DE2437680A1 - Farbbildroehre und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

81-23.011Ρ.(23·012Η)

5· August 1974

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Farbbildröhre und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre und ein Verfahren zu deren Herstellung, wobei es vor allem um die besondere Ausbildung eines Aluminium films als metallischer Hinterlegung des Leuchtschirms der Farbbildröhre und das entsprechende Herstellungsverfahren geht.

Die neuere Entwicklung strebt zur Verwendung einer Farbbildröhre mit großem Ablenkungswinkel, nämlich der Farbbildröhre des sogenannten 110-Typs (Ablenkungswinkel von 110 ).-Bei der Farbbildröhre mit einem so großen Ablenkungswinkel ist es in noch höherem Grade als

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es bei der normalen Farbbildröhre erforderlich war erwünscht, die Elektronenstrahlen auf den Leuchtstoffpunkt des Leuchtschirms genau auftreffen zu lassen, um eine hohe Qualität des reproduzierten Bildes zu erhalten.

Der Stand der Technik wird durch die Fig. 1 veranschaulicht, die einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsart der bekannten Farbbildröhre zeigt.

Man erkennt in Fig. 1 eine Farbbildröhre mit einem Halsteil 1, der die (nicht dargestellten) Elektronenschleudern enthält, einem Trichterteil 2 und einem Stirnteil 3. Ein Leuchtschirm 4 ist an der Innenoberfläche der Frontplatte des Stirnteils 3 ausgebildet. Ein Aluminiumfilm 5 ist auf dem Leuchtschirm 4 durch Aufdampfen von Aluminium abgeschieden. Dieser Aluminiumfilm 5 ist als Metallhinterlegungselektrode zur Steigerung der Helligkeit des Leuchtschirms und zum Vermeiden eines Brennens des Leuchtschirms gut bekannt. Man erkennt weiter eine Farbwählelektrode 6, z. B. eine Lochmaske, die in einem bestimmten Abstand vom Aluminiumfilm 5 angeordnet und im Stirnteil 3 mittels eines geeigneten (nicht dargestellten) Halteorgans befestigt ist.

Der Betrieb der in dieser Weise aufgebauten Farbbildröhre ist folgendermaßen: Die von den Elektronenschleudern abgestrahlten Elektronenstrahlen laufen durch die Lochmaske 6 und treffen auf den Aluminiumfilm 5 sowie auf den Leuchtschirm 4 auf, wodurch darauf ein gewünschtes Bild erzeugt wird. Bei diesem Vorgang trifft, während einige der Elektronenstrahlen durch die Lochmaske hindurchtreten, ein Teil der Elektronenstrahlen die Schattenmaske 6, die folglich erhitzt wird.

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Daher gibt die Lochmaske eine Wärmestrahlung ab, die ihrerseits am Aluminiumfilm 5 reflektiert wird und somit zur Lochmaske zurückkehrt. Demgemäß wird die Lochmaske zusätzlich erhitzt. Damit wirft die bekannte Farbbildröhre folgende Probleme auf. Falls beispielsweise die Farbbildröhre ein Bild wiedergibt, das einen örtlichen weißen Teil aufweist, wird der dem weißen Teil entsprechende Teil der Lochmaske 6 intensiver als ihr übriger Teil von den Elektronenstrahlen getroffen, da die Elektronenstrahlen der jeweiligen Farben den dem weißen Teil entsprechenden Teil des Leuchtschirms treffen und dieser daher stark erhitzt wird. Die von dem Teil der Lochmaske stammende Wärmestrahlung ist stark. Daher wird die große Wärmemenge am Aluminium film wieder zur Lochmaske reflektiert, so daß sich eine größe zusätzliche Erhitzung der Lochmaske in diesem Bereich ergibt. So wird die Lochmaske nicht nur insgesamt, sondern auch örtlich intensiv erhitzt. Dies führt zur Deformation der Lochmaske. Infolgedessen treffen die Elektronenstrahlen die Leuchtstoffpunkte auf dem Leuchtschirm ungenau. Die genannte Deformation der Lochmaske ist als Wölbungsproblem ("doming") bekannt. Es führt zu Fehlern der Farbreinheit, wie z. B. einer Beeinträchtigung der Farbreinheit an örtlichen Punkten auf dem Bild, und zu einer verlängerten Dauer der für Farbreinheitsjüstierungen erforderlichen Stabilisierungszeit. Dieses Problem ist bei dem Typ der Farbbildröhre mit einem großen Ablenkungswinkel von 110 besonders erheblich.

