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Vorrichtung zur Wiedergabe von Farbbildfrn Die Erfindung betrifft
allgemein Vorrichtungen zur Bildwiedergabe für das Farbfernsehen und insbesondere
eine
Verbesserung desjenigen Teils des Bildschirms, der den Rot-
anteil
des Bildes liefert, Bei der Herstellung von Farbfernsehgeräten treten Schwierigkeiten
in Verbindung mit der Zusg=ensetzung desjenigen
Teils des Schirms auf,
der den Rotanteil eines'in natürlichen Farben wiedergegebenen Bildes liefert, Es
war bisher üblich, ein mit Mangan aktiviertes Zinkphosphat als Rotphosphor zu verwenden,
obwohl bekannt ist, daB ein mit Silber aktiviertes Zink-Cadmiumsulfid ein kräftigeres
Rot liefert.
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Es ist ferner bekannt, daß die Leuchtwirkung von roten Phosphoren,
die aus der Gruppe der. Zink-Cadmiumsulfide unter Variation des Cadmiumgehaltes
hergestellt werden, eine inverse Punktion der
erhaltenen Röte ist, d,h, bei
zunehmendem Cadmiux"
| sehalt wird die Rotfarbe durch Abnehmen der Orangeanteile |
| 'verbessert, aber in gleichem Maße .nimmt die Lichtausbeute |
| des Phosphors rasch ab, Neuerdings wurde versucht, Zink- |
| Cadmiumsulfid als Rotphosphor zu verwenden, und
es wurde ein |
| Phosphor erhalten, bei dem die höchste Lichtausbeute
bei |
| ungefähr 6850 2 liegt, was also mit den früheren
Zinkphosphat-* |
| produkten gleicher Farbe zu vergleichen ist, bei denen aber |
| ._ die höchste Ausbeute ungefähr bei-6350 R erreicht wird.,
Wenn |
| man nur die Leuchtwirkung betrachtet, wäre das Gadmiumzulfid- |
| rot mit einem Maximus der Lichtausbente bei 6350 1 wesentlich |
| heller als das Phosphatrot, das an der gleichen Stelle
im |
| Spektrumm ein Nazinum hat, aber diesem Vorzug des
Gadmiuazulfid- |
| phosph®rs konnte bisher ni chfe genutzt werden, weil di®Eßiseion |
| des C&dmiumsulfidrote eineue sehr viel
breiteren Spaktral-r |
| bereich hat als die d®3 Phesphatzotz. Es wurde gefunden,
da&. |
| der Spektrelboreich des C@i.umsulfi.drata
einen Anteil ent- |
| hält, der sieh von der Bezugswellenlänge von .6350 Ä
in den |
| kurzwelligen Bereich erstreckt, und es hat sich eräiesen, daß |
| dieser breite kurzwellige Anteil, gewöhnlich als "Schwanz" |
| der 7inissionscharakteristik bezeichnet, einen .ehr
großen |
| Einfluß auf die Farbkoordinaten dem Phosphors hat. Aus
diesem. |
| Grunde konnte der Gewinn an Lichtausbeute, der bei
Verwendung |
| von Cadmiunsulfidrotphosphoren zu erwarten wäre., bisher nicht |
| genutzt werden. Es.war notwendig, der Gadmiumgehalt derart
zu |
| bemessen, daß die Maximalausbeute des Phosphors bei eine$ |
| höheren als dem Bezugswert von 6350 R liegt, um die gewünschte. |
rote Farbe zu erhalten. Wenn die Emission bei dieser höheren Wellenlänge
ein Maximum hat, liegt ein wesentlicher Anteil der ausgestrahlten Energie im Infrarotbereich
und geht dadurch im Hinblick auf das Bildwiedergabevermögen einer den Phosphor enthaltenden
Röhre verloren, weil er nicht sichtbar ist, wodurch natürlich die Wirksamkeit des
Phosphors verringert wird.
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Hauptgegenstand der Erfindung ist die Verbesserung des Rotbestandteils
des Farbbildes, das von einer Farbfernsehvorrichtung wiedergegeben wird.
