EP0063322A1 - Masken-Rahmen-Kombination und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a mask-frame combination, as used as a selection electrode in color television tubes, and a method for its production.
- the three electron beams In a conventional color television tube, the three electron beams must hit the red, green and blue phosphor areas of the screen assigned to them exactly.
- the necessary angle-dependent assignment of the color areas to the electron beams is achieved with the so-called mask.
- the aim of the invention is to enable the economy of such manufacture by further simplifying the manufacturing process. This is achieved through an improvement in the design form that is tailored to this process simplification.
- the focus is on the so-called blackening of the mask and its support frame, which can also be called surface passivation and mainly serves to prevent corrosion of the iron sheets used and to make the surfaces reflection-free and good heat radiation. So far, the mask has been assembled with its frame after it has been blackened separately, in order to be able to largely compensate for dimensional changes due to the temperature effect of approximately 600 ° C. during blackening. After assembly by spot welding, the mask-frame combination was stabilized at approx. 450 ° C, thus reducing internal stresses in the material that were caused by the welding.
- the object of the invention is therefore to provide a simplified manufacturing process which does not have the disadvantages mentioned and to describe an improved form of construction of the mask-frame combination which is particularly suitable with regard to the new manufacturing process.
- step 15 the frame is washed and degreased.
- the blackening carried out in FIG. 16 is now carried out according to the invention together with the stabilization of the parts 1, 6 and 7 already welded to one another in FIG. 23.
- method step 17 three connecting links 7 are welded to the frame, on which the mask 1 is also fastened in 22 by spot welding. Then the joint heat treatment for blackening and simultaneous stabilization takes place in 23.
- Step 24 denotes the insertion into the glass pan 8 and the attachment of the fourth connecting member. The manufacturing process is then continued with shielding 25.
- the connecting links 7 consist of bimetallic spring holder 7a and fastening spring 7b. With the fourth fastening spring, the welding only takes place after simultaneous blackening and stabilization. All other welds can be carried out as spot welds before blackening the parts to be connected. This results in firmer welds and has the great advantage that hardly any spatter is created which could get stuck in the openings of the mask.
- a previously necessary production step of relieving the mask and frame and the expenditure of a continuous furnace can be omitted because, according to the invention, the temperature curve during blackening of the previously welded mask-frame combination is limited to a maximum temperature of 580 ° C, and the effect of this temperature on the mask only lasts until the frame is at the same temperature.
- the deformation of the mask (“collapse") and the warping of the frame are so small that they can be changed within a maximum of 0.3 mm due to the inventive design of the mask-frame combination in the range of the elastic expansion within the permissible range Limits can be included.
- the simplification and improvement of the method is thus possible through the constructive design shown in FIGS. 1 to 5, in particular the mask, and the suitable choice of its dimensions and the position of the welding points.
- the slightly curved mask 1 is intended to compensate for the expansions occurring during production and operation with minimal changes in shape and position in the elastic range to take. This is achieved by choosing A, B and C (see also Fig. 3 and Fig. 4) and with decoupling.
- the incisions 10, cutouts 11, the circumferential bead 12 and edges 13 (“aprons") used for the expansion are used here as decouplings. It is not always convenient to carry out all welds. In particular, those that are close to the corners are not always useful and may also be left out.
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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
- Die Erfindung betrifft eine Masken-Rahmen-Kombination, wie sie als Auswahlelektrode in Farbfernsehröhren verwendet wird 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 dieser 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 Bildschirmstruktur 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. Die hieraus resultierenden Bedingungen an die Konstruktionsform und Herstellung können nur duch optimale Gestaltung des Produkts und der verwendeten Fertigungstechnologie erfüllt werden, so daß zunächst auch ein vergleichsweise hoher Aufwand getragen werden muß.
- Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit einer solchen Fertigung durch weitere Vereinfachung des Herstellganges zu ermöglichen. Dies wird erreicht durch eine auf diese Prozeßvereinfachung abgestimmte Verbesserung der Konstruktionsform. Im Mittelpunkt stehen dabei die Arbeitsgänge des sogenannten Schwärzens der Maske und ihres Trägerrahmens, was auch als Oberflächenpassivierung bezeichnet werden kann und vorwiegend dazu dient, die Korrosion der verwendeten Eisenbleche zu verhindern und die Flächen reflexionsfrei und gut wärmeabstrahlend zu machen. 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 Maximaltemperatur beim Schwärzen eine hohe Nachverformung ("Zusammenfallen") der Maske auftrat.
- Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein vereinfachtes Fertigungsverfahren anzugeben, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist und eine besonders im Hinblick auf das neue Fertiqunqsverfahren geeignet verbesserte Konstruktionsform der Masken-Rahmen-Kombination zu beschreiben.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Verfahrensanspruch 4 und im Sachanspruch 1 dargestellten Maßnahmen, wozu die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen enthalten.
- Es wurde nämlich gefunden, daß die den bisherigen Fertigungsablauf hauptsächlich bestimmenden Erfordernisse für die Gestaltung des Herstellprozesses dann nicht mehr zwingend sind, wenn man erfingunsgemäß folgenden technischen Anweisungen folgt:
- Die Lage der Schweißpunkte wird, wie im Anspruch 1 angegeben, 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. Kerbunden, Aussparungen und Einsickungen erfolgen zur Entkopplung gemäß dem Wortlaut von Anspruch 1. 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 maximalte Lageänderung klein genug bleibt, wenn die gemeinsame Wärmebehandlung der Masken-Rahmen-Kombination nach dem Wortlaut des Anspruchs 4 durchgeführt wird.
