird die hohe Spannung in den Gitterelementen 6 aufrechterhalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Gitter 10 wird das Phänomen des thermischen Kriechens durch Wärmeeinwirkung auch während des Versiegelungsprozesses zum Befestigen einer Platte und eines Trichters durch Glasschmelze vermindert.
Dementsprechend werden nach Fertigstellung eines Fernsehgeräts mit dieser Kathodenstrahlröhre die Gitterelemente 6 bei einem üblichen Fernsehlautstärkepegel nicht vibrieren, so daß eine Blldausgabe mit hoher Qualität und minimierten Störungen erreicht werden kann.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Metallelemente 9 mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem der elastischen Tragelemente 3, 4 des Rahmens 5 sicher befestigt, wenn unter der Bedingung, daß die in den Gitterelementen 6 wirkende Spannung durch Ausnützen des Unterschieds zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der elastischen Tragelemente 3, 4 und der Metallelemente 9 vermindert wird, ein Schwärzungsprozeß durchgeführt wird. Das Vermindern der thermischen Kriechrate kann auch durch ein anderes Verfahren erreicht werden, bei dem Druck auf das Paar von Tragstäben 1, 2 des Rahmens 5 durch eine mechanische Einrichtung ohne Verbindung der Metallelemente 9 einwirkt und ein Schwärzungsprozeß durchgeführt wird, wenn die Spannung der Gitterelemente 6 wesentlich vermindert ist.
Durch das Durchführen des Schwärzungsprozesses, wenn die in den Gitterelementen 6 wirkende Spannung durch Ausnutzen der Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der elastischen Tragelemente 3, 4 und der Metallelemente 9 oder durch mechanisches Biegen des Rahmens 5 vermindert wird, kann das thermische Kriechen der Gitterelemente 6 unterdrückt werden, um ein Gitter 10 mit zufriedenstellenden Eigenschaften herzustellen, bei dem die Hochspannung in den Gitterelementen 6 aufrechterhalten wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Gitter sind Metallelemente mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem eines Paars von elastischen Tragelementen eines Rahmens an der rückwärtigen Oberfläche der elastischen Tragelemente auf der Seite gegenüber von der Seite, an der die Gitterelemente befestigt sind, angebracht, so daß das thermische Kriechen der Gitterelemente während eines Schwärzungsprozesses und während der Wärmeeinwirkung durch einen nachfolgenden Glasschmelze-Versiegelungsprozeß einer Platte und eines Trichters vermindert werden kann, wodurch die Spannung der Gitterelemente nach der Wärmebehandlung auf einem ausreichend hohen Pegel gehalten werden kann. Wenn die Erfindung bei einem Fernsehgerät angewendet wird, vibrieren die Gitterelemente durch üblichen Fernsehschall nicht, wodurch eine hohe Bildqualität ohne Bildstörungen erreicht wird.
Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gitters eine einen Schwärzungsprozeß aufweisende Wärmebehandlung durchgeführt, nachdem die in den Gitterelementen wirkende Spannung durch ein Paar von elastischen Tragelementen und ein Paar von Tragstäben vermindert wird, wodurch das thermische Kriechen der Gitterelemente während der Wärmebehandlung unterdrückt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Gitter mit herausragenden Eigenschaften herzustellen, bei dem die hohe Spannung in den Gitterelementen aufrechterhalten wird.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, da Änderungen und Modifikationen möglich sind, die im Rahmen des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs liegen.

Claims

1. Gitter für eine Farbbildkathodenstrahlröhre, mit:

einem Rahmen (5) mit einem Paar von einander gegenüberstehenden Tragstäben (1, 2) und einem Paar von zwischen den Tragstäben (1, 2) befestigten elastischen Tragelementen (3, 4); und mit

einer Mehrzahl von parallelen, bandförmigen Gitterelementen (6), die unter Spannung gedehnt und an dem Rahmen (5) befestigt sind;

gekennzeichnet durch an rückwärtigen Oberflächen (11) der elastischen Tragelemente (3, 4) auf den Gitterelementen (6) gegenüberliegenden Seiten befestigte Metallelemente (9) mit einem größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als dem der elastischen Tragelemente (3, 4).

2. Gitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der elastischen Tragelemente (3, 4) in einem Bereich von 10 x 10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ bis 12 x 10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ liegt.

3. Gitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallelemente (9) in einem Bereich von 15 x 10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ bis 50 x 10&supmin;&sup6; K&supmin;¹ liegt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Gitters für eine Farbbildkathodenstrahlröhre, bei dem eine Mehrzahl von bandförmigen Gitterelementen (6) unter Spannung gedehnt und an einem Rahmen (5) befestigt ist, der aus einem Paar von einander gegenüberstehenden Tragstäben (1, 2) und einem Paar von zwischen den Tragstäben (1, 2) befestigten elastischen Tragelementen (3, 4) besteht, mit den Schritten:

Dehnen der Gitterelemente (6) mit einer bestimmten Spannung auf dem Rahmen (5);

Befestigen von Metallelementen (9) anjeweiligen Oberflächen (11) der zwei elastischen Tragelemente (3, 4) auf Seiten, die den Gitterelementen (6) gegenüberstehen, wobei die Metallelemente (9) einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als die elastischen Tragelemente (3, 4); und

Durchführen einer Wärmebehandlung, bei der die die Gitterelemente (6) durch die elastischen Tragelemente (3, 4) und die Tragstäbe (1, 2) beaufschlagende Spannung vermindert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung einen in einem Temperaturbereich von 450 bis 470 ºC durchgeführten Schwärzungsprozeß einschließt.