DE2255208A1 - Verfahren zur herstellung eines fokussiergitters fuer eine kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

7454-72/Kö/S
RCA Docket No.: 65,196
Convention Date:
November 10, 1971

RCA Corporation, New York, N^Y., V.St.A.

Verfahren zur Herstellung eines Fokussiergitters für eine Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fokussiergitters für eine Kathodenstrahlröhre mit einem schalenförmigen Frontplattenteil, auf dessen innerer Bodenfläche ein Leuchtstoffmuster angebracht ist, sowie mit einem im Abstand von der Bodenfläche des Frontplattenteils angeordneten Drahtgitter. Farbfernsehbildröhren vom "Fokussiergitter"-Typ weisen eine derartige Anordnung auf.

Eine bekannte Art von "Fokussiergitter"-Farbbildröhren hat einen Glaskolben mit einem schalenförmigen Frontplattenteil, auf dessen Innenfläche ein Leuchtschirm angebracht ist, sowie mit einem Trichter- oder Konusteil, das an seinem weiten Ende mit dem offenen Ende des Frontplattenteils gleichachsig verschmolzen ist. Zur richtigen Fokussierung oder Ausrichtung des^ Elektronenstrahls oder der Elektronenstrahlen auf gewünschte Teile des Leuchtschirms ist innerhalb der Röhre dicht beim Leuchtschirm ein "Gitter" aus einem oder mehreren Sätzen von parallelen dünnen Drähten angebracht .

Bei der Herstellung solcher Röhren gemäß einem bekannten Ve£ fahren werden in der Stirnfläche der Seitenwand des schalenförmigen FrontpLattenteils eine Anzahl von Rillen angebracht, und der

30982 0/0793

Leuchtschirm wird auf die Innenseite des Frontplattenteils in vorbestimmter Lagebeziehung zu diesen Rillen gedruckt. In den Rillen werden dünne Drähte unter Spannung angebracht, so daß sie die Öffnung des Frontplattenteils überspannen. Dann wird das Konus teil mit der Stirnfläche der Seitenwand des Frontplattenteils verschmolzen oder zusammengefrittet, wobei die Frittverschmelzung die Rillen verschließt unddie darin befindlichen Drähte verankert.

Eine mit diesem bekannten Verfahren verbundene Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß die Rillen im Frontplattenteil vorzugsweise flach sind, damit sich eine verläßliche, hermetisch dichte Verschmelzung mit dem Konusteil ergibt, und daß während der Bewegung der Röhrenanordnung vor und während des Verschmelzens die feinen Gitterdrähte u.U. aus den Rillen verschoben werden. Dadurch wird die Ausrichtung der Gitterdrähte In bezug auf das Leuchtstoffmuster beeinträchtigt, so daß man mangelhafte Bildröhren erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil des bekannten Verfahrens zu beheben.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art 1st erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Frontplattenteil auf seiner Außenseite mit einer Drahtwendel bewickelt wird, deren Windungen das offene Ende des Frontplattenteils in vorbestimmter Lagebeziehung zum Leuchtstoffmuster auf der Dodenflache des Frontplattenteils überspannen; daß Teile der Windungen dieser Drahtwendel mit der Seitenwand des Frontplattenteils verschmolzen werdem; und daß die auf der Außenfläche des Frontplattenteils befindlichen Teile der Drahtwendel entfernt werden.

In Weiterbildung des Verfahrens wird beim Aufwickeln der Drahtwendel zwischen dieser und dem Frontplattenteil ein Hau teil, angebracht, dessen Wärmeausdehnung größer ist als dio ties Drahtes, derart, daß die Windungen der Drahtwendel während des Verschwel. /,»ins unter Spannung gehalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der ^r/eichnung im einzelnen erläutert. Fs -eigen: *

3 ü y ö 2 0 / ü 7 9 3

Figur 1 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht einer Kathodenstrahlröhre, auf die das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist ι

. Figur 2 eine teilweise weggebrochene Querschnitt^darstellung entlang der Schnittlinie 2-2 in Figur Ij

Figur 3 einen Grundriß eines Frontplattenteils, wie es bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wirdj

Figur 4 eine teilweise weggebrochene, teilweise schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Bewickeln des Frontplattenteils nach Figur 3 mit Draht; und

Figur 5 einen Grundriß der Vorrichtung nach Figur 4.

