DE2909147A1

DE2909147A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE2909147A1
Application number: DE19792909147
Authority: DE
Inventors: Donald M Phillips
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2437694A1; GB1584545A; US4204136A; DE7906473U1

Description

. Ernst Stratman ν ο q η Q1 Δ 7

PATENTANWALT
D-40OO DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9

Düsseldorf, 6. März 1979 47,612 D-1
7908

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A,

Kathodenstrahlröhre

. Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre der Bauart, die zur Wiedergabe von KurvendarStellungen sowie Bildern verwendet wird. Insbesondere handelt es sich um eine Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm von verbesserter Helligkeit und höherer Auflösung, der zudem einen niedrigen Rauschpegel aufweist.

Der übliche Verwender von Kathodenstrahlröhren erwünscht sich einen Bildschirm mit einem Lichtausgang hohen Wirkungsgrades oder hoher Helligkeit mit hoher Bildauflösung und niedrigem Rauschpegel. Der Rauschpegel des Schirms läßt sich als Funktion der Lichtausgangsvariation über eine gleichförmig abgetastete Zeile messen und ist, soweit bekannt, auf Leerräume in der LeuchtstoffSchichtstruktur zurückzuführen.

Wenn der Leuchtschirm eine hohe Auflösung und einen niedrigen Rauschpegel aufweisen mußte, war es bisher üblich, auf die Röhrenfrontplatte die Leuchtstoffschirmbeschichtung unter Anwendung eines kataphoretischen Ablagerungsverfahrens aufzutragen. Ein derartiges kataphoretisches Ablagerungsverfahren wird in der ÜS-Patentschrift 35 25 679 beschrieben. Bei einem derartigen kataphoretischen Ablagerungsverfahren wird zunächst auf die

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Frontplatte ein leitender Film abgelagert und auf diese leitende Schicht aus einer einen Elektrolyt enthaltenden Lösung fein zerteilter Leuchtstoff elektrolytisch abgelagert. Derartig elektrophoretisch abgelagerte Leuchtstoffschichten sind gewöhnlich sehr dünn und weisen z. B. eine Dicke von ungefähr 4 χ 10 in auf oder besitzen eine Dicke, die dem Mehrfachen des Teilchendurchmessers entspricht. Die leitende Schicht wird danach unterhalb der Leuchtstoffschicht durch Behandlung mit einer Kaliumzyanidlösung und Wasserspülung entfernt. Derartig auf elektrophoretischem Wege hergestellte Leuchtschirmbeschichtungen besitzen jedoch schwerwiegende Helligkeitseinschränkungen, wenn man die Helligkeit des Lichtausganges einer kataphoretisehen Leuchtschicht mit einem Bildschirm vergleicht, bei dem die Leuchtschicht auf konventionellere Weise durch Schwerkraftablagerung hergestellt wurde, da bei einem bestimmten gegebenen Strahlstrom die Helligkeit des kataphoretisch hergestellten Leuchtschirmes nur etwa halb so groß ist wie die eines durch Gravitationsablagerung hergestellten Leuchtschirms. Andererseits sind mittels herkömmlichen Schwerkraftablagerungsverfahren hergestellte Leuchtschirme nach Benutzung über längere Zeit bei einer Bildwiedergabe- oder Sichtschirmkathodenstrahlröhre zwar immer noch mit hohen Helligkeitspegeln versehen, aber nicht in der Lage, die gleiche hohe Auflösung und den niedrigen Rauschpegel zu erreichen, der sich mit kataphoretisch niedergeschlagenen Leuchtschichten erreichen läßt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Kathodenstrahlröhre, die einerseits eine möglichst hohe Bildschirmhelligkeit, andererseits möglichst hohe Auflösung und niedrigen Rauschpegel besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, also dadurch, daß eine Kathodenstrahlröhre mit hoher Helligkeit und niedrigem Rauschpegel sowie hoher Auflösung gesShaffen wird, die einen kathodolumineszenten Sichtschirm auf der inneren Oberfläche der Röhrenfrontplatte aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schirm aus

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einer dünnen elektrophoretisch abgelagerten ersten Leuchtstoffschicht aus sehr fein zerteiltem Leuchtstoff besteht, der auf der inneren Oberfläche der Röhrenfrontplatte aufgebracht ist, sowie aus einer zweiten Leuchtstoffschicht, die auf der ersten Leuchtstoffschicht aufliegt und dadurch entstanden ist, daß sich die Leuchtstoffteilchen durch Schwerkraft abgelagert haben.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffbildschirmes für eine Kathodenstrahlröhre, bei der der Bildschirm beim Betrieb eine hohe Auslösung und eine hohe Helligkeit bei niedrigem Betriebsrauschpegel besitzt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst eine fein zerteilte Leuchtstoffschicht auf die innere Oberfläche der Röhrenfrontplatte bis zu einer Dicke aufgetragen wird, die etwa der durchschnittlichen Teilchengröße entspricht, und daß dann aus einer wäßrigen Dispersion eine zweite Leuchtstoffschicht fein zerteilter Leuchtstoffteilchen bis zu einer Dicke durch Schwerkraft abgesetzt wird, die geringer als ungefähr 10 χ 10~⁶ m ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.

