DE60015492T2

DE60015492T2 - Verfahren zur herstellung eines kathodestrahlrohrs

Info

Publication number: DE60015492T2
Application number: DE60015492T
Authority: DE
Inventors: Mohammed Khalil
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: DE60015492D1; EP1124764A1; EP1124764B1; KR20010088863A; WO2001012565A1; TW480542B; US6526780B1; JP2003507301A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Elektronenstrahlröhre, wobei bei diesem Verfahren eine gläserne Wiedergabeplatte formgepresst, neu erhitzt und daraufhin neu geformt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus dem US Patent 3.484.225 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird eine Glasplatte formgepresst, was meistens bei sehr hohen Temperaturen (1000°C – 1100°C) stattfindet, wonach die Platte neu erhitzt wird, so dass die Innenfläche der Platte auf Glühtemperatur ist und die Außenfläche auf eine Temperatur in der Nähe des Erweichungspunktes des Glases ist und in einem Neuformgerät neu geformt wird, wobei die Temperatur der beiden Flächen der Platte auf eine Temperatur in der Nähe der Glühtemperatur gebracht und danach ausgeglüht wird.
Auf diese Weise kann eine gläserne Frontplatte genau geformt werden. Elektronenstrahlröhren werden immer größer und schwerer. Weiterhin wird die Frontseite der Glasplatte immer flacher. Aber im Allgemeinen steigert eine Zunahme der Flachheit der Frontfläche der Frontplatte auch das Gewicht der Glasplatte, weil die Dicke der Glasplatte gesteigert werden soll um Sicherheit vor Implosion oder Explosion der Elektronenstrahlröhre zu gewährleisten.
Deswegen gib es ein großes Bedürfnis nach einer Steigerung der Stärke der Elektronenstrahlröhre und insbesondere der Glasplatte.
Die vorliegende Erfindung hat nun zur Aufgabe ein Verfahren zu schaffen, das eine Steigerung des Widerstandes der Frontplatte vor Beschädigung und/oder eine Reduktion des Gewichtes der Glasplatte ermöglicht.
Dazu weist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass vor der Neuformung die Glasplatte wieder auf eine erste Temperatur über dem Ausglühpunkt erhitzt wird und dass während der Neuformung die Temperatur der Glasplatte auf eine zweite Temperatur unterhalb der unteren Entspannungstemperatur reduziert und die Frontplatte danach nicht ausgeglüht wird.
Typischerweise liegt der Glühpunkt von Glas bei etwa 525°C bis 560°C, wobei der Erstarrungspunkt etwa 30°C – 70°C niedriger liegt. Bei dem bekannten Verfahren wird die Frontplatte bei einer Temperatur bei oder über der Entspannungstemperatur neu geformt. Nach der Formung der Glasplatte wird diese Glasplatte ausgeglüht zum Entfernen von Spannungen.
Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung findet der Neuformungsverfahrensschritt statt während die Temperatur der Glasplatte von einer ersten Temperatur über dem oberen Kühlpunkt auf eine zweite Temperatur unterhalb des unteren Kühlpunktes reduziert wird. Bei der Neuformung induziert diese Reduktion der Temperatur eine hohe Oberflächenverdichtung in die Glasplatte. Da die Glasplatte nicht gleich einem Ausglühschritt ausgesetzt wird, wie üblich, wird dieser hohe Oberflächenverdichtungszustand der Glasplatte beibehalten. Das Verfahren bietet eine Anzahl Vorteile.
Der hohe Oberflächenverdichtungszustand steigert den Widerstand der Glasplatte gegen Implosion sehr, wodurch auf diese Weise die Sicherheit der Elektronenstrahlröhre gesteigert wird und/oder wodurch eine Reduktion des Gewichtes der Glasplatte und der Elektronenstrahlröhre als Ganzes ermöglicht wird. Ein Ausglühschritt ist nicht notwendig und sogar unerwünscht, was die Herstellungskosten und die erforderliche Energie zum Herstellen der Elektronenstrahlröhre reduziert. Weiterhin hat, obschon die Glasplatte sich in einem hohen Oberflächenverdichtungszustand befindet, die Glasplatte einen relativ niedrigen Verdichtungsgrad. Während der Herstellung der Elektronenstrahlröhre wird die Glasplatte Temperatur- und thermischen Ausdehnungsschwankungen ausgesetzt. Diese thermischen Ausdehnungsschwankungen führen zu Spannungen und Verformungen der Platte, was zu einer Reduktion der Qualität des wiedergegebenen Bildes am Wiedergabeschirm der Elektronenstrahlröhre führt. Je niedriger der Verdichtungsgrad, umso weniger diese störenden Effekte auftreten. Deswegen schafft das Verfahren dadurch, dass eine Glasplatte mit einem relativ geringen Verdichtungsgrad geschaffen wird, eine verbesserte Bildqualität.
