DE3522731A1 - Kathodenstrahlroehre mit antistatischem, spiegelungen reduzierendem ueberzug - Google Patents
Kathodenstrahlroehre mit antistatischem, spiegelungen reduzierendem ueberzugInfo
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- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Description
RCA 80636 Sch/Vu
USSN 624,371
vom 25. Juni 1984
RCA Corporation, Princeton, N.J. (USA)
Kathodenstrahlröhre mit antistatischem, Spiegelungen reduzierendem Überzug
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Kathodenstrahlröhre mit einer gläsernen Sichtscheibe, die auf ihrer
Sichtfläche mit einer Spiegelungen verhindernden, das Bild durchlassenden Silikatschicht versehen ist, die auch antistatisch
ist: welche also auf ihrer Oberfläche keine elektrischen Ladungen ansammelt.
Spiegelungen verringernde Silikatüberzüge für die gläsernen Sichtscheiben von Kathodenstrahlröhren sind bereits
bekannt geworden, beispielsweise durch die US-PSen 3 114 668, 3 326 715, 3 635 751 oder 3 898 509. Solche
Beschichtungen verhindern Störungen durch Umgebungsiicht;
ihre Oberflächen haben eine bestimmte Rauhigkeit, so daß das Umgebungslicht derart gestreut wird, daß Helligkeit
und Schärfe von Reflexionen verringert werden. Die Überzüge können geringe Anteile aus feinen Kohlepartikeln
enthalten, um die Helligkeit eines übertragenen Lichtbildes in*gesteuerter Weise herabzusetzen.
Betreibt man bekannte Kathodenstrahlröhren mit derartigen überzügen, dann sammeln sie statische Ladungen auf den
Sichtoberflächen dieser Überzüge an. Dies ist jedoch aus
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vielen Gründen unerwünscht: Statische Ladungen ziehen Staub an die Sichtfläche, außerdem kann man bei Berührung
einen schwachen elektrischen Schlag erhalten, wenn die Röhre zur Wiedergabe von Unterhaltungsprogramm oder zur
Datenwiedergabe benutzt wird.
Eine Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung weist eine gläserne Sichtscheibe auf und auf deren Oberfläche einen
antistatischen, Spiegelungen verringernden, bilddurchlässigen
Überzug. Der Überzug hat eine rauhe Oberfläche, welche für die Spiegelungsverringerungseigenschaft verantwortlich
ist und besteht im wesentlichen aus Silikatmaterial und einer anorganischen Metallverbindung, welche
den gewünschten antistatischen Charakter des Überzugs ergibt. Die Metallverbindung kann eine Verbindung mit mindestens
einem Element aus der Gruppe Platin, Palladium, Zinn und Gold sein. Beim Betrieb der Röhre wird der Überzug
entweder direkt oder über das metallische ImplosionsSchutzsystem der Röhre geerdet.
Einige zusätzliche Materialien, wie Kohlenstoff, sind bekannt, um einen Silikatüberzug antistatisch zu machen. Jedoch
mußten solche bisherigen zusätzlichen Materialien in so großen Anteilen hinzugefügt werden, um die antistatischen
Eigenschaften zu ergeben, daß sie die Bilddurchlässigkeit in einem nicht mehr akzeptierbaren Ausmaß herabsetzen. Die
metallischen Verbindungen, welche die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung aufweist, sind hier nur in kleinen
Konzentrationen vorhanden, welche zwar die gewünschte Anti-Statikeigenschaft
ergeben, jedoch die optischen Eigenschaften des Überzugs nicht wesentlich beeinträchtigen. Die bevorzugte
Palladiumverbindung ist im bevorzugten Lithium-
I*
Silikatüberzug in Konzentrationen im Bereich von 0,005 bis 0,02 Gew.-% des Überzugs vorhanden.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
INSPECTED
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Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Längsansicht einer Kathodenstrahlröhre mit einer neuen Sichtscheibe
gemäß der Erfindung und
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Ausschnitt des Fensters der in Fig. 1 dargestellten Röhre entlang der Linie 2-2.
Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Ausschnitt des Fensters der in Fig. 1 dargestellten Röhre entlang der Linie 2-2.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Kathodenstrahlröhre hat einen evakuierten Kolben 21 mit einem Hals 23, der aus
einem Teil mit einem Konus 25 und einer Frontplatte besteht, die ihrerseits ein gläsernes Sichtfenster 27 mit
einem Umfangsflansch 28 aufweist. Der Flansch 28 ist mit
dem Konus 25 über eine Verbindung 29, vorzugsweise aus entglastem Glas, verbunden. An der inneren Oberfläche des
Fensters 27 ist ein Leuchtstoffüberzug 21 aus einem
Leuchtstoffmaterial angebracht. Auf dem Leuchtstoffüberzug
31 befindet sich ein lichtreflektierender Metallüberzug 33, etwa aus Aluminium, wie es Fig. 2 im einzelnen zeigt.
Der Leuchtstoffüberzug 31 kann bei geeigneter Abtastung
durch einen Elektronenstrahl von einem Strahlsystem 35 ein leuchtendes Bild hervorrufen, welches durch das
Fenster 27 betrachtet werden kann. Um den Flansch 28 herum ist ein metallisches Spannband 37 als Schutz gegen eine
Implosion des Kolbens herumgelegt. Auf der Außenfläche 5 des Fensters 27 ist ein Spiegelungen verringender Überzug
39 angebracht, welcher das Band 37 überlappt und eine rauhe Außenfläche 41 hat und im wesentlichen aus einem
Lithiumsilikatmaterial und einer Palladiumverbindung besteht. Andererseits kann der Überzug 39 auch unter das
Band 37 reichen, so daß dieses den überzug 3 9 überlappt. Bei weiteren Ausführungen können andere Anordnungen für
die Kontaktierung des Überzugs 39 und seine Verbindung mit einem elektrisch leitenden Weg nach Massepotential
vorgesehen sein. Da die Erfindung hauptsächlich auf das Fenster 27 und den darauf befindlichen äußeren Überzug gerichtet
ist, wird auf eine Beschreibung der elektronenemittierenden Komponenten und anderer Teile, die normaler-
weise zum Hals 23 und Konus 25 gehören, verzichtet oder nur eine schematische Darstellungsweise gewählt.
Der Spiegelungen reduzierende Überzug 39 kann nach einem Verfahren hergestellt werden, wie es in der US-PS
3 940 511 beschrieben ist. Das Fenster 27 kann Teil einer Röhre sein, die bereits evakuiert und verschmolzen ist,
wenn der Antispxegelungsbelag ausgebildet wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Belages oder Überzugs besteht
darin, daß er ausgebildet werden kann, nachdem die Röhre anderweitig fertiggestellt ist. Andererseits kann die
Glasplatte eine Implosionsschutzplatte sein, die während der Herstellung der Röhre mit Hilfe eines geeigneten
Klebers an der äußeren Oberfläche des Fensters 27 angebracht wird, oder ein Fenster.
Bei dem bevorzugten Verfahren wird ein sauberer Glasträger, wie etwa das Fenster 27 einer evakuierten und verschmolzenen
Röhre, in einem Ofen auf etwa 30 bis 1000C
erwärmt. Die äußeren Oberflächen des warmen Fensters 2 7 und des metallischen Spannbandes 37 um das Fenster 27
herum werden mit einer verdünnten wässrigen Lösung aus lithiumstabilisiertem Kieselsäuresol und einer wasserlöslichen
MetallVerbindung, wie etwa Palladiumsulfat, Zinnsulfat,
Zinnchlorid oder Goldchlorid, beschichtet. Die Beschichtung
kann in einer oder mehreren Lagen durch einen üblichen Prozeß, etwa durch Aufsprühen, erfolgen. Die
Temperatur des Fensters, die spezielle Technik zum Aufbringen des Überzugs und die Anzahl der aufgebrachten
Schichten oder Lagen werden empirisch gewählt, so daß ein Überzug mit der gewünschten Dicke entsteht. Die Temperatur
des Fensters liegt vorzugsweise bei 35 bis 550C.