Fokussiergitter-Kathodenstrahlröhren, auf die das vorliegende Verfahren mit besonderem Nutzen anwendbar ist, sind beispielsweise aus den USA-Patentschriften 3 030 536 (vom 17.4.1962) und 2 842 6q6 (vom 8.7.1958) bekannt.

Im allgemeinen besteht, wie in Figur 1 gezeigt, eine solche Fokussiergitter- oder Linienmaskenröhre aus einem Glaskolben 10 mit einem schalenförmigen Frontplattenteil 12, einem kegelstumpfförmigen Trichter- oder Konusteil 14 und einem zylindrischen Halsteil 16. Das Frontplatten- und das Konusteil werden gleichachsig miteinander frittverschmolzen, indem z.B. die Berührungsränder der beiden Teile mit einer Glasfritte beschichtet, dann aneinander gelegt und erhitzt werden, so daß die Glasfritte schmilzt und das flüssige Glas beim weiteren Erhitzen erstarrt, so daß die Ränder miteinander verbunden oder verschmolzen werden. Das Konusteil 14 und das Halsteil l6 werden durch Erweichen und Verschmelzen der aneinanderstoßenden Glasränder miteinander verschmolzen.

Die Innenfläche 18 der Bodenwand oder Frontplatte,20 des Frontplattenteils 12 ist mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden parallelen Streifen 22 aus Leuchtstoff versehen, die in Gruppen von je drei benachbarten Streifen 22 aus j-eweils verschiedenem Leuchtstoff angeordnet sind, so daß bei Erregung der Streifen durch einen Elektronenstrahl drei verschiedene Farben emittiert werden. Die 3euchtsioffbeschichtete Innenfläche 18 des rrontplattenteils ist der "Bildschirm" der Röhre. Der Bildschirm

3 0 9 8 2 0/0793

l8 hat allgemein rechteckige Form mit einer Hauptachse 24 (Figur 2) und einer Nebenachse 26.

Innerhalb der Röhre im dichten Abstand vom Bildschirm 18 ist eine Gittermaske 30 aus einer Vielzahl von dünnen, parallel zu den Leuchtstoffstreifen 2 2 verlaufenden Drähten 32 angeordnet.

Im Konusteil 14 können verschiedene Fokuseier- und Beschleunigungselektroden untergebracht sein, und im Halsteil 16 können ein oder mehrere Elektronenstrahlsysteme untergebracht sein. Diese Baueinheiten sind bekannt und gehören nicht zum Gegenstand vorliegender Erfindung. Ebenso ist die Arbeitsweise derartiger Röhren allgemein bekannt.

Bei der Herstellung einer Linienmaskenröhre von der in Figur 1 gezeigten Art gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Frontplattenteil 12 als getrenntes Bauteil mit einem Muster von aneinanderstoßenden Leuchtstoffstreifen 22 auf der Frontplatte 18 und einer Anzahl von Rillen 42 in der Stirnfläche 44 der Seitenwand 46 des Frontplattenteils hergerichtet. Die Rillen 42 sind in zwei Gruppen 50 und 52 auf gegenüberliegenden Teilen der Seitenwand 46 angeordnet, so daß jeder Rille 42 der einen Gruppe 50 eine gegenüberliegende Rille 42 der anderen Gruppe 52 entspricht.

Die Leuchtstoffstreifen 22 können nach bekannten Druckverfahren unter Verwendung eines lichtempfindlichen Bindemittels auf dem Schirm angebracht werden, und die Gruppen 50 und 52 der Rillen können auf bekannte Weise, beispielsweise durch Ätzen, angebracht werden.

Wichtig ist, daß die Rillengruppen 50 und 52 eine genaue Lage beziehung zu den Leuchtstoffstreifen 22 haben. Eine solche genaue Lagebeziehung läßt sich beispielsweise durch Verwendung von Markierungselementen am Frontplattenteil 12, auf die sowohl die Rillen 42 als auch die Leuchtstoffstreifen 22 lagebezogen werden können, herstellen. Beispielsweise ist bei der vorliegenden Ausführungsform das Frontplattenteil 12 mit drei angeformten Einstelle nasen 54 versehen. Nach dem Formen des Frontplattenteils nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Formpressen oder Form-

309820/Ü793

■ 2265208

gießen, werden die Einstellnasen 54 beispielsweise durch Schleifen so genau zubearbeitet, daß man Markierungselemente erhält, die von Frontplattenteil zu Frontplattenteil die gleichen sind. Eine weitere Funktion der Einstellnasen 54 wird später beschrieben.

