DE3125075A1

DE3125075A1 - "farbbildroehre"

Info

Publication number: DE3125075A1
Application number: DE19813125075
Authority: DE
Inventors: Johannes Maria Azalina Antonius 5621 Eindhoven Compen; Jan Van Der Waal
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-03-11
Also published as: CA1180368A; US4442376A; DE3125075C2; FR2487117A1; JPS5750745A; KR850001589B1; KR830006804A; GB2080612A; FR2487117B1; GB2080612B

Description

N. V. PHILIPS · GLOEILAMPfeNi ABRIU¹KRiT - / - ■ * 3125075

PHN 9812 X 3 1.6.1981

Farbbildröhre.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre enthaltend in einem evakuierten Kolben Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit in verschiedenen Farben aufleuchtenden Gebieten und eine in der Nähe des Bildschirmes liegende Farbauswahlelektrode mit Offnungen, durch die die Elektronenstrahlen durchgelassen werden und jeder Elektronenstrahl aufleuchtenden Gebieten einer bestimmten Farbe zugeordnet wird, wobei diese Parbauswahlelektrode wenigstens auf der von dem Bildschirm abgekehrten Seite mit einer Schicht aus einem ein Schwermetall mit einer Atomzahl höher als 70 enthaltenden Material überzogen ist.

In der US-PS 3.562.5I8 ist eine Farbbildröhre beschrieben, in der die Farbauswahlelektrode mit einer Schicht versehen ist, die mindestens 20 mg Wismutoxid pro Quadratzentimeter enthält. Diese Schicht dient dazu, die Menge an Röntgenstrahlung herabzusetzen, die auf der Rückseite der Röhre durchgelassen wird und die von auf dem Bildschirm auftreffenden energiereichen Elektronen erzeugt wird.

Beim Betrieb einer Farbbildröhre mit einer Farbauswahlelektrode (auch als Lochmaske bezeichnet) wird nur ein kleiner Teil der Elektronenstrahlen durch die Offnungen der Lochmaske durchgelassen. Etwa 80^ der Elektronen werden

auf ihrem Wege zu dem Bildschirm von der Lochmaske abgefangen. Die kinetische Energie der auf der Lochmaske auftreffenden Elektronen wird zum grössten Teil in Wärme umgewandelt, wodurch die Temperatur der Maske ansteigt und wodurch sich die Lochmaske thermisch ausdehnt. Da die Loch-

maske gewöhnlich in einem festen Tragrahmen befestigt ist, wird beim Aufheizen die Temperatur der Lochmaske in der Mitte schneller als am Rande zunehmen. Die mit der Tempera-

PTIN 9812 ^ £ 1 .6.1981

turzunahme einhergehende thermische Ausdehnung der Lochmaske hat dann zur Folge, dass die Maske sich in Richtung auf den Bildschirm wölbt ("overall doming"). Weiter kann, wenn örtlich eine grosse Menge Elektronen auf der Lochmaske auftrifft, eine örtliche Wölbung ("local doming") der Lochmaske auftreten, weil ein Temperaturausgleich in der Ebene der Lochmaske nicht genügend schnell stattfindet. Sowohl die örtliche als auch die vollständige Wölbung der Lochmaske haben eine Verschiebung des über eine Maskenöffnung von den Elektronen auf dem Bildschirm erzeugten Auftreffflecks zur Folge, wodurch Farbfehler in dem auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bild entstehen.

Aus der japanischen Patentanmeldung 55«76553 ist es im Zusammenhang mit diesem Problem bekannt, auf der Farbauswahlelektrode eine elektronenreflektierende Schicht anzubringen, die ebenfalls ein Schwermetall, wie Wismut, Blei oder Wolfram enthält. Die Schicht weist eine Dicke von etwa 10/um auf und verhindert, dass die auf die Farbauswahl elektrode einfallenden Elektronen in die Farbauswahlelektrode eindringen können und dort ihre kinetische Energie in Wärme umwandeln können.

