DE975461C

DE975461C - Electron beam tubes, in particular television picture tubes, with a tube piston made of metal

Info

Publication number: DE975461C
Application number: DES23184A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl-Ing Mueller; Ernst Dr Waldschmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-05-19
Filing date: 1951-05-19
Publication date: 1961-12-14

Description

Die Abmessungen der Elektronenstrahlröhren, insbesondere der Fernsehbildröhren, sind schon so groß geworden, daß erhebliche Schwierigkeiten in der Herstellung und Handhabung der Elektronenstrahlröhren bestehen, so daß die Formate, insbesondere die Bildformate, begrenzt sind. Die den Bildschirm tragende Glaswand ist bei den bekannten Geräten aus statischen Gründen gewölbt, weil sie den von außen auf ihr lastenden Luftdruck aushalten muß. Die gewölbte Form hat den Nachteil, daß eine verzerrungsfreie Bildwiedergabe erschwert ist.The dimensions of cathode ray tubes, especially television picture tubes, are already like that has become great that considerable difficulties in the manufacture and handling of cathode ray tubes exist, so that the formats, especially the image formats, are limited. The the The glass wall carrying the screen is arched in the known devices for static reasons, because it has to withstand the air pressure exerted on it from outside. The domed shape has the disadvantage that a distortion-free image reproduction is difficult.

Es sind auch Elektronenstrahlröhren mit einem Leuchtschirm und einem zur Bildschirmseite hin erweiterten metallischen Kolben bekannt, der an der dem Betrachter zugewendeten Seite von einer gewölbten Glasscheibe abgeschlossen ist. Die Glasplatte ist mit dem Metallkolben dadurch vakuumdicht verbunden, daß die Glasplatte an ihrem äußeren Umfang mit einem Metallring verschmolzen ist. Um die Festigkeit der Metall-Glas-Verschmelzung zu erhöhen, ist der mit dem Glasrand in Verbindung stehende Flansch geneigt. Infolge dieser Neigung können noch Scherkräfte auftreten, welche zum Zerbrechen der gewölbten Glasscheibe beitragen. There are also cathode ray tubes with a fluorescent screen and one facing the screen extended metallic piston known, on the side facing the viewer of a domed glass panel is complete. The glass plate is vacuum-tight with the metal piston connected that the glass plate is fused to its outer periphery with a metal ring. In order to increase the strength of the metal-glass fusion, it is connected to the glass rim standing flange inclined. As a result of this tendency, shear forces can still occur, which contribute to breaking the curved glass pane.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere Fernsehbildröhre, bei der die als Leuchtschirm ausgebildete Glasplatte mit dem aus Metall bestehenden Röhrenkolben über einen mit der Glasplatte und dem Röhrenkolben vakuumdicht verschmolzenen Metallring verbundenThe invention relates to a cathode ray tube, in particular a television picture tube, in which the glass plate designed as a fluorescent screen with the tubular bulb made of metal a metal ring fused vacuum-tight to the glass plate and the tube piston

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ist, dessen Ausdehnungskoeffizient über dem des Glases liegt. Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs geschilderten Herstellungsschwierigkeiten der Bildröhre zu beseitigen und eine Anordnung zu schaffen, welche eine verzerrungsfreie Bildwiedergabe und die Anwendung größerer Bildformate ermöglicht. whose coefficient of expansion is higher than that of the glass. The object of the invention is the initially to eliminate the manufacturing difficulties of the picture tube described and an arrangement create, which enables a distortion-free image reproduction and the use of larger image formats.

Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile bei einer solchen Elektronenstrahlröhre dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß bei Verwendung einer ebenen Glasplatte der den Metallkolben und die Glasplatte verbindende Metallring mit seiner Innenfläche senkrecht zur Glasplatte angeordnet und mit dieser nur an ihrem äußeren Umfang vakuumdicht verschmolzen ist und die Glasplatte an beiden Seiten in axialer Richtung überragt.This object is achieved while avoiding the above-mentioned disadvantages in such a cathode ray tube avoided that according to the invention when using a flat glass plate of the the metal ring connecting the metal piston and the glass plate with its inner surface perpendicular to the Glass plate arranged and is fused with this vacuum-tight only on its outer circumference and the glass plate protrudes on both sides in the axial direction.