Es zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Kathodenstrahlröhre, die zum Teil weggeschnitten ist, um den Bildschirm schematisch zu zeigen, der auf der zum Kolbeninneren weisenden Fläche der Frontplatte aufgebracht ist.

Die in der Figur dargestellte Kathodenstrahlröhre 10 besteht aus einem hermetisch abgedichteten Glaskolben, der einen Halsteil 12, einen Trichterteil 14 und einen Frontplattenteil 16 umfaßt. Eine Elektronenstrahlerzeugungseinrichtung ί5 ist in gestrichelten Linien im Halsteil der Röhre wiedergegeben. Ein zweischichtiger Leuchtstoffschirm 18 ist auf der inneren Fläche des Frontplattenteils 16 der Kathodenstrahlröhre aufgebracht. Der Leuchtstoffschirm 18, der in der Zeichnung auch in Einzelheiten wiedergegeben ist, besteht aus einer ersten Leuchtstoff-

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schicht 20 aus kataphoretisch oder elektrophoretisch abgelagertem und durch Silber aktiviertem Zinksulfidleuchtstoff (P-11J, der auf einem Glassubstrat abgelagert ist. Die Darstellung der einzigen Figur zeigt den Leuchtstoffschirm nach Entfernung einer leitenden Schicht, die benutzt wird, um den Leuchtstoff auf das Glassubstrat elektrophoretisch abzulagern. Die Einzelheiten des Elektroablagerungsverfahrens werden in der US-Patentschrift 35 25 679 in größeren Einzelheiten erläutert. Im allgemeinen erwies es sich als zweckmäßig, die kataphoretische Leuchtstoffschicht 20 mit einer Dicke abzulagern, die nur etwa halb so groß ist wie die Dicke der normalerweise gemäß dem kataphoretischen Ablagerungsverfahren hergestellte Leuchtstoffschicht. Der für die Schicht benutzte Leuchtstoff ist ein fein zerteilter Leuchtstoff mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von ungefähr 1 χ 10 m, wobei die Leuchtstoffschicht 20 typischerweise eine Dicke von etwa 1 bis 2 χ 10 m aufweist. Diese sehr dünne kataphoretische Leuchtstoffschicht 20 wird durch Steuerung der Ablagerungsparameter erreicht, wobei diese Parameter die Ablagerungszeit, den Abstand zwischen Anoden- und Kathodenplatte, den Gehalt an Peststoffen in der Suspension sowie die angelegte Gleichspannung umfassen. Bei der praktischen Ausführung wird die Ablagerungszeit verändert und verkürzt, um die Dicke des kataphoretischen Schirms zu verringern. Wie in der genannten US-Patentschrift in größeren Einzelheiten erläutert wird, wird dann die kataphoretisch abgelagerte Schicht gebacken und mit Kaliumzyanid behandelt, um den leitenden Film zu entfernen. Eine zweite durch Schwerkraft abgesetzte Leuchtstoffschicht 22 ist auf der kataphoretischen Leuchtstoffschicht 20 angeordnet. Die durch Schwerkraft abgelagerte Leuchtstoffschicht besteht ebenfalls aus einem fein zerteilten Leuchtstoff, der wiederum silberaktiviertes Zinksulfid darstellt. Ein besonders wirksamer Leuchtstoff, der verwendet wurde, ist ein mit Aluminiumoxyd beschichteter Leuchtstoff, der unter dem Namen "Lumilux Blue P11-02" von der Firma American Hoechst Corporation, Somerville, New Jersey, erhältlich ist.

