DE3222465A1

DE3222465A1 - Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE3222465A1
Application number: DE19823222465
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Warabi Saitama Kojima; Teruyasu Yokosuka Kanagawa Suzuki; Michio Fujisawa Kanagawa Tamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1982-12-30
Anticipated expiration: 2002-06-16
Also published as: US4471262A; FR2507818A1; GB2103416B; FR2507818B1; KR900000550Y1; JPS57199940U; KR840000826U; JPH0129709Y2; GB2103416A; CA1193644A; DE3222465C2

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Kathodenstrahlröhren, insbesondere in einer der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegebenen Definition entsprechenden Ausführung.

übliche Kathodenstrahlröhren sind auf der Innenoberfläche eines Bildfensters in ihrem Hüllkörper (Kolben) mit einem Phosphorschirm belegt, der an Stellen, die von einem aus einer Elektronenkanone im Halsteil des Hüllkörpers abgegebenen Elektronenstrahl getroffen werden, zur Lichtabgabe angeregt wird.

Das auf diese Weise erzeugte Bild kann auf der Frontseite des Bildfensters betrachtet werden. Zum Auffangen negativ geladener Ionen, die durch den an eine hohe Spannung gelegten Phosphörschirm angezogen werden und sonst auf die der Elektronenkanone zugekehrte Rückseite des Phosphorschirms, auf die der Elektronenstrahl fällt, aufprallen würden, ist die Rückseite des Phosphorschirms mit einer etwa 0,1 μΐη bis 0,4μΐη dicken Aluminiumschicht belegt. Diese Aluminiumschicht verhindert die Entstehung sogenannter Ionenflecken und damit eine Verschlechterung der Luminanz der erzeugten Bilder.

Auf eine derartige dünne Metallschicht als Schutz gegen die Ionenfleckenbildung muß jedoch bei allen jenen Kathodenstrahlröhren verzichtet werden, bei denen das durch Lichtanregung erzeugte Bild von der Elektronenstrahl-Einfallseite des Phosphorschirms her betrachtet wird. Für diese Art von Kathodenstrahlröhren gab es als Schutzmaßnahme gegen die Ionenfleckenbildung durch vom Phosphorschirm angezogene Ionen nur die Möglichkeit, Magnet-Ionenfallen, Magnetfokuseinrichtungen o. dgl. in der Röhre anzuordnen. Alle derartigen Schutzmaßnahmen können nur mit einer Streckung der Gesamtlänge der Kathodenstrahl· röhre erkauft werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere für solche Kathodenstrahlröhren, deren Bild von der Strahleinfallseite des Phosphorschirms zu betrachten ist, unter Vermeidung der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile einen neuen Weg zum Unschädlichmachen von Ionenflecken verursachenden Ionen zu finden.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, auf der Elektronenstrahl-Einfallseite des Phosphorschirms eine dünne Metalloxidschicht aufzutragen, welche auftreffende Ionen unschädlich macht und jegliche Bildung unerwünschter Ionenflecken sicher verhindert.

Die Dicke dieser dünnen Metalloxidschicht ist so gewählt, daß die Schicht einerseits ankommende Ionen sicher aufnimmt und andererseits so transparent ist, daß ein auf dem Phosphorschirm erzeugtes Bild ungehindert durch die Schicht betrachtet werden kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre in einer Rückansicht und einer

teilweise geschnittenen Seitenansicht, Fig. 3 eine Perspektivansicht zur Lageanordnung wesentlicher

Elemente der Kathodenstrahlröhre, und

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Fig. 4 und 5 vergrößerte Ausschnittdarstellungen zu wesentlichen Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Kathodenstrahlröhre in Flachbauweise mit einem flachen Kolben bzw. Hüllkörper 1, dessen beispielsweise durch eine ebene Glasplatte gebildete Bildfläche 1a innen mit einem Phosphorschirm 2 und dessen gegenüberliegende flache Hüllkörperwandung innen mit einer rückseitigen Elektrode 3 belegt sind.