Es hat sich aber herausgestellt, dass durch die Anwendung derartiger Schichten eine Anzahl nachteiliger Nebeneffekte aiftreten können. Namentlich tritt durch das grosse Elektronenreflexionsvermögen der Schicht und die infolge der Schicht zugenommene Dicke der Farbauswahlelektrode eine erhöhte Reflexion der Elektronen an den Wänden der Offnungen in der Farbauswahlelektrode auf. Diese reflektierten Elektronen treffen den Bildschirm an beliebigen Stellen und beeinträchtigen die Bildgüte. Je nachdem die Schichtdicke zunimmt, nimmt auch die Möglichkeit der Bildung lockerer Teile in der Röhre zu. Diese lockeren Teile können u.a. im Elektronenstrahlerzeugungssystem zu UochHpannungsttbersch I.ägen und auf dom Bildschirm zu schwarzen Flecken im wiedergegebenen Bild führen. Weiter können beim Anbringen dicker Schichten kleinere Offnungen in der Farbauswahlelektrode entstehen, wodurch die Durchlässigkeit der Farbauswahlelektrode abnimmt.

PHN 9812 ft ζ. 1.6.1981

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Farbbildröhre zu schaffen, in der die Farbauswahlelektrode mit einer elektronenreflektierenden Schicht versehen ist, aber in der diese nachteiligen Nebeneffekte auf ein Mindestmass beschränkt sind.

Eine Farbbildröhre enthaltend in einem evakuierten Kolben Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit in verschiedenen Farben aufleuchtenden Gebieten und eine in der Nähe des Bildschirmes liegende Farbauswahlelektrode mit Offnungen, durch die die Elektronenstrahlen durchgelassen werden und jeder Elektronenstrahl aufleuchtenden Gebieten einer bestimmten Farbe zugeordnet wird, wobei diese Farbauswahlelektrode wenigstens auf der von dem Bildschirm abgekehrten Seite mit einer Schicht aus einem ein Schwermetall mit einer Atomzahl höher als 70 enthaltenden Material überzogen ist, ist dazu nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den Offnungen der Farbauswahlelektrode liegende Teil

der Schicht etwa 0,2 - 2 mg/cm Schwermetall enthält, während sich auf den ¥änden dieser Offnungen höchstens 0,2 mg/cm Schwermetall befindet. Unter dem Ausdruck "Schwermetall" sind hier auch Legierungen von Metallen mit Atomzahlen höher als 70 zu verstehen. Die Form, in der das "Schwermetall" in der Schicht vorhanden ist, spielt für

^2S die Erfindung keine Rolle. Daher eignen sich auch Verbindungen, Legierungen oder Gemische von Schwermetallen zur Anwendung für den mit der Erfindung beabsichtigten Zweck.

Obwohl z.B. Gold und Platin zu den für die Erfindung geeigneten Materialien gerechnet werden, enthält nach

™ einer Ausführungsform der Erfindung die Schicht aus praktischen und wirtschaftlichen Erwägungen ein Schwermetall, das aus der aus Wolfram, Blei und Wismut bestehenden Gruppe gewählt ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung enthält die Schicht ein Schwermetall in Form ein-

er Verbindung, die aus der aus Carbiden, Sulfiden und Oxiden bestehenden Gruppe gewählt ist. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Schicht wenigstens im wesentlichen aus einem Wismutoxid und enthält

PHN 9812 Χ C* 1.6.1981

» <li<! : · < -11 i t -11 I (I,.'' - O₁H mg Wismut pen cm".

