DE2833415A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kathodenstrahlröhre und insbesondere auf eine verbesserte Kathodenstrahlröhre, die an ihrer Innenseite mit einer inneren leitenden Schicht überzogen ist, die aus einem Gemisch aus Siliziumkarbit und Graphit besteht.

Es ist bekannt, daß die auf der Innenseite einer Kathodenstrahlröhre gebildete innere Schicht aus Graphitpartikeln und einem Alkalisilikat-Bindemittel, z.B. Natrium- oder Kaliumsilikat etc. besteht. Da Graphit weich ist, ist die Schicht nicht hart genug. Bekannte Kathodenstrahlröhren, die eine leitende Schicht haben, die aus diesem Material besteht, sind, wenn sie transportiert werden, Schwingungen oder Stößen ausgesetzt, die bewirken, daß die Schicht infoige der Berührung zwischen den Elementen wie Federn, Getter-Behältern usw. abgerieben wird, und die leitenden Partikel (Graphitpartikel), die die leitende Schicht bilden, haben somit die Tendenz, abgerieben zu werden. Diese abgeriebenen Graphitpartikel verursachen während des Betriebs eine unerwünschte Ladung zwischen den jeweiligen Teilen der bekannten Kathodenstrahlröhre.

Um den Abrieb der Graphitpartikel von der leitenden Schicht zu vermeiden, wenn die mechanische Bindefestigkeit der leitenden Schicht erhöht werden soll, genügt es, die Wasserglasmenge zu erhöhen, die in der leitenden Schicht verwendet wird, die als Bindemittel dient. Wenn jedoch die Wasserglasmenge erhöht wird, wird auch die Gasmenge, die in die Kathodenstrahlröhre abgegeben wird, erhöht, und diese Gaszunähme verringert das Vakuum in der Kathodenstrahlröhre.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine leitende Schicht aus Graphit und Eisenoxyd (wie Re₂CU) vorzusehen, die durch Alkalisilikat miteinander verbunden werden. Diese bekannte leitende Schicht verkürzt jedoch die Lebensdauer der Kathodenstrahlröhre.

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Der Erfindung liegt die Aufgahe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Kathodenstrahlröhre mit einer verbesserten leitenden Schicht an der Innenseite zu schaffen, die eine Zunahme der Gasmenge in der Kathodenstrahlröhre vermeidet, die Lebensdauer der Röhre nicht verkürzt und durch die Berührung mit Federn, Getter-Behältern etc. nicht abgerieben wird, so daß die Kathodenstrahlröhre stabil arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Kathodenstrahlröhre entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt eines Beispiels der Kathodenstrahlröhre der Erfindung und

Figur 2 vergrößert_einen Querschnitt einer leitenden Schicht, die auf eine Glasplatte aufgebracht ist.

Es wird nun ein Beispiel der Kathodenstrahlröhre anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Die Kathodenstrahlröhre kann z.B. in einem Farbfernsehempfänger verwendet werden.

In Fig. 1 hat die Kathodenstrahlröhre 1 ein Gehäuse 1e. Das Gehäuse 1e hat einen Hals 1n, eine Frontplatte 1p und einen Trichter 1f, der den Hals 1n und die Frontplatte 1p verbindet. Der Trichter 1f hat eine elektrisch leitende Schicht 2, die auf seine Innenseite aufgebracht

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ist und an die eine Hochspannung über einen Anodenananschluß 10 angelegt wird, die sich durch den Trichter 1f erstreckt. Eine Farbphosphorschicht 3 ist auf die Innenseite der Frontplatte 1p des Gehäuses 1e der Kathodenstrahlröhre 1 aufgebracht. Eine Strahlwählvorrichtung wie eine Lochmaske oder ein Lochgitter, die dazu dient, die Auftrefflage des Elektronenstrahls, der von einer Elektronenkanone 5 ausgeht, die im Hals 1n des Gehäuses 1e angeordnet ist, auf der Farbphosphorschicht 3 zu bestimmen, ist in dem Gehäuse 1e der Kathodenstrahlröhre 1 gegenüber dem Phosphorschirm 3 angeordnet. r>ie Elektronenstrahlen, die von der Elektronenkanone 5 ausgehen und z.B. den Farben rot, grün und blau entsprechen, treffen somit auf die Farbphosphorschicht 3 an entsprchenden Farbbereichen.