Nach dem Herrichten des Frontplattenteils 12 wird als nächstes die Gittermaske 30 dafür angefertigt, indem eine Wendel aus Feindraht 32 um und auf das Frontplattenteil gewickelt wird. Zu diesem Zweck sieht man eine schalenförmige Wickelwiege 60 (Figur 4 und 5) vor, in der das Frontplattenteil 12 so angeordnet wird, daß es mit seiner Seitenwand 46 mindestens etwas über die Seitenwand 62 der Wickelwiege vorsteht, wie gezeigt. Die Wickelwiege hat drei ihre Seitenwand 62 durchsetzende Stellschrauben 63, 64 und 65 sowie zwei an der.Innenseite der Seitenwand 62 befestigte Blattfedern 66 und 67. Wenn ein Frontplattenteil 12 in der Wickelwiege 60 angeordnet ist, wird mittels der Stellschraube 63 in Verbindung mit der Blattfeder 66 das Frontplattenteil^v12 längs der Hauptachse 68 der Wickelwiege eingestellt, während es mittels der Stellschrauben 64 und 65 in Verbindung mit der Blattfeder 67 in Richtung rechtwinklig zur Hauptachse 68 sowie in seiner Winkel orientierung innerhalb der Wickelwiege 60 eingestellt wird. Die winkellagenmäßige Orientierung des Frontplattenteils 12 relativ zur Wickelwiege €0 dienen einem noch zu erläuternden Zweck. Mit Hilfe der Stellschrauben 6.3, 64 und 65 in Verbindung mit den Blattfedern 66 und 67 wird das Frontplattenteil 12 innerhalb der Wickelwiege 60 in seiner Lage festgehalten. Außerdem können Klammern 71 zum zusätzlichen Festklemmen des Frontplattenteils 12 vorgesehen sein.

Die Wickelwiege 60 ist ferner mit zwei gleichachsigen, zugespitzten Zylinderstiften 69 versehen, mittels deren sie um ihre Hauptachse 68 gedreht werden kann.

Um das Frontplattenteil 12 mit einer Drahtwendel zu bewickeln, ordnet man die Wickelwiege 60 mit dem eingebauten Frontplafctenteil 12 zwischen Körnerspitzen einer herkömmlichen drehbankartigen Wickelmaschine (nicht gezeigt)-an, dreht die Wickelwiege 60 um

309 8 20/0793

226S208

ihre Hauptachse 68 und befestigt mit einer geeigneten KLammer 74 einen Draht 32 von einer SpnLe 70 (Figur .0 an der Wicke I wiege 60, so daß der Draht auf und um das Frontplattenteii und die WickeL-wiege gezogen wird. Mit Hilfe bekannter Einrichtungen (nicht gezeigt) wird die Spule 70 in Richtung parallel zur Drehachse der Wickelwiege vorgeschoben.

Wie in Figur 5 gezeigt, ist die Drehachse 08 der Wickelwiege 60 geringfügig gegenüber der Hauptachse 24 des FrontpLattenteils 12 versetzt oder verdreht. Dies hat den Zweck, die einzeLnen UiL-len 42 der beiden Uillengruppen 50 und 52 gegeneinander um einen Betrag zu versetzen, der gleich ist dem Vorschub der Spule 70 während der Wiegendrehung, damit die einzelnen Windungen der auf die Wiegen-Frontplattenanordnung aufgewickelten WendeL jeweils in ein Paar von einander entsprechenden UiLlcn 42 ,jeder Rillengruppe eingelegt werden. Die Wahl der Versetzung der WLegenaehse 68 gegenüber der Hauptachse 24 des Frontplattenteiis, der Drehgeschwini digkeit der WickeLwiepe 60 und der Vorschubgeschwindigkeit der Spule 70 zum richtigen Einlegen des Drahtes 32 in die aufeinanderfolgenden Paare von einander entsprechenden Rillen 42 der Rillenanordnungen 50 und 52 kann vom Fachmann auf dem Gebiet der Wendelwickeltechnik ohne weiteres getroffen werden. Außer daß sie die gegenseitige Versetzung der Frontpl atten- und Wiegenachse, wie beschrieben, ermöglichen, gestatten die Stellschrauben f\3, < >4 und 65 eine Lageeinstellung des FrontplattenteiLs 12 reLativ zur Wickelmasch ine.

