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Title:
ANTI-IMPLOSION BAND FOR CATHODE RAY TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/098892
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns cathode ray tubes comprising an anti-implosion band (20) whereof the ends (21) and (22) are arranged edge-to-edge and secured by laser welding. Said technique enables an anti-implosion band having a substantially constant thickness around the tube front panel to be produced. The band can be made of steel comprising a carbon percentage ranging between 0.12 % and 0.18 %.

Inventors:
DE MARINO MASSIMO (IT)
SARRACCO LUIGI (IT)
MONTELEONE FLAVIO (IT)
COSMA PEDRO (IT)
Application Number:
PCT/FR2004/050271
Publication Date:
October 20, 2005
Filing Date:
June 10, 2004
Export Citation:
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Assignee:
THOMSON LICENSING SA (FR)
DE MARINO MASSIMO (IT)
SARRACCO LUIGI (IT)
MONTELEONE FLAVIO (IT)
COSMA PEDRO (IT)
International Classes:
B23K26/24; C22C38/00; H01J29/87; (IPC1-7): H01J29/87; B23K26/24; C22C38/00
Foreign References:
US20010010448A12001-08-02
EP1134297A12001-09-19
EP1098010A12001-05-09
US6364968B12002-04-02
US6140601A2000-10-31
US3314566A1967-04-18
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 23 10 February 2001 (2001-02-10)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 324 (E - 1564) 20 June 1994 (1994-06-20)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 593 (E - 1454) 28 October 1993 (1993-10-28)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 405 (E - 1122) 16 October 1991 (1991-10-16)
Attorney, Agent or Firm:
Ruellan-lemonnier, Brigitte (European Patent Operations 4, quai Alphonse Le Gallo Boulogne Cedex, FR)
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Claims:
Revendications
1. Tube à rayons cathodiques comprenant une enveloppe en verre sous vide formée d'une dalle en verre comportant une face avant 1 et une jupe périphérique 11 sensiblement perpendiculaire à ladite face d'une partie arrière 2 en forme d'entonnoir, scellée à la face avant au niveau de la jupe et d'une ceinture métallique antiimplosion (20,30) disposée tout autour de la dalle en verre et couvrant au moins partiellement ladite jupe caractérisé en ce que des extrémités (21 ,22 ;31 ,32)de ladite ceinture métallique sont solidarisées bord à bord à l'aide d'une soudure laser.
2. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisée en ce que les extrémités (31,32) sont biseautées dans leur épaisseur.
3. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisée en ce que la dalle en verre comporte une face avant 1 sensiblement plane.
4. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 caractérisé ne ce que la soudure est réalisée des deux cotés des extrémités disposées bord à bord.
5. Tubes à rayons cathodiques comprenant une enveloppe en verre sous vide formée d'une dalle en verre comportant une face avant 1 et une jupe périphérique 11 sensiblement perpendiculaire à ladite face d'une partie arrière 2 en forme d'entonnoir, scellée à la face avant au niveau de la jupe et d'une ceinture métallique antiimplosion (20,30) disposée tout autour de la dalle en verre et couvrant au moins partiellement ladite jupe caractérisé en ce que la ceinture est réalisée dans un acier comportant un pourcentage de carbone compris entre 0.12% et 0.18%.
6. Tube à rayons cathodiques selon la revendication précédente caractérisé en ce que des extrémités (21 ,22 ;31 ,32) de ladite ceinture métallique sont solidarisées bord à bord à l'aide d'une soudure laser.
7. 77 Tube à rayons cathodiques selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'acier de la ceinture est un alliage comportant du Silicium dans un pourcentage n'excédant pas 0.6%.
8. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'acier de la ceinture est un alliage comportant du Manganèse dans une quantité comprise entre 1 ,2% et 1 ,8%.
9. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'acier de la ceinture est un alliage comportant du Silicium et du .Manganèse dans une quantité satisfaisant la relation : 1.4%<Mn + Si < 2.4%.
10. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 5 caractérisé en ce que la ceinture est recouverte d'une couche métallique à base d'alumini um.
Description:
CEINTURE ANTI-IMPLOSION POUR TUBE A RAYONS CATHODIQUES

La présente invention se rapporte à un tube à rayons cathodiques et plus particulièrement au dispositif anti-implosion sous forme de ceinture métallique équipant un tel tube. Les tubes à rayons cathodiques, utilisés par exemple dans les récepteurs de télévision, sont formés d'une enveloppe en verre dans laquelle règne un vide poussé. Cette enveloppe comprend une dalle en verre composé d'une face avant entourée par une jupe sensiblement perpendiculaire à cette face avant. Sur la surface interne de la face avant sont disposés des réseaux de luminophores destinés à reproduire une image en couleurs lorsque lesdits réseaux sont excités par des faisceaux électroniques issus de canons disposés à l'intérieur du tube. De manière conventionnelle la périphérie de la dalle est entourée par une ceinture métallique, appelée ceinture anti-implosion destinée à renforcer la résistance mécanique de l'enveloppe en verre. En effet, après la mise sous vide de l'enveloppe en verre, des contraintes mécaniques s'appliquent sur la face avant et sur la jupe sous l'influence de la pression atmosphérique extérieure à l'enveloppe. Il est connu par exemple par le document US6150760 que la ceinture anti-implosion installée autour de la face avant du tube soit sous forme d'une boucle dont les extrémités libres sont solidarisées à l'aide d'une pièce métallique complémentaire disposée au-dessus de ces extrémités et soudées électriquement par point à celles-ci. Cependant ce type de liaison présente un certain nombre d'inconvénients : - il augmente le nombre de pièces nécessaires à la constitution de la ceinture. - il utilise beaucoup de matériau consommable sous forme de d'électrode de soudure à changer fréquemment - il consomme beaucoup d'énergie - il augmente localement l'épaisseur de la ceinture ce qui est nuisible pour l'insertion du tube dans le boîtier plastique qui généralement épouse au plus prés les formes du tube pour des raisons esthétiques. - la qualité de la soudure n'est pas visuellement vérifiable ce qui peut induire l'implosion du tube en cas de soudure défectueuse.

L'ensemble de ces problèmes est d'autant plus sensible que la tendance actuelle demandant à la face avant d'être sensiblement plane fait que les fabricants de téléviseurs pour bénéficier de l'aspect esthétique de ces tubes désirent pouvoir concevoir des boîtiers dans lesquels les tubes s'emboitent au plus prés. Il n'est cependant pas possible de diminuer l'épaisseur de la ceinture anti-implosion elle- même, ni l'épaisseur de la pièce disposée au- dessus des extrémités de ladite ceinture pour des raisons de résistance mécanique à la traction. L'invention apporte une solution à ces problèmes grâce à une structure de ceinture anti-implosion permettant d'obtenir une épaisseur uniforme tout autour du tube qu'elle entoure. Pour cela, le tube à rayons cathodiques selon l'invention comprend une enveloppe en verre formée : - d'une dalle en verre comportant une face avant et une jupe périphérique sensiblement perpendiculaire à ladite face d'une partie arrière en forme d'entonnoir, scellée à la face avant au niveau de la jupe et d'une ceinture métallique anti-implosion disposée tout autour de la dalle en verre et couvrant au moins partiellement ladite jupe caractérisé en ce que les extrémités de ladite ceinture métallique sont solidarisées bord à bord à l'aide d'une soudure laser. L'invention sera mieux comprise ainsi que ses différents avantages à l'aide de la description ci-après et des dessins parmi lesquels : la figure 1 montre un tube à rayon cathodiques selon l'état de la technique. - La figure 2 Illustre un mode de réalisation d'un tube à rayon cathodique comportant une ceinture anti-implosion selon l'invention La figure 3 illustre un deuxième mode de réalisation d'une ceinture selon l'invention.