Wei Ur weist die KrI' i mimic; d:is Merkmal au!", dass s LcIi aiii' den Wunden der Orfnunfjen in eier Karbauswahle Lek— trode d.h.. denjenigen Wänden, die beim Betrieb der Röhre von den Elektronenstrahlen getroffen werden, kein Scliwer-

metall oder höchstens eine Menge von 0,2 mg/cm Schwermetall befindet. Durch diese Massnahme werden störende Elektronenreflexionen, die die Güte des wiedergegebenen Bildes beeinträchtigen, auf ein Mindestmass beschränkt. Im Zusammenhang mit dieser Massnahme ist die Wahl des Verfahrens, nach dem die elektronenreflektierende Schicht auf der Farbauswahlelektrode angebracht wird, von besonderem Interesse. TOIn einfaches, aber in diesem Zusammenhang geeignetes Vorfahren besteht, darin, dass Körner eines

'5 Schwermetalla oder einer Schwermetallverbindung als eine liässerifje Suspension mit niedriger Viskosität auf clic Farbauswahlelektrode aufgespritzt werden. Während des Spritzvorgangs wird auf der nicht bespritzten Seite der Farbauswahlelektrode die Luft weggesaugt. Die Körner weisen vorzugsweise eine Grosse von weniger als 1 /um auf. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich auf den Wänden der Offnungen in der Farbauswahlelektrode kein oder nahezu kein Schwermetall ablagert.

Ein anderes Verfahren, durch das die Wände der Offnungen in der Farbauswahlelektrode von Schwermetall freigehalten worden^besloht darin, dass diese Wände vor dem Anbringen der Schwermetallschicht mit einer Photolackschicht überzogen werden, die nachher entfernt wird. Dieses Verfahren ist umständlicher als das erste Verfahren

^⁰ und ist im Zusammenhang mit den damit einhergehenden Kosten nicht empfehlenswert.

Ausser einem grossen Elektronenreflexionskoeffizienten weisen die Schichten von Carbiden, Sulfiden und Oxiden im allgemeinen auch einen grossen Wärmeemissionskoeffizienten auf. ¥enn ein Schwermetall nicht als Verbindung, sondern als solches auf der Lochmaske angebracht wird, kann eine derartige Schicht zur Erhöhung des Wärme-

IAD ORIGINAL

PHN 9812 γ Ji-/ 1.6.1981

emissionskoerrizieii t,en in LuI¹I auHgelKii/t werden, um si.o in eine sogenannte thermisch schwarze Schicht; umzuwanrlc 1 n. Unter dem Ausdruck "Wärmeemissionskoeffizient" ist das Verhältnis der Menge von der Oberfläche abgegebener Strahlung zu der Menge von einem idealen schwarzen Körper abgegebenen Strahlung bei derselben Temperatur und unter denselben Bedingungen zu verstehen. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt der Wärmeemissionskoeffizient der Schicht mindestens 0,8 in dem für den vorliegenden Fall interessanten Infrarotwellenlängenbereich 3 < \ < 40^um.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erJäutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Farbbildröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 im Schnitt einen Teil der Lochmaske der in Fig. 1 dargestellten Röhre, und

Fig. 3 das Verhältnis der Elektronenenergieabsorption einer Farbauswahlelektrode (Lochmaske) mit und ohne " Schwermetallschicht als Funktion der Schichtdicke.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Farbbildröhre enthält einen Glaskolben 1, in dem sich drei (schematisch dargestellte) Elektronenstrahlerzeugungssysteme 2, 3 und M- zum Erzeugen dreier Elektronenstrahlen 5, 6 bzw. 7 be-

" finden. Ein Bildschirm 8 ist aus einem sich wiederholenden Muster blau, grün und rot aufleuchtender Leuchtstoffstreifen 9> 10 und 11 aufgebaut, die jedem der Elektronenstrahlen 5> 6 bzw. 7 derart zugeordnet sind, dass jeder Elektronenstrahl nur Leuchtstoffstreifen einer bestimmten Farbe trifft. Dies wird auf bekannte Weise mit Hilfe einer in geringer Entfernung von dem Bildschirm 8 angeordneten Lochmaske 12 erzielt, die mit Reihen von Offnungen 13 versehen ist, die einen Teil der Elektronenstrahlen 5> 6 und durchlassen. Nur etwa 20% der Elektronen passieren auf ihrem Wege zu dem Bildschirm 8 die Offnungen 13· Der verbleibende Teil der Elektronen wird von der Lochmaske 12 abgefangen, wobei ihre kinetische Energie in Wärme umge-