Es wurden bereits verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen, um dieses Problem zu überwinden. Die erste Maßnahme sieht vor, daß der Aluminiumfilm 5 mit Graphit überzogen wird, um die von der Lochmaske 6 stammende Wärmestrahlung zu absorbieren und dadurch die Reflexionsstrahlung vom Aluminiumfilm zur Lochmaske zu beschränken.

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Diese erste Maßnahme hat jedoch Nachteile, da beim Auftreten von Poren, Rissen usw. bei der Bildung des aufgedampften Aluminiumfilms 5 das Aufbringen von Graphit auf den abgeschiedenen Aluminiumfilm zum Eindringen von Graphit in die Poren, Risse usw. führt. Dadurch wird eine Beeinträchtigung der Helligkeit des Leuchtschirms verursacht. Die zweite schon getroffene Gegenmaßnahme sieht vor, daß auf dem Aluminiumfilm 5 ein eine schwarze Farbe zeigender Stoff, wie z. B. Nickeloxid, Wolframoxid, Lithiumnitrid oder Borkarbid abgeschieden wird. Diese zweite Maßnahme ist jedoch problematisch wegen der Kompliziertheit des Herstellverfahrens. Es sind nämlich zwei Aufdampfprozesse zum Aufdampfen des Aluminiums und eines der genannten Stoffe auf die gesamte Oberfläche erforderlich. Außerdem dringen, wenn der auf dem Aluminium abzuscheidende Stoff ein Metalloxid mit hoher Dichte ist, die Elektronenstrahlen nicht leicht hindurch, so daß die Helligkeit des Leuchtschirms beeinträchtigt wird. Eine dritte Gegenmaßnahme sieht vor, daß der Grad des Vakuums der Atmosphäre bei der Aluminiumverdampfung in der letzten Aufdampf stufe verringert wird, um die äußere Oberfläche des abgeschiedenen Aluminiumfilms 5 zu schwärzen und so eine niedrige Reflektivität für die Wärmestrahlung zu schaffen. Auch diese dritte Maßnahme erfordert zwei Verdampfungsstufen; die eine erfolgt unter einem hohen Grad von Vakuum, während die andere unter einem niedrigen Grad von Vakuum abläuft. Auch ist es hierbei, selbst wenn der Grad des Vakuums kontinuierlich reduziert werden kann, schwierig, den Anfangspunkt des Luftzutritts und dessen Menge zu steuern. Deshalb hat diese dritte Maßnahme eine Anzahl von Nachteilen: Es läßt sich so keine gleichmäßige Qualität des abgeschiedenen Films erhalten; außerdem kommt der Verdampfungserhitzer in Berührung mit Luft, so daß der Erhitzer oxydiert wird und leicht geschädigt werden kann.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbbildröhre und das zugehörige Herstellverfahren zu entwickeln, in der bzw. nach dem sich eine zur wirksamen Vermeidung der Reflexion der Wärmestrahlung geeignete Schicht an der äußeren Oberfläche des Aluminiumfilms 5 in einfacher Weise bilden läßt.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Farbbildröhre mit einem auf einen Leuchtschirm aufgebrachten Aluminiumfilm, einer an der Oberfläche des Aluminiumfilms erzeugten Schicht zur Vermeidung der Reflexion von Wärmestrahlung und einer in einem bestimmten Abstand vom Aluminiumfilm angeordneten Farbwählelektrode, mit dem Kennzeichen, daß die der Farbwählelektrode zugewandte Reflexionsvermeidungsschicht an der Oberfläche des Aluminiumfilms eine geschwärzte Aluminium-Aluminiumnitrid-Komplexschicht ist.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Farbbildröhre, bei dem der. Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm aufgedampft wird, mit dem Kennzeichen, daß man den Aluminiumfilm zunächst eine bestimmte Zeitdauer im Vakuum und anschließend für die restliche Zeitdauer in einer Stickstoffatmosphäre aufdampft.

Um das gewünschte Ziel zu erreichen, wird das Herstellverfahren vorzugsweise so durchgeführt, daß die Stickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines durch thermische Zersetzung Stickstoff abgebenden Stoffes gebildet wird.

Als solcher Stoff eignet sich vorzugsweise ein Erdalkalimetallazid, insbesondere Barium-, Calzium- oder Strontiumazid.

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So wird beispielsweise Bariumazid in der letzten Stufe der Aluminium aufdampfung erhitzt, um eine Stickstoffatmosphäre für die Aluminium auf dampf ung zu schaffen, und das Aluminium wird weiter in der Stickstoffatmosphäre aufgedampft, um die Oberfläche des abgeschiedenen Aluminiumfilms zu schwärzen. Mit anderen Worten ist es erfindungswesentlich, daß Stickstoff niedriger Elektionendichte und niedrigen Molekulargewichts mit Aluminium kombiniert wird, um in der Oberflächenschicht des abgeschiedenen Aluminium films eine Matrixschicht aus Aluminiumnitrid zu bilden, in die Aluminium eindiffundiert wird, um schließlich eine Komplexstruktur in der Schicht zu erzeugen. Eine solche Komplexschicht modifiziert den Absorptionskoeffizienten des Aluminiumfilms mit dem Ergebnis, daß die Reflexion der von der Lochmaske kommenden Wärmestrahlung weitgehend verringert wird.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Farbbildröhre gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung deren Frontplatte, die mit einem metallhinterlegten Leuchtschirm gemäß der Erfindung an ihrer Innenoberfläche versehen ist; und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Herstellen der Farbbildröhre gemäß der Erfindung.

In der vergrößerten Teilschnittansicht einer Front platte der Farbbildröhre gemäß der Erfindung nach Fig. 2 ist der Leuchtschirm 4 an der Innenoberfläche der Frontplatte 31 in gleicher Anordnung wie bei

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der bekannten Farbbildröhre ausgebildet. Man erkennt außerdem den auf dem Leuchtschirm 4 abgeschiedenen Aluminiumfilm 70, der erfindungswesentlich in seiner der Lochmaske zugewandten Oberflächenschicht Stickstoff enthält, so daß die Oberfläche des Aluminiumfilms 70 geschwärzt ist und eine niedrige Reflektivität der Wärmestrahlung aufweist, wodurch die zusätzliche Erhitzung der Lochmaske aufgrund der Reflexion der Wärmestrahlung an der Oberfläche des Aluminiumfilms 70 weitgehend unterdrückt wird.

Das Herstellverfahren eines metallhinterlegten Leuchtschirms mit einem solchen Aufbau soll nun anhand der Fig. 3 erläutert werden. Zunächst wird der Stirnteil 3, an dessen Innenoberfläche der Leuchtschirm 4 in üblicher Weise ausgebildet wird, auf einem Bedampfungsapparat 8 montiert, der mit Erhitzern zum Erhitzen und Verdampfen von Verdampfungsmaterial und einem Absaugventil zum Absaugen von Luft in dem von dem Bedampfungsapparat und dem Stirnteil gebildeten Raum versehen ist. Der Erhitzer 71 zum Erhitzen von Bariumazid (der Bariumazid enthält) wird in der im wesentlichen dem Mittelteil des Leuchtschirms 4 entsprechenden Lage angeordnet. Erhitzer 72 zum Erhitzen von Aluminium (die Aluminium enthalten) werden an beiden Seiten des Erhitzers 71 angeordnet. Dann wird der duch den Stirnteil 3 und den Apparat 8 gebildete Raum evakuiert, und die Erhitzer 72 werden erhitzt, wodurch die Vakuumverdampfung des Aluminiums und dessen Abscheidung auf dem Leuchtschirm 4 bewirkt werden. Der Grad des Vakuums bei der Vakuumverdampfung kann in der Größenordnung

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von 10 bis 10 mmHg liegen. Durch diese Vakuumverdampfung wird die gesamte Oberfläche des Leuchtschirms 4 mit dem Aluminiumfilm 70a bedeckt. In der letzten Stufe der Vakuumaufdampfung des Aluminiums wird zusätzlich der Erhitzer 71 erhitzt, um eine Abspaltung

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von Stickstoff aus dem Barium azid zu bewirken und so eine Stickstoffatmosphäre in dem genannten Raum zu schaffen. Die Aluminiumaufdampfung wird dann in der Stickstoffatmosphäre fortgesetzt. Als Ergebnis bildet sich eine geschwärzte Komplexschicht N mit Stickstoffgehalt im Oberflächenbereich des auf dem Leuchtschirm 4 abgeschiedenen Aluminiumfilms, wie Fijg 2 zeigt. Die so aufgebaute Komplexschicht absorbiert die Wärmestrahlung, die von der Lochmaske ausgeht, so daß der Wölbungseffekt unterdrückt wird. Da die Temperatur der thermischen Zersetzung von Bariumazid 219 C beträgt, ist es leicht, die Stickstoffatmosphäre zu schaffen. Obwohl der Aluminiumfilm normalerweise mit einer Dicke von 3000 bis 4500 A erzeugt wird, ist etwa 1000 A eine ausreichende Dicke zur Reflexion des vom Leuchtschirm ausgehenden Lichts, was eine wesentliche Funktion des Aluminium film s ist. Daher läßt man die Erhitzung des Bariumazids durch den Erhitzer 71 zu der Zeit beginnen, wenn das Aluminium bis zur Dicke von 1000 A abgeschieden ist, um die Stickstoffatmosphäre zu schaffen. Es ist jedoch unmöglich, beim praktischen Auf dampf Vorgang jedesmal herauszufinden, ob das Aluminium bereits bis zur Dicke von 1000 A abgeschieden ist. Hierzu wird daher die Zeit vom Beginn des Erhitzens des Aluminiums bis zur Abscheidung in der gewünschten Dicke vorab gemessen, und diese einmal ermittelte Zeit wird angewandt, um beim Erzeugen der Aluminiumfilme mit der komplexen Oberflächenschicht den Anfangszeitpunkt zum Erhitzen des Bariumazids zu bestimmen.

Es sei festgestellt, daß, obwohl nach diesem Beispiel Bariumazid als Stoff zum Schaffen der Stickstoffatmosphäre verwendet wird, dieser Stoff nicht auf Bariumazid beschränkt ist, sondern irgendein Stoff verwendet werden kann, sofern er geeignet ist, durch thermische Zer-

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setzung Stickstoff abzugeben. Dementsprechend ist ein Metallazid verschiedener Art verwendbar, und insbesondere sind Erdalkalimetallazide, wie z.B. nicht nur Bariumazid, sondern auch Calziumazid, Strontiumazid und dergleichen hierzu geeignet.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Farbbildröhre gemäß der Erfindung von dem auf den Leuchtschirm aufgebrachten Aluminiumfilm Gebrauch gemacht, bei dem die Oberfläche durch die geschwärzte Komplexschicht aus Aluminiumnitrid und Aluminium gebildet ist. Als Ergebnis kann der Aluminiumfilm wirksam die Wärmestrahlung von der Lochmaske absorbieren, so daß die Reflexion der Wärmestrahlung weitgehend verringert wird. Damit wird die Verformung der Lochmaske aufgrund von Erhitzung im wesentlichen vermieden. Da bei der Farbbildröhre gemäß der Erfindung die geschwärzte Komplexschicht as Aluminiumnitrid niedriger Dichte und Aluminium verwendet wird, ist in diesem Fall der Durchgang der Elektronenstrahlen durch den Aluminiumfilm nicht gehindert, so daß sich eine gute Leuchtschirmhelligkeit ergibt. Weiter weist das Verfahren zur Herstellung der Farbbildröhre gemäß der Erfindung das Kennzeichen auf, daß Stickstoff aufgrund der thermischen Zersetzung eines Stoffes wie Bariumazid in der letzten Stufe des Aluminiumaufdampfverfahrens abgegeben und so die geschwärzte Komplexschicht aus Aluminium und Aluminiumnitrid durch die Aluminiumabscheidung in der so gebildeten Stickstoff atmosphäre erzeugt wird. Dementsprechend läßt sich dieses Verfahren im Vergleich mit dem bekannten Verfahren, bei dem es erforderlich ist, den Vakuumgrad beim Aufdampfprozeß zu steuern, beträchtlich leichter durchführen und eignet sich daher sehr gut für eine Massenproduktion. Schließlich gibt es bei dem Herstell-

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verfahren gemäß der Erfindung keinen Einstrom von Sauerstoff in den Bedam pfung sapparat während des A uf dampf verfahr ens, so daß die Oxydation der Erhitzer entfällt und deren Lebensdauer verlängert ist.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   (IJ Farbbildröhre mit einem auf einen Leuchtschirm aufgebrachten Aluminiumfilm, einer an der Oberfläche des Aluminium films erzeugten Schicht zur Vermeidung der Reflexion von Wärmestrahlung und einer in einem bestimmten Abstand vom Aluminiumfilm angeordneten Farbwählelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die der Farbwählelektrode (6) zugewandte Reflexionsvermeidungsschicht ander Oberfläche des Aluminiumfilms (70) eine geschwärzte Aluminium-Aluminiumnitrid-Komplexschicht (N) ist.
2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre nach Anspruch 1, bei dem der Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Alumdniumfilm zunächst eine bestimmte Zeitdauer im Vakuum und anschließend für die restliche Zeitdauer in einer Stickstoffatmosphäre aufdampft.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines durch thermische Zersetzung Stickstoff abgebenden Stoffes gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines Erdalkalimetallazids gebildet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoff atmosphäre durch Erhitzen eines Stoffes der Gruppe Barium-, Calzium- und Strontiumazid gebildet wird.

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   L e e r s e i t e