Zwischen der Bildfläche 1a und dem die Hüllkörper-Rückwand bildenden mit der Bildfläche 1a verschmolzenen Trichterteil 1b aus Glas wird ein flacher Innenraum 10 gebildet. In einem einseitig sowie in Verlängerung dieses Innenraums 10 an das Trichterteil 1b mit Bildfläche 1a angesetzten Halsteil 1c aus Glas ist eine Elektronenkanone 4 angeordnet.

Die am besten in Fig. 3 erkennbare Elektronenkanone 4 besteht zum Beispiel aus einer Kathode K und in der dargestellten Folge hintereinandergereihten ersten bis vierten Gittern G₁, G,* G₃ und G₄. Die rückseitige Elektrode 3 kann als auf die Innenoberfläche der ebenen Rückwand des Trichterteils 1b aufgedampfte transparente und leitfähige Schicht ausgebildet sein.

Die der rückseitigen Elektrode 3 gegenüberliegende Innenoberfläche der aus Glas bestehenden Bildfläche 1a ist gemäß Fig. 4 mit einer als beispielsweise einige μπι dicke aufgedampfte Schicht aus einem Metall wie Al ausgebildeten Targetelektrode 5 belegt, und die Oberseite der Targetelektrode 5 ist mit dem beispielsweise aus ZnS:Au,Ag,Al bestehenden Phosphorschirm 2 beschichtet. Erfindungsgemäß ist der Phosphorschirm 2 mit einer aufgedampften oder durch chemische Dampfablagerung (CVD) o. dgl. aufgebrachten dünnen Metalloxidschicht 20 aus beispielsweise Al₃O₃, SiO-, SiO o. dgl. überzogen, deren Schichtdicke zwischen 0,02μπι bis 0,3μπι,

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vorzugsweise jedoch zwischen 0,04μΐη bis 0,1 μΐη gewählt ist.

Bei der Herstellung dieser dünnen Metalloxidschicht 20 kann beispielsweise zuerst Al in einer Schichtdicke von 0,02μπι bis Ο,Οδμίη auf den Phosphorschirm 2 aufgedampft und die so entstandene Al-Schicht anschließend durch Wärmebehandlung oder eine kombinierte Wärme- und chemische Behandlung in Aluminiumoxid umgewandelt werden. Hierfür ist nicht unbedingt eine ExtraWärmebehandlung erforderlich, vielmehr können andere bei der Fertigung der Kathodenstrahlröhre notwendige Wärmebehandlungen wie zum Fritten bzw. Dichtschmelzen des Hüllkörpers o. dgl. mitausgenutzt werden.

Da die Targetelektrode 5 eine wesentlich größere Dicke als die Metalloxidschicht 20 hat, wird sie bei der zuvor angegebenen Wärmebehandlung nur oberflächlich oxidiert werden; somit können keine Probleme beim Anlegen der Betriebsspannung an die Targetelektrode 5 auftreten. Im Betrieb wird an die Targetelektrode 5

- und damit auch an den Phosphorschirm 2 - eine hohe Anodenspannung V„ von beispielsweise 4 kV angelegt. Die eine erste

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Ablenkeinrichtung vor dem Phosphorschirm 2 bildende rücksei-0 tige Elektrode 3 erhält eine andere hohe Spannung V , die kleiner als die Anodenspannung V„ ist.

Eine zwischen der Elektronenkanone 4 und dem Phosphorschirm 2 angeordnete zweite Ablenkeinrichtung 6 dient der Horizontalablenkung (horizontal ist hier senkrecht zur Längsachse der Elektronenkanone 4) und der Vertikalablenkung (vertikal ist hier in Strahlrichtung) des von der Elektronenkanone abgegebenen Elektronenstrahls. Da bei der Horizontalablenkung ein beträchtlicher Ablenkwinkelbereich zu überstreichen ist, wird diese elektromagnetisch, die Vertikalablenkung dagegen elektrostatisch durchgeführt.

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Die in Fig. 1 und 2 erkennbare zweite Ablenkeinrichtung 6 befindet sich am Austrittsende der Elektronenkanone und besteht aus einem den Hüllkörper 1 außen umgebenden ringförmigen Magnetkern 7 aus einem eine hohe Permeabilität aufweisenden Magnetmaterial wie z.B. Ferrit mit einem Paar Wicklungen 8a, 8b zum Anlegen des Horizontalablenkstroms, und aus einem Paar Innenpolschuhe 9a un 9b aus einem Magnetmaterial mit hoher Permeabilität wie NiZn-Ferrit, MnZn-Ferrit oder dergleichen. Die Innenpolschuhe 9a, 9b dienen als innere Polschuhe für die magnetische Ablenkung und gleichzeitig als elektrostatisches Ablenkplattenpaar.

