DD287590A5

DD287590A5 - Farb-kathodenstrahlroehre mit einer waermeableitenden, elektronen reflektierenden beschichtung auf einer farbauswahlelektrode

Info

Publication number: DD287590A5
Application number: DD89332263A
Authority: DD
Inventors: Samuel B Deal; Donald W Bartch
Original assignee: Rca Licensing Corporation Two Indespendence Way,Us
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-02-28
Also published as: CA1312911C; EP0357256A1; CN1040704A; JPH0287445A; US4884004A; KR900003951A; CN1020220C

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Farbauswahlelektrode in der Naehe des Schirms mit einer waermeableitenden und Elektronen reflektierenden Beschichtung auf einer Oberflaeche der Farbauswahlelektrode. Erfindungsgemaesz enthaelt die Beschichtung eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewaehlt ist, die aus Wismutoxid-Kaliumsilikat und Wolfram-Kaliumsilikat besteht. Die Herstellung der Beschichtung umfaszt die Bildung einer waeszrigen Suspension der Verbindung und das Spruehen einer Vielzahl von Schichten der Verbindung auf die Oberflaeche der Farbauswahlelektrode, die der den Elektronenstrahl erzeugenden Vorrichtung gegenueberliegt. Die neue Beschichtung minimiert die lokale Erwaermung der Farbauswahlelektrode, insbesondere bei Teilen der Bildwiedergabe mit groszer Helligkeit, und zwar durch Rueckstreuung einer groszen Anzahl auftreffender Elektronen, welche andererseits eine oertliche Ausdehnung der Farbauswahlelektrode verursachen und Farbfehler erzeugen wuerden. Die Beschichtung weist auch eine Oberflaeche auf, die einen wirksamen, strahlenden Waermeuebergang liefert und kosteneffektiver als bekannte Beschichtungen ist, da sie durch Spruehen aufgetragen werden kann. Fig. 2{Farbkatodenstrahlroehre; Farbauswahlelektrode; Elektronen reflektierende Beschichtung; Waermeableitung; Wismutoxid-Kaliumsilikat; Wolfram-Kaliumsilikat; waeszrige Suspension; Spruehen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Farbauswahlelektrode für Katodenstrahlröhren, die eine wärmeableitende und Elektronen reflektierende Beschichtung auf einer dem Elektrondenstrahl erzeugenden Mittel gegenüberliegenden Oberfläche aufweist und ein Verfahren zur Herstellung der Beschichtung der Farbauswahlelektrode.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Anteil des jeweiligen Elektronenstrahls durch die Öffnungen in der Schattenmaske hindurch. Ungefähr in der Mitte der Maske fängt die Maskierungsplatte alles auf, außer etwa 189% des Strahls, d. h„ die Schattenmaske weist, wie zuvor erwähnt, einen Durchlaßgrad von etwa 18% auf. Die Elektronen, die von den verbleibenden 82% umfaßt sind, werden auf ihrem Weg zum Schirm von der Maskierungsplatte aufgefangen. Die kinetische Energie der auftreffenden Elektronen wird in Wärmeenergie umgewandelt, wobei ein Ansteigen der Schattenmaskentemperaturen zu einer Wärmeausdehnung der Maske führt. Da die Maske üblicherweise von einem Rahmen mit beträchtlicher Masse getragen wird, steigt die Temperatur der Schattenmaske während der beginnenden Erwärmung in der Mitte schneller als am Rand. Dies bewirkt, daß sich die Maske kuppeiförmig wölbt, so daß sich dor mittlere Teil in Richtung des Schirmes bewegt, während der Rand der Maske seinen Abstand zum Schirm aufrechterhält. Wenn außerdem eine große Anzahl der Elektronen auf einen örtlichen Bereich der Maske auftrifft, um eine große Bildhelligkeit hervorzurufen, tritt eint) lokalisierte Kuppelbildung oder Blasenverwölbung ein, wenn nicht genügend schnell ein Tomperatu rausgleich in der Ebene dor Schattenmaske wiederhergestellt. Sowohl die Blasenverwölbung als auch die Gesamtwö'bung der Schattenmaske führen zu Farbfehlern, und zwar infolge der Nichtüberdeckung des Elektronenstrahls mit den Phosphorelementen des Schirrrm.