Zu niedrige Temperaturen (beispielsweise 20°C) führen zu einer Tropfenbildung des Überzugs, während zu hohe Temperatüren
zu Überzügen führen, welche ein trockenes Aussehen ergeben. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Aufbringung
des Überzugs durch Aufsprühen die Dicke des trockenen
—o~
Überzugs so sein soll, daß der Benutzer in der Lage ist, die drei Leuchtstoffröhren einer etwa 1,8m über dem Glasträger
befindlichen Leuchtstofflampe mit drei Röhren aufzulösen. Ein dickerer Anfangsüberzug ergibt einen dickeren
endgültigen Überzug. Generell gilt, daß, je dicker der Überzug, desto stärker die Spiegelungen reduziert werden
und desto größer der Auflösungsverlust des Leuchtstoffbildes ist. Je dünner umgekehrt der überzug ist, desto
weniger werden Spiegelungen reduziert und desto geringer ist der Auflösungsverlust des Bildes.
Bei Aufbringung durch Aufsprühen erhält der überzug ein trockenes Aussehen. Dies wird verstärkt durch (1) höhere
Scheibentemperaturen beim Aufbringen des Überzugs, (2) Benutzung von mehr Luft im Sprühnebel beim Aufsprühen mit
komprimierter Luft, (3) Aufsprühen mit größerem Abstand und (4) Erhöhung des Mol-Verhältnisses von SiC>2 zu Li^O.
Übertreibt man dies jedoch, dann bricht der überzug. Je
trockener das Aussehen ist, desto geringer werden die Spiegelungen und desto höher ist der Auflösungsverlust
des Leuchtbildes. Je weniger trocken umgekehrt das Aussehen ist, desto weniger werden Spiegelungen verhindert
und desto geringer ist der Auflösungsverlust des Bildes.
Die Überzugsverbindung ist ein wässriges, lithiumstabilisiertes Kieselsäuresol, welches etwa 1 bis 10 Gew.-% Feststoffe
und 0,005 bis 0,02 Gew.-% Metallelement der Metallverbindung bezüglich des Gewichts der gesamten Feststoffe
im Sol enthält. Das Metallelement kann eines oder mehrere der Elemente Platin, Palladium, Zinn und Gold sein und
wird vorzugsweise als wasserlösliches Salz in das Sol eingebracht. Generell kann bei der Röhre nach der Erfindung
als ein oder mehrere metallische Elemente irgend eines der metallischen Elemente benutzt werden, welche man zur
Sensivierung von Oberflächen für elektrofreies Plattieren verwendet. Wenn die Metallelementkonzentration unter etwa
0,005 Gew.-% liegt, dann kann die Antistatikeigenschaft
ungenügend oder unregelmäßig sein. Liegt die Metallelementkonzentration
über etwa 0,02 Gew.-%, dann kann der Überzug fleckig, irisierend oder anderweitig in der Durchlässigkeit
beeinträchtigt sein. Im Sol beträgt das Verhältnis von SiO9 zu Li^O zwischen etwa 4:1 bis etwa 25:1.
Das Kieselsäuresol ist im wesentlichen frei von Alkalimetallionen, außer Lithium, und im wesentlichen frei von
Anionen, außer Hydroxyl. Das lithiumstabilisierte Kieselsäuresol unterscheidet sich erheblich von einer Lithium-Kieselsäurelösung,
welche kein Sol sondern eine in einem Lösungsmittel aufgelöste Verbindung ist. Beim anschließenden
Ausheizen trocknet ein Lithiumsolüberzug unter Bildung eines Lithiumsilikatüberzugs. Bei der erfindungsgemäßen
Röhre kann das lithiumstabilisierte Sol auch durch eine
Lösung eines Silikats eines oder mehrerer der Elemente Lithium, Natrium und Kalium ersetzt werden. Auch ein organisches
Silikat wie Tetraäthylorthosxlxkat kann für das bevorzugte lithiumstabiliserte Kieselsäuresol genommen
werden. Der Ansatz kann auch Pigmentpartikel und/oder Farbstoffe
enthalten, um die Helligkeit bis zu 50% ihres Anfangswertes zu verringern und/oder um die spektrale Verteilung
des durchgelassenen Bildes zu verändern.