Die Wicklungen 8a und 8b sind jeweils um den Umfang von sich auf den gegenüberliegenden flachen Seiten des Hüllkörpers 1 beiderseits der Elektronenstrahlbahn gegenüberliegenden Außenpolabschnitte 7a bzw. 7b des ringförmigen Magnetkerns 7 gewunden. Alternativ können auch beide Wicklungen (oder eine einzige Wicklung) einseitig auf einem der beiden Außenpolabschnitte angeordnet sein. In jedem Fall wird durch den die Wicklung oder Wicklungen 8a, 8b durchfließenden Horizontalablenkstrom zwischen den beiden Außenpolabschnitten 7a und 7b ein die Elektronenstrahlbahn schneidender Magnetfluß erzeugt.

Die in Richtung der Hüllkörperdicke beiderseits der Elektronenstrahlbahn angeordneten und zusätzlich als elektrostatisches Ablenkplattenpaar dienenden Innenpolschuhe 9a und 9b haben Trapezform, so daß die Spaltweite zwischen ihnen in der Strahlrichtung zunimmt (Fig. 2) und außerdem ihre Horizontalbreite in der Strahlrichtung (Fig. 1) zunimmt.Der von den Außenpolabschnitten 7a und 7b erzeugte Magnetfluß wird durch die Innenpolschuhe 9a und 9b im Bereich des Elektronenstrahls gebündelt. Gemäß Fig. 3 ist der auf der gleichen Seite wie die rückseitige Elektrode 3 angeordnete hintere Innenpolschuh 9b gemeinsam mit der rückseitigen

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Elektrode 3 elektrisch über eine Anschlußklemme t₁ an die gegebene Gleichspannung V_R, und der vordere Innenpolschuh 9a (Bildschirmseite) ist über eine gemeinsame elektrische Verbindung mit der letzten rohrförmigen Elektrode der Elektronenkanone 4, im vorliegenden Fall dem vierten Gitter G₄ an eine Anschlußklemme t₂ angeschlossen. An diese Klemme t„ wird eine mit der Vertikalablenkspannung und einer Korrekturspannung gegen kissenförmige Verzeichnung überlagerte gegebene Gleichspannung angelegt. Die Targetelektrode 5 erhält über.eine Klemme t₃ die oben erläuterte Anodenspannung V„.

Im Betrieb wird der von der Elektronenstrahlkanone 4 dichtemoduliert abgegebene Elektronenstrahl unter dem gemeinsamen Einfluß der ersten und zweiten Ablenkeinrichtungen horizontal und vertikal abgelenkt, trifft durch die dünne Metalloxidschicht 20 hindurch auf den Phosphorschirm 2 und erzeugt dort durch Anregung des Phosphormaterials ein leuchtendes Bild, welches bei der hier vorliegenden Kathodenstrahlröhre in Flachbauweise von "hinten", d.h. von der Seite des Trichterteils 1b her durch die transparente rückseitige Elektrode 3 hindurch betrachtet wird.

Das auf der Phosphorschicht 2 erzeugte leuchtende Bild kann durch die auf die der Röhrenrückseite zugekehrte Oberfläche der Phosphorschicht aufgetragene dünne Metalloxidschicht 20 hindurch betrachtet werden, da sie transparent ist. Diese Metalloxidschicht 20 befindet sich auf der Seite des Phosphorschirms, von welcher der Elektronenstrahl kommt, und fängt deshalb die relativ umfangreichen Ionen sicher ab. Der Phosphorschirm 2 wird somit durch die erfindungsgemäß aufgebrachte dünne Metalloxidschicht 20 wirksam vor Ionenflecken und einer damit verbundenen Verschlechterung der Luminanz geschützt.

Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten flachen Kathodenstrahlröhre mit einem Phosphorschirm 2 aus ZnS:An,Ag,Al, der sonst

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stark zur Ionenfleckenbildung neigt, konnte keinerlei Ionenfleckenbildung beobachtet werden, selbst nach einer Betriebszeit von mehreren tausend Stunden. Bei einer Gegenprobe mit einer ähnlichen flachen Kathodenstrahlröhre, die jedoch k e i η e Metalloxidschicht besaß, bildeten sich schon nach wenigen Sekunden Betriebszeit Ionenflecken.

Die Dicke der Metalloxidschicht 20 wird zwischen 0,02μΐη und 0,3 um, vorzugsweise zwischen 0,04μΐη bis 0,1 μΐη gewählt, weil eine zu dünne Metalloxidschicht keinen ausreichenden Abschirmeffekt gegen beschleunigte Ionen bieten und eine zu dicke Schicht den Lichtdurchlaß von dem Phosphorschirm 2 behindern würde. Falls die oben erwähnte Anoden- (Beschleunigungs-) Spannung V„ größer als 4 kV gewählt wird, liegt der Bereich der bevorzugten Dicke der Metalloxidschicht 20 zwischen 0,06 und Ο,Οδμίη.

Da der in Wirklichkeit aus einzelnen Phosphorpartikeln 21 zusammengesetzte Phosphorschirm 2 gemäß Fig. 5 eine rauhe bzw. aus abwechselnd konvexen und konkaven Abschnitten zusammengesetzte Schichtoberfläche hat und weil im Fall einer flachen Kathodenstrahlröhre beschleunigte Ionen sehr schräg unter einem

2Q Winkel von 15° bis 20° zum Bildschirm-Oberflächenverlauf auf den Phosphorschirm 2 auftreffen, sollte vorzugsweise das zur Bildung der Metalloxidschicht 20 vorgesehene Metall ebenfalls schräg aufgedampft werden, um die seitlichen Oberflächenabschnitte der Phosphorpartikel 21 zu bedecken. Ein Aufdampfen in senkrechter Richtung (in Fig. 5 durch unterbrochene Pfeile angedeutet) wäre ungeeignet, weil dabei die Flanken der Phosphorpartikel durch die Schicht 20 nicht genügend geschützt wären.

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Für bestimmte Fälle ist zu empfehlen, die Oberfläche des Phosphorschirms 2 zuerst mit einer Zwischenschicht aus einem Acryllack, einer Acrylemulsion o.dgl. zu überziehen, danach die Metalloxidschicht 20 auf die Zwischenschicht aufzubringen und schließlich die Zwischenschicht beim Einbrennen des Phosphors wieder zu beseitigen.

ΑΛ

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER

Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office europeen des brevets

Dipl,-Chem. Dr, N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister

Dipl.-lng. F. E. Müller siakerwall 7

Triftstrasse 4, siekerwall 7,

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

Case: S82P156

Mü/Gdt/b 15. Juni 1982

SONY CORPORATION
7-35 Kitashinagawa 6-chome, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Kathodenstrahlröhre Priorität: 15. Juni 1981, Japan, Ser.No. 87832/1981

PATENTANSPRÜCHE

"\i Kathodenstrahlröhre mit

- einem auf seiner Innenoberfläche mit einer Phosphor«- schicht belegten Bildflächenabschnitt,

- einem mit einer Elektronenkanone bestückten Halsabschnitt und

- einem den Bildflächenabschnitt mit dem Halsabschnitt verbindenden Trichterabschnitt, der so gestaltet ist, daß die durch den in Richtung auf die Phosphor schicht abgelenkten Elektronenstrahl erzeugten Bilder von der Strahleinfallseite der Phosphor schicht her zu betrachten sind,

dadurch gekennzeichnet, daß auf der Strahleinfallseite der Phosphor schicht (2) eine dünne Metalloxidschicht (20) vorhanden ist.

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2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metalloxidschicht (20) eine in einem zwischen 0,02μπι und 0,3um liegenden Bereich gewählte Schichtdicke hat.
3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metalloxidschicht (20)

mindesten* eine der Verbindungen Al₃O₃, SiO„ und/oder SiO enthält.
4. Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metalloxidschicht (20) transparent ist.