Eine derartige unter Druck des konzentrisch angeordneten Metallringes stehende dicke Glasplatte ao hält sehr hohe Drücke auch in Richtung der optischen Durchsicht selbst dann aus, wenn sie völlig plan ausgebildet ist. Wesentlich für die Herstellung solcher Fenster ist es, daß die Begrenzungswände der Glasplatte absolut starr sind und daß nacha5 gebende Schichten möglichst vermieden werden. Das wird dadurch erreicht, daß das Glas mit dem Metallring durch eine direkte Druckglasverschmelzung verbunden ist. Auf diese Weise erhält man eine hinreichend druckfeste und auch vakuumdichte Halterung für den Leuchtschirmträger.Such a thick glass plate under pressure from the concentrically arranged metal ring ao can withstand very high pressures, even in the direction of optical transparency, even if they are completely is planar. It is essential for the production of such windows that the boundary walls the glass plate are absolutely rigid and that yielding layers are avoided as far as possible. This is achieved in that the glass with the metal ring by a direct pressure glass fusion connected is. In this way, a sufficiently pressure-resistant and also vacuum-tight one is obtained Bracket for the screen holder.

Von Bedeutung für einen einwandfreien Aufbau der Elektronenstrahlröhre ist es auch, daß die von dem Metallring auf das Glas ausgeübten Druckkräfte möglichst symmetrisch verteilt sind. Um dies zu erreichen, kommen vor allem kreisrunde oder elliptische Fenster in Betracht. Ferner muß die Glasplatte eine vom Durchmesser abhängige Mindestdicke aufweisen, um Verwerfungen des Glases zu vermeiden. Bei kreisrunden Glasplatten wird die symmetrische Druckverteilung dadurch erzielt, daß der Metallring auf seinem Umfang überall gleichen Querschnitt hat. Verwendet man dagegen eine Glasplatte mit ellipsenartigem Umfang aus vier ellipsenförmigen Bogensrücken, welche die Halbachsen der Ellipse schneiden würden und sich symmetrisch beiderseits derselben erstrecken und durch stärker gekrümmte Bogenstücke miteinander verbunden sind, so wird man zu diesem Zweck den Metallring an den ellipsenförmigen Teilen, welche gegenüber den genannten Verbindungsstücken schwächer gekrümmt sind, verstärken, damit er die gewünschte Festigkeit für die Erzeugung einer einwandfreien Druckglasverschmelzung besitzt.It is also important for a proper construction of the cathode ray tube that the The pressure forces exerted on the glass by the metal ring are distributed as symmetrically as possible. Around To achieve this, circular or elliptical windows come into consideration. Furthermore must the glass plate have a minimum thickness depending on the diameter in order to avoid warping of the Avoid glass. In the case of circular glass plates, this results in the symmetrical pressure distribution achieved that the metal ring has the same cross-section everywhere on its circumference. If you use on the other hand, a glass plate with an elliptical circumference made up of four elliptical arched backs, which would intersect the semi-axes of the ellipse and extend symmetrically on either side of the same and are connected to one another by more curved arches, one becomes this Purpose the metal ring on the elliptical parts that are opposite to the said connectors are less curved, reinforce, so that he has the desired strength for the generation possesses a perfect pressure glass fusion.

Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale ergeben sich aus den im folgenden behandelten Ausführungsbeispielen. In den Fig. 1 a und 1 b ist in der Draufsicht und im Querschnitt eine kreisrunde Glasplatte 1 dargestellt, die in einen Metallring 2 eingeschmolzen und als Bildschirm einer Elektronenbildröhre verwendet ist. Wie Fig. ib erkennen läßt, hat in diesem Fall der Metallring überall am Umfang den gleichen Querschnitt.Further features essential to the invention emerge from those dealt with below Embodiments. In Figs. 1 a and 1 b is a circular in plan view and in cross section Glass plate 1 shown, which is melted into a metal ring 2 and used as a screen Electron picture tube is used. As Fig. Ib shows, the metal ring in this case the same cross-section everywhere on the circumference.