Vorzugsweise liegt die zweite Temperatur wenigstens 80°C unterhalb des unteren Kühlpunktes. Eine derartige niedrige Temperatur gewährleistet, dass der hohe Druckzustand und der niedrige Verdichtungsgrad beibehalten werden und nach der Neuformung nicht wesentlich verloren gehen. In dieser Hinsicht sei bemerkt, dass Temperaturunterschiede innerhalb der Glasplatte auftreten können, insbesondere in dem innersten Teil der Glasplatte, der auf einer höheren Temperatur liegt als die zweite Temperatur, der Temperatur an der Oberfläche der Glasplatte.
Vorzugsweise liegt die erste Temperatur um wenigstens 30°C über der oberen Kühltemperatur. Wenn die erste Temperatur niedriger ist, nimmt der Widerstand der Glasplatte gegen Neuformung zu, wodurch der Druck, erforderlich zum Neuformen, zunimmt.
Vorzugsweise wird die Reduktion der Temperatur innerhalb von 5 Minuten effektuiert. Wenn die Reduktion der Temperatur länger dauert, wird der Verdichtungsgrad der Glasplatte zunehmen und die Oberflächendruckspannungen werden abnehmen.
Vorzugweise wird der Neuformungsschritt in einer Neuformpresse durchgeführt, die auf oder unter der zweiten Temperatur gehalten wird um die Glasplatte auf die zweite Temperatur zu bringen. Die Neuformpresse wird vorzugsweise auf einer derartigen Temperatur gehalten, was weniger Energie erfordert als bei Ausführungsformen, bei denen die Temperatur der Neuformpresse schwankt.
Vorzugsweise ist die Neuformpresse mit Mitteln versehen zum Steigern der Wärmeübertragung von der Glasplatte auf die Neuformpresse. Je höher die Wärmeübertragungsrate, umso schneller die Temperatur der Glasplatte abfällt und je höhere Druckspannungen in der Glasplatte erhalten werden können.
Eine zwischen den Stempeln der Presse und der Glasplatte vorgesehene metallene Verkleidung steigert beispielsweise die Wärmeübertragung. Solche Mittel schaffen auch einen gewissen Schutz für die Formen der Neuformpresse, wodurch die Temperaturgradienten in der Kontaktschicht der Formen mit der Glasplatte reduziert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung, teilweise weg geschnitten, einer Wiedergabeanordnung mit einer Elektronenstrahlröhre,
2 eine Darstellung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
3 eine graphische Darstellung der Temperatur der Glasplatte während der jeweiligen Schritte des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
4 eine graphische Darstellung der Spannungen innerhalb der Glasplatte,
5 eine schematische Darstellung einer Neuformpresse mit Mitteln zur Steigerung der Wärmeübertragung von der Glasplatte auf die Neuformpresse.
Die Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabgerecht gezeichnet. Insbesondere sind der Deutlichkeit halber einige Abmessungen stark übertrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen womöglich die gleichen Elemente.
1 ist eine sehr schematische, weg geschnittene Darstellung einer Wiedergabeanordnung mit einer Elektronenstrahlröhre 1 mit einer Glashülle 2, die eine Wiedergabeplatte 3, einen Konus 4 und einen Hals 5 hat. Der Hals 5 bietet einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 zum Erzeugen eines oder mehrerer Elektronenstrahlen Platz. Der Elektronenstrahl wird auf eine Phosphorschicht 7 auf der Innenfläche der Wiedergabeplatte 3 fokussiert und über die Wiedergabeplatte 3 in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen mit Hilfe eines (in 1 nicht dargestellten) Ablenkspulensystems abgelenkt.
