DE1130937B

DE1130937B - Aus Glas bestehende Lochmaske fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1130937B
Application number: DEC16352A
Authority: DE
Inventors: John Lewis Sheldon Corning
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1957-02-25
Filing date: 1958-02-22
Publication date: 1962-06-07
Also published as: GB837657A; US2942130A; BE565081A; NL225221A; FR1200215A; CH347226A

Description

INTERNAT. KL. HOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

C 16352 Vmc/21g

ANMELDETAG: 22. F E B RU AR 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 7. JUNI 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lochmaske für Kathodenstahlröhren, aus einer dünnen Glasscheibe mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßigen Löchern besteht und die auf der dem Elektronenstrahlerzeugungssystem zugekehrten Seite mit einem die Löcher frei lassenden Metallüberzug versehen ist.

Bei bestimmten Farbfernsehsystemen ist eine Lochmaske angeordnet, die sich quer zur Elektrobahn zwischen den Kathodenstrahlerzeugern und dem Leuchtschirm erstreckt (USA.-Patentschrift 2 625 734).

Die Löcher solcher Lochmasken sind sehr klein und einander eng benachbart und müssen so hergestellt sein, daß ein klares, wohl definiertes Bild entsteht. So erfordern z. B. übliche Masken Löcher von ¹U mm Durchmesser in gleichmäßigem Abstand von 0,7 mm von Mitte zu Mitte bei einer Maskendicke von 1,4 mm, wobei die Lochabmessungen in einem Toleranzbereich von +0,02 mm liegen müssen. Man erkennt daraus leicht die bei der Herstellung und Bearbeitung solcher Masken auftretenden Schwierigkeiten. Darüber hinaus ist es häufig notwendig, diesen Masken eine bestimmte Krümmung zu geben.

Es sind bereits geätzte Metallmasken bekannt, jedoch erfordert ihre Anwendung sehr große Sorgfalt, um ein Verwerfen, ein Verbiegen oder andere physikalische Schädigungen während der Herstellung und des anschließenden Einbaus zu vermeiden. Man hat auch bereits erkannt, daß aus einem keramischen Material, beispielsweise Glas, zusammengesetzte Masken sehr wünschenswert wären, jedoch war bis zur Entwicklung chemischer Verfahren zur Bearbeitung von Glas (wie sie beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 628160 beschrieben sind) kein zufriedenstellendes Herstellungsverfahren für solche Masken bekannt. Es wurde natürlich angenommen, daß, falls man Masken aus Glas oder einem anderen keramischen Material zufriedenstellend herstellen könnte, ihre Verwendung in einer Röhre kein besonderes Problem bilden würde, da ja Glas auch beim Aufbau der Bildröhre selbst Verwendung findet und andere keramische Substanzen in Elektronenröhren weitgehendst benutzt werden.

Nachdem einmal Glasmasken nach dem obenerwähnten Verfahren hergestellt worden waren, wurde ganz unerwartet gefunden, daß unter Verwendung solcher Masken aufgebaute Röhren schon kurze Zeit nach dem ersten Probelauf ausfielen. Ausgedehnte Untersuchungen der Ursachen dieser Röhrenfehler zeigten, daß die Fehler auf die Kathode desKathodenstrahlerzeugers während des Betriebes auftretende Aus Glas bestehende Lochmaske für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

Corning Glass Works, Corning, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 25. Februar 1957 (Nr. 642 074)

John Lewis Sheldon Corning, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Gasionen zurückgehen und daß diese Gasionen von der Glasmaske herkommen.

Diese Fehler werden vermieden, wenn erfindungsgemäß die Dicke des Metallüberzuges auf der Lochmaske so groß ist, daß der Metallüberzug die während des Röhrenbetriebes auf ihn auftreffenden Elektronen absorbiert.

Die beschriebene Anordnung soll im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1. einen schematischen Schnitt durch eine Kathodenstrahlröhre und in

Fig. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Lochmaske.

Man erhält zufriedenstellend arbeitende Glaslochmasken, indem man die Elektronenauftrefffläche einer chemisch gelochten Glaslochmaske mit einem Überzug versieht, der aus einer Metallschicht besteht,

209 60S/295

die so dick ist, daß diese Schicht die Glasscheibe durch Absorption der während des Röhrenbetriebes ausgesendeten und auf das Metall auftreffenden Elektronen schützt. Unter »Elektronenauftrefffläche« soll die Glasfläche verstanden werden, die dem Kathodenstrahlerzeuger und damit dem von diesem ausgesendeten Elektronenstrahl ausgesetzt ist.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kathodenstrahlröhre trägt das Bezugszeichen 10 und besitzt einen Kathodenstrahlerzeuger 12 innerhalb des Röhrenhalses 14 sowie einen Bildschirm 16 mit einem fluoreszierenden Überzug 18 auf der Innenfläche der durchsichtigen, den anderen, erweiterten Abschluß der Röhre bildenden Bildschirmscheibe 20. Der fluoreszierende Überzug wird in an sich bekannter Weise je nach dem Verwendungszweck in Punkten, Streifen oder in einem anderen Muster aufgebracht. Die Glaslochmaske 22 ist durch geeignete, übliche, nicht dargestellte Mittel zwischen dem Kathodenstrahlerzeuger 12 und dem Schirm 16 eingebaut und trägt einen Metallüberzug 24 auf der dem Kathodenstrahlerzeuger 12 zugewendeten Seite der Maske, die im vorstehenden als Elektronenauftrefffläche bezeichnet wurde.

In Fig. 2 ist ein Teilausschnitt einer Maske 22 in vergrößerter Darstellung gezeigt, um die auf chemischem Wege hergestellten Löcher 26 besser sichtbar zu machen, die klein und so zahlreich sind, als daß man sie bei der Darstellung nach Fig. 1 sichtbar machen könnte. Außerdem dient die Vergrößerung der besseren Darstellung des Metallüberzugs 24. Nach der im vorhergehenden als Beispiel genannten Maskenausführung beträgt der Durchmesser der Löcher 26 etwa ¹U mm mit einem Abstand von 0,7 mm. Für die Zwecke der Darstellung ist die Maske 22 flach gezeichnet, und die Löcher 26 stehen senkrecht zu der die Elektronen auffangenden Oberfläche. In der Praxis wird die Maske 22 häufig eine bestimmte Krümmung aufweisen, und die Löcher 26 können unter einem Winkel bis zu 25° gegenüber der Normalen je nach Anordnung und Ausbildung der Röhrenteile geneigt sein. Der Winkel jeder Öffnung ist so, daß der Kathodenstrahlerzeuger, die Öffnungen und die Schirmelemente zur richtigen Bildabtastung in Frucht liegen.

Die Elektronenauftrefffläche der Maske 22 ist mit einer Metallschicht 24 von solcher Stärke überzogen, daß die vom Kathodenstrahlerzeuger 12 austretenden Elektronen vom Metall absorbiert werden. Die genaue Wirkung des Elektronenbeschusses des chemisch gelochten Glases ist noch nicht vollständig festgestellt. Es kann jedoch angenommen werden, daß die Absorption der Elektronen durch dieses besondere Glas zu einer Reaktion mit dem Glas unter Entwicklung eines Gases führt, welches die Röhrenkathode beschädigt. Experimente berechtigen zu dem Schluß, daß es sich bei dem sich bildenden Gas um Sauerstoff handelt. In jedem Fall wurde gefunden, daß bei einer Abschirmung des Glases durch eine absorbierende Metallschicht die Beschädigung der Kathode entweder beseitigt oder wenigstens so weit herabgesetzt ist, daß eine normale Röhrenlebensdauer erwartet werden kann.

Zum Überziehen der Glasmasken können die verschiedenen zum Aufbringen von Metall auf Glasoberflächen zur Verfugung stehenden Verfahren Anwendung finden. Eines dieser Verfahren ist die thermische Verdampfung, die bereits, entwickelt ist und einen haftenden Metallüberzug von genauer und gleichmäßiger Stärke auf einer Glasoberfläche liefert. Bei Anwendung dieses Überzugsverfahrens wird vorzugsweise Aluminium als Überzugsmetall verwendet, da es sich für das Abfangen der Elektronen als zufriedenstellend erwiesen hat und seine thermische Verdampfung bei der Herstellung von Kathodenstrahlröhren ein bekanntes und erprobtes Verfahren darstellt. Man kann jedoch auch andere Metalle, beispielsweise Eisen, Nickel und Legierungen dieser Metalle, in zufriedenstellender Weise verwenden. In manchen Fällen sind sie sogar wegen ihrer größeren Dichte vorzuziehen.

Die bisher in Kathodenstrahlröhren verwendeten, aufgedampften Aluminiumfihne dienten als leitende Schicht in Verbindung mit dem fluoreszierenden Schirm auf der Bildschirmfläche. Ein solcher leitender Film erstreckt sich bis zu einem elektrischen Kontakt oder Anschluß durch die Röhrenwandung und dient als metallischer Leiter zur Abführung der Elektronen vom Bildschirm und zu ihrer Zurückführung zur Stromquelle. Die Dicke solcher leitenden Aluminiumfihne liegt im allgemeinen in der Größenordnung von 3000 bis 5000 A und wird so weit als möglich vermindert, um eine wesentliche Absorption des auf den Bildschirm gerichteten Elektronenstroms zu vermeiden.

Die Dicke des auf der Glasmaske für Elektronenabsorptionszwecke erforderlichen Metallfihns ist von einer beträchtlich größeren Größenordnung und hängt in erster Linie vom Spannungsabfall vom Kathodenstrahlerzeuger zum Bildschirm ab, d. h, von der Geschwindigkeit der abzufangenden Elektronen, und von der wirksamen Dichte des verwendeten Metallüberzugs, die selbst wieder abhängig ist von dem zur Anwendung gebrachten Metall, So wurde beispielsweise eine für eine Kathodenstrahlröhre, die mit einer Spannung von 25 kV arbeitet, bestimmte Glasmaske mit einem Aluniiniumfihn von 75 000 A versehen und die derart hergestellte Röhre arbeitet zufriedenstellend während eines über 1000 Stunden erstreckten Versuches. Theoretisch genügt an sich ein Aluminiumüberzug mit einer Stärke von 55 000 A, jedoch verwendet man vorzugsweise eine Dicke von 75000 bis 125 000 A, um einen angemessenen Sicherheitsfaktor zu haben. Selbstverständlich wären auch größere Dicken möglich, jedoch sind sie unnötig.

Die erforderliche Dicke ändert sich unmittelbar mit dem Quadrat der Spannung und umgekehrt mit der Dichte des verwendeten Metalls. Verwendet man also eine niedrigere Spannung als 25 kV, dann kann die minimale Dicke entsprechend herabgesetzt werden. Bei Verwendung eines anderen Metalls, das beispielsweise eine dreimal so große Dichte als Aluminium hat, vermindert sich die minimale Dicke um ein Drittel oder beim angegebenen Ausführungsbeispiel auf 25 000 A.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Lochmaske für Kathodenstrahlröhren, die auf einer dünnen Glasscheibe mit einer Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßigen Löchern besteht und die auf der dem Elektronenstrahlerzeugungssystem zugekehrten Seite mit einem die Löcher frei lassenden Metallüberzug versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Metallüberzuges so groß ist, daß der Metallüberzug

die während des Röhrenbetriebes auf ihn auftreffenden Elektronen absorbiert.

2. Lochmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus Aluminium besteht und bei einer Betriebsspannung von 25 kV eine Dicke von 75 000 A aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung G11481 (bekanntgemacht am 6. September 1956);

Rottgardt-Berthold-Lutz: »Fernsehbildröhren«, Rudolf A. Lang Verlag, Berlin-Charlottenburg4, 1956, S. 65.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen