DE2710089C3 - Bildschirm einer Farbbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildschirm einer Farbbildröhre mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein Bildschirm dieser Art ist aus der US-PS 31 14 065 bekannt. Durch diese Ausbildung des Schirms wird die Reflexion des Umgebungslichtes verringert, so daß der Kontrast des Bildes des Farbfernsehempfängers erhöht wird.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines solchen bekannten Bildschirms im Schnitt.

Die Pigmentteilchen sind bei diesem bekannten Schirm in der Leuchtstoffschicht verteilt, wodurch sich eine Verminderung der Elektronenstrahlenergie durch die Pigmentteilchen ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Bildschirms der eingangs genannten Art, der sich leicht herstellen läßt und der bei möglichst geringer Helligkeitsminderung durch Verringerung der Elektronenstrahlenergie einen möglichst starken Kontrast des Bildes aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bildschirm einer Farbbildröhre der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Patentanspruch 2 beansprucht.

Im folgenden ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schon erwähnte Darstellung eines Bildschirmausschnitts nach dem Stand der Technik,

F i g. 2 die Darstellung eines Bildschirmausschnitts zur Erläuterung der Erfindung,

F i g. 3 die schematische Darstellung des Verteilungsschemas eines Pigments in der blaues Licht emittierenden Leuchtstoffschicht des Bildschirms gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine graphische Darstellung des Konzentrationsgradienten des Pigments in der blaues Licht emittierenden Leuchtstoffschicht beim Bildschirm gemäß F i g. 2,

Fig.5 eine graphische Darstellung der relativen Energiekennlinie verschiedener Umgebungslichtarten,

F i g. 6 eine graphische Darstellung der Abnahme von Reflexion und Helligkeit in Abhängigkeit vom zugemischten Pigmentanteil,

F i g. 7 eine schematische Darstellung des Auftreffens von Elektronenstrahlen und des Umgebungslichts auf die Farbbildröhre gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig.2 sind auf der Oberfläche einer Glasscheibe 20 punkt- oder streifenförmige Leuchtstoffschichten 22, 24 und 26 aufgetragen, die rotes, grünes bzw. blaues Licht zu emittieren vermögen. Im folgenden werden diese Schichten kurz als rote, grüne bzw. blaue Leuchtstoffschichten bezeichnet, wobei jeweils die Farbe des emittierten Lichtes angesprochen ist Die roten, grünen und blauen Leuchtstoffschichten 22, 24 bzw. 26 bestehen hierbei aus Y₂O₂S: Eu, ZnS : Cu, Al bzw. ZnS: Ag, CI. Zwischen je zwei benachbarten Leuchtstoffschichten 22, 24 und 26 befindet sich ein

ι⁵ lichtabsorbierender schwarzer Stoff 28. Die blaue Leuchtstoffschicht 26 enthält ein ihr zugemischtes blaues Pigment, wie Kobaltaluminat, das eine blaue Lichtkomponente hindurchtreten läßt, andere Lichtkomponenten als die blaue Komponente jedoch zu absorbieren vermag. Die in F i g. 3 in Form von schwarzen Punkten veranschaulichte Verteilung des blauen Pigments in der blauen Leuchtstoffschicht 26 ist so gewählt, daß die Teilchen mit größeren Abmessungen an der Seite der Glasscheibe 20 verteilt sind, während die kleineren Teilchen auf der Seite eines nicht dargestellten gemäß Fig.3 an der linken Seite vorgesehenen Elektronenstrahlerzeugers angeordnet sind. Infolgedessen nimmt die Konzentrationsverteilung des blauen Pigments gemäß F i g. 3 vom Elektronenrohr zur Glasscheibe 20 hin zu. Vorzugsweise liegt der Mischungsanteil des blauen Pigments im Bereich von 5—30Gew.-%, bezogen auf die Menge der blauen Leuchtstoffschicht. Die Auswirkung dieser vorbestimmten Beschränkung dieser Konzentrationsverteilung und des Mischungsanteils des blauen Pigments ergibt sich noch deutlicher aus einer späteren Stelle der Beschreibung.

Im folgenden ist der Grund dafür erläutert, weshalb es besonders vorteilhaft ist, das blaue Pigment der blauen Leuchtsioffschicht 26 zuzumischen.

Die Helligkeit des Bildschirms eines Farbfernsehempfängers wird anhand der Helligkeit des Normalweiß bewertet. Das Verhältnis zwischen den von den Elektronenstrahlerzeugern der roten, grünen und blauen Leuchtstoffschichten erforderlichen Strahlströmen zur Erzielung eines Normalweißwertes beträgt dabei 14:15:10.

Hieraus geht hervor, daß der für die blaue Leuchtstoffschicht notwendige Strom kleiner ist als die Ströme für die roten und grünen Leuchtstoffschichten. Es kann dabei die Helligkeit des blauen Lichts am einfachsten durch Erhöhung des entsprechenden Strahlstromes in dem Ausmaß erhöht werden, wie es Minderung der Helligkeit infolge des Zumischens des blauen Pigments entspricht, ohne daß die Unterschiede der Strahlströme weiter vergrößert werden.

Zum zweiten variiert die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges in Abhängigkeit von der Farbe bzw. Wellenlänge der Lichtkomponenten, auch wenn diese die gleiche Energie besitzen. Sowohl vom Standpunkt der Lichtempfindlichkeit als auch der Menge der absorbierten Lichtenergie besitzt das blaue Pigment die größte Fähigkeit zum Absorbieren von Umgebungslicht.

Auch bei Betrachtung des Spektrums des Umgebungslichtes wird die stärkere Wirkung des blauen Pigments deutlicher. In F Ig₁5 sind die Spektrallinien von Tageslicht (A) des Lichts einer gewöhnlichen

Glühlampe (B) und des Lichts einer üblichen Leuchtstofflampe (C) als die Umgebungsüchtarten dargestellt, die beim Betrachten des Bilds eines Farbfernsehempfängers vorherrschen können. In F i g. 5 ist d^;e Wellenlänge auf der Abszisse und die relative Größe der Lichtenergie auf der Ordinate aufgetragen. In jedem der Umgebungslichtanteile A, B und C ist die Energiegröße der blauen Lichtkomponente (mit einer Hauptwellenlänge λ von 450 nm), wie dargestellt, kleiner als die Energiegröße der roten Lichtkomponente mit einer Hauptwellenlänge von 630 nm und der grünen Lichtkomponente mit einer Hauptwellenlänge von 550 nm. Die roten und grünen Pigmentschichten lassen diejenigen roten bzw. grünen Lichtkomponenten des Umgebungslichts durch, welche einen verhältnismäßig großen Energieanteil besitzen, während sie die blaue Lichtkomponente mit einem vergleichsweise kleinen Energieanieil absorbieren. Im Gegensatz dazu absorbiert die blaue Pigmentschicht die roten und grünen Lirhtkomponenten mit vergleichsweise großem Energieanteil, während sie die blaue Lichtkomponente mit dem vergleichsweise kleinen Energieanteil hindurchtreten läßt Bei Betrachtung der Spektren des Umgebungslichtes besitzt folglich die blaue Pigmentschicht im Vergleich zu den anderen Pigmentschichten ein großes Absorptionsvermögen für Umgebungslicht

Im folgenden ist der Grund für die Beschränkung des Anteils an blauem Pigment auf 5—30 Gew.-%, bezogen auf die Menge des blauen Leuchtstoffs, näher erläutert In Fig. 6 ist auf der Abszisse das Gewichtsprozentverhältnis der Zumischmenge des blauen Pigments, gemessen auf der Basis der Gesamtmenge des blauen Leuchtstoffs, aufgetragen, während auf der Ordinate die Minderung der Helligkeit und Reflexion des Bildschirms aufgetragen sind. Gemäß F i g. 6 nehmen mit zunehmendem Mischungsanteil an blauem Pigment sowohl die Helligkeit als auch die Reflexion ab. Für die Bildbetrachtung eines Farbfernsehempfängers sind eine 14% oder mehr betragerde Minderung der Helligkeit und eine 15% oder weniger betragende Minderung der Reflexion unvorteilhaft. Dies bedeutet, daß dann, wenn die Helligkeit um 14% oder mehr abfällt, der Bildschirm sehr dunkel wird, so daß das Bild schwer zu betrachten ist. Wenn die Reflexion um 15% oder weniger abfällt, verstärkt sich die Umgebungslicht-Reflexion, so daß die Bildwiedergabe ebenfalls beeinträchtigt wird. Aus diesen Gründen wird der Mischungsanteil des blauen Pigments auf 5—30Gew.-%, bezogen auf die (Gesamt-)Menge des Leuchtstoffs festgelegt

Im folgenden sei angenommen, daß gemäß Fig. 7 Elektronenstrahlen 32 von einem nicht dargestellten Strahlerzeuger zu den roten, grünen und blauen Leuchtstoffschichten 22, 24 und 26 ausgesandt worden sind. Hierdurch werden die Leuchtstoffschichten 22, 24 und 26 so angeregt, daß sie Licht der entsprechenden Farbe emittieren. Weiterhin sei angenommen, daß ein Umgebungslicht 32, etwa Tageslicht, Glühlampenlicht oder Leuchtstofflampenlicht, auf die Glasscheibe 20 auftrifft Das Umgebungslicht 32 erreicht hierbei über die Glasscheibe 20 die Leuchtstoffschichten 22, 24 und 26 sowie den schwarzen Π.«-'' 28. Wenn das Umgebungslicht auf die roten und grünen Leuchtstoffschichten 22 und 24 fällt, wird es an diesen reflektiert und durch die Glasscheibe 20 nach außen zurückgeworfen. Das auf den schwarzen Stoff 28 fallende Umgebungslicht wird dagegen vollständig absorbiert. Bei dem auf die blaue Leuchtstoffschiebt 26 fallenden Umgebungslicht werden nahezu seine gesamten blauen Lichtkom ponenten bzw. -anteile durch das blaue Pigment durchgelassen, während nahezu alle anderen Lichtkomponenten als die blaue Komponente im blauen Pigment absorbiert werden.

Wie erwähnt ist die Verteilung der blauen Pigmentteilchen in der blauen Leuchtstoffschicht 26 gemäß F i g. 3 so gewählt daß Teilchen mit kleiner Größe an der Seite des Elektronenstrahlerzeugers verteilt sind, während sich größere Teilchen an der Seite der

ίο Glasscheibe 20 befinden. Aus diesem Giund werden die Elektronenstrahlen 30 zunächst durch den die niedere Pigment-Konzentration besitzenden Bereich in der blauen Leuchtstoffschicht 26 durchtreten. Die Energie der Elektronenstrahlen 30 bleibt aus diesem Grund größtenteils erhalten, so daß die Elektronenstrahlen zum größten Teil die Anregung der blauen Leuchtstoffschicht 26 zu bewirken vermögen. Andererseits wird das über die Glasscheibe 20 einfallende Umgebungslicht 32 zunächst durch den ein hohe Pigment-Konzentration besitzenden Bereich in der blauen Leuchtstoffschicht 26 durchtreten. Die roten und grünen Lichtkomponenten des Umgebungslichtes 32 werden dabei nahezu vollständig in der Leuchtstoffschicht 26 absorbiert, während nur die blauen Lichtkomponenten durch die Leuchtstoffschicht 26 durchgelassen werden. Wie erwähnt kann die Helligkeit des Lichtes der blauen Leuchtstoffschicht durch Erhöhung des entsprechenden Strahlstromes um den Betrag erhöht werden, welcher der Energieverringerung der Elektronenstrahlen aufgrund der Wirkung des blauen Pigments entspricht. Demzufolge kann eine Verringerung der Helligkeit kompensiert werden.

Die blaue Leuchtstoffschicht 26 mit der Pigment-Teilchengrößenverteilung gemäß F i g. 3 wird auf die im folgenden beschriebene Weise hergestellt

Zunächst wird ein Pigment in welchem Teilchen mit einer Größe von weniger als 3 μίτι 60—80 Gew.-% der Gesamtteilchen ausmachen, in einem vorgegebenen Verhältnis mit einem Pigment vermischt, bei v-elchem die Teilchen mit einer Größe von 4—6 μπι 60—80 Gew.-% der Gesamtmenge ausmachen. Dieses Gemisch wird einer Aufschlämmung eines blauen Leuchtstoffes zugegeben, welcher gleichzeitig ein lichtempfindliches Material, z. B. Polyvinylalkohol, zugesetzt wird. Die erhaltene Aufschlämmung wird sodann gerührt.

Hierauf wird die hergestellte Aufschlämmung auf die Innenfläche einer Glasscheibe geschüttet und durch Drehen der Glasscheibe nach dem sog. Rotationsbeschichtungsverfahren gleichmäßig über die Gesamtoberfläche der Glasscheibe verteilt. Die verteilte Aufschlämmung wird dabei während einer vorbestimmten Zeitspanne einer Drehung mit niedriger Drehzahl unterworfen. Während dieser langsamen Drehung beginnen sich die größeren Pigmentteilchen der verteilten Aufschlämmung zur Innenfläche der Glasscheibe hin abzusetzen, während die kleineren Teilchen an der dem Elektronenrohr zugewandten Seite verbleiben. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, die für das Absetzen bzw. Ausfällen der größeren Pigmentpartikel nötig ist, wird die Glasscheibe in schnelle Umdrehung versetzt, wobei die Lösung und die Pigmentteilchen, die auf der Oberfläche der verteilten Aufschlämmung schwimmen, durch Fliehkrafteinfluß entfernt bzw. weggeschleudert werden. Auf diese Weise wird eine dünne Leuchtstoffschicht mit gleichmäßiger Dicke hergestellt. Da die Ausfällung der Pigmentteilchen auch in Abhängigkeit von der Teilchengröße, des

(

blauen Leuchtstoffs variiert, muß die Viskosität der Aufschlämmung auch unter Berücksichtigung dieses Umstandes eingestellt werden. Die derart gebildete blaue Leuchtstoffschicht wird sodann gründlich getrocknet. Anschließend wird diese Schicht über eine Schattenmaske mittels einer Ultraviolett-Strahlung abgebenden Lichtquelle, etwa einer Quecksilberdampflampe, belichtet Beim anschließenden Entwicklungsvorgang wird zunächst wäßriges Ammoniak eine vorbestimmte Zeitspanne lang auf die Leuchtstoffschicht aufgesprüht, um dabei das lichtempfindliche Material, d. h. den Polyvinylalkohol, nur an der Oberfläche der Schicht zu zersetzen und außerdem die Pigmentteilchen in der Nähe der Schichtoberfläche zu lösen und in Schwebe zu bringen. Danach wird die Schicht mit heißem Wasser besprüht, um dabei die Pigmentteiichen aus dem Bereich der Schichtoberfläche herauszuwaschen. Bei diesem Entwicklungsvorgang ist sorgfältig darauf zu achten, daß nicht auch die im Inneren der Schicht befindlichen Pigmentteilchen angelöst werden, indem zuviel verdünntes wäßriges Ammoniak auf die Schicht aufgesprüht wird. Bei Durchführung der vorstehend beschriebenen Fertigungsschritte kann eine blaue Leuchtstoffschicht 26 mit einer Teilchengrößenverteilung der Art gemäß F i g. 3 erzielt werden.

Zur Zubereitung einer Dispersion des Pigments wird zunächst ein blaues Pigment aus Kobaltaluminat in destilliertes Wasser eingebracht, und der so zubereiteten Lösung wird ein oberflächenaktives Mittel zugesetzt Danach wird die so hergestellte wäßrige Lösung gemahlen, um das blaue Pigment aufzulösen und in der Lösung zu dispergieren. Anschließend wird Polyvinylal-

kohol in die erhaltene wäßrige Lösung, in welcher das blaue Pigment dispergiert ist, eingebracht um ein Koagulieren des Pigments zu verhindern. Auf diese Weise wird eine Dispersion des Pigments erhalten. Die Teilchengrößenverteilung der Pigmentteilchen in der

ίο beschriebenen wäßrigen Lösung kann durch Änderung der Zeit des Vermahlens oder der Pigmentkonzentration in der wäßrigen Lösung eingestellt werden. Als für die blaue Leuchtstoffschicht der Farbbildröhre zu verwendende Pigmentdispersion werden eine Pigmentdispersion, in welcher die Teilchen mit einer Größe von weniger als 3 μΐη 60—8Ö Gew.-^D/b der Gesamtpigmentmenge ausmachen, und eine Pigmentdispersion hergestellt, in welcher die Teilchen mit einer Größe von 3—6μΐτι 60—80 Gew.-°/o der Gesamtpigmentmenge

ausmachen. Diese beiden Pigmentdispersionen werden in vorgegebenem Verhältnis miteinander vermischt und gerührt. Hierauf wird die durchgerührte Pigmentdispersion in einer Menge von 5—30 Gew.-% einer blauen Leuchtstoff-Aufschlämmung zugesetzt um eine das Pigment enthaltende Aufschlämmung des blauen Leuchtstoffs herzustellen. Zusätzlich werden Aufschlämmungen des roten und des grünen Leuchtstoffs hergestellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bildschirm einer Farbbildröhre mit auf einer Oberfläche einer Glasscheibe haftenden, rotes, grünes und blaues Licht emittierenden Leuchtstoffschichten, wobei der rotes oder der blaues Licht emittierenden Leuchtstoffschicht oder beiden ein lichtfilterndes Pigment zugemischt ist, das das Licht desjenigen Leuchtstoffs durchläßt, dem es zugemischt ist, und das alle anderen Lichtkomponenten absorbiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Pigments (27) in der oder den Leuchtstoffschichten (22, 26) zur Glasscheibe hin zunimmt

2. Bildschirm nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment (27) in der blaues Licht emittierenden Leuchtstoffschicht (26) in einer Menge von 5—30 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht der Leuchtstoffschicht, enthalten ist.