ΙΊΙΝ 9«12 βί <f 1.6.1981

wandelt wird. Unter üblichen Betriebsbedingungen einer Farbbildröhre steigt die Temperatur der Lochmaske 12 auf etwa 75 bis 80 C an. Atif der den Elektronenstrahlerzeugungs .systemen 2, 3 und '4 zugekehrten Seite ist, wie in Fig. 2

dargestellt, die Lochmaske mit einer Wismutoxidschicht ^b ο

überzogen, die etwa 1 mg Wismut pro cm*~ enthält. Die Schicht ist aus Wismutoxidlcörnern mit einer Korngrösse von weniger als 1 /um aufgebaut und ist in Form einer wässerigen Suspension mit einer Viskosität von weniger als 2 m Pa.S

,Q auf die Lochmaske aufgespritzt, !fahrend des Spritzvorgangs wird in den Maskenöffnungen 13 ein Luftstrom dadurch aufrechterhalten, dass mit Hilfe einer Absauganlage die Luft auf der nicht bespritzten Seite der Maske 12 weggesaugt wird. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass auf die Wand 15 der Offnungen 13 kein Wismutoxid oder nur eine geringe Menge Wismutoxid gelangt, so dass an diesen Wänden 15 keine unerwünschte Elektronenreflexion ("Taper"-Reflexion) beim Betrieb der Röhre stattfindet. Der Elektronenreflexionskoeffizient der Schicht ~\h beträgt etwa 0,5j so dass etwa die Hälfte der auftreffenden Elektronen reflektiert wird. Dadurch wird nicht nur eine niedrigere Temperatur der Lochmaske, sondern auch eine geringere vollständige und örtliche Wölbung der Lochmaske erhalten, wodurch auch die dadurch herbeigeführte Verschiebung des von einem Elektronenstrahl auf dem Bildschirm erzeugten Auftreffflecks geringer wird. Im Vergleich zu einer nicht mit einer Wismutoxidschicht versehenen Lochmaske sind die durch die geringere Wölbung herbeigeführten Verschiebungen des Auftreffflecks mindestens 25% kleiner.

Fig. 3 zeigt das Verhältnis P /P der Elektro-

J. D .1 G

uenener gi eab s or ρ I.ion einer eisernen Lochmaske mit und ohne darauf angebrachte HI. ei schicht als Funktion der Menge Blei pro cm . P_p, stellt darin die Energie dar, die von der Lochmaske absorbiert wird, wenn sie mit einer Bleischicht versehen ist, während P^ die von der Lochmaske absorbierte Energie beim Fehlen einer derartigen Bleischicht darstellt. Aus der graphischen Darstellung ist deutlich ersichtlich, dass die von der Lochmaske absor-

... _:: .. .. . . 312507G

PHN 9812 /^f- 1.6.1981

bierte Elektronenenergie mit zunehmendem Bleigehalt schnei abnimmt und dass Schichten mit mehr als 1 mg Blei pro/cm nicht oder kavim zu einer geringeren iinergieabsorption beitragen. Die obengenannten Nebeneffekte bleiben aber auf ein annehmbares Ausmass beschränkt, wenn der Bleigehalt zwischen den Maskenöffnungen nicht mehr als etwa 2 mg/cm und auf den ¥änden der Maskenöffnungen nicht mehr als 0,2 mg/cm2 beträgt. Zur Ergänzung lässt sich aus Fig. 3 mit einer zweiten Abszisse auch das Verhältnis P_, /P„ als

Pb r e Funktion der Schichtdicke in/um ablesen.

Obgleich Fig. 3 die Ergebnisse einer mit einer Bleischicht überzogenen Lochmaske darstellt, weichen die mit anderen Schwermetallen, wie z.B. Wolfram vaxd Wismut, erzielten Ergebnisse kaum von den mit einer Bleischicht erzielten Ergebnissen ab.

