DE2437680B2 - Leuchtschirm fuer eine farbbildroehre und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm für eine Farbbildröhre mit einer in einem bestimmten Abstand vom Leuchtschirm angeordneten Farbwählelektrode, der kathodenseitig einen Aluminiumfilm mit einer der Farbwählelektrode zugewandten, Wärmestrahlung absorbierenden schwarzen Schicht besitzt, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Leuchtschirms.

Ein derartiger Leuchtschirm und ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der US-PS 3 392 297 bekannt.

Bei Betrieb der in bekannter Weise aufgebauten Farbbildröhre treffen die von den Elektronenstrahlcrzeugcrn abgestrahlten Elektronenstrahlen durch die Lochmaske auf den aluminisierten Leuchtschirm auf. Bei diesem Vorgang trifft, während einige der Elek-Ironenstrahlen durch die Lochmaske hindurchtreten, ein Teil der Elektronenstrahlen die Lochmaske, die folglich erhitzt wird. Daher gibt die Lochmaske eine Wärmestrahlung ab, die ihrerseits am Aluminiumfilm reflektiert wird, wenn dieser nicht geschwärzt ist. Dadurch wird die Lochmaske zusätzlich erhitzt. Damit wirft die bekannte Farbbildröhre folgende Probleme •uf. Falls beispielsweise die Farbbildröhre ein Bild wiedergibt, das einen örtlichen weißen Teil aufweist, wird der dem weißen Teil entsprechende Teil der Lochmaske intensiver als ihr übriger Teil von den F'lektronenstrahlen getroffen, da die F.ilektronenstrahlen der jeweiligen Farben den dem weißen Teil ⁶5 entsprechenden Teil des i euchtschinns !reffen und dieser daher stark erhilzt wird. Die von dem Teil der Lochmaske stammende Wärmestrahlung ist stark.

Daher wird die große Wärmemenge am Aluminiumfilm wieder zur Lochmaske reflektiert, so daß sich eine große 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 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 Farbreinheitsjustierungen 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 mit Graphit überzogen wird, um die von der Lochmaske stammende Wärmestrahlung zu absorbieren und dadurch die Reflexionsstrahlung vom Aluminiumfilm zur Lochmaske zu beschränken. Diese erste Maßnahme hat jedoch Nachteile, da beim Auftreten von Poren, Rissen usw. bei der Bildung des aufgedampften Aluminiumfilms das Aufbringen von Graphit auf den abgeschiedenen Aluminiumfiim 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 ein eine schwarze Farbe zeigender Stoff, wie z. B. Nikkeioxid, Wolframoxid, Lithiumnitrid oder Borkarbid abgeschieden wird (US-PS 3392297). Diese zweite Maßnahme ist jedoch problematisch wegen der Kompliziertheit des Herstellungsverfahrens. 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 Elektroncnstrahlcn 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 Aufdampfstufe verrirgert wird, um die äußere Oberfläche des abgeschiedenen Aluminiumfilms zu schwärzen und so eine niedrige Reflektivität für die Wärmestrahlung zu schaffen (US-PS 392297). Auch diese dritte Maßnahme erfordert zwei Verdiimpfungsstufen; die eine erfolgt unter einem hoheiii 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 Vcrdampfungscrhitzer in Berührung mit Luft, so daß der Erhitzer oxydiert wird und leicht geschädigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leuchtschirm der eingangs genannten Art so auszubilden und ein geeignetes Herslellverfahren zu entwickeln, daß der Leuchtschirm eine wirksame Wärmestrahlung absorbierende schwarze Schicht aufweist, die sich einfach und gut reproduzierbar

herstellenι a^ ^.^ _{bczüglich des} Leuchtschirms JKnßgemäß dadurch gelöst, daß die schwarze ^erf,!i,t7us Aluminium und Alumin.umnund besteht. ^Schr o/nstand der Erfindung ist außerdem ein Veru Τ7ur Herstellung eines solchen U uchtschirms, •^ m der Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm im fV um aufgedampft wird, mit dem Kennzeichen, YÄn den Aluminiumfilm zunächst für eine be- ^ά te Zeitdauer im Vakuum und anschließend fur « ^St-^imIestliche Zeitdauer in einer Stickstoftatmosphäre

um das gewünschte Ziel zu erreichen, wird das HeßTellverfahren vorzugsweise so durchgeführt daß Qiickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines durch ^: ■ Zersetzung Stickstoff abgebenden Stoffes

d. T-A

" Ak solcher Stoff eignet sich vorzugsweise ein Erdalkalimetallazid, insbesondere Barium-, Calzium- ^Apt Strontiumazid.

So wird beispielsweise Bariumazid in der letzten etnfe der Aluminiumaufdampfung erhitzt, um eine C Sstoffatmosphäre für die Aluminiumaufdampfung Waffen und das Aluminium wird weiter in der ^r4kstofSmos_Phäre aufgedampft, um die Oberflä- >S ^hP des abgeschiedenen Aluminiumfilms zu schwar- JZ Mit anderen Worten ist es erfindungswesentl.ch, SaßStickstoff niedriger Elektronendichte und n.edr,-n Molekulargewichts mit Aluminium kombiniert & um in de'oberflächenschkht des abgeschiede-Γη Aluminiumfilmseine Matr.xsch.cht aus Alum.niumnhrid zu bilden, in die Aluminium eind.ffund.ert Sd Eine solche Schicht modifiziert den Absorptionskoeffizienten des Aluminiumfilms mit dem Eraebnis daß die Reflexion der von der Lochmaske v. kommenden Wärmestrahlung weitgehend verringert