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Eine erfindungsgemäße Phosphorzusammenstellung, die den roten Farbbestandteil
des wiedergegebenen Farbbildes einer Farbfernseh-Aufnahmevorrichtung liefert, enthält
ein Phosphormaterial, das eine gewünschte Strahlung bei Anregung durch Elektronen
innerhalb des Bereichs von 6000-7000 .X hat. Der Phosphor hat ferner eine unerwünschte
Strahlung, die sich von ungefähr 6000 .Ä in den kurzwelligeren Teil erstreckt, und
es wird daher ein Filtermaterial mit dem Phosphor vermischt, um praktisch nur diese
unerwünschte Strahlung, die in dem kurzwelligeren Bereich liegt, herauszunehmen.
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Gemäß einer Durchführungsform ist die Phosphormasse, die den Rotbestandteil
eines Farbbildes liefert, eine Masse aus einem Cadmiumsulfidphosphor, die ein Emissionsmaximum
bei ungefähr 6350 2 hat. Es wurde gefunden, daß ein derartiger Phosphor auch eine
erhebliche Strahlung im kurzwelligeren Bereich, z.B. zwischen ungefähr 5000 und
6000 Ä , liefert.
Ein anorganisches gefärbtes Pigment wird der Phosphormasse
einverleibt, um die Strahlung bis zu Wellenlängen, die nicht wesentlich länger als
6000 R sind, zu absorbieren. Hierdurch wird praktisch.der kurzwellige Schwanz des
Emissionsspektrums von Cadmiumsulfidphosphormassen ausgeschaltet, so daß die gewünschte
Farbe mit der größeren Lichtausbeute, die für diese PhoAphore charakteristisch ist,
erhalten wird, indem der Einfluß des Schwanzanteils auf die Farbe auf ein Mindestmaß
beschränkt wird. .
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Die beiliegenden Zeichnungen zeigen ein Beispiel yür eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Figur 1 ist ein - teilweise schematischer - Querschni-@t
durch eine Farbfernseh-Wiedergabevorrichtung, die eine bevorzugte erfindungsgemäße
Ausführungsform eines mehrfarbigen Bildschirmgebildes enthält.
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Figur 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch einen Teil des Bildschirms
der Bildwiedergabevorrichtung von Figur 1.
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Die Figuren 3 und 4 sind graphische Darstellungen, die bestimmte Eigenschaften
der roten Phosphore der Farbfernseh-Bildwiedergabevorrichtung zeigen sollen.
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Die in Figur 1 gezeigte Bildwiedergabevorrichtung 10 für Farbfernsehbilder
hat im allgemeinen die übliche Bauart und besteht aus einem Mantel 119 der an dem
einen Ende eine erweiterte durchsichtige Schirmplatte 12 und am anderen Ende den
üblichen Halsteil 13 aufweist. Drei Elektronenröhren ("guns") 1Q-, 15 und 16 sind
in dem Halsteil 13 angebracht und
senden drei einzelne Elektronenstrahlen
17, 18 arid 19 auf die innere Oberfläche der Schirmplatte 12, Die Bildwiedergabevorrichtung
10 ist mit der üblichen Ablenkungsregelvorrichtung versehen, die aus einer Ablenkungsspule
(deflection yoke) 21 besteht, und kann ferner ein Konvergenzsystem enthalten, das
in der Zeichnung durch eine Konvergenzspule 22 wiedergegeben ist, um die Elektronenstrahlen
17 bis 19 in dem Bereich unmittelbar an der Schirmplatte 12 zusammentreffen zu lassen.
Ein mehrfarbiges Leuchtschirmgebilde 20 befindet sich auf der Schirmplatte 12 und
dient dazu, ein Bild in mehreren Primärfarben zu entwickeln, wenn es in geregelter
Weise mit Elektronen aus den Strahlen 17 bis 19 bombardiert wird. Der Aufbau des
Farbbildschirms wird im Folgenden eingehender in Verbindung mit den Figuren 2 und
3 beschrieben. Die Innenfläche des Mantels 11 neben dem Bildschirm 20 ist mit einem
leitenden Überzug versehen,- der sich .nach hinten bis in den Halsteil 13 des Mantels
erstreckt. Der leitende Überzug 24 kann aus dem üblichen Metallüberzug bestehen,
bevorzugt aus Aluminium, oder kann ein Überzug aus kolloidem Graphit oder einer
anderen leitfähigen Substanz sein. Die Bildwi.edergabevorrichtung 10 enthält ferner
eine Farbwahlsperrschicht 25, die auf dem üblichen Parallaxenprinzip beruhen kann.
Gegebenenfalls kann eine Ablenkungs-Farbwahlsperrschicht als Element 25 in der Bildwiedergabevorrichtung
enthalten sein.