Das US-Patent Nr. 3878428, das am 1 B.April 1975 von Kuzminski u,a. veröffentlicht wurdo, offenbart sine Katodenstrahlröhre mit einem 'individuell hergestellten Wärmeübergungsmuster, das wenigstens auf den gegenüberliegenden mittleren Oberflächen des Schirms und der Schattenmaske ausgebildet ist. Die heißere Maske strahlt die Wärme zu der geringeren Temperatur des Kolbens und durch diesen hindurch. Auf don mittleren Oberflächen ist eine absorptionsfähige Beschichtung ausgebildet, und im allgemeinen ist auf wenigstens einem Teii der Peripherien de Oberflächen eine Reflexionsschicht vorgesehnn.

Eine solche Beschichtungsstruktur richtet sich an das Problem der Gosamtmaskenwölbung; die Beschichtung ist jedoch zur Entgegenwirkung von Farbfehlern, die sich aus einem intensiven, Ionisierten Elektronenaufprall ergeben, welcher Blasenverwölbung bewirkt, nicht effektiv, da der strahlende Wärmeübergangsmechanisrnus, der von der Beschichtung herrührt, das Wärmegleichgewicht nicht schnell wiederherstellen kann.

Das US-F'atent Nr. 4339687, das am 13. Juli 1982 von Redington veröffentlicht wurde, offenbart eine Schicht einos Materials mit hoher Atomzahl, die beispielsweise mit Wolfram oder Gold beschichtet ist, mittels z. B. Vakuumverdampfung, Zerstäubung, Oampfabscheidung etc. auf der dem Elektronenstrahlerzeuger gegenüberliegenden Oberfläche der Schattenmaske, um den Prozentanteil der Elektronen zu erhöhen, die von der Maske zurückgestreut werden. Dies ist zur wirksamen Verringerung der Auswirkungen einer lokalisierten Wölbung oder Blacv-nverwölbung offenbart.

Die Verwendung von Gold ist natürlich wirtschaftlich nicht vertretbar, und die offenbarten Verfahren zur Abscheidung von Wolfram sind nicht kosteneffektiv oder für großformatige Röhren nicht praktikabel.

Das US-Patent Nr. 4442376, das am 10. April 1984 von Van Der Waal u.a. veröffentlicht wurde, offenbart ein Schwermetall mit einer 70 übersteigenden Atomzahl mit einem hohen Reflexionskoeffizienten für Elektronen zur Minimierung der Energieabsorption durch die Schattenmaske. Geeignete wirtschaftliche Materialien enthalten die Schwermetalle, Wolfram, Blei und Wismut sowie ihre Verbindungen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Karbiden, Sulfiden und Oxiden besteht. Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist es jedoch bekannt, daß die Verwendung von Sulfiden innerhalb des Röhrenkolbens im allgemeinen zu vermeiden ist, weil Sulfide eine schädliche Wirkung auf die Katodenemission ausüben. Karbide sind schwierig abzuscheiden und kommen daher zu den Kosten der Röhrenherstellung hinzu. In gleicher Weise bilden Oxide im allgemeinen dünne Schichten, wofür eine beträchtliche Zeit und daher zusätzliche Kosten erforderlich sind, um eine Oxidschicht mit geeigneter Dicke zur Verfügung zu stellen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Minimierung der lokalen Erwärmung der Farbauswahlelektrode, damit verbunden eino Verringerung der Gesamtwölbung und Blasenverwölbung und Verhinderung von Farbfehlern.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige elektronenreflektierende Beschichtung der Farbauswahlelektrode zu

entwickeln und umfaßt insbesondere Angaben zum Aufbau, dem Material und der Beschichtungsweise der

Farbauswahlelektrode. Erfindungsgemäß weist die Farbauswahlelektrodu eine verbesserte wärmeableitende und Elektronen reflektierende Beschichtung auf der dem Elektronenstrahl erzeugenden Vorrichtung gegenüberliegenden Oberfläche auf. Die Beschichtung

enthält eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismutoxid-Kaliumsilikat und Wolfram-Kaliumsilikatbesteht.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist die Beschichtung eine Dicke von ungefähr 5Mm auf. Das Verfahren zur Herstellung der Beschichtung umfaßt die Bildung einer wäßrigen Suspension der Verbindung und das Sprühen einer Vielzahl von Schichten der Verbindung auf die Oberfläche der Farbauswahlelektrode, die der den Elektronenstrahl

erzeugenden Vorrichtung gegenüberliegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgestaltet werden, daß das Sprühen nach der Drehung der Farbauswahlelektrodo

um 90° wiederholt wird. Die Drehung der Farbauswahlelektrode um 90° und das anschließende Sprühen kann solange wiederholtwerden, bis die Farbauswahlslektrode in ihre Ausgangslage zurückgadreht wird.

Die neuartige Beschichtung ist zur Minimierung der lokalen Erwärmung der Farbauswahlelektrode geeignet, insbesondere bei Teilen der Bildwiedergabe mit großer Helligkeit, und zwar durch Rücksteuerung einer großen Anzahl auftreffender Elektronen,

welche andererseits eine örtliche Ausdehnung der Farbauswr' !elektrode verursachen und Farbfehler erzeugen wurden. Die

Beschichtung weist auch eine Oberfläche auf, die einen wirksamen, strahlender. Wärmeübergang liefert und kostoneffektiver als

bekannte Beschichtungen ist, da sie durch Sprühen aufgetragen werden kann.

Ausführungsbeispiele In den loichnungen zeigen. Fig. 1' eine Draufsicht einer Katodenstrahlröhre, CRT, teilweise im Axialschnitt, welche die vorliegende Erfindung verkörpert; Fig. 2: eino Schnittdarstellung eines Teils einer Farbauswahlelektrode der in Figur 1 gezeigten Katodenstrahlröhre,

Die F. ,ur 1 zeigt eine rechteckige Farbkatodenstrahlröhre 10, beispielsweise eine Farbfernsehbildröhre oder eine Bildwiedergaberöhre mit einem evakuierten Glaskolben 11, der ein rechteckiges Schirmträgerpaneel 12 und einen Röhrenhals 14 umfaßt, die mittels eines rechteckigen Trichters 16 miteinander verbunden sind. Das Schirmträgerpancel 12 umfaßt einen Bildschirmträger 18 und einen peripheron Flansch oder Seitenwand 20, welche mit dem Trichter 16 an einer Glaseinschmelzstelle 21 verschmolzen ist. Auf dor Innenoberfläche des Schirmträgers 18 ist ein mosaikartiger Droifarb-Phosphorbildschirm 22 angeordnet. Der Bildschirm ist vorzugsweise ein Linienraster mit Phosphorlinien, die sich im wesentlichen senkrecht zu der rasterartigen Hochfrequenz-Zeilenabtastung der Röhre befindet (senkrecht zur Ebene der Figur 1). Der Bildschirm könnte alternativ ein Punktraster sein. Eine Multiloch-Farbauswahlelektrode oder Schattenmaske 24, die einen befestigten Rahmen 25 aufweist, ist durch herkömmliche Mittel in einem vorbestimmten Ab^tandsverhältnis an dem Bildschirm 22 entfernbar angeordnet. Innerhalb des Röhronhalses 14 ist oin Elektronenstrahlerzeuger 26 zentral angeordnet, wie dies durch die gestrichelten Linien in Figur 1 schematisch dargestellt ist, um wenigstens einen Elektronenstrahl und vorzugsweise bei Elektronenstrahlen 28 zu erzeugen und durch die Maske 24 in Richtung auf don Bildschirm 22 zu leiten. Ein Typ des Elektronenstrahlerzeuger herkömmlicher Art ist ein Inline-Bipotontial-Eloktrononstrahlerzouger mit vier Gittern, welcher beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4 620133 beschrieben ist, das am 28. Oktober 1986 von Morrol u.a. veröffentlicht wurde. Die Röhre der Figur 1 ist so konstruiert, daß ein äußeres Joch zur magnetischen Ablenkung verwendet wird, beispielsweise das Joch 30, das im Bereich der Trichter-Hals-Vorbindung befestigt ist. Bei Stromzuführung setzt das Joch 30 dio drei Elektronenstrahlen 28 den Magnetfeldern aus, welche bewirken, daß die Strahlen horizontal und vertikal in einem rechteckigen Raster über dem Schirm 22 abgetastet werden. Die Anfangsebene der Ablenkung (bei Nullablenkung) ist durch die Linie P-P in Figur 1 ungefähr in der Mitte des Joches 30 dargestellt.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, weist die Schattenmaske 24 eine Beobachtung- oder O-Seite 32 gegenüber dem Elektronenstrahlerzeuger 26, eine Umkehr- oder R-Seite 34 gegenüber dem Bildschirm 22 und eine Vielzahl von Löchern 36, die dort hindurchgehen, auf. Eine neuartige wärmeableitende und Elektronen reflektierende Beschichtung 38 überdeckt die O-Seite 32 der Maske 24. Die Beschichtung umfaßt eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismutoxid-Kaliumsilikat und Wolfram-Kaliumsilikat besteht.