Nach dem Beschichten des warmen Glasträgers wird der Überzug
sorgfältig in Luft getrocknet, um ein Absetzen von Fremdpartikeln auf dem Überzug zu vermeiden. Schließlich
wird der trockene Überzug bei einer Temperatur zwischen
150 und 300°C 10 bis 60 Minuten lang erhitzt. Die Erhitzung
auf Temperaturen zwischen etwa 150 und 3000C erlaubt ein
unmittelbares Aufbringen des Überzugs auf dem Röhrenfenster nach dem Evakuieren und Verschmelzen der Röhre. Eine Erwärmung
auf über 300°C kann die in der Röhre hergestellten Aufbauten beeinträchtigen. Generell gilt, daß, je höher
die Erhitzungstemperatur ist, desto niedriger ist die Spiegelungsverringerung des Produktes und desto höher ist
der Widerstand gegen Abnutzung. Der überzug kann während des Erhitzungsschrittes recycelt werden: ein Recycling bei
ORIGINAL IHSPSCTED
ί einer bestimmten Temperatur führt zum Erreichen eines stabilen Punktes.
Durch das neue Verfahren wird eine Kathodenstrahlröhre geschaffen, die einen neuartigen, antistatischen, Spiegelungen
reduzierenden überzug auf ihrer Sichtfläche aufweist. Der Überzug hat spiegelungsverringernde Qualitäten, das
heißt, er streut reflektiertes Licht, und ist gleichzeitig durchlässig für leuchtende Bilder auf dem Leuchtstoffüberzug
mit einer Auflösung von mindestens 200 Zeilen pro Zentimeter. Der spiegelungsverringernde Überzug ist chemisch
stabil gegen den Herstellungsprozeß und anschließend gegen feuchte Atmosphäre. Der Überzug widersteht Abnutzung und
zeugt einen im wesentlichen flachen Spektralverlauf sowohl für reflektiertes als auch für durchgelassenes Licht.
Außerdem ist der überzug bei der erfindungsgemäßen Röhre
im Gegensatz zu früheren spiegelungsverringernden Silikatüberzügen antistatisch. Während beim Betrieb früherer
Röhren ein Benutzer mit der Hand über die Sichtfläche der Scheibe wischt, dann hört man ein knisterndes Geräusch,
und die Haare an seinem Arm standen hoch. Hält man mit einer Hand ein Plastiklineal gegen die Sichtfläche und berührt
mit der anderen Hand das geerdete Metallchassis des Gerätes, dann erhält man einen elektrischen Schlag infolge
der auf der Sichtfläche gespeicherten statischen Ladungen. Bei der erfindungsgemäßen Röhre tritt keine dieser Entscheidungen
auf, wenn der antistatische, spiegelungsreduzierende Belag entweder direkt oder über den metallischen
Implosionsschutz der Röhre geerdet ist.
Einige spiegelungsverringernde Viertel-Wellenlängen-Überzüge (welche mit Auslöschungsinterferenz des Umgebungslichtes arbeiten) auf den Sichtschirmfenstern von Kathodenstrahlröhren
sind im Stande der Technik mit einer antistatischen Eigenschaft bekannt. Solche bekannten Überzüge
sind jedoch strukturell verschieden von den hier beschriebe-
— I I ~
nen spiegelungsverrxngernden Überzügen. Sie sind auch
teurer und schwieriger herstellbar, weniger unempfindlich
gegen Abnutzung und weniger widerstandsfähig gegen die üblichen fabrikatorischen Wärmebehandlungen als die hier
beschriebenen Überzüge.
Die Oberfläche des Sichtfensters einer 25" (etwa 64 cm)
Rechteckfarbbildröhre, welche evakuiert, verschmolzen und gelagert (based) ist, wird zur Entfernung von Schmutz, Öl,
Schlacken etc. durch irgendein bekanntes Abputz- oder Waschverfahren gereinigt. Dann wird die Oberfläche mit
einer 5 gewichtsprozentigen Ammoniumbifluoridlösung abgewischt und mit entionisiertem Wasser gespült. Das Fenster
hat eine neutrale optische Dichte mit etwa 69% Lichtdurchlässigkeit.
Die Anordnung wird ca. 30 Minuten lang auf etwa 40 bis 45°C erwärmt. Auf die warme Glasoberflache
wird eine flüssige Überzugsverbindung aufgesprüht, die
hergestellt wird durch Mischen von 4 5 ml Lithiumsilikat 48 (ein lithiumstabilisertes Kieselsäuresol, welches 22,1%
Feststoffe und 1,17sp. gr. enthält), wie es von der Firma E.I. DuPont Company, Wilmington, Delaware, vertrieben
wird, ferner 1,75 ml Palladium-D.N.S.-Lösung (4,0 g
Palladium auf 100 ml Lösung), welches von der Firma Johnson Matthey Inc., Malvern, Pennsylvanien, vertrieben wird und
455 ml entionisiertes oder destilliertes Wasser.