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Wie der Querschnitt in Figur 2 zeigt, besteht der Leuchtschirm 20
aus einer ersten Gruppe vhn Parbbildschirmelementen, die eine große Anzahl von ersten
Bildschirmelementen
| 26 enthält, die in einer vorherbestimmten Anordnung auf der |
| Innenfläche der Schirmplatte '9 2 verteilt sind. Bei _ den |
| meisten Farbbild-Wiedergabevorrichtungen erstreckt sich die |
| Anordnung der Farbbildschirmelemente über die gesamte Fläche |
| der Schirmplatte, sie kann aber auch auf irgendeinen anderen |
| vorbestimmten Bildschiteil der Oberfläche der Schirmplatte |
| begrenzt sein. Die Farbbildschirmelemente können aus winzigen |
| Flecken bestehen oder außerordentlich schmale Streifen fein, |
| die sich über die Oberfläche der Schirmplatte erstreckenƒ |
| Jedes der Bildschirmelemexite 26 besteht aus einer Leucht- |
| phosphorsubstanz und einer Parbfiltersubstanz, die eine hohe |
| Durchlässigkeit für Licht in einem vorhorbestirmn.ten Spektral- |
| Bereich hat, z.B. nur für eine dsr Primär farbeng in denen
das |
| Bild wiedergegeben werden soll, Die Farbfiltersubstanz hat |
| ferner eino. g'eringe Durchlässigkeit für Licht im übrigen
Teil |
| des sichtbaren Spektrums. Für die £rfijr3-dungsgemäßen Zwecke |
| können die Bildschirmelemente 26 als dic- Phosphoranordnung |
| betrachtet werden, die den roten Farbbestandteil des nachge- |
| ahmten Farbbildes einer Farbfernsehvorrichtung liefert; im |
| Folgenden werden ihre Phosphor- und Filtersubstanz eingehender |
| beschriebene |
| Der Bildschirm 20 enthält ferner eine zweite Gruppe |
| von Farbbildschirmelementen 27, die auf der gesamten Fläche |
| des Bil-dschixms zwischen den Bildschirmelementen 26 verteilt |
| sind® Jedes der BildschirmelemerAte der zweiten Gruppe besteht |
| aua, einer gleichen Kombination von keucht- und Farbfilter- |
| substanza wobei die Bestandteile so gewählt sind, daß sie das |
Licht einer zweiten der zur Wiedergabe des Bildes auf dem Schirm
verwendeten Primärfarben emittieren und selektiv hindurchlassen. Der Einfachheit
halber seien die Bildschirmelemente 27 als diejenigen angesehen, die bei Erregung
durch Elektronen blaues Licht emittieren.
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Der dreifarbige Bildschirm 20 enthält ferner eine dritte Gruppe von
Bildschirmelementen 28, die praktisch ebenso aufgebaut sind wie die Elemente 26
und 27. In diesem Falle sind dann aber die Elemente 28 so gewählt, daß sie
das Licht der dritten Primärfarbe, nämlich Grün, emittieren und hindurchlassen.
Zusammengefaßt ist also der mehrfarbige Bildschirm mit seinen Gruppen von Elementen
26-2i3 für eine selektive Anregung durch die vereinigten Anteile der Elektronenstrahlen
17 bis 19 bestimmt. Dies wird bei einer üblichen Form eines Bildschirms erreicht,
indem je ein Element aus jeder der drei Gruppen zu einer Triade vereinigt wird,
wobei die Triaden derart über die Schirmplatte 12 verteilt sind, daß jeder der Elektronenstrahlen,
der durch die Farbwahlaperrschicht 25 auf die Schirmfläche passiert ist, nur die
Parbbildschirmelemente treffen und erregen kann, denen er zugeordnet ist.
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Bevorzugt bedeckt ein für Elektronen durchlässiger Aluminium- bzw.
anderer leitfähiger Film 31 die gesamte Rückseite des Bildschirms 20 und stellt
damit ein bequemes Mittel dar, um den Bildschirm bei einem gewünschten Betriebspotential
zu halten und das Zieht, das von den verschiedenen leuchtenden Bildschirmelementen
26-28 emittiert wird, zur Schirmplatte 12
.zu reflektieren. Gegebenenfalls
kann, wie oben erwähnt, der Bildschirm auf einem durchsichtigen Träger innerhalb
des Mantels 11 der Röhre 10 angebracht sein, bevorzugt liegt aber der Bildschirm
direkt auf der Schirmplatte der Röhre.