Beispiel 1

An der Schattenmaske 24 und ihrem Rahmen 25, der von dem Schirmträgerpaneel 12 entfernt wird, wird der Rahmen 25 abgedeckt, um die Abscheidung der Beschichtung 38 darauf zu vermeiden. Die Maske und der Rahmen werden in einer Haltevorrichtung (nicht gezeigt) innerhalb eines Sprühstandes (auch nicht gezeigt) mit einer Absaugvorrichtung befestigt. Die O-Seite 32 der Maske ist auf eine Sprühpistole (nicht gezeigt) gerichtet. Eine Beschichtungszusammensetzung aus Wismut-(Tri)-Oxid-Kaliumsilikat wird hergestellt durch Mischen von 16,84 Gewichtsteilen (pbw.) Wismutoxid (Bi₂O₃), das von J.T. Baker, Inc., Phillipsburg, NJ, verkauft wird, 3,16 Gewichtsteilen Kaliumsilikat (KASIL 88), das von PQ Corporation, Valley Forge, PA, verkauft wird,

0,2 Gewichtsteilen Dispergiermittel (MARASPERSE CBOS-3), das von Reed Lignin Co., Rothschild, Wl, verkauft wird, und 79,8 Gewichtsteilen entionisiertem Wasser.

Die Zusammensetzung, die ein 6:1-Molverhältnis von Bi₂:Kj0 · SiO₂ aufweist, wird innerhalb von sechs Stunden in einer Kugelmühle oder einer gleichartigen Einrichtung zerkleinert und anschließend in einen Sprühbehälter (nicht gezeigt) eingebracht, welcher die Zusammensetzung kontinuierlich umrühren und in den Kreislauf zurückbringen kann, um die hohe Dichte der Feststoffteilchen in der Suspension zu erhalten. Das Sprühen wird bei 24 Rahmen (6-6-6-6) mit sechs Durchgängen pro Rahmen angewendet. Die Haltevorrichtung wird um 90° gedreht und zwar nach jedem Satz aus sechs Rahmen. Die Sprühpistole wird für einen Durchflußstrom von 50ml pro Minute eingestellt, und der Zerstäubungsdruck wird auf 50 psi (annähernd 3,45 · 10*Pa) eingestellt. Mit der Sprühpistole, die etwa 16ZoII (annähernd 40,6cm) von der Maske 24 entfernt angeordnet ist, wird eine abschließende Beschichtungsdicke von ungefähr 5μηι erreicht. Die Röhren, die unter Verwendung der neuartigen Beschichtung aus Wismut-(Tri)-Oxid-Kaliumsilikat hergestellt werden, weisen eine Verringerung sowohl der Gesamtwölbung als auch der Blasenverwölbung auf.

Eine Prüfung, die an einer 26V110⁰COTY (Combined Optimized Tube & Yoke)-Katodenstrahlröhre mit einer auf die beschriebene Weise hergestellten Schattenmaske durchgeführt wurde, zeigte eine 23%ige Verringerung der Gesamtwölbung und eine 22%igo Verringerung der Blasenverwölbung über einem rechteckigen Bereich von 4,5ZoII (annähernd 10,4cm χ 10,4cm), der von einem Elektronenstrahl bombardiert wurde.

Beispiel 2 Eine alternative Beschichtungszusammensetzung aus Wolfram-Kalium-Silikat wird hergestellt durch Mischen von

16,97 Gewichtsteilen Wolframpulvür, das von Fisher Scientific Co., Pittsburgh, PA, hergestellt wird,3,03 Gewichtsteilen Kaliumsilikat (KASIL 88), das von PQ Corporation, Valley Forge, PA, hergestellt wird,0,2 Gewichtsteilen Dispergiermittel (MARASPERSE CBOS-3), das von Reed Lignin Co., Rothschild, Wl, hergestellt wird, und79,8 Gewichtsteilen entionisiertem Wasser.

Die Zusammensetzung, die ein 16:1-Molverhältnis von WiK₂O · SiO₂ aufweist, wird gewalzt und so angewendet, wie im Beispiel 1 beschrieben, um eine Wolfram-Kaliumsilikat-Beschichtung mit einer Dicke von ungefähr 5μσι zu erhalten. Eine Prüfung, die an einem 26V110" COTY-Muster einer Katodenstrahlröhre durchgeführt wurde, zeigte eine 21%igo Verringerung

der Gesamtwölbung und eine 32%ige Verringerung der Blasenvorwölbung über einem rechteckigen Bereich von 4,5ZoII(annähernd 10,4cm χ 10,4cm).

Die Verwendung von Kaliumsilikat als Bindemittel erhöht das Haftvermögen der Beschichtungsmischungen. Das Kaliumsilikat

liefert zusätzlich höhere Konzentrationen des Atomgewichts sowohl von Wismutoxid als auch von Wolfram, als sie durchherkömmliche Verfahren andererseits verfügbar wären. Auch die Kaliumsilikat enthaltende Beschichtung weist einunregelmäßiges Oberflächenprofil auf, welche für die Getterabscheidung und für don Strahlungsübergang eine vergrößerte

Oberfläche zur Verfugung stellen. Überraschenderweise neigt das Kaliumsilikat-Bindemittol nicht dazu, die Löcher in der Schattenmaske zu blockieren, da das Bindemittel zum „Zurückziehen" (pull-back) von den Löcherkanten neigt, und zwar

während der nachfolgenden Röhrenbchandlung nach dem Sprühen und Erwärmen.

Claims

1. Farbauswahlelektrode für Katodenstrahlröhren, die eine wärmeableitende und Elektronen reflektierende Beschichtung auf einer dem Elektronenstrahl erzeugenden Mittel gegenüberliegenden Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (38) eine Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismutoxid-Kaliumsilikat und Wolfram-Kaliumsilikat besteht.

2. Farbauswahlelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (38) eine Dicke von ungefähr 5 μητι aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung einer wärmeableitenden und Elektronen reflektierenden Beschichtung für eine Farbauswahlelektrode einer Katodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch die Schritte der

(a) Bildung einer wäßrigen Lösung einer Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wismutoxid-Kaliumsilikat und Wolfram-Kalium-Silikat besteht,

(b) des Sprühens einer Vielzahl von Schichten der Verbindung auf die Oberfläche (32) der Farbauswahlelektrode (24), um die Beschichtung (38) auszubilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt der Drehung der Farbauswahlelektrode (24) um 90° nach Schritt (b) und der Wiederholung des Schrittes (b).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge der Schritte der Drehung der Farbauswahlelektrode (24) um 90° und des anschließenden Sprühens einer Vielzahl von Schichten der Verbindung auf die Oberfläche (32) solange wiederholt wird, bis die Farbauswahlelektrode (24) in ihre Ausgangsposition zurückgedreht wird.