DE19823451A1 - Color picture tube, useful for a TV receiver, has improved contrast - Google Patents

Color picture tube, useful for a TV receiver, has improved contrast

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Abstract

A color picture tube has its contrast improved by providing a zeolite layer on both faces of the shadow mask (M). An Independent claim is also included for production of the above color picture tube involving application of the zeolite coating by a high volume low pressure (HVLP) process in which an aerosol of a zeolite suspension in an air stream is sprayed onto the shadow mask.

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Farbbildröhre, die gegenüber bisherigen Farbbildröhren ein erhöhtes Kontrastverhältnis aufweist sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Dazu wird eine speziell beschichtete Schattenmaske eingesetzt. Durch die Wahl des Beschichtungsmaterials kann die durch Streuelektronen verursachte Untergrundstrahlung stark reduziert werden. Die vorgestellte Lösung ist prinzipiell bei allen Bildröhren einsetzbar ohne zusätzliche Designverände­ rungen.The invention relates to a new color picture tube, the an increased compared to previous color picture tubes Has contrast ratio and a method too their manufacture. For this, a specially coated Shadow mask used. By choosing the Coating material can be caused by scattering electrons caused background radiation can be greatly reduced. The solution presented is in principle for everyone Picture tubes can be used without additional design changes stanchions.

Bei der Frage nach guter Informationswiedergabe von Displays und insbesondere auch der Farbbildröhren kommt dem Kontrastwert eine entscheidende Bedeutung zu. Bei der Anwendung in heller Umgebung wird der Kontrast im wesentlichen durch den Anteil des reflektierten Umgebungslichtes bestimmt.When asked about good information reproduction from Displays and especially the color picture tubes comes the contrast value is of crucial importance. At When used in a bright environment, the contrast in the essentially by the proportion of the reflected Ambient light determined.

Zur Verringerung der Reflexion des Lichtes und damit zur Verbesserung des Kontrastes sind bei Farbbildröhren eine Reihe von Maßnahmen bekannt und werden auch kommerziell genutzt. To reduce the reflection of light and therefore to improve the contrast are with color picture tubes a number of measures are known and will be used commercially.  

Die Einbettung der Leuchtstoffstreifen in Schwarz­ streifen (Black-Matrix Technologie) führt zu einer Verbesserung des Kontrastes durch Absorption des einfallenden Lichtes in den Schwarzstreifenbereichen.Embedding the fluorescent strips in black streaking (black matrix technology) leads to a Improvement of the contrast by absorption of the incident light in the black stripe areas.

Eine starke Einfärbung des Schirmglases führt zu einer Verbesserung des Kontrastes, da das Umgebungslicht den Schirm zweimal durchlaufen muß, während das von der Leuchtstoffschicht emittierte Licht den Schirm nur einmal passiert.A strong coloring of the screen glass leads to a Improvement of the contrast because the ambient light Screen has to go through twice while that of the Fluorescent layer only emitted light on the screen happened once.

Eine starke Pigmentierung des Leuchtstoffs führt zu einer wellenlängenselektiven Absorption des Umgebungs­ lichtes in der Leuchtstoffschicht und damit ebenfalls zu einer Kontrasterhöhung.A strong pigmentation of the phosphor leads to wavelength selective absorption of the environment light in the fluorescent layer and thus also to an increase in contrast.

In abgedunkelten Räumen, in denen das Umgebungslicht keinen Einfluß auf den Kontrast nehmen kann, sind andere Phänomene kontrastbeeinflussend. In Erkenntnis dessen wurden im Röhrendesign bereits eine Reihe von Vorkehrungen getroffen, die der Kontrastverbesserung dienen.In darkened rooms where the ambient light cannot influence the contrast other phenomena that affect contrast. Realizing a number of Precautions taken to improve contrast to serve.

So gewährleistet eine die Leuchtstoffschichten über­ deckende Aluminiumschicht nicht nur eine erhebliche Verbesserung der Bildhelligkeit, sie gewährleistet auch, daß das nach hinten abgestrahlte Licht nicht im Röhrenkolben gestreut wird und dann den gesamten Schirm aufhellend zu einer erheblichen Kontrasteinbuße führt.So one ensures the phosphor layers over covering aluminum layer not only a substantial one Improvement of the image brightness, it ensures also that the light emitted to the rear is not in the Tube bulb is sprinkled and then the entire screen brightening leads to a considerable loss of contrast.