Leitende Kontakte wie Federn 11, 12 und 13, die mit dem Phosphorschirm 3, der Strahlwählvorrichtung 4 und dem Anodenanschluß 10 leitende verbunden sind, um der Phosphorschicht 3, der Strahlwählvorrichtung 4 und der Anode der Elektronenkanone 5 eine Hochspannung zuzuführen. Das innere Ende der Elektronenkanone 5 ist z.B. über eine Platte oder eine Plattfeder 6 mit einem Behälter 7 verbunden, der ein Getter-Material zur Absorption von Restgasen in dem Gehäuse 1e der Kathodenstrahlröhre 1 enthält. Der Getterbehälter 7 wird durch die Vorspannkraft der Blattfeder 6 an einer Stelle längs der Innenwand des Trichters 1f derart angeordnet, daß er den Durchgang der von der Elektronenkanone 5 emittierten Elektronenstrahl nicht behindert.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die leitende Schicht 2 auf die Innenseite des Gehäuses 1e der Kathodenstrahlröhre 1, insbesondere an der Innenseite des Trichters 1f und an wenigstens einem Teil des Halses 1n aufgebracht. Die leitende Schicht 2 besteht aus einem leitenden Material,

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das aus einem Gemisch aus Graphit, Siliziumkarbit und Silikat wie Alkalisilikat, z.B. Natrium-, Kalium- und Lithium-Silikat besteht. Ein Teil der Graphitpartikel, die bei der bekannten leitenden Schicht verwendet werden, ist durch Siliziumkarbitpartikel ersetzt.

Die Graphitpartikel, die Siliziumkarbitpartikel und das Alkalisilikat, z.B. Kaliumsilikat, das als Bindemittel dient, werden mit Wasser versetzt, um eine wässrige Suspension zu bilden. Die sich ergebende wässrige Suspension wird dann auf die Innenseite des Gehäuses 1e, d.h. die Innenseite des Trichters 1f und einen Teil des Halses 1n durch eine Bürste, Aufsprühen oder dergleichen als Schicht aufgebracht. Diese dünne Schicht wird z.B. 30 Minuten auf Raumtemperatur gelassen. Danach wird die Temperatur auf etwa 400 bis 500°C durch Temperaturerhöhung von 5 bis 15°C pro Minute erhöht, und die Schicht wird 60 Minuten lang auf der Endtemperatur gehalten, um die leitende Schicht 2 zu bilden.

Die Zusammensetzung der obigen wässrigen Lösung, die zur Bildung der leitenden Schicht 2 verwendet wird, wird so gewählt, daß sie 20 bis 300 Gewichtsteile Siliziumkarbit mit 100 Gewichtsteilen Graphit und 11 bis 77 Gewichtsteile Alkalisilikat bezogen auf die Gesamtmenge von Feststoffkomponenten enthält. Dies bedeutet, daß z.B. 100 g Graphit, 20 bis 300 g Siliziumkarbit (für die 100 g Graphit), 50 bis 400 g Kaliumsilikat und 600 bis 900 g entionisiertes Wasser mit einer geringen Menge eines Dispersicnsmittels gemischt werden. Der Grund, weshalb die Siliziumkarbitmenge zwischen 20 und 300 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Graphit gewählt wird, liegt darin, daß es zur Erhöhung der Festigkeit der leitenden Schicht notwendig ist, die Siliziumkarbitmenge zu erhöhen, und daß es zur Bildung der gewünschten Festigkeit der Schicht notwendig ist,

