DE2437680C3 - Leuchtschirm für eine Farbbildröhre 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 besitz!, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Leuchtschirms.

Ein derartiger Leuchtschirm und ein Verfahren zu dessen Herstellung sind aus der US-PS 3 392297 bekannt.

Bei Betrieb der in bekannter Weise aufgebauten Farbbildröhre treffen die von den Elektronenstrahlerzeugern abgestrahlten Elektronenstrahlen durch die Lochmaske auf den aluminisierten Leuchtschirm auf. Bei diesem Vorgang trifft, während einige der Elektronenstrahlen 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 ⁿ-~w.-rm· auf. Falls beispielsweise die Fa hhildiο ir ι HiId wiedergibt, das einen örtlichen v'LWn IV twcisi. wird der dem weißen Teil ert-prech rd ι! der Lochmaske intensiver als ihr ι linger It ; >n den Elektronenstrahlen getroffen, !a die i ■ 'ionen· strahlen der jeweiligen Farben lien dem « >,·η I eil entsprechenden Teil des Leucr sehirms ι ' p. und dieser daher stark erhitzt wird. 1 >ie von de ! ei! der Lochmaske stammende Warm strahlung ; stark.

Daher wird die große Wärmemenge am Aluminiumfilm vv ieder 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 fuhrt zur Deformation der Lochmaske. Infolgedessen treffen die Elektronenstrahlen die Leuchtstoffpunkte auf dem Leuchtschirm ungenau. Die genannte Deformation der Lochmaske ist als Wöibungsproblem 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 fur 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 Aluminiumfüm mit Graphit überzogen wird, um die von der Lochmaske stammende Wärmestrahlung zu absorbieren und dadurch die Reflexionsstrahlung vom Aluminiumfüm zur Lochmaske zu beschränken. Diese erste Maßnahme hat j;doch Nachteile, da beim Auftreten von Poren, Rissen usw. bei der Bildung des aufgedampften Alumi'niumfilms 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 Aluminiumfüm ein eine schwarze Farbe zeigender Stoff, wie z. B. Nikkeioxid, Wolframoxid, Lithiumnitrid oder Borkarbid abgeschieden wird (US-PS 3 392297). 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 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 Aufdampfstufe verringert v.ird, um die äußere Oberfläche des abgeschiedenen Aluminiumfilms zu schwarzen und so eine niedrige Reflektivität fur die Wärmestrahlung zu schaffen (US-PS 3 392 297). Auch diese dritte Maßnahme erfordert zwei Verdampfungsstufen, die eine erfolgt unter einem hohen Grad von Vakuum, wahrend 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.

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

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herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Leuchtschirms erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schwarze Schieb, aus Aluminium und Aluminiumnitrid besteht.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Ver- 5 fahren zur Herstellung eines solchen Leuchtschirms, bei dem der Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm im Vakuum aufgedampft wird, mit dem Kennzeichen, daß men den Aluminiumfilm zunächst für 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 ¹S thermische Zersetzung Stickstoff abgebenden Stoffes gebildet wird.

Als solcher Stoff eignet sich vorzugsweise ein Erdalkalimetallazid, insbesondere Barium-, Calzium- odcT Strontiumazid. ^2I

So wird beispielsweise Bariumazid in der letzten Stufe der Aluminiumaufdampfung erhitzt, um eine Stickstoff atmosphäre für die Aluminiumaufdampfung 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 Elektronendichte und niedrigen Molekulargewichts mit Aluminium kombiniert wird, um in der Oberflächenschicht des abgeschiedenen Aluminiumfilms eine Matrixschicht aus Aluminiumnitrid zu bilden, in die Aluminium eindiffundiert wird. Eine solche Schicht modifiziert den Absorptionskoeffizienten des Aluminiumfilms mit dem Ergebnis, daß die Reflexion der von der Lochmaske kommenden Wärmestrahlung weitgehend verringert

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

Fig 1 eine vergrößerte Teilschnittansicht einer Farbbildröhre gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung deren Frontplatte, die mit einem metallhinterlegten Leuchtschirm an ihrer Innenoberfläche versehen ist, und

Fig 2 eine schematische Schnitlansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Herstellen des Leuchtschirms.

In der vergrößerten Teilschnittansicht einer Frontplatt j der Farbbildröhre nach Fig. 1 ist der Leucht- schirm 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 Oberflachenschicht Stickstoff enthält, so daß die Oberfläche des Aluminiumfilms 70 geschwärzt ist und eine niedrige Reflektivität der Wärmestrahlung aufweist, wodurch die zusätzliche Erhitzung der Lochmaske auf Grund der Reflexion des Wärmestrahlung an vier ^ Oberflache des Aluminmmf ms 70 weitgeheiu tcrdruckt wird.

Das Herstellverfahren ,i-.> metallbi" Leuchtschirms mit einem sol, nen Autbau soli nun a ■■ Hand der Fig. 2 erläutert weden. Zunächst wird des Stirnteil 3 an dessen lnnenoherflache der Leucht schirm 4 in üblicher Weise ausgebildet wird, auf einem 1 8 montiert, der mit Erhitzern zum Erhitzen und Verdampfen von Verdampfungsmatenal und einem Absaugventil zum Absaugen von Luft tn dem von dem Bedampfungsapparat und dem Stirnteil gebildeten Raum versehen ist. Der Erhitzer 71 zum Erhitzen von Bariumazid (der Bariumazid enthalt) 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 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 bis 10 ' mmHg hegen. Durch diese Vakuumverdampfung wird die gesamte Oberflache 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 Stickstoffatmosphare in dem genannten Raum zu schaffen. Die Aluminiumaufdampfung wird dann in der Stickstoffatmcsphare fortgesetzt. Als Ergebnis 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 21"^D 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 laßt 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 Aufdampfvorgang jedesmal herauszufin-H_t.n nu^ Aluminium bereits bis zur Dicke von lOUU

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den, ob das Aluminium bereits bis zur Dicke von 1000 Ä 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 Oberflachenschicht den Anfangszeitpunkt zum Erhitzen des Bariumazids zu bestimmen.

Es sei festgestellt, daß, obwohl nach diesem Beispiel Bariumazid als Stoff zum Schaffen der Stickstoffatmosphare 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 <-inri Erdalkalimetalla?idc. wie 1 B. nicht nur Bh¹ ■·:< lui/id. sondern <iiwh Cai/nimazid. Sirontuimazid . <Uil. hier/u geeignet

W ie vorstehend beschriebt. ■' π ei bei «Jem I euch: si ti um gern aU der Erfindung ^n dc m auf den Ia ueht sdutm aufgebrachten Alumii-iuinfilm Gebrauch gemacht, bei dem die Oberfläche durch die schwar/c 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 Elektronenstrahlen 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 derer Lebensdauer verlängert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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 eines Leuchtschirms nach Anspruch 1, bei dem der Aluminiumfilm auf den Leuchtschirm in Vakuum aufge- ¹S dampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aluminiumfüm 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 Erhitzen eines Stoffes der Gruppe Barium-, CaI-zium- und Strontiumazid gebildet wird.