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Bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung werden
rote Schirmelemente 26 aus einer Phosphor- -substanz mit einer gewünschten Strahlung
bei Erregung durch Elektronen innerhalb des Bereichs von 6000 bis 7000 hergestellt,
die aber auch durch eine unerwünschte Strahlung gekennzeichnet ist, die sich von
6000.2 in den kurzwelligeren Bereich erstreckt. Bevorzugt soll die Phosphorsubstanz
ein Emissionsspektrum haben,-wie es die Kurve A von Figur 3 zeigt, mit einem Maximum
bei ungefähr 6350 Ä und den folgenden Farbkoordinaten: X = 0,64 und Y = 0,349 weil
dies ein befriedigendes Rot für die Wiedergabe von Farbfernsehbildern in angenäherten
Naturfarben ist. Die Phosphormasse hat zwei wesentliche Bestandteile; einen Leuchtphosphor
und eine Filtersubstanz, die für das Zustandekommen des gewünschten wirksamen Emissionsspektrums
zusammenwirken.
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Die Leuchtphosphorsubstanz soll bevorzugt eine Verbindung sein, in
der der Metallbestandteil Zink oder Cadmium ist, und kann ein Sulfid, Selenid oder
Tellurid sein, das durch ein Metall, wie Silber, Kupfer und dgl., aktiviert ist..
Es ist ferner möglich, eine Phosphorsubstanz des mit Mangan aktivierten Cadmiumborattyps
zu verwenden. Eine besonders vorteilhafte Phosphorsubstanz ist mit Silber aktiviertes
Zink-Cadmiumsulfid, das eine ähnliche Spektralemission hat,
wie
sie in Kurve A in Figur 3 wiedergegeben ist. Es ist bekannt, daß die Wellenlänge
des Emissionsmaximums durch den Cadmiumgehalt vorbestimmt werden kann, der so-gewählt
wird, daß das Maximum bei ungefähr 6350 2 liegt. Anscheinend ist die Emission im
Infrarotbereich ziemlich gering im Vergleich zu der gewünschten Strahlung innerhalb
des Bereichs von 6000 bis 7000Ä , doch ist der unerwünschte
der
Charakteristik sehr ausgeprägt, wie es durch die schraffierte Fläche edg
gezeigt wird.
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Erfindungsgemäß schaltet der Filterbestandteil dea Rotphosphors wirksam
die unerwünschte Strahlung aus, indem er eine größtmögliche Verringerung der Mindestdurchlässigkeit
für Strahlung unterhalb von 6000 X bewirkt, Wenn dies nicht der Fall ist, hat der
Schwanzteil edg eine erhebliche Wirkung auf die Farbigkeit, und die Farbe hat nicht
den gewünschten Wert. Zum Zusatz zu der Phosphormasse geeignete Filtermaterialien,
die den Schwanzanteil edg auf ein Mindestmaß begrenzen, sind anorganische Farbpigmente,
z.B. ein Gadmiumsulfoselenid, rotes Eisenoxyd vom Typ "Persischer Golf11,synthetisches
rotes Eisenoxyd, "Didym"-phosphat und ähnliche unlösliche Verbindungen der seltenen
Erden, wie Fluoride, wobei alle diese Verbindungen eine hohe selektive Absorption
für kürzere Wellenlängen als 6000 Ä haben. Natürlich können Gemische von zwei oder
mehreren Pigmenten verwendet werden, um Ergebnisse zu erzielen, die in bestimmten
Fällen gewünscht werden. Diese Pigmente sind chemisch inert, thermisch beständig
und mit den Phosphärsubstanzen verträglich, die oben als
zur Durchführung
der Erfindung geeignet bezeichnet worden sind. Zwar kann die Filtersubstanz als
getrennte Schicht auf der Schirmseite der Phosphorsubstanz angebracht werden, wie
es im einzelnen in der oben genannten Anmeldung beschrieben ist, doch-wird bevorzugt
eininniges und gleichmäßiges Gemisch von Phosphor- und Filtersubstanz hergestellt.