Das Kieselsäuresol hat ein Mol-Verhältnis zwischen ^
und Li2O von etwa 4,8. Unter Verwendung eines Sprühgerätes
DeVilbis Nr. 501 wird die Zusammensetzung mit etwa 1,8kg/ cm2 Luftdruck als breiter Sprühstrahl mit einem hohen
Luft/Flüssigkeits-Verhältnis gesprüht. Zum Aufbau des Überzugs bis zur erforderlichen Dicke sind 10 bis 50 Sprühdurchgänge
notwendig. Die Sprühanwendung wird unterbrochen etwa wenn die größte Dicke erreicht ist, bei der die
Reflexion der drei Birnen einer üblichen Dreifach-Leucht-
stoffröhre, die sich etwa 1,8 m oberhalb der Scheibe befindet,
auf dem überzug aufgelöst oder unterschieden werden können. Die Enddicke des Überzugs ist geringer als etwa
0,0025 mm. Wegen der Temperatur der Scheibe, der Dicke des Überzugs und dem hohen Luftgehalt des Sprühmittels trocknet
jeder Überzug schnell nach dem Aufbringen. Die Anordnung wird dann etwa 10 Minuten lang bei etwa 120°C erwärmt, dann
folgt eine Spülperiode von etwa 30 Minuten bei dieser Temperatur und dann erfolgt ein Abkühlen auf Raumtemperatur
während etwa 30 Minuten. Durch die Erwärmung entstehen die endgültigen elektrischen optischen und physikalischen Eigenschaften
des reflexionsvermindernden Überzugs. Bei auf diese Weise hergestellten Überzügen wurden weder die optischen
Eigenschaften des Überzugs, noch sein Abriebwiderstand beeinträchtigt, wenn die Scheibe 18 Stunden lang einer Temperatur
von etwa 380C in einer Atmosphäre von 95% relativer
Feuchte ausgesetzt war. Wenn der endgültige überzug geerdet wird, speichert er keine elektrostatischen Ladungen bei
normalem Betrieb der Röhre. Eine ähnliche Röhre ohne Palladiumverbindung im Überzug speichert bei Erdung eine
beträchtliche elektrostatische Ladung, wenn sie normalerweise betrieben wird.
Claims (11)
- RCA 80636 Sch/VuUSSN 624,371vom 25. Juni 1984RCA Corporation, Princeton, N.J. (USA)Kathodenstrahlröhre mit antistatischem, Spiegelungen reduzierendem überzugPatentansprücheQ) Kathodenstrahlröhre mit einem gläsernen Sichtfenster, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sichtoberfläche des Fensters (27) sich ein antistatischer, Spiegelungen verringernder, bilddurchlässiger überzug (3 9) befindet, der eine rauhe Oberfläche (41), welcher die spiegelungsverringernde Eigenschaft ergibt, hat und im wesentlichen aus einem Silikatmaterial und einer anorganischen Metallverbindung besteht, welche dem überzug Antistatikeigenschaften verleiht.
- 2) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung aus mindestens einem der Elemente Platin, Palladium, Zinn und Gold besteht.POSTGIRO MÖNCHEN NR. 69148-800
- 3) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung in dem Überzug (39) in ausreichender Konzentration enthalten ist, um dem Überzug die Antistatikeigenschaft zu verleihen, jedoch nicht in so starker Konzentration, daß die Bilddurchlässigkeitseigenschaft des Schirms nennenswert beeinträchtigt wird.
- 4) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikatmaterial im wesentlichen aus einem Silikat mindestens eines Alkalimetalles aus der Gruppe Natrium, Kalium und Lithium besteht.
- 5) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikatmaterial im wesentlichen aus Lithiumsilikat besteht.
- 6) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekenn-\ zeichnet, daß die Metallverbindung eine Palladiumverbindung ist.20
- 7) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Palladium in der Palladiumverbindung im Überzug in Konzentrationen im Bereich von 0