DE1014238B

DE1014238B - Leuchtschirm fuer Elektronenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1014238B
Application number: DEA11083D
Authority: DE
Inventors: Russel R Law
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-11-29
Filing date: 1940-11-25
Publication date: 1957-08-22

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Leuchtschirme für Kathodenstrahlröhren sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Leuchtschirme.

Bei Kathodenstrahlröhren wird die Leuchtsubstanz in Form von feinverteilten Partikelchen auf einem Teil der inneren Oberfläche des Glasgefäßes aufgebracht. Das auf dem Leuchtschirm sichtbare Bild wird dann indirekt durch die Leuchtsubstanz hindurch beobachtet. Da die Leuchtenergie oder der durch die Leuchtsubstanz erzeugte Lichtstrom gleichmäßig nach allen Richtungen hin verbreitet wird, beträgt die Leuchtausbeute ungefähr nur die Hälfte des entstehenden Lichtstromes.

Um einen Leuchtschirm für Kathodenstrahlröhren zu erhalten, bei dem die Lichtausbeute wesentlich erhöht ist, ist erfindungsgemäß die Leuchtstoffschicht mit einer lichtdurchlässigen und elektronendurchlässigen Zwischenschicht bedeckt, die mit einer elektronendurchlässigen, lichtundurchlässigen, jedoch lichtreflektierenden Metallschicht überdeckt ist. Dieser Leuchtschirm kann unabhängig von seinen Sekundär-Emissionseigenschaften an einem hohen Potential liegen.

Die Leuchtsubstanz wird mit dem elektronendurchlässigen und lichtdurchlässigen Film derartbedeckt, daß die Zwischenräume zwischen den Partikelchen an der Oberfläche der Leuchtsubstanz durch diesen Film ausgefüllt werden, so daß eine im wesentlichen gleichmäßige Oberfläche an der der Kathode zugewandten Seite des Leuchtschirmes entsteht. Auf diese gleichmäßige Oberfläche des elektronendurchlässigen und lichtdurchlässigen Filmes wird eine Metallschicht aufgebracht, welche eine genügende Dicke hat, damit das Licht reflektiert wird, welche jedoch dünn genug ist, damit die Elektronen hoher Geschwindigkeit sie durchdringen können. Bei der Herstellung dieser Leuchtschirme wird ferner ein elektrostatisches Feld zwischen Fluoreszenzschirm und Unterlage erzeugt, um ein gutes Haften der Leuchtschicht auf der Unterlage zu gewährleisten.

In der Zeichnung sind in zum Teil schematischer Weise Ausführungsbeispiele dargestellt. Die

Fig. 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre mit dem beschriebenen Leuchtschirm, während die

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Leuchtschirm stark vergrößert zeigt.

Das in der Fig. 1 dargestellte hochevakuierte, aus Glas bestehende Entladungsgefäß 1 ist mit einem Kolbenhals versehen, in dem das Elektronenstrahlerzeugungssystem angeordnet ist. Der Kolben ist durch einen durchsichtigen Wandungsteil abgeschlossen, welcher mit dem Leuchtschirm 2 bedeckt ist. Das Strahlerzeugungssystem besteht aus einer Kathode 3, einer Steuerelektrode 4, welche mit einer Batterie Leuchtschirm
für Elektronenstrahlröhren

Anmelder:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft,
Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. November 1939

Rüssel R. Law,, Wemham, Mass. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

verbunden ist, und einer ersten Anode 5, die an einem positiven Potential in Bezug zur Kathode 3 liegt. Die von der Kathode 3 emittierten Elektronen werden durch die erste Anode 5 zu einem Elektronenstrahl fokussiert, der nach Durchqueren der zweiten Anode 6, die vorzugsweise aus einem leitenden Wandbelag zwischen der ersten Anode 5 und dem Leuchtschirm 2 besteht, auf den Leuchtschirm auftreffen. Die erste Anode 5 und die zweite Anode 6 sind, durch Verbindung mit der Batterie 7 auf ein positives Potential zur Kathode 3 gebracht.