Ein weiteres kontrastbeeinflussendes Phänomen ist die willkürliche Anregung der Leuchtstoffe in der Bildröhre durch gestreute Elektronen. Die Streuung der Elektronen erfolgt einmal an der dem Schirm vorgelagerten Schattenmaske (ca. 80% der Elektronen des Elektro­ nenstrahls treffen auf die Schattenmaske), zum anderen wird ein Teil der Elektronen von der Innenseite des Bildschirmes gestreut.Another phenomenon that affects contrast is arbitrary excitation of the phosphors in the picture tube by scattered electrons. The scattering of the electrons takes place once on the one in front of the screen Shadow mask (approx. 80% of the electrons of the electro meet the shadow mask), on the other  some of the electrons from the inside of the Screen scattered.

Während Reflexions-, Beugungs- und Streuungseffekte der Elektronen an der Maske dazu führen, daß es zu einer unerwünschten Aufhellung des gesamten Schirmes kommt, da die Elektronen, nun nicht mehr gerichtet, die Maskenschlitze passieren können, kommt es durch die Reflexion am Schirm zu einer lokalen Aufhellung und Kontrasteinbußen. Da die Lichterzeugung durch reflektierte Elektronen nicht mehr farbselektiv erfolgt, kommt es neben der Kontrastverschlechterung auch zu einer Verschlechterung der Farbsättigungswerte. Einen unmittelbaren Eindruck der Kontrastverhältnisse erhält man, wenn nur ein Teil des Bildschirms hell gesteuert ist, während der andere Teil dunkel getastet ist. Das Kontrastverhältnis, definiert als das Ver­ hältnis der Leuchtdichte im hellen Bereich zur Leuchtdichte im dunklen Bereich, wird im wesentlichen durch den Streuelektronenanteil bestimmt. Dabei erfolgt die Messung natürlich in einem abgedunkelten Raum.While reflection, diffraction and scattering effects of Electrons on the mask cause it to unwanted brightening of the entire screen comes since the electrons, no longer directed, the Mask slits can happen, it comes through Reflection on the screen for local brightening and Contrast loss. Because the light generation by reflected electrons are no longer color selective occurs, it occurs in addition to the contrast deterioration also a deterioration in the color saturation values. A direct impression of the contrast ratios you get when only part of the screen is bright is controlled while the other part is blanked is. The contrast ratio, defined as the ver ratio of the luminance in the bright area Luminance in the dark area essentially becomes determined by the proportion of scattered electrons. This is done the measurement of course in a darkened room.

Bei der Betrachtung von Breitbildern in Fernsehempfän­ gern mit 4 : 3 Format ist diese Kontrastverschlechterung unmittelbar erkennbar an den oberen und unteren Schwarzstreifen, die nicht vollständig dunkel erscheinen.When viewing wide screens in television receivers preferably with 4: 3 format Contrast deterioration immediately recognizable by the upper and lower black stripes that are not appear completely dark.

Bekanntermaßen wird in Bildröhren oftmals eine Be­ schichtung der Schattenmaske mit einem Bi2O3 Belag vorgenommen. Dieser Belag dient dazu, durch verstärkte Elektronenrückstreuung die Aufheizung der Schattenmaske zu reduzieren und damit dem sogenannten Doming-Effekt, der zu Landungsfehlern führt, entgegenzuwirken. Es zeigt sich, daß der Kontrast bei solchen Röhren deutlich schlechter ist, als bei Röhren, die keine Anti-Doming Beschichtung aufweisen. As is known, the shadow mask is often coated with a Bi 2 O 3 coating in picture tubes. This coating serves to reduce the heating of the shadow mask by means of increased electron backscattering and thus to counteract the so-called doming effect, which leads to landing errors. It turns out that the contrast is significantly worse with such tubes than with tubes that do not have an anti-doming coating.

Zur Verbesserung des Kontrastverhältnisses unter den beschriebenen Betriebsbedingungen einer Farbbildröhre wird in der Druckschrift "Society for information display (SID), Mai 1997, von Oekel, Improving Contrast and Colar Saturation of CRTs by Al2O3 Shadow-Mask Caating" ein Verfahren beschrieben, bei dem durch eine allseitige Beschichtung der Schattenmaske mit einer Al2O3-Schicht die Elektronenstreuung minimiert und der Kontrast und die Farbsättigung verbessert werden.A method for improving the contrast ratio under the described operating conditions of a color picture tube is described in the publication "Society for information display (SID), May 1997, by Oekel, Improving Contrast and Colar Saturation of CRTs by Al 2 O 3 Shadow-Mask Caating", in which the all-round coating of the shadow mask with an Al 2 O 3 layer minimizes the electron scattering and improves the contrast and color saturation.