Fig. 2 a und 2 b zeigen in der Ansicht und im Schnitt einen Bildschirm, der aus einer Glasplatte 4 ellipsenartiger Form mit entsprechend gestaltetem Metallring 5 ellipsenartiger Form besteht. Wie die Draufsicht Fig. 2 a erkennen läßt, ist zweckmäßig in diesem Fall die ellipsenartige Form an den schwächer gekrümmten Seiten verstärkt, was in der Zeichnung durch die ellipsenförmigen Bogenstücke des Metallringes angedeutet ist, welche die große Halbachse der gedachten Ellipsenform schneiden. Da bei einer solchen Formgebung die Ränder des Metallringes eine andere statische Festigkeit haben als die Mitte, wird man sie, um die unnötige und störende Höhe des Metallringes zu vermeiden, in geeigneter Weise verstärken. Ausführungsformen hierfür sind in Fig. 3 a bis 3 d dargestellt. Für die Verstärkung des Metallringes 5 ist im Fall der Fig. 3 a ein aufgeschweißter U-förmiger Metallring 6 verwendet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 b erfolgt die Verstärkung durch zwei aufgeschrumpfte Ringe 7, 8. An Stelle dieser Ringe kann man auch gemäß Fig. 3 c an den entsprechenden Stellen eine Auftragsschweißung 9, 10 anwenden. Es ist schließlich auch möglich, dem Metallring 5 die in Fig. 3 d dargestellte Querschnittsform zu geben.FIGS. 2 a and 2 b show, in a view and in section, a screen made from a glass plate 4 elliptical shape with a correspondingly designed metal ring 5 elliptical shape. As the Plan view Fig. 2a reveals, is expedient in this case, the elliptical shape of the The more weakly curved sides are reinforced, which is shown in the drawing by the elliptical arc pieces of the metal ring is indicated, which intersect the major semi-axis of the imaginary elliptical shape. With such a shape, the edges of the metal ring have a different static strength than the middle, you will have it to avoid the unnecessary and annoying height of the metal ring, amplify appropriately. Embodiments for this are shown in FIGS. 3 a to 3 d. For the reinforcement of the metal ring 5 is, in the case of FIG. 3a, a welded-on U-shaped metal ring 6 used. In the embodiment according to FIG. 3 b, the reinforcement takes place by means of two shrunk ones Rings 7, 8. Instead of these rings, one can also use the corresponding one as shown in FIG. 3 c Apply a build-up weld 9, 10. Finally, it is also possible to give the metal ring 5 the cross-sectional shape shown in FIG. 3 d admit.

Beim Einschmelzen der Glasplatte entsteht auf der Oberseite eine ideal glatte, optisch vollkommen klare Oberfläche. Die Unterseite des Glasfußes ruht beim Einschmelzprozeß auf einer mehr oder weniger rauhen Graphitunterlage. Um Schaugläser mit bester optischer Durchsicht zu bekommen, wird man daher diese Unterseite der Glasplatte nachträglich polieren. Die Glasplatte dient auf der Innenseite der Röhre als Träger einer Schicht von Leuchtsubstanzen. Aus diesem Grunde ist auf dieser Seite ein bestimmter Grad von Oberflächenrauhigkeit erwünscht. Man kann sogar wegen dieser notwendigen Rauhigkeit die Leuchtsubstanzen beim Einschmelzen der Glasplatte in den Eisenring gleichzeitig mit einsintern, indem man die Leuchtsubstanz vorher auf die beim Einschmelzen benutzte Graphitunterlage aufstreut.When the glass plate is melted down, an ideally smooth, visually perfect appearance is created on the top clear surface. The underside of the glass base rests on a more or less during the melting process less rough graphite base. In order to get sight glasses with the best optical transparency, you therefore polish this underside of the glass plate afterwards. The glass plate serves on the Inside of the tube as a carrier of a layer of luminous substances. This is why it is on this Side a certain degree of surface roughness is desired. You can even be because of this necessary roughness the luminous substances when melting the glass plate into the iron ring at the same time as sintering, by using the luminescent substance beforehand on the one during melting Scattered graphite pad.