Einige Beispiele für Materialien, die sich zur Anwendung für den mit der Erfindung beabsichtigten Zweck eignen, sind nun in einer Tabelle aufgeführt. In der Tabelle gibt die Spalte A die auf einer geschwärzten eiser-

²" nen Lochmaske angebrachten Metalle oder Verbindungen von Metallen an. Die mit den in der Spalte A erwähnten Materialien erhaltenen Schichten enthalten stets etwa 1 mg/cm des genannten Materials. Die auf diese Weise überzogenen Lochmasken werden dann etwa eine Stunde Lang in Luft auf eine Temperatur von etwa 440°C erhitzt. Diese Behandlung findet statt, weil die Lochmaskcn beim Aneinander— befestigen des Frontglases und des Konus des Kolbens der Röhre mit Hilfe eines Verbindungsglases normalerweise ebenfalls derartigen Bedingungen ausgesetzt werden. In der Spalte B sind die Elektronenreflexionskoeffizienten °7 der erhitzten Lochmasken angegeben, während in der Spalte C der Wärmeemissionskoeffizient £ der erhitzten Schicht angegeben ist. In der Spalte D ist die Verringerung in Prozent der Verschiebung des Auftreffflecks bei einer örtlichen

Wölbung der Lochmaske in bezug auf eine auf übliche, d.h.

nicht auf die erfindungsgemässe Weise behandelte eiserne Lochmaske angegeben. Vergleichsweise sei erwähnt, dass die

PHN 9812

1.6.1981

OberfLache einer derartigen nicht nach der Erfindung behandelten Lochmaske nach der Erhitzungsbehandlung einen Elektronenreflexionskoeffizienten Oi von etwa 0,2 und

einen Wärmeemissionskoeffizienten

von etwa 0,7 aufweist.

angebrachtes	Elektronen	Wärmeemissions	verringerte
Material	reflexions	koeffizient <£	Auftrefffleck
	koeffizient Y)		verschiebung
Pb	0,50	0,80	2Q^c/o
Bi	0,50	0,85	■2.51ο
PbO	0,47	0,85	255°
Bi₂O₃	0,48	0,87	25#
Pb .S	0,45	0,95	30%
¥C	0,45	0,90	15#
Pb¥O ι,	0,43	>0,8	151°

Claims

PHN 9812 ^ 1 .6.1981

PATENTANSPRÜCHE

η J Farbbildröhre enthaltend in einem evakuierten

olben Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronenstrahlen, einen Bildschirm mit in verschiedenen Farben aufleuchtenden Gebieten und eine in der Nähe des Bildschirmes liegende Farbauswahlelektrode mit Offnungen, durch die die Elektronenstrahlen durchgelassen werden und jeder Elektronenstrahl aufleuchtenden Gebieten einer bestimmten Farbe zugeordnet wird, wobei diese Farbauswahlelektrode wenigstens auf der von dem Bildschirm abgekehrten Seite mit einer Schicht aus einem ein Schwermetall mit einer Atomzahl höher als 70 enthaltenden Material überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daas der zwischen den Öffnungen der Farbauswahlelektrode liegende Teil der Schicht etwa 0,2 - 2 mg/cm Schwermetall enthält, während sich auf

/2

den Wänden dieser Offnungen höchstens 0,2 mg/cm Schwermetall befindet.
2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht ein Schwermetall enthält, das aus der aus ¥olfram, Blei und ¥ismut bestehenden Gruppe

gewählt ist.
3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht ein Schwermetall in Form einer Verbindung enthält, die aus der aus Carbiden, Sulfiden und Oxiden bestehenden Gruppe gewählt ist.
4. Farbbildröhre nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht wenigstens im wesentlichen aus

ο einer Wismutoxidschicht mit 0,2 bis 0,8 mg Wismut pro cm"

besteht.
5. Farbbildröhre nach einem der vorhergehenden An-

sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeemissionskoeffizient der Schicht mindestens 0,8 beträgt.
6. Farbbildröhre nach einem der vorhergehenden

PHN 9812 yT £ ' 1 .6.1981

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einer auf die Farbauswahlelektrode aufgespritzten Schicht besteht.