Das Verfahren der Herstellung der Al2O3-Schichten ist dabei relativ kompliziert und nicht in den üblichen Produktionsprozess eingeordnet.The process for producing the Al 2 O 3 layers is relatively complicated and is not classified in the normal production process.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildröhre mit verbessertem Kontrast zu schaffen, welche einfach und preiswert herstellbar ist und in den herkömmlichen Produktionsprozeß problemlos integriert werden kann. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein effektives und umweltfreundliches Herstellungsver­ fahren für die Farbbildröhre mit verbessertem Kontrast anzugeben.The invention is therefore based on the object To create color picture tubes with improved contrast, which is easy and inexpensive to manufacture and in the conventional production process easily integrated can be. It is also an object of the invention an effective and environmentally friendly manufacturing process drive for the color picture tube with improved contrast specify.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 8, indem die Schattenmaske mit einem porösen Material, Zeolith, beschichtet wird. Derartiges Zeolith wird beispielsweise in großen Mengen für die Wasch­ mittelindustrie gefertigt und erfindungsgemäß mittels einem HVLP (High Volume Low Pressure)-Sprühverfahren, bei welchem eine Zeolith-Suspension im Kopf einer Sprühvorrichtung mit einem warmen Luftstrom gemischt und als Aerosol, umgeben von einem Luftmantel, auf die Schattenmaske gesprüht. This object is achieved by the Features in the characterizing part of claims 1 and 8, by covering the shadow mask with a porous material, Zeolite. Such zeolite will for example in large quantities for washing manufactured in the medium-sized industry and according to the invention an HVLP (High Volume Low Pressure) spray process, in which a zeolite suspension in the head of a Sprayer mixed with a warm air stream and as an aerosol, surrounded by an air jacket onto which Sprayed shadow mask.  

Überraschenderweise zeigen sich bei der Verwendung so hergestellter Masken Kontrastverbesserungen in der Größenordnung von 50% gegenüber den Werten bei der Verwendung unbehandelter Eisenmasken. Gegenüber Bi2O3­ beschichteten Masken ist die Kontrastverbesserung nach höher.Surprisingly, the use of masks produced in this way shows contrast improvements of the order of 50% compared to the values when using untreated iron masks. The contrast improvement is higher compared to Bi 2 O 3 coated masks.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Sprühverfahren sehr einfach sind und in der Bild­ röhrenfertigung in der Regel bereits genutzt werden. Weiterhin sind die Materialkosten für das Zeolith außerordentlich gering. Das Verfahren ist sowohl für Eisenmasken als auch für Invarmasken einsetzbar.The particular advantage of the invention is that Spraying procedures are very simple and in the picture tube production are usually already used. Furthermore, the material costs for the zeolite extremely low. The procedure is for both Iron masks can also be used for invar masks.

Die erfindungsgemäße Lösung soll im weiteren anhand von zumindest teilweise in den Figuren dargestellten Aus­ führungsbeispielen näher beschrieben werden.The solution according to the invention is to be further described with From at least partially shown in the figures management examples are described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Streuprozesse von Elektronen in der Farbbildröhre, Fig. 1 is a schematic representation of the scattering processes of electrons in the color picture tube,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Kontrastes von der Behandlung der Maskenoberfläche. Fig. 2 is a diagram showing the dependence of the contrast on the treatment of the mask surface.

Gegenüber bisher gefertigten Farbbildröhren unter­ scheidet sich die in Fig. 1 dargestellte Farbbildröhre mit verbessertem Kontrast darin, daß die verwendete Schattenmaske M, unabhängig ob aus Eisen oder Invar gefertigt, beidseitig, d. h. sowohl die zum Schirm S zeigende als auch die dem Strahlsystem zugewandte Seite, mit einer Schicht, bestehend aus einem Zeolith/Wasserglasgemisch, bedeckt ist. Diese Schichten werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem HVLP (High Volume Low pressure) Sprüh-Verfahren aufgebracht. Compared to previously manufactured color picture tubes, the color picture tube shown in FIG. 1 differs with improved contrast in that the shadow mask M used, regardless of whether it is made of iron or Invar, is bilateral, that is, both the side facing the screen S and the side facing the beam system. is covered with a layer consisting of a zeolite / water glass mixture. In the present exemplary embodiment, these layers are applied using an HVLP (High Volume Low pressure) spraying method.