Der mit dem Metallring umrahmte Schirm wird vakuumdicht mit der nach der Schirmseite hin erweiterten Vakuumwand der Ganzmetallröhre verbunden. Zu diesem Zweck wird man den Metallring des Schirmes an der dem Rohrsystem zugewendeten Seite so ausbilden bzw. ihn mit solchen zusätzlichen Konstruktionsteilen versehen, daß das metallische Vakuumgefäß daran angelötet oder angeschweißt werden kann. Ausführungsbeispiele hierfür sind in Fig. 4 a bis 4 c dargestellt. Fig. 4 a zeigt die vakuumdichte Verbindung des in Fig. 3 a dargestellten Metallringes 5, 6 mit der anschließenden nach der Schirmseite hin erweiterten Wand 11 der Röhre. Die Verbindung erfolgt hierbei mit Hilfe der autogenen Schweißnaht 12. Fig. 4b zeigt eine andere Ausführungsform mit einem durch Schrumpf ringe 7, 8 verstärkten Metallring 13, der nach der Elektronenstrahlquelle hin einen zylindrischen Hals 14 besitzt, auf den ein entsprechender zylindrischer Teil 15 der Vakuumwand 11 aufge-The screen framed with the metal ring is vacuum-tight with the widened to the screen side Vacuum wall connected to the all-metal tube. For this purpose one gets the metal ring of the screen on the side facing the pipe system or form it with additional ones Structural parts provided that the metallic vacuum vessel is soldered to it or can be welded. Exemplary embodiments for this are shown in FIGS. 4 a to 4 c. Fig. 4 a shows the vacuum-tight connection of the metal ring 5, 6 shown in Fig. 3a with the subsequent one wall 11 of the tube which is widened towards the screen side. The connection is made with Using the autogenous weld seam 12. Fig. 4b shows another embodiment with a through Shrink rings 7, 8 reinforced metal ring 13, which is cylindrical towards the electron beam source Has neck 14 on which a corresponding cylindrical part 15 of vacuum wall 11 is

setzt ist. In diesem Fall erfolgt die vakuumdichte Verbindung mit Hilfe der bei 16 angedeuteten Lötnaht. Eine andere Ausführungsmöglichkeit der vakuumdichten Verbindung zwischen einem ausgedrehten Metallring 17 und der Gefäßwand 11 zeigt Fig. 4c. Hierbei sind die flanschartigen Teile 18, 19 durch eine elektrische Rollennaht miteinander verschweißt. is set. In this case, the vacuum-tight connection is made with the aid of the soldered seam indicated at 16. Another option for the vacuum-tight connection between a twisted Metal ring 17 and the vessel wall 11 shows Figure 4c. Here are the flange-like parts 18, 19 welded together by an electrical roller seam.

Man kann auch den Abschluß der Elektronenstrahlröhre nach der Seite des Röhrenfußes hin nach ähnlichen Gesichtspunkten durchbilden, wie der Abschluß nach der Seite des Schirmes hin gewählt ist. Zu diesem Zweck kann man den Röhrenfuß beispielsweise in Form einer Druckglasdurchführung ausbilden. Eine Ausführungsform hierfür ist in Fig. S schematisch dargestellt. Hierin ist mit 21 der Schirm, mit 22 der ihn umfassende Metallring und mit 23 die kegelförmig erweiterte Vakuumwand der Röhre bezeichnet. Der Röhrenfuß bestehtOne can also use the end of the cathode ray tube on the side of the tubular foot according to similar points of view, as the termination on the side of the screen is chosen. The tubular foot can be used for this purpose for example in the form of a pressure glass bushing. One embodiment for this is shown in Fig. S schematically. The screen is at 21 and the metal ring surrounding it at 22 and 23 denotes the conically enlarged vacuum wall of the tube. The tubular foot consists