Der Elektronenstrahl kann in seiner Intensität moduliert werden, indem zwischen Kathode 3 und Steuerelektrode 4 ein Signal gelegt wird. Durch die Ablenkspulen 8 und 9 kann der Elektronenstrahl abgelenkt werden. Selbstverständlich können die Ablenkspulen gegebenenfalls durch elektrostatische Ablenkplatten ersetzt werden.-

Der Leuchtschirm ist in der Fig. 2 stark vergrößert dargestellt. Auf der durchsichtigen Wandung 10 ist eine Schicht aus einem feinverteilten Leuchtstoff 11 angebracht. Der Leuchtstoff wird mit einem elektronendurchlässigen und lichtdurchlässigen Film 12 überdeckt, während der Film 12 wiederum von einem elektronendurchlässigen, elektrisch leitenden Metallfilm 13 von genügender Dicke, um undurchlässig für Licht, aber lichtreflektierend zu sein, bedeckt wird.

Der Leuchtstoff besteht beispielsweise aus Zinksilikat oder einer Mischung von Silikaten und/oder Sulfiden. Die Wahl des Leuchtstoffes hängt von der besonderen Verwendung der Röhre, welche mit dem Leuchtstoff versehen werden soll, ab. Die Leuchtsubstanz kann, aufgespritzt, aufgestäubt oder in anderer Weise auf die Wandung 10 aufgebracht wer-

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Für höhere Geschwindigkeiten wird zweckmäßig eine größere Dicke des Schirmes gewählt, beispielsweise eine Dicke, welche einer Lichtdurchlässigkeit von lO°/o oder weniger, bezogen auf Weiß, entspricht.

Nach dem Aufbringen des Leuchtstoffes auf die Unterlage 10 wird ein dünner Film 12 von elektronendurchlässigem und lichtdurchlässigem Werkstoff von genügender Dicke auf die Leuchtsubstanz aufgebracht,

den. Das Aufbringen kann mit oder ohne Verwendung Falle, wenn die Leuchtsubstanz aus größeren Pareines flüchtigen Bindemittels erfolgen. Es hat sich als tikelchen besteht. In jedem Fall ist aber die Oberzweckmäßig erwiesen, Nitrozellulose als Bindemittel fläche des Filmes 12 glatter als die Oberfläche der zu benutzen, da dieses Bindemittel besonders vorteil- Leuchtstoffschicht. Das Aufbringen des Metallfilmes haft ist, wenn der Leuchtstoff aufgespritzt wird. Die 5 13 auf den Film 12 erfolgt vorzugsweise durch Auf-Leuchtschirme weisen im allgemeinen eine rauhe dampfen auf die glatte Oberfläche des Filmes 12. Das Oberfläche auf, und es ist fast unmöglich, einen zu verdampfende Metall wird auf einem zweiten Schirm mit einer glatten Oberfläche herzustellen. Die Heizdraht, welcher zweckmäßig neben dem mit dem Wahl der Dicke der Leuchtstoffschicht 11 hängt von Lithium-Fhiorid oder der Borsäure bedeckten Heizder Geschwindigkeit ab, mit der die Elektronen auf io draht angeordnet ist, angebracht. Es kann auch, nachden Leuchtschirm auftreffen. Da der beschriebene dem der Film 12 aufgebracht worden ist, Luft in die Leuchtschirm vorzugsweise für Hochspannungsröhren Röhre eingelassen werden, der erste Heizdraht aus benutzt werden soll, in denen die Elektronengeschwin- der Röhre entfernt und durch einen anderen Heizdigkeit durch das Potential von 30 000 Volt oder mehr draht, welcher mit dem zu verdampfenden Metall an der zweiten Anode bestimmt wird, wird der Schirm 15 überzogen ist, in die Röhre eingeführt werden. Die verhältnismäßig dick ausgebildet, so daß sämtliche Metallschicht besteht beispielsweise aus Aluminium, Elektronenenergie in Lichtenergie umgewandelt wird. Beryllium oder Magnesium. Als besonders geeignet Beispielsweise weisen die Schirme eine Dicke auf, ist Aluminium, da dieses Metall für Elektronen gut welche einer Lichtdurchlässigkeit, bezogen auf Weiß durchlässig ist, dabei aber genügend dicht ist, um von 10 bis 15% entspricht, wenn die zweite Anode an 20 lichtreflektierend zu sein. Außerdem wird durch eine Spannung von 30 000 bis 50 0000 Volt gelegt ist. Aluminium die Leuchtsubstanz nicht beschädigt. Der