- Anhand der Figuren wird die Erfindung nun beschrieben.
- Fig.l zeigt schematisch die Funktion einer Schattenmaske 1 mit öffnungen 2, durch welche Elektronenstrahlen 3 auf Leuchtstoffbereiche 4 eines Bildschirms 5 treffen.
- In Fig.2 ist die gesamte Schattenmaske 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 Fernsehröhre.
- Fig.3 gibt die Verteilung von Schweißstellen 9 entlang des Randes der Schattenmaske.
- Fig.4 zeigt, wie die Schweißstellen 9 durch Einschnitte 10 oder Ausschnitte 11 entkoppelt werden. Eine Sicke 12 dient dem Dehnungsausgleich.
- Fig.5 gibt einen Querschnitt und zeigt die Sicke 12, wie sie in der Fig.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 erfindungsgemäßen Masken-Rahmen-Fertigung dar. Die einzelnen Verfahrensschritte in Fig.6 sind durch Kästchen dargestellt.
- In 15 wird der Rahmen gewaschen und entfettet. Das in 16 vorgenommene Schwärzen ist gemäß der Erfindung 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 Glaswanne 8 und die Anbringung des vierten Verbindungsgliedes. Der Herstellprozeß wird dann mit dem Beschirmen 25 fortgesetzt.
- Die Verbindungsglieder 7 bestehen aus Bimetallfederhalter 7a und Befestigungsfeder 7b. Bei der vierten Befestigungsfeder erfolgt die Schweißung erst nach dem gleichzeitigen Schwärzen und Stabilisieren. Alle übrigen Schweißungen können als Punktschweißungen vor dem Schwärzen der zu verbindenden Teile erfolgen. 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 580° 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 erfindungsgemäße Einordnung des Fertigungsschrittes "Schwärzen-Stabiliiseren" in den Ablauf bei der Herstellung der Masken-Rahmen-Kombination zeigt Fig.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 Fig.l 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. Fig.3 und Fig.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 günstig, 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 durch die Wahl der Lage von Verbindungs- und Entkopplungsstellen die Lageänderung der Maske bei der Herstellung und auch im Betrieb so klein gehalten, daß der verbesserte und vereinfachte Ablauf bei der Herstellung von Maske und Trägerrahmen realisiert werden kann.
Claims (6)
1. Masken-Rahmen-Kombination mit einer Maske (1) aus einem die öffnungen (2) enthaltenden dünnen Blech, dessen umgebogenen Rand (13) .d einem die Maske tragenden, mit Verbindungsgliedern (7) aus Bimetal ederhaltern (7a) und Befestigungsfedern (7b) versehenen Rahmen (6) zur Verwendung als Farbauswahlelektrode in Farbfernsehröhren, deren Teile (1, 6 und 7) miteinander verschweißt, oberflächengeschwärzt und thermisch stabilisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der längeren Seite der Maske für den Abstand A zwischen der Mitte dieser Seite und der nächstgelegenen Schweißstelle (9) die Bedingung 
A ≦ 
, auf der kürzeren Seite der Maske für den Abstand B zwischen der Schweißstelle und der nächstgelegenen Ecke der Maske die Bedingung 
≤ B ≦ , 
, sowie für die Breite C des Randes (13), nahe dessen Kante (14) die Schweißstellen angebracht sind, die Bedingung C ≧ 
gilt, wobei D die Länge der Bildschirmdiagonale ist, und daß die an den Ecken der Maske befindlichen Schweißstellen beiderseits durch Entkopplungselemente (10, 11) von mechanischen Spannungen entlastet sind.
2. Masken-Rahmen-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungen als Einschnitte (10) ausgeführt sind.
3. Masken-Rahmen-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungen als Ausschnitte (11) ausgebildet sind.
4. Verfahren zur Herstellung einer Masken-Rahmen-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Teile (1, 6 und 7) miteinander verschweißt, oberflächengeschwärzt und thermisch stabilisiert sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Maske (1) und der Rahmen (6) nach ihrer Verbindung durch Punktschweißen auch mit Bimetallfederhaltern (7a) und Befestigungsfedern (7b) versehen werden und dann als Einheit aus Maske, Rahmen, Bimetallfederhaltern und Befestigungsfedern gemeinsam oberflächenbehandelt und dabei zuglich auch thermisch stabilisiert werden, wobei die Temperatureinwirkung solange erfolgt, bis Maske und Rahmen bei einer gemeinsamen Endtemperatur TE gleich heiß sind und die Aufheizung zeitlich so erfolgt, daß der maximale Temperaturunterschied zwischen Rahmen und Maske < ca. 
der gemeinsamen Endtemperatur E 500 bis 600°C, vorzugsweise 570 bis 580°C beträgt, und daß die bei dieser thermischen Stabilisierung gleichzeitig bewirkte Oberflächenbehandlung durch Gegenwart von Generatorgas als Ofenatmosphäre eine Schwärzung der Masken-Rahmen-Kombination bewirkt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch h gekennzeichnet, daß
durch Gegenwart von 2...3 % Sauerstoff eine zusätzliche Passivierung von Maske und Rahmen erfolgt.
durch Gegenwart von 2...3 % Sauerstoff eine zusätzliche Passivierung von Maske und Rahmen erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Stabilisierung und Oberflächenbehandlung die Abkühlung der Masken-Rahmen-Kombination 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 
gefallen ist, und somit das Thermobimetall der Befestigungsfedern seine Daten nicht unzulässig stark ändert.
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