La figure 1 illustre un mode de réalisation d'un tube à rayons cathodiques selon l'état de la technique. Comme indiqué sur la figure, le tube comprend une dalle 1 formant avec la partie arrière en forme d'entonnoir 2 une enveloppe en verre mise sous vide. La dalle et la partie évasée arrière sont solidarisées l'une à l'autre à l'aide d'un cordon de verre fritte F. La dalle est de forme sensiblement rectangulaire délimitée par une paire de cotés longs horizontaux et une pai re de cotés courts verticaux. La dalle est composée d'une face avant dél imité par une jupe 11 perpendiculaire à ladite face. A l'intérieur du col cylindrique 3, situé à l'extrémité de la partie en entonnoir 2, est disposé un canon à électrons 5 émettant au moins un faisceau d'électrons en direction d'un écran disposé sur la surface interne de la face avant 1. L'écran est constitué par des réseaux de luminophores destinés à reproduire une image sous l'impact d'un faisceau d'électrons. Un dispositif de déflection électromagnétique est disposé sur la partie arrière du tube et dévie le ou les faisceaux électroniques afin que soit balayée toute la surface de l'écran. Lorsque le tube est de type à reproduire une image en couleurs, le canon à électrons émet trois faisceaux d'électrons, chaque faisceau étant destiné à reproduire une couleur primaire : rouge, vert, bleu. Une ceinture anti-implosion 10 est disposée sur la jupe 11 de la dalle, jupe disposée entre la face avant et Ia zone de scellement avec la partie arrière 2. La ceinture comporte dans les coins du tube des oreilles 14 permettant la fixation du tube à l'intérieur d'un boîtier, généralement réalisé en matériaux plastiques. La ceinture est disposée autour du tube de la manière suivante : la ceinture est dans un premier temps chauffée à haute température pour augmenter son périmètre la ceinture chauffée est disposée autour du tube et en refroidissant la diminution de son périmètre met l'avant du tube en compression mécanique. La ceinture est en général composée à partir d'une bande métallique pliée 10 dont les extrémités sont solidarisée par une plaque 17 réalisée dans un matériau ayant une forte résistance mécanique ou une épaisseur importante, ceci afin de pouvoir résister aux fortes forces de traction s'exerçant sur ces extrémités lorsque la ceinture disposée sur le tube est revenue à la température ambiante. La soudure est une soudure résistive par points comme illustré par la figure 1. Des expériences menées en disposant bord à bord les extrémités de la ceinture et en soudant ces extrémités par apport de matière n'ont pas apporté satisfaction, la soudure résultante ne supportant pas les forces de traction nécessaires pour assurer la contrainte mécanique nominale que doit exercer la ceinture sur le tube. Selon l'invention l'utilisation d'un laser pour assurer la soudure bord à bord des extrémités de la ceinture permet sans ajout de matière d'obtenir la résistance mécanique aux dites forces de traction. Selon un mode de réalisation de l'invention, illustré par la figure 2, les extrémités 21 et 22 de la ceinture 20, coupées à angle droit, sont mises en contact bord à bord puis à l'aide d'un faisceaux laser tout le long des bords en contact. De manière préférentielle, la soudure s'effectue des deux cotés opposées de la ceinture : du coté destiné à venir au contact du tube et du coté opposé à celui-ci. La soudure laser permet d'obtenir dans la zone soudée la même résistance à la traction qu'une portion de ceinture sans soudure du fait que la soudure par laser permet de contrôler précisément l'énergie amenée sur les zones à souder et d'obtenir ainsi au niveau de la soudure une parfaite cohésion de la matière. Dans un mode de réalisation alternatif, illustré par la figure 3, les extrémités 31 et 32 de la ceinture 30 sont biseautées dans leur épaisseur de manière à ce qu'une extrémité vien ne au-dessus de l'autre extrémité, cette structure permettant d'améliorer la structure de la zone soudée en terme d'homogénéité de la matière. Alors qu'il était impossible de vérifier la qualité de la soudure par résistance électrique selon l'état de la technique, la soudure par laser peut être inspectée visuellement, inspection qui peut être automatisée par exemple à l'aide d'une caméra vidéo sur la chaîne de fabrication. Par ailleurs la soudure par laser est plus économique en énergie et elle