Das Pigment kann auch jedes Phosphorkorn als dünner Überzug oder dünne .Schicht
umgeben. Wenn die Herstellung des Bildschirms in der in der oben genannten .Anmeldung
beschriebenen Weise durchgeführt wird, wird zweckmäßig die Filtersubstanz der Phosphoraufschlämnung
einverleibte Der günstigste Cadmiumgehalt des Cadmiumsulfidph®a® phors - um die
geeignete Färbung zu erhalten ƒ wird empirisch ermittelt, weil er unter
anderen durch Art und Menge des alPiltersubstz verendeten Farbpigmente beeinflußt
wird.
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Eine ideale Filtersubstanz würde streng die kurzwellige Strahlung
bis zu 6000 X herausnehmen und dann keine wesentliche Tierminderung in dem
gewünschten Bereich bis zu 7000 2 zeigen. Natürlich läßt sich eine solche ideale
Charakteristik nicht leicht erreichen, doch kann das gewünschte Ergebnis erzielt
werden, wenn die Filtersubstanz der Rotphosphormasse eine hohe Durchlässigkeit oder
ein hohes Reflexionsvermögen im Rotbereich und eine geringe Durchlässigkeit und
ein geringes Reflexionsvermögen, d.h. also Absorption, im Orange-, Gelb-und Grünbereich
hat. Die Wirkung einer Filtersubstanz, die diese Durchlässigkeitseigenschaften hat,
besteht darin, daß sie
den Einfluß des Schwanzteils edg des Emissionsspektrums
auf die Farbigkeit unterdrückt. Die dann erhaltene Farbe ist ähnlich wie die des
früher verwendeten nicht modifizierten Zink-Cadmiumsulfids mit höherem Cadmiumgehalt,
jedoch mit dem deutlichen Vorteil einer wesentlichen Erhöhung der Lichtausbeute,
Die erhöhte Ausbeute wird erhalten wegen der Empfindlichkeit der Leuchtwirkung gegenüber
Wellenlängenmaxima von Phosphoren, die wiederum auf zwei Faktoren beruht: der intrinsisehen
Zunahme der Ausstrahlung des Phosphors und der erhöhten Empfindlichkeit des Auges
für das ausgestrahlte Licht. Zur Gegenüberstellung mit früheren Versuchen im Hinblick
auf die Zusammensetzung des Rotphosphors stellt die Kurve B die Emissionscharakteristik
von mit Silber.aktiviertem Zink-Cadmiumsulfid-Phoaphor dar, wie er bisher verwendet
wurde. Die schraffierte Fläche unter der Kurve, die sich von 7000 X zu den höheren
Wellenlängen hin erstreckt, zeigt den Verlust an Wirksamkeit an, der dadurch auftritt,
daß ein erheblicher Teil der Strahlung in den Infrarotbereich fällt. Die Fläche
unter der Kurve, die bei 6000 Ä beginnt und sich in den kurzwelligeren Bereich erstreckt,
ist der Schwanzteil, dessen Vorhandensein erfordert, daß das Emissionsmaximum bei
ungefähr 6850 .2 liegt, damit die gewünschte rote Farbe erhalten wird, Diese Schwierigkeiten
werden mit der neuen Phosphorzusammenstellung vermieden, die die Emissionscharakteristik
der Kurve A hat, und mit einer Filtersubstanz kombiniert ist, um die Wirkung des
Schwanzteils edg zu unterdrücken. Versuche
. zeigen, daß ein Helligkeitsgewinn
gegenüber den früheren . Substanzen für die gewünschte rote Farbe von etwa 30 %
er- -zielt wird. Ferner hat ein Bildschirm, der einen derartigen Rotphosphor enthält,
einen geringeren Albedo, der das Licht der Umgebung absorbiert und den Kontrast
des Bildes erhöht.
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Die Kurve von Figur 4-ist die Reflexionscharakteristik eines Cadmiumsulfoselenid-Pigments,
einer bevorzugten Filtersubstanz, die bei ungefähr 6000 Ä scharf ansteigt. Dieser
Anstieg ist der Übergang von hoher Unterdrückung zu verhältnismäßig hoher Durchlässigkeit.'Die
Zage des Absorptionsbeginns kann durch den Selengehalt des Pigments bestimmt werden.-Höhere
Mengen Selen liefern eine tiefere rote Farbe.
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' Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rotphosphormasse ist
die Bestrahlungszeit bei dem Schirmverfahren.
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Es wurde gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Phosphormasse eine
kürzere Bestrahlungszeit als bei den früher verwendeten, mit Silber aktivierten
Zink-Cadmiumsulfid-Phosphorsubstanzen ausreicht.