^W1nie Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeisp.els naher erlau- ^ ^teiFi tT^hie⁸vergrößerte Teilschnittansicht einer Farbbildröhre gemäß der Erfindung zur Vcranschau fichungderenFrontplatte,die m.t einem metallhmteriegten Leuchtschirm an ihrer Innenoberflache verse- ^ ^Fifzane schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Herstellen des

Inder vergröberten Teilschnittansicht einer Frontplatte der Farbbildröhre nach Fig. 1 ist der Leuchtschirm 4 an der Innenoberfläche der Frontplatte in gleicher Anordnung wie bei der bekannten Farbbildröhre ausgebildet. Man erkennt außerdem den auf dem Leuchtschirm 4 abgeschiedenen Aluminiumfilm 70, der in seiner der Lochmaske zugewandten Oberflächenschicht Stickstoff enthält, so daß die Oberfläche des Aluminiumfilms 70 geschwärzt ist und eine niedrige Reaktivität der Wärmestrahlung aufweist. wodurch die zusätzliche Erhitzung der Lochmaske auf Grund der Reflexion der Wärmestrahlung an der Oberfläche des Aluminiumfilms 70 weitgehend un-. ... j

lvcrfahren eines meia.Ihin.p. ,u-n Lc^schirms mit einem solchen Aufbau so lUun a; Hand der Fig. 2 erläuten werden Zunad.M s . d du Stirnteil 3. an dessen lmvnobcrtladu du ¹^'¹ schirm 4 in üblicher Weise ausgebildet w mi, aufemern SSnpfungsappara. 8 monüeri. de, mn hrh,l*orn zum Erhitzen und Verdampfen von Verdampfuagsmateiial und einem Abseugveniil 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 enihä!·.) wird in der im wesentlichen dem Mittelteil des Leuchischirms 4 entsprechenden Lage angeordnet. Erhitzer 72 zum Erhitzen von Aluminium (die Aluminium enthalten) werden an beiden Seiten des Erhitzers 71 angeordnet. Dann wird der durch 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 von 10"⁴ bis IU'- mraHg 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 von Stickstoff aus dem Bariumazid zu bewirken und so eine Stickstoffatmosphärc in dem genannten Raum zu schaffen. Die Aluminiumaufdampfung wird dann i der Stickstoffatmosphäre fongesetzt. Als Ergebni.- bildet sich eine schwarze Schicht N mit Stickstoffgehalt im Oberflächenbereich des auf dem Leuchtschirm 4 abgeschiedenen Aluminiumfilms, wie Fig. 1 zeigt. Die so aufgebaute Schicht 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 Aluminiumfilms 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 Stickstoff atmosphäre zu schaffen. Es ist jedoch unmöglich, beim praktischen Aufdampfvorgang jedesmal herauszufinden, ob das Aluminium bereits bis zur Dicke von 1000 A abgeschieden ist. Hierzu wird daher die Zeil 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 Zersetzung Stickstoff abzugeben. Dementsprechend ist ein Metallazid verschiedener Art verwendbar, und insbesondere sind Erdalkalimetallazide, wie /.. B. nicht η mi Bariumazid. sondern auch Calziuma/.id. Strontiumazid u.dgl. hierzu geeignet. Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Leuchtschirm gemäß der Erfindung von dem auf den Leuchtschirm aufgebt achten Alununiumfilin Gebrauch gemacht, bei dem die Oberfläche durch die schwarz-, Schicht 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 auf Grund von Erhitzung im wesentlichen vermieden. Da bei dem Leuchtschirm gemäß der Erfindung die schwarze Schicht aus Aluminiumnitrid niedriger Dichte und Aluminium verwendet wird, ist in diesem Fall der Durchgang der Elektronenstrahl durch den Aluminiumfilm nicht gehindert, so daß sich eine gute Leuchtschirmhelligkeit ergibt. Weiter weist das Verfahren zur Herstellung des Leuchtschirms gemäß der Erfindung das Kennzeichen auf, daß Stickstoff auf Grund der thermischen Zersetzung eines Stoffes wie Bariumazid in der letzten Stufe des Aluminiumaufdampfverfahrens abgegeben und so die schwarze Schicht aus Aluminium und Aluminiumnitrid durch die Aluminiumabscheidung in der so gebildeten Stickstoffatmosphäre 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

ίο gibt es bei dem Herstellverfahren gemäß der Erfindung kein Einströmen von Sauerstoff in den Bedampfungsapparat während des Aufdampfverfahrens, so daß die Oxydation der Erhitzer entfällt und deren Lebensdauer verlängert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Leuchtschirm für eine Farbbildröhre mit einer in einem bestimmten Abstand vom Leuchtschirm angeordneten Farbwählelektrode, der kathodenseitig einen Aluminiumfilm mit einer der Farbwählelektrode zugewandten, Wärmestrahlung absorbierenden schwarzen Schicht besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die schwarze Schicht aus Aluminium und Aluminiumnitrid besteht.

2. Verfahren zur Herstellung eir.as Leuchtschirms nach Anspruch 1, bei dem der Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm in Vakuum aufge- ¹S dampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aluminiumfilm zunächst eine bestimmte Zeitdauer im Vakuum und anschließend für die restliche Zeitdauer in einer Stickstoffatmosphäre aufdampft.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines durch thermische Zersetzung Stickstoff abgebenden Stoffes gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- ^a5 kennzeichnet, daß die Stickstoffatmosphäre durch Erhitzen eines Erdalkalimetallazids gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffatmosphäre durch Lrhitzen eines Stoffes der Gruppe Barium-, CaI-zium- und Strontiumazid gebildet wird.