permet d'obtenir une diminution du temps de fabrication du tube équipé d'une telle ceinture. En effet le temps de refroidissement d'une telle ceinture est plus faible que celui des ceinture selon l'état de la technique du fait de la moindre quantité de matière utilisée pour réaliser ladite ceinture. Les modes de réalisation décrits précédemment ne sont pas limitatifs. La ceinture anti-implosion peut par exemple être réalisée à partir de deux moitiés métalliques distinctes, les extrémités de ces deux moitiés étant soudées deux par deux par soudure laser. La ceinture peut être réalisée dans un acier standard ou dans un acier spécial comportant un pourcentage de carbone plus élevé. Un acier standard utilisé pour la réalisation de ceinture anti¬ implosion est caractérisé par un pourcentage de carbone n'excédant pas 0.1 % en composition, 1.2% en Magnésium et 0.18% en Silicium. Divers aciers ont été expérimentés en vue d'obtenir une ceinture anti-implosion qui nécessite l' usage de moins de matière afin d'obtenir une ceinture plus économiqu e à fabriquer et qui présente la résistance mécanique nécessaire pour cet usage. L'expérience a montré qu'en utilisant des aciers dont le pourcentage de carbone était compris entre 0.12 et 0.18, il était possible de fabriquer des ceintures anti-implosion économiques, plus légères grâce à l'utilisation de moins de matière et présentant de bonnes caractéristiques mécaniques en terme de résistance à l'effort et de limite d'élasticité, l'acier comportant cette quantité de carbone ne présentant pas un surcoût important. La composition du matériau a été optimisée pour obtenir les meilleures caractéristiques mécaniques, par l'ajout en faible quantité de matériaux comme le Silicium et/ou le manganèse. Il est connu que le pourcentage de Silicium participe à l'ajustement du niveau de résistance de l'acier par un durcissement de celui- ci. Cependant afin de garder une limite d'élasticité convenable de la ceinture anti-implosion il est préférable d'utiliser pour cet usage un acier comportant une quantité de Silicium n'excédant 0.6%. L'expérience montre également que lorsque l'acier comporte plus de 0.15% de carbone il tend à perdre ses capacités au soudage ; il est alors nécessaire de rajouter du Manganèse pour retrouver ces capacités et en particulier faciliter la soudure par laser des extrémités d'une bande anti- implosion fabriquée dans ce matériau. Différents aciers au manganèse ont été utilisés dans le cadre de l'invention ; les meilleurs résultats expérimentaux en terme de résistance mécanique et limite d'élasticité ont pu être obtenus avec une quantité de manganèse comprise entre 1 ,2% et 1 ,8%. Dans cette gamme, la soudure par laser est mécaniquement résistante aux efforts importants demandés quand la ceinture est installée sur le tube. Le manganèse et le silicium peuvent être avantageusement combinés pour favoriser les capacités au soudage de l'acier considéré et pour durcir celui-ci. Dans le cadre d'un acier destiné à la fabrication de ceinture anti-implosion les pourcentages de manganèse et de silicium sont avantageusement choisis de manière à ce que la composition matière suivante soit satisfaite:

- 1.4%<Mn + Si < 2.4%

Dans un mode de réalisation de l'invention, particulièrement avantageux, la ceinture anti-implosion a été réalisées dans un acier dont la composition chimique indicative est la suivante :

Par comparaison avec un acier communément utilisé pour réaliser les ceintures anti-implosion, et dont la composition chimique est définie par :

l'acier choisi dans le cadre de l'invention présente une plus grande résistance à la traction ( 600MPa contre 340 MPa) et une limite élastique comprise entre 360 et 450 MPa contre environ 350 MPa pour l'acier communément utilisé. Les ceintures anti-implosion utilisant un acier comme prescrit par l'invention peuvent être réalisées par soudure au laser de leurs extrémités ou comme dans l'état de la technique, par soudure par points de pièces additionnelles. Avantageusement, la ceinture peut être recouverte d'une couche métallique anti-corrosion principalement à base d'aluminium. Cette couche peut également avantageusement comprendre au moins 5% de silicium pour améliorer sa dureté et donc sa tenue lors des étapes de mise en place d'abord autour du tube et dans un deuxième temps dans le boîtier du téléviseur équipé d'un tel tube.