Wie in Figur 4 und 5, wird als Folge des Wi ekel Vorgangs die Wiegen-Frontplattenanordnung mit einer Drahtwendel 3 2 bewickelt. Die Endwindu—ng der WendeL wird ebenfalls mit einer geeigneten Klammer (nicht gezeigt) an der Wickelwiege befestigt. Ein Grund dafür, daß der Draht 3 2 um die WickeLwiege 60 sowie um das Frontplattenteii 12 gewickelt wird, wird später erläutert.

Der Draht 32 wird vorzugsweise mit verhältnismäßig- hoher Spannung gewickelt, damit die Drahtwindungen auf der Wickelwiege 60 sowie in den Rillen 42 des FrontpLattenteiis 12 sicher festge haLten werden. So besteht wiihrend der anschließenden Weitervernr-

30 9 820/0 7 93

₇ _ 22S52Q8

beitung der Wickelwiegen-Frontplattenanordnung, z.B. während des Verschmelzens des Konusteils 14 mit dem Frontplattenteil 12, wenig Gefahr, daß der Draht 32 aus den Rillen 42 herausrutscht.

Bei .einer praktisch erprobten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Draht 32 aus korrosionsbeständigem F-tahl mit einem Durchmesser von 0,051 mm (2 Mi3.) mit 40 Windungen auf 2,54 cm (1 Zoll) unter einer Spannung von 170,1 g (6 ounces) aufgewickelt. Die Rillen 42 haben einen kreisbogenförmigen Querschnitt sowie eine Breite von 0,076 mm (3MiI) und eine Tiefe von 0,051 mm (2 Mil).

Das bewickelte Frontplattenteil 12 wird nun nach bekannten Verfahren in eine Kathodenstrahlröhre eingebaut. So wird beispiels weise auf der Stirnfläche 44 der Seitenwand 46 des Frontplattenteils sowie auf dem daraufpassenden Rand des Konusteils 14 eine Schicht aus Glasfritte angebracht, wonach das Konusteil I4 und das Frontplattenteil 12 in gleichachsiger Lagebeziehung gegeneinandergedrückt und die aufeinanderstoßenden Ränder der beiden Teile erhitzt werden, so daß die Glasfritte erweicht und sich eine Frittverschmelzung der Berührungsränder ergibt. Beim Verschmelzen kann das Konusteil 14 mit nach oben gewandtem offenen großen Ende auf einem geeigneten Träger eines Fördersystems angeordnet werden, während die Wickelwiegen-Frontplattenanordnung im Träger mit nach unten gewandtem offenen Ende des Frontplatteiiteils 12 so angeordnet wird, daß dieses offene Ende mit dem offenen Ende des Konusteils 14 in Berührung ist, wobei dann der beladene Träger zwecks Durchführung des Verschmelzens durch einen Ofen gefördert wird. Die Verwendung solcher Förderanlagen und Öfen ist in der Herstellungstechnik für Kathodenstrahlröhren bekannt.

Während des Verschmelzens des Konusteils mit dem Frontplatten teil fließt die Glasfritte in die Rillen 42, die dadurch mit den darin befindlichen Drähten 32 abdichtend verschmolzen vier den. Damit die Drähte 32 fest mit dem Frontplattenteil verankert werden, verwendet man vorzugsweise einen Draht 32, der durch die Glasfritte benetzt wird. Die Verwendung von Glasfritte zum Verschmelzen von Kolbenteilen von Kathodenstrahlröhren und zur Herstellung von haftenden, hermetischen Dichtverbindungen mit Metallteilen ist allgemein bekannt.

3Ü98zU/07ö3

Sodann werden die auf der Außenseite des Röhrenkolbens befindlichen Teile der Drähte 32, beispielsweise durch Wegschneiden mit einem Rasiermesser, entfernt, um das Verfahren zu vervollständigen. Die Röhre 10 kann dann aus der Wickelwiege herausgenommen werden. Gewünschtenfalls können die verschiedenen Drähte 32 zwecks Anlegen einer elektrischen Spannung elektrisch kontaktiert werden, indem man auf dem Röhrenkolben 10 längs der Verbindungsnaht zwischen Frontplattenteil 12 und Konusteil 14 eine Leiterpaste anbringt. Da die Drähte 32 nach dem Wegschneiden mindestens ein kleines Stück aus dem Kolben vorstehen, werden sie von der Leiterpaste kontaktiert.