Weitere Verbesserungen werden erreicht, wenn auch die Innenschilde S und der Maskenrahmen R eine Bedeckung mit Zeolith erhalten, wobei der Haupteffekt durch die Maskenbehandlung erreicht wird.Further improvements will be achieved, though Inner shields S and the mask frame R a covering obtained with zeolite, the main effect of which Mask treatment is achieved.

Die genannten Teile der Farbbildröhre Schattenmaske M, Innenschild IS und Maskenrahmen R werden durch Sprühen mit einer Zeolith-Suspension beschichtet, wobei das Zeolith im vorliegenden Ausführungsbeispiel NA-4- Zeolith der Zusammensetzung Nal2(AlO2)12(SiO2) × 27 H2O mit einer mittleren Korngröße von < 5 µm ist. Als Lösungsmittel wird deionsisiertes Wasser verwendet, Bindemittel ist Natriumwasserglas {(Na2o3)0,3 + SiO2} oder Kaliumwasserglas. Die Zusammensetzung der Suspension im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist Zeolith : Bindemittel : Lösungsmittel = 20 Masse% : 4 Masse% : 76 Masse%.The aforementioned parts of the color picture tube shadow mask M, inner shield IS and mask frame R are spray-coated with a zeolite suspension, the zeolite in the present exemplary embodiment NA-4 zeolite having the composition Nal 2 (AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) × 27 H 2 O with an average grain size of <5 microns. Deionized water is used as the solvent, the binder is sodium water glass {(Na 2 o 3 ) 0.3 + SiO 2 } or potassium water glass. The composition of the suspension in the present exemplary embodiment is zeolite: binder: solvent = 20% by mass: 4% by mass: 76% by mass.

Die resultierende Schichtdicke liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 µm-15 µm.The resulting layer thickness is preferably in the Range from 1.5 µm-15 µm.

Für das Auftragen der Zeolithschicht hat sich das HVLP (High Volume Low Pressure) -Verfahren als vorteilhaft erwiesen. Hierbei wird eine Suspension der oben angegebenen Zusammensetzung im Kopf der Sprüh- Vorrichtung mit einem warmen Luftstrom gemischt und als Aerosol, umgeben von einem Luftmantel, auf die Schattenmaske M gesprüht. Die Schattenmaske M wird als Masken-Rahmenbaugruppe an der Sprühvorrichtung bzw. einer Sprühpistole varbeigeführt. Die finale Fixierung des Zeolith durch den Binder erfolgt in den nachgelagerten Prozeßschritten, z. B. dem Verlöten.The HVLP has chosen to apply the zeolite layer (High Volume Low Pressure) process as advantageous proven. This is a suspension of the above specified composition in the head of the spray Device mixed with a warm air flow and as Aerosol surrounded by an air jacket on which Shadow mask M sprayed. The shadow mask M is called Mask frame assembly on the spray device or a spray gun. The final fixation of the zeolite through the binder takes place in the downstream process steps, e.g. B. soldering.

Das Kontrastverhältnis in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit bzw. -beschichtung ist der Fig. 2 zu entnehmen. The contrast ratio depending on the surface quality or coating can be seen in FIG. 2.

Die schlechtesten Kontrastwerte resultieren aus einer Bi2O3-Beschichtung, die besten Kontrastwerte aus der Zeolith-Beschichtung. Als besonders geeignet hat sich Zeolith A4 erwiesen.The worst contrast values result from a Bi 2 O 3 coating, the best contrast values from the zeolite coating. Zeolite A4 has proven to be particularly suitable.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist es möglich, durch Kombination und Modifikation der genannten Mittel und Merkmale weitere Ausführungs­ varianten zu realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The invention is not limited to that here illustrated embodiments. Rather it is possible by combining and modifying the Means and features mentioned further execution to implement variants without the scope of the invention to leave.  