ao aus einem Metallrohr 24, in das ein Glaspfropfen 25 eingeschmolzen ist. Dieser Glaspfropfen umschließt eine Anzahl metallischer Durchführungsdrähte 26 und den zur Evakuierung notwendigen Pumpstutzen 27. Der Pumpstutzen wird nach beendeter Pumpbehandlung in bekannter Weise verschlossen. Das Metallrohr 24 des Röhrenfußes ist mit der Metallröhre 23 bei 28 vakuumdicht durch Schweißen oder Löten verbunden.
Die Auswahl der verwendeten metallischen Werkstoffe erfolgt nach den jeweiligen Erfordernissen. Der Ring, welcher den Bildschirm umgibt, muß sich in seinen Eigenschaften nach dem verwendeten Glas richten. Der Vakuumkörper ist bestimmt nach der Eigenschaft des Metalls hinsichtlich seiner gasaufzehrenden Wirkung oder gegebenenfalls seinen den Elektronenstrahl magnetisch beeinflussenden Kennwerten. Durch die beiden notwendigen Schweiß- oder Lötverbindungen ist man in der Lage, die Baustoffe für den Ring des Bildschirmes, den Vakuumkörper und gegebenenfalls den Röhrenfuß den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Es ist sogar möglich, gemäß dem in Fig. 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel, an den zylindrischen Teil des Vakuumgefäßes eine Glasumschmelzung 30 nach Aufschweißung eines geeigneten Ringes 29 aufzubringen. An diese Glasumschmelzung kann dann ein Glasfuß 31 in üblicher Weise angesetzt werden. Bei einer solchen Konstruktion bleibt das eigentliche Rohrsystem sichtbar, und es wird einer Hochfrequenzbehandlung während des Pumpprozesses zugänglich.ao from a metal tube 24 into which a glass plug 25 is melted. This glass plug encloses a number of metallic lead-through wires 26 and the pump nozzle 27 necessary for evacuation. The pump nozzle is closed in a known manner after the pumping treatment has ended. The metal tube 24 of the tube foot is connected to the metal tube 23 at 28 in a vacuum-tight manner by welding or soldering.
The metallic materials used are selected according to the respective requirements. The properties of the ring that surrounds the screen must depend on the glass used. The vacuum body is determined by the property of the metal in terms of its gas-absorbing effect or, if necessary, its characteristic values that magnetically influence the electron beam. The two necessary welded or soldered connections make it possible to adapt the building materials for the ring of the screen, the vacuum body and, if necessary, the tube base to the respective requirements. It is even possible, according to the exemplary embodiment shown schematically in FIG. 6, to apply a glass seal 30 to the cylindrical part of the vacuum vessel after a suitable ring 29 has been welded on. A glass base 31 can then be attached to this glass seal in the usual way. With such a construction, the actual pipe system remains visible and it becomes accessible to high-frequency treatment during the pumping process.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Cathode ray tube, especially television picture tube, in which the glass plate designed as a fluorescent screen with the one made of metal The tubular bulb is connected by a metal ring fused to the glass plate and the tubular bulb in a vacuum-tight manner, whose coefficient of expansion is above that of the glass, characterized in that at Use of a flat glass plate connecting the metal bulb and the glass plate Metal ring arranged with its inner surface perpendicular to the glass plate and with this only on its outer circumference is fused in a vacuum-tight manner and the glass plate on both sides in protrudes in the axial direction.

2. Cathode ray tube according to claim 1, characterized in that the glass plate (4) Is elliptical (Fig. 2 a and 2 b).

3. Cathode ray tube according to claim 2, characterized in that the metal ring, which encloses the elliptical glass plate (4), out of four the semi-axes of an ellipse intersecting and symmetrically to these extending elliptical shaped pieces, the are connected by more curved pieces, and that the less curved Parts of the elliptical fittings are reinforced.

4. Cathode ray tube according to claim 3, characterized in that the glass plate comprehensive metal ring has a U-shaped profile.

5. A method for manufacturing a cathode ray tube according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the luminous substance when the Glass plate is sintered into the metal ring with in the glass plate and that the luminous substance is previously sprinkled on the graphite base used for melting.

6. Cathode ray tube according to claim 1, characterized in that on that of the glass plate remote part of the metal piston the electrical conductor (26) with the help of a pressure glass seal are passed through the tubular foot (Fig. 5).

7 · cathode ray tube according to claim 6, characterized in that the pressure glass seal consists of a metal tube (24) into which a lead-through wires (26) and the glass plug (25) surrounding the pump nozzle (27) is melted down (FIG. 5).

8. cathode ray tube according to claim 1, characterized in that on that of the glass plate remote cylindrical part of the metal piston after welding on a ring (29) a glass seal (30) is applied to which a glass base (31) is attached (Fig. 6).

Considered publications:

German patent specifications No. 654753, 706381, 707994;

U.S. Patent No. 2254090;

RCA Review, March 1949, pp. 43 to 58;

Mönch: "Hochvakuumtechnik", 1950, p. 32 and 100. lao

1 sheet of drawings