Wiedergabeanordnungen umfassen oft Elektronenstrahlröhren oder Fernsehbildröhren 1, die gänzlich aus Glas hergestellt und aus zwei oder mehr Teilen mit Glaswänden verschiedener Dicken oder mit verschiedenen Wärmeabsorptionscharakteristiken aufgebaut sind. So weist beispielsweise eine gläserne Fernsehbildröhre 1 meistens eine gläserne Wiedergabeplatte 3 und einen gläsernen Konus 4 auf, die einzeln hergestellt und danach durch Verschmelzung oder durch Verwendung einer Glasfritte vereint werden, wobei die Verbindung hermetisch abgedichtet wird. Die Wiedergabeplatte 3 derartiger Röhren wird durch eine Glaswand gebildet, deren Dicke viel größer ist als die Wandstärke der Kegelteile derartiger Röhren. Eine derartige größere Wandstärke der Wiedergabeplatte 3 gewährleistet, dass diese stark genug ist, wenn die betreffenden Röhren mit einem derartigen Schirm evakuiert werden.
2 zeigt das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt I des Verfahrens wird eine Glasmenge mit einer hohen Temperatur einer Presse mit Pressformen zugeführt, wobei die Pressformen der Form der herzustellenden Glasplatte nahezu entsprechen. Auf übliche Art und Weise wird eine Glasplatte in der Presse geformt und die Temperatur der Glasplatte fällt ab, wenn die Glasplatte der Presse entnommen wird. Die Temperatur wird danach in einem konditionierenden Ofen 22 auf eine erste Temperatur T₁ gesteigert (Verfahrensschritt II). Danach wird die Glasplatte in eine Neuformpresse eingegeben, die sich auf oder unter einer zweiten niedrigeren Temperatur T₂ befindet. Während der Neuformung der Glasplatte fällt die Temperatur der Glasplatte steil an auf T₂ oder nahe bei T₂, wenigstens was die Oberflächen anbelangt, die mit der Neuformungspresse in Berührung sind (Verfahrensschritt III). Die genannte Temperatur liegt wesentlich unterhalb der unteren Kühltemperatur (beispielsweise wenigstens um 80°C). Da die Temperatur der Glasplatte abfällt, tritt ein hoher Oberflächendruckzustand, aber ein niedriger Verdichtungsgrad in der Glasplatte auf, was zu einer größeren Stärke der Glasplatte führt. Bei einer Stärke im Vergleich zu den bisher bekannten und erforderlichen Stärken bietet dieses Verfahren die Möglichkeit, dass Glasplatten eine reduzierte Dicke haben und dass folglich die Elektronenstrahlröhren ein reduziertes Gewicht haben.
3 illustriert die Temperatur der Glasplatte während der Herstellung nach der vorliegenden Erfindung.
Die Glasplatte wird bei einer hohen Temperatur T_f, typischerweise in der Größenordnung von 1000°C – 1100°C, geformt (Schritt I). Danach kühlt die Glasplatte ab und wird auch eine erste Temperatur T_f neu erhitzt (Schritt II), wobei diese Temperatur über der oberen Kühltemperatur T_a liegt, wobei die Differenz ΔT₁ = T₁ – T_a vorzugsweise mehr als 30°C beträgt. Daraufhin wird die Glasplatte neu geformt (Schritt III), wobei während dieser Neuformung die Temperatur auf eine zweite Temperatur T₂ reduziert wird, die weit unter dem unteren Kühlpunkt T_s liegt. Die Differenz ΔT₂ = T_s – T₂ beträgt vorzugsweise mehr als 80°C. Danach wird die Glasplatte nicht geglüht, wobei die Temperatur niedrig bleibt oder wenigstens nicht wesentlich über T_s ansteigt. Die Temperatur T₂ ist die Temperatur der Außen- und Innenfläche der Glasplatte. Wenn die Glasplatte der Neuformungspresse entnommen wird, steigt durch Neuerhitzungseffekte, verursacht durch die Tatsache, dass der innerste Teil der Glasplatte noch immer eine höhere Temperatur hat, die Temperatur. Dies ist in 3 durch einen kurzzeitigen Anstieg der Temperatur nach dem Verfahrensschritt III, angegeben in 3 durch einen Buckel in der Temperaturkurve. Die Temperatur T₂ liegt soweit unter dem unteren Kühlpunkt T_s, dass das Maximum des kurzzeitigen Anstiegs der Temperatur unterhalb und vorzugsweise weit unterhalb (wenigstens um 30°C) des unteren Kühlpunktes bleibt um eine Entspannung der in dem Schritt III eingeführten hohen Oberflächenverdichtung zu vermeiden.