Während des Erhitzens zum Verschmelzen des Frontplattenteils 12 mit dem Konusteil 14 wird notwendigerweise der Draht 32 der Wendel auf dem Frontplattenteil und der Wickelwiege erwärmt. Dies hat eine Wärmeausdehnung des Drahtes zur Folge und würde, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen würden, zu einer Verringerung der Spannung der Wendelwindungen führen. Indem man jedoch eine Wickel^ wiege aus einem Material wie Aluminium verwendet, dessen Wärmeausdehnung größer ist als die des Drahtes 32, erreicht man, daß die Wickelwiege sich stärker ausdehnt als die Drahtwindungen, so daß die Spannung der Windungen der Wendel erhalten bleibt und die Gefahr, daß die Windungen aus den Rillen des Frontplattenteils bei dessen Verschmelzen mit dem Konusteil herausrutschen, minimal ist.

Während bei Verwendung einer Wickelwiege 60 von der gezeigten Art auf einfache Weise sowohl das Frontplattenteil 12 drehbar angeordnet werden kann als auch die Windungen der Wendel während des Erhitzens unter Spannung gehalten werden können, ist die Verwendung der speziell beschriebenen Wickelwiege 60 nicht erfindungjs wesentlich. Beispielsweise kann man, um das Frontplattenteil 12 drehbar anzuordnen, auch andere Einspannvorrichtungen mit geeigneten Backen oder dergl. verwenden. Auch kann man andersartige Dehnungsvorrichtungen verwenden, um die Wendelwindungen während der Kolbenverschmelzung unter Spannung zu halten. Beispielsweise kann man länps der Außenseite der Bodenwand 20 des Frontplattenteils zwischen den Wendelwindungen und dem Frontplattenteil eine

30 9 820/0793

getrennte Platte aus Aluminium oder dergl. anordnen. Oder man
kann an Stelle eines Wärmedehnungsteils wie der Aluminiumplatte ein Druckdehnungsteil, beispielsweise einen Ilohlzylinder, verwenden, wobei dieses Teil beim Aufwickeln der Wendel zusammengedrückt wird und sich beim Erhitzen der Wendel aus-"dehnt, so daß die Länge der Wendelwindungen sich vergrößert. Dadurch wird der beim Erhitzen der Wendel sich ergebende Spannungsverlust mindestens teilweise kompensiert.

30982U/Ü793

Claims (5)

2265208 P a t e n t a Ii s p r ii ehe

1.) Verfahren zur Herste L lung eines Fokussiergitters für eine Kathodenstrahlröhre mit einem sehn L en formieren Frontplattenteil, auf dessen innerer Podenflache ein leuchtstoff muster angebracht ist, sowie mit einem im Abstand von der nO'denfLache des Frontplattenteils angeordneten Drahtpitter, dadurch gekennze lehnet , daß das I rontpl ;> tteiiteiL (12) auf seiner Außenseite mit einer Drahtwendel. (32) bewickeLt wird, fieren Windungen das offene Ende (44) des FrontpLattenteiLs in vor bestimmter Lagebe/lehung zum Ieuchtstoffmuster (22) auf der Boden fläche (18) des Frontplattenteils überspannen; daß Teile der Windungen dieser Drahtwendel mit der Seitenwand (4O des Frontplattenteils verschmolzen werden; und daß die auf der Außenflüche des Frontplattenteils befindlichen Teile der Drahtwendel entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge ken nzeichnet, dai) beim Aufwickeln jede Windung der Drahtwendel in zwei einander gegenüberliegende Rillen (42) der Stirnfläche (44) der Seitenwand des Frontplattenteils eingelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ichnet , daß zwischen der Drahtwendel und dem Frontplattenteil ein Dehnungsteil (60) angeordnet wird, um die Windungen der Drahtwendel während des Erhit/.ens derselben unter Spannung zu halten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kathodenstrahlröhre ein offenendiges Kolbenteil aufweist, dad ii r ch gekennze ichnet , daß die Windungen der Drahtwendel mit der Seitenwand des Frontplattenteils durch Frittverschmelzen des offenen Endes des genannten Kolbenteils (14) mit der Stirnfläche der Seitenwand des Frontplattenteils verschmolzen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge ken n-

3 0 9 b L U / U 7 9 3

— IX —

zeichnet. , daß beim Aufwickeln der Drahtwendel zwischen dieser und dem Frontplattenteil ein Bauteil angeordnet wird, dessen Wärmeausdehnung größer ist als die des Drahtes, derart, daß die Windungen der Drahtwendel während des Verschmelzens unter Spannung gehalten werden.

309 82 0/0793