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Die durch Schwerkraft abgelagerte Leuchtstoffschicht kann entweder auf die Prontplatte abgelagert werden, bevor diese mit dem Trichterteil der Kathodenstrahlröhre verbunden wird, oder diese Schicht kann aufgebracht werden, nachdem die Prontplatte an den trichterförmigen Teil mit Hilfe einer Fritte abdichtend angebracht ist. Die durch Schwerkraft niedergeschlagene Leuchtstoff schicht wird mittels eines Verfahrens niedergeschlagen, bei dem fein zerteilter Leuchtstoff mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 2 bis 3 χ 10 m durch ultraschall gemischt und dispergiert und elutriert wird, um diese fein zerteilten Teilchen in Suspension zu halten. Keine besondere Herstellung der kataphoretischen Leuchtstoffschicht 20 ist notwendig. Die durch Schwerkraft abgesetzte Aufschlämmung umfaßt eine Basis aus deionisiertem Wasser, einen Strontiumacetatelektrolyten, der in einer Menge von etwa 0,6 g pro Liter vorhanden ist, sowie ein Bindemitteladditiv aus Kaliumsilikat, das in einer Menge von etwa 50 ml der 14 %igen Silikatlösung pro Liter der Aufschlämmung vorhanden ist. Der Leuchtstoff ist in Mengen vorhanden, die ausreichen, um einen Peststoffgehalt von etwa 2 mg/cm der Aufschlämmung zu ergeben. Die Absetzzeit der Aufschlämmung ist derartig, daß eine Leuchtstoffschicht 22 sich ergibt, die eine Dicke von weniger als ungefähr 10 χ 10 m aufweist. Eine dünne für Elektronen durchlässige Anodenschicht 24 aus Aluminium wird über der zweiten Leuchstoffschicht 22 aufgebracht.

Der Lichtausgang eines derartigen zweischichtigen Leuchtstoffbildschirms, der aus einer kataphoretischen Leuchtstoffschicht in einer durch Gravitation abgelagerten Phosphorschicht besteht, ist geringer als die Helligkeit, die sich mittels herkömmlicher durch Schwerkraft niedergeschlagener Bildschirme erreichen läßt. Der Lichtausgang eines derartigen zweischichtigen Leuchtstoffschirmes ist jedoch erheblich größer als der eines kataphoretischen Leuchtschirms. Die Verbesserung an Helligkeit bei einem gegebenen Strahlstrom reicht von etwa 50 % Verbesserung bei verhältnismäßig niederigem Strahlstrom bis zu nahezu 100 % Verbesserung des Lichtausganges bei relativ hohem Strahlstrom. Dieser Helligkeitspegel wird unter Beibehaltung eines niedrigeren

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Rauschverhältnisses erreicht, gemäß dem die Spitze-Spitze-Rauschpegel-Variationen bei dem zweischichtigen Bildschirm gemäß der vorliegenden Erfindung nur ungefähr 3 % betragen, während bei
herkömmlichem, durch Schwerkraft abgelagerten Bildschirm hoher Helligkeit typischerweise eine Größenordnung von 10 % erreicht wird.

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Claims

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Düsseldorf, 6. März 1979

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Patentansprüche :

Kathodenstrahlröhre mit hoher Helligkeit und niedrigem Rauschpegel, bei der auf die innere Oberfläche der Röhrenfrontplatte ein hochauflösender kathodolumineszenter Bildschirm aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm (18) aus einer dünnen, elektrophoretisch abgelagerten ersten Leuchtstoffschicht (20) aus sehr fein zerteiltem Leuchtstoff besteht, der auf die innere Oberfläche der Röhrenfrontplatte (16) abgelagert ist, sowie aus einer zweiten, durch Schwerkraft abgelagerten Leuchtstoffschicht (22), die auf der ersten Leuchtstoffschicht (20) angeordnet ist.
2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne elektrophoretisch abgelagerte erste Leuchtstoff schicht (20) mit einer Einfachteilchendicke von etwa 1 bis 2 χ 10 m abgelagert ist, und daß die zweite durch Schwerkraft abgelagerte Leuchtstoffschicht (22) aus feinzerteilten Leuchtstoffteilchen besteht, die bis zu einer Dicke von weniger als etwa 10 χ 10 m aufgeschichtet sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffbildschirms für eine Kathodenstrahlröhre, der im Betrieb hohe Auflösung und Helligkeit bei niedrigem Betriebsrauschpegel zeigt, gekennzeichnet durch elektrophoretisches Ablagern einer

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fein zerteilten ersten Leuchtstoffschicht (20) auf die innere Oberfläche der Röhrenfrontplatte (16) bis zu einer Dicke von ungefähr einer durchschnittlichen Teilchengröße; Schwerkraftablagerung einer zweiten Leuchtstoffschicht (22) von fein zerteilten Phosphorteilchen aus einer wäßrigen Dispersion bis zu einer Schichtdicke von weniger als ungefähr 10 χ 10 m.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrophoretische Ablagerung dadurch durchgeführt wird, daß zunächst eine leitende Schicht auf die innere Oberfläche der Röhrenfrontplatte (16) abgelagert und dann die erste Leuchtstoffschicht (20) darauf elektrophoretisch aus einer Lösung abgelagert wird, daß dann der leitende Film durch die erste Leuchtstoffschicht (20) hindurch durch Behandlung mit Kaliumzyanid entfernt wird und daß dann die Ablagerung der zweiten Leuchtstoffschicht (22) durch Schwerkraft erfolgt.
Beschreibung:
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