BezugszeichenlisteReference list

E primärer Elektronenstrahl
M Schattenmaske
IS Innenschild
L Leuchtstoffschicht
R Maskenrahmen
S Schirm
E primary electron beam
M shadow mask
IS inner shield
L phosphor layer
R mask frame
S umbrella

11

Reflexion der Elektronen an der Maske
Reflection of the electrons on the mask

22nd

Rückgestreute Elektronen, ungerichtet
Backscattered electrons, undirected

33rd

Reflexion der Elektronen an der beschichteten Schirminnenwand
Reflection of the electrons on the coated inner wall of the screen

44th

Rückgestreute Elektronen von der Maske
Backscattered electrons from the mask

Claims (12)

1. Farbbildröhre bestehend aus einem strukturierten Bildschirm, einem Konus mit Strahlsystem und einer Schattenmaske als Farbselektionselement zwischen Strahlsystem und Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrastverbesserung die Schattenmaske (M) auf beiden Seiten, d. h. der dem Strahlsystem zugewand­ ten und der dem Schirm (S) zugewandten Seite mit einer Zeolith-Schicht beschichtet ist.1. Color picture tube consisting of a structured screen, a cone with a beam system and a shadow mask as a color selection element between the beam system and the screen, characterized in that the shadow mask (M) on both sides, ie the th facing the beam system and the screen (S ) facing side is coated with a zeolite layer. 2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeolith-Schicht aus Zeolith A4 besteht.2. Color picture tube according to claim 1, characterized in that the zeolite layer consists of zeolite A4. 3. Farbbildröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolith A4 Na-4-Zeolith der Zusammensetzung Na12(AlO2)12(SiO2) x 27 H2O mit einer mittleren Korngröße von < 5 µm ist.3. Color picture tube according to claim 2, characterized in that the zeolite A4 Na-4 zeolite of the composition Na 12 (AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) x 27 H 2 O with an average grain size of <5 microns. 4. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske (M) aus AKS (Aluminium Killed Steel) besteht.4. Color picture tube according to claim 1, characterized in that the shadow mask (M) made of AKS (Aluminum Killed Steel). 5. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske (M) aus Invar besteht.5. Color picture tube according to claim 1, characterized in that the shadow mask (M) consists of Invar. 6. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Maskenrahmen (R) und Innenschild (IS) ebenfalls mit einer Zeolithschicht bedeckt sind. 6. Color picture tube according to claim 1, characterized in that Mask frame (R) and inner plate (IS) also with are covered with a zeolite layer.   7. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeolith-Schicht eine Dicke im Bereich von 1,5 µm bis 15 µm aufweist und die mittlere Korngröße des Zeolith < 5 µm ist.7. Color picture tube according to claim 1 or 6, characterized in that the zeolite layer has a thickness in the range of Has 1.5 µm to 15 µm and the average grain size the zeolite is <5 µm. 8. Verfahren zur Herstellung von Farbbildröhren mit verbessertem Kontrast durch Beschichtung der Schattenmaske und gegebenenfalls weiterer Teile der Farbbildröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenmaske beidseitig mit einer Zeolith- Schicht mittels einem HVLP (High Volume Low Pressure)-Verfahren beschichtet wird, wobei eine Zeolith-Suspension mit einem Luftstrom gemischt und als Aerosal auf die Schattenmaske gesprüht wird.8. Process for the production of color picture tubes with improved contrast by coating the Shadow mask and possibly other parts of the Color picture tube, characterized in that the shadow mask on both sides with a zeolite Layer using an HVLP (High Volume Low Pressure) process is coated, one Zeolite suspension mixed with an air stream and sprayed onto the shadow mask as an aerosal. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom angewärmt ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the airflow is warmed up. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeolith-Suspension aus Zeolith, Lösungsmittel und Bindemittel besteht.10. The method according to claim 8, characterized in that the zeolite suspension of zeolite, solvent and binder. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolith ein Na-4-Zeolith, das Lösungsmittel deianisiertes Wasser und das Bindemittel Natriumwasserglas oder Kaliumwasserglas ist und das Verhältnis Zeolith-Bindemittel-Lösungsmittel 20 Masse% : 4 Masse% : 76 Masse % beträgt. 11. The method according to claim 10, characterized in that the zeolite is a Na-4 zeolite, the solvent deianized water and the binder Sodium water glass or potassium water glass is and that Zeolite binder solvent ratio 20 mass%: 4 mass%: 76 mass%.   12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die finale Fixierung der Zeolith-Schicht in einem nachgelagerten Lötschritt erfolgt.12. The method according to claim 1, characterized in that the final fixation of the zeolite layer in one downstream soldering step takes place.
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