ß Metallfilm 13 wird gerade so dick ausgebildet, daß er

für Licht nicht mehr durchlässig ist. Zu diesem Zweck genügt es, eine Dicke von 2,5 · 10~⁵ cm zu wählen. 25 Bei dem Aufbringen des Metallfilmes 13 ist es nicht notwendig, die Wandung durch Masken abzudecken, da es sogar wünschenswert ist, daß dieser Metallfilm einen Teil des an 10 angrenzenden Röhrenkolbens bedeckt, so daß die zweite Anode 6, welche nach Fertig-

so daß eine glatte Oberfläche des Leuchtschirmes er- 30 stellung des Leuchtschirmes auf die Wandung aufzielt wird. Die Herstellung der Zwischenschicht er- gebracht wird, in leitender Verbindung mit dem folgt vorzugsweise durch Aufdampfen des Werkstoffes
von einer dem Leuchtschirm gegenüberliegenden Stelle
aus. Beispielsweise besteht die Schicht 12 aus Lithium-Fluorid oder Borsäure, welche bei der Ausheiztempe- 35
ratur der Röhre, also bei 400 bis 500° C, beständig
bleiben. Ferner ist die Schicht gegenüber dem Bombardement von Elektronen hoher Geschwindigkeit beständig und für Elektronen durchlässig. Der zu verdampfende Werkstoff wird auf einem Heizdraht, 4° gebracht. Diese leitende Schicht bildet die zweite welcher aus einem hochschmelzenden Material, bei- Anode 6. Nachdem auch die zweite Anode 6 hergestellt spielsweise Wolfram, besteht, angebracht. Der Heizdraht wird auf die Verdampfungstemperatur des aufzudampfenden Stoffes erhitzt. Die Befestigung des
Heizkörpers innerhalb des Gefäßes 1 erfolgt, nachdem 45
die Leuchtsubstanz aufgebracht ist. Das Gefäß 1 wird
dann evakuiert und der Heizdraht erhitzt, um
Lithium-Fluorid oder Borsäure zu verdampfen.
Zweckmäßig sind geeignete Masken in dem Kolben

der Röhre angeordnet, um ein Bedampfen der Kolben- 50 daß die Leuchtstoffschicht 11 von der Wandung 10 wandung zu verhindern. Es wurde festgestellt, daß es abgelöst wird. Um dieses Ablösen zu vermeiden, wird genügt, auf dem Leuchtstoff 11 einen Film 12 aufzu- bei der Herstellung des beschriebenen Leuchtschirmes bringen, welcher eine Dicke von .ungefähr 2,5 · 10~⁵ cm eine hohe Potentialdifferenz zwischen Wandung 10 aufweist. Diese Dicke reicht aus, um die Lücken zwi- und Leuchtschirm angelegt. Durch das entstehende sehen den Leuchtstoffpartikelchen auszufüllen, wenn 55 elektrostatische Feld wird bewirkt, daß der Leuchtdiese Partikelchen eine Korngröße zwischen ¹U und schirm fester auf der Wandung 10 haftet. Vorzugs-10 Mikron haben. Die Dicke des Filmes kann herab- weise wird das elektrostatische Feld auch während gesetzt werden, wenn Partikelchen benutzt werden, des Ausheizens und während des Abkühlens des deren Korngrößen in dem unteren Bereich liegen. Sie Schirmes auf Zimmertemperatur aufrechterhalten. Zur kann erhöht werden, wenn größere Partikelchen Ver- 60 Erzeugung des elektrostatischen Feldes wird zwischen wendung finden. Der Film 12 füllt lediglich die einer scheibenförmigen Elektrode, die auf die äußere Zwischenräume zwischen den obersten Partikelchen
des Leuchtstoffes aus. Dieses ist von besonderer Bedeutung, da dann die Elektronen unbehindert durch
die Zwischenräume 14 in den unteren Schichten des 65
Leuchtstoffes hindurchtreten können. Der Film 12 füllt
also lediglich 3 bis 5% der Dicke der Leuchtstoffschicht aus. Der Film 12 hat dann eine verhältnismäßig glatte Oberfläche. Bei Verwendung von kleinen

Metallfilm 13 steht. Gegebenenfalls kann die zweite Anode 6 auch durch die auf dem Kolben aufgedampfte Metallschicht gebildet werden.

Nachdem der Leuchtschirm fertiggestellt ist, welcher aus der Leuchtschicht 11 und den Filmen 12 und 13 besteht, wird eine elektrisch leitende Schicht, beispielsweise kolloidales Graphit, auf dem Kolbenteil des Entladungsgefäßes und einem Teil des Halses anist, wird das Strahlerzeugungssystem in dem Hals der Röhre eingeschmolzen und das Entladungsgefäß 1 evakuiert.

Während der Evakuierung der Röhre ist es erforderlich, den Leuchtschirm auszuheizen, um die gesamte Anordnung zu entgasen. Da die Filme 12,13 und die Wandung 10 verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann es vorkommen,

Oberfläche des Bildschirmes 10 gelegt wird, und der zweiten Anode 6 eine hohe Spannung, beispielsweise 10 000 bis 15 000 Volt, gelegt.

Leuchtschirme, welche direkt mit einer Metallschicht bedeckt sind, zeigen nämlich ein etwas graues oder dunkles Aussehen, welches durch die Lichtabsorption der Metallschicht bedingt ist. Wenn das Metall direkt auf die Leuchtschicht aufgedampft wird,

Partikelchen wird der Film 12 glatter sein als in dem 70 durchdringt es die Zwischenräume in der Nähe der

Oberfläche der Leuchtschicht. Diese Zwischenräume sind jedoch verhältnismäßig klein, so daß die Metallschicht nicht die genügende Dicke aufweist, um reflektierend zu sein. Diese dünnen metallischen Teile lassen sowohl das Licht durch und absorbieren es, wie sie es auch reflektieren. In diesem Fall ist die Absorptionskomponente nachteilig. Wenn jedoch die kleinen Zwischenräume zwischen den Leuchtstoffpartikelchen an der Oberfläche zunächst durch den durchsichtigen Film 12 ausgefüllt werden, können die Metallteilchen der Metallschicht nicht in die Leuchtstoffschicht in der oben beschriebenen Weise eindringen. Es sind dann keine isolierten Metallkörper in der Leuchtstoffschicht vorhanden·, die den Leuchtstrom absorbieren können. Da der Film 12 nicht mit der Leuchtsubstanz vermischt ist, sondern nur oberflächlich die Zwischenräume ausfüllt, bleiben die Zwischenräume zwischen den Leuchtstoffteilchen in den unteren Schichten erhalten, so daß keine Absorption von Elektronenenergie, von der Absorption in den Leuchtstoffteilchen abgesehen, erfolgen kann. Durch den beschriebenen Leuchtschirm wird also die Schirmhelligkeit erhöht, da praktisch der gesamte Lichtstrom ausgenutzt wird. Gleichzeitig kann der Leuchtschirm auf ein hohes Potential in Bezug zur Kathode gebracht werden, unabhängig von seinen Sekundärmissionseigenschaften, da der Leuchtschirm während des Betriebes auf dem Potential der zweiten Anode bleibt.

Claims

Patentansprüche:

!.Leuchtschirm für Elektronenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht mit einer lichtdurchlässigen und elektronendurchlässigen Zwischenschicht bedeckt ist, die mit einer elektronendurchlässigen, lichtundurchlässigen, jedoch lichtreflektierenden Metallschicht überzogen ist.
2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Borsäure besteht.
3. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die· Zwischenschicht aus Lithium-Fluorid besteht.
4. Leuchtschirm nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht praktisch 5% der Dicke der Leuchtstoffschicht beträgt.
5. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Aluminium besteht.
6. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Beryllium besteht.
7. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Magnesium, besteht.
8. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirmes nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes der Leuchtscbiirmträger auf der der Leuchtstoffschicht abgewandten Seite mit einer scheibenförmigen Elektrode bedeckt und zwischen diese Elektrode und der zweiten: Anode eine Potentialdifferenz von 10 000 bis 15 000 Volt gelegt wird.

Hierzu \ Blatt Zeichnungen

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