Die Temperatur wird in einer Zeitperiode ΔT, die vorzugsweise kürzer ist als 5 Minuten, reduziert.
4 zeigt graphisch die in die Glasplatte über die Dicke d der Glasplatte 3 eingeführte Spannung (s).
Die gezogene Linie zeigt den Spannungspegel in einer Glasplatte, wie diese mit Hilfe des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, während die gestrichelte Linie eine Glasplatte zeigt, die mit Hilfe eines herkömmlichen Verfahrens hergestellt wird. Jede Spannung unterhalb der Null-Linie ist Druck (c), und Zug (t) über der Linie. Wenn die zwei Linien miteinander verglichen werden, dürfte es einleuchten, dass das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eine viel höhere Verdichtungsspannung an oder in der Nähe von der äußeren (o) und inneren (i) Oberfläche der Glasplatte schafft. Diese Zunahme der Druckspannung wirkt im Endeffekt entgegen die Spannungen, die auftreten, wenn die Elektronenstrahlröhre evakuiert wird. Im Konzept der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass diese Druckspannung nicht freigegeben wird. Deswegen wird nach der Neuformung kein Glühschritt durchgeführt. Weiterhin gilt, je schneller die Temperatur gesenkt wird, umso höher ist die Oberflächenverdichtung.
5 zeigt schematisch eine Neuformungspresse. Die Presse umfasst einen Stößel 11 und eine Pressform 12, zwischen denen die Glasplatte 3 neu geformt wird. Der Stößel und die Pressform werden bei einem Neuformdruck F zusammengepresst, in 5 durch Pfeile schematisch angegeben. In diesem Beispiel ist eine der Pressformen mit einer Verkleidung 13 versehen um die Wärmeübertragung zu verbessern. Eine gleich Verkleidung kann zwischen der Glasplatte 3 und dem Stößel 11 vorgesehen werden. Die Presse oder wenigstens die Pressformen (Stößel und Form) werden auf einer Temperatur bei oder unter T₂ gehalten.
Es dürfte einem Fachmann einleuchten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. Die vorliegende Erfindung kann wie folgt zusammenfassend beschrieben werden.
Zur Steigerung der Stärke der Glasplatte einer Elektronenstrahlröhre wird die Temperatur der Glasplatte während der Neuformung von einer Temperatur über, vorzugsweise um wenigstens 30°C über dem oberen Kühlpunkt, auf eine Temperatur durchaus unter, vorzugsweise um wenigstens 80°C unter dem unteren Kühlpunkt reduziert. Dies verursacht eine hohe Oberflächenverdichtung in der Glasplatte, was mit einer niedrigen Verdichtungsrate einhergeht. Die Glasplatte wird danach nicht dem üblichen Glühschritt ausgesetzt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Elektronenstrahlröhre, wobei bei diesem Verfahren eine gläserne Wiedergabeplatte formgepresst, neu erhitzt und daraufhin neu geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Neuformung die Glasplatte wieder auf eine erste Temperatur über dem Ausglühpunkt erhitzt wird und dass während der Neuformung die Temperatur der Glasplatte auf eine zweite Temperatur unterhalb der unteren Entspannungstemperatur reduziert und die Frontplatte danach nicht ausgeglüht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Temperatur um wenigstens 80°C unterhalb der unteren Entspannungstemperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperatur um wenigstens 30°C über der Glühtemperatur liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktion der Temperatur innerhalb von 5 Minuten effektuiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neuformungsschritt in einer Neuformpresse durchgeführt wird, die auf oder unter der zweiten Temperatur gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neuformpresse mit Mitteln versehen ist zur Steigerung der Wärmeübertragung von der Glasplatte auf die Neuformpresse.