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die Siliziumkarbitmenge zu mehr als 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Graphit zu wählen. Da jedoch Siliziumkarbit ein Halbleiter ist und eine elektrische Leitfähigkeit hat, wenn die Siliziumkarbitmenge zu mehr als 100 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Graphit gewählt wird, ergibt sich aufgrund der Leitfähigkeit, die für die leitende Schicht einer Kathodenstrahlröhre notwendia ist, ein Problem. Der Grund für die Wahl der Kaliumsilikatmenge zu 11 bis 77 Gewichtsteilen für die Gesamtmenge an Feststoffkomponenten liegt darin, daß, wenn die Kaliumsilikatmenge zu weniger als 11 Gewichtsteilen gewählt wird, die Festigkeit der Schicht nicht ausreichend ist. Wenn die Kaliumsilikatmenge so gewählt wird, daß sie 77 Gewichtsteile überschreitet, ergibt sich ein Problem wegen der Menge erzeugten Gases. Die Menge entionisierten Wassers wird so gewählt, daß die wässrige Suspension die gewünschte Viskosität hat, die von der Art abhängt, in der die wässrige Suspension auf die Innenseite des Gehäuses 1e aufgebracht wird.

Es wird nun ein Zahlenbeispiel für die leitende Schicht angegeben:

Graphitpartikel (die mittlere Partikelgröße bzw. der mittlere Partikeldurchmesser beträgt 1,5 bis 1,0 um und die Partikelgröße von mehr als 90 % Partikeln beträgt weniger als 10 um) 100 g Siliziumkarbitpartikel (die mittlere Partikelgröße beträgt 1,5 bis 0,5 um und die Partikelgröße von mehr al 90 % beträgt weniger als 10 um 100 g Kaliumsilikat 140 g entionisiertes Wasser 65Og

Die wässrige Suspension mit der obigen Zusammensetzung wird auf eine Glasplatte 1g mit einer Bürste aufgebracht und dann bei 44O°C 30 Minuten lang gesintert, um eine

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elektrisch leitende Schicht 2 mit einer Dicke von 5 um zu erhalten, wie Fig. 2 zeigt. Dabei ergibt sich, daß der spezifische Widerstand der so gebildeten leitenden Schicht 0,15 cm beträgt. Der spezifische Widerstand der bei einer inneren leitenden Schicht 0,15 cm beträgt. Der spezifische Widerstand, der bei einer inneren leitenden Schicht einer Kathodenstrahlröhre erwünscht ist, sollte weniger als 0,8 cm betragen.

Eine Feder aus rostfreiem Stahl (Irconel X), die zu einer Blattfeder mit einer Dicke von 0,25 mm geformt ist und ein Kontaktabschnitt mit Halbkugelform und einem Krümmungsradius von 2,5 ma hat, wird in Berührung mit der Oberfläche der obigen leitenden Schicht mit einer Geschwindigkeit von 2 cm/sec bei einem Druck von 200 kg bewegt. Ein Stück "Scotch tape" (Warenzeichen eines von 3M Co. Ltd. hergestellten Klebebandes) wird auf der Bahn der leitenden Schicht befestigt, die durch die Bewegung der Stahl"- bzw. Kontaktfeder gebildet wird, und danach wird die Menge leitender Partikel, die durch die Kontaktfeder auf der Bahn der leitenden Schicht abgerieben werden, untersucht. Der gleiche Test wird auf der Oberfläche einer bekannten leitenden Schicht durchgeführt, die hauptsächlich Graphit enthält, und die Ergebnisse werden untersucht. Beim Vergleich der Menge der abgeriebenen Schicht der Erfindung mit der der bekannten Schicht mit dem bloßen Auge wird festgestellt, daß die Menge leitender Partikel der Erfindung geringer ist als die der bekannten Partikel und etwa ein Fünftel bis ein Zehntel der bei der bekannten Schicht entfernter Partikel beträgt.

Die Kathodenstrahlröhre, die mit der obigen Schicht an der gewünschten Innenfläche ihres Gehäuses versehen ist, ist gegenüber den bekannten Entladeeigenschaften verbessert, wie die folgende Tabelle zeigt, in der die

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Probe Nr. 1 den Fall der bekannten Schicht und die Proben Nr.2 bis 5 den Fall der erfindungsgemäßen Schichten zeigen.

Probe Nr.	SiC (Partikel/ Gewicht)	C (Partikel/ Gewicht)	Alkali- Silikat (Partikel/ Gewicht)	Verhältnis der Entladeanfangs- spannunqen
1	0	1,0	1 ,33	1,00
2	0,2	1,0	1,33	1 ,02
. 3	0,5	1,0	1,33	1,07
4	1,0	1,0	1,33	1,11
5	3,0	1,0	1,33	1,1O

In der Tabelle wird das Verhältnis der Entladeanfangsspannungen wie folgt erhalten. 14 Zoll-Kathodenstrahlröhren mit den leitenden Schichten in den Zusammensetzungen Nr. 1 bis 5 der Tabelle wurden aus einer solchen Höhe fallengelassen, daß die ihnen verliehene Stoßbeschleunigung 45 G betrug. Danach wurden die Elektroden für die niedriger Spannung der Elektronenkanone der Kathodenstrahlröhre gemeinsam mit der Minusseite einer Spannunasquelle und die Elektroden für die höhere Spannung der Kathodenstrahlröhre durch den Anodenanschluß mit der Plusseite der Spannungsquelle verbunden. Wenn die Spannungen, die an die Elektroden (niedrigere und höhere) angelegt werden, allmählich erhöht werden, werden die Spannungen, bei denen in der Kathodenstrahlröhre eine Entladung eintritt oder zuerst eingeleitet wird, für jede Kathodenstrahlröhre gemessen, und die Verhältnisse zwischen den Entladeanfangsspannungen des Beispiels Nr. 1 und denen der Beispiele 2 bis 5 werden berechnet.

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Für jede der Proben 1 bis 5 wurden zehn Kathodenstrahlröhren, von denen jede die gleiche Zusammensetzung der leitenden Schicht hatte, dem obigen Test zur Messung ihrer Entladeanfangsspannungen unterzogen und die mittleren Werte wurden verglichen, um die Verhältnisse in der Tabelle zu erhalten.

Der Grund, weshalb die Entladeanfanasspannung der Kathodenstrahlröhre der Erfindung höher als die der bekannten ist, ist folgender: Die leitende Schicht, die bei der bekannten Kathodenstrahlröhre (Probe Nr. 1) verwendet wird, enthält nur Graphit als leitendes Material, und Graphit selbst ist relativ brüchig, so daß die Bindekraft zwischen dem Graphit und dem Alkalisilikat als dem Bindemittel relativ gering ist. Bei der Erfindung wird Siliziumkarbit zusätzlich zu Graphit in der leitenden Schicht der Kathodenstrahlröhre verwendet, das eine hohe Festigkeit hat, so daß die Bindekraft mit dem Alkalisilikat hoch ist.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Kathodenstrahlröhre, bestehend aus einem Gehäuse aus einer Frontplatte, einem Trichter und einem Hals, wobei die Prontplatte an ihrer Innenseite eine Phosphorschicht aufweist, der Hals mit einer Elektronenkanone versehen ist, und der Trichter auf der Innenseite eine leitende Schicht hat, dadurch gekennzeichnet , daß die leitende Schicht aus einem Gemisah von Graphit, Siliziumkarbit und Silikat als Bindemittel besteht.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Gemisch Siliziumkarbit im Bereich von 20 bis 300 Gewichtsteilen bezüglich 100 Gewichtsteile Graphit enthält.

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   ORIGINAL INSPECTED
3. 3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß das Gemisch Siliziumkarbit mit im wesentlichen den gleichen Gewichtsteilen wie Graphit
   enthält.
4. 4. Röhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat Alkalisilikat ist.
5. 5. Röhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat aus der Gruppe Kaliumsilikat, Natriumsilikat, Lithiumsilikat oder Gemischen hiervon ausgewählt ist.
6. 6. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch Silikat im Bereich von 11 bis 77 Gewichtsteilen bezüglich der Gesamtgewichtsteile

   an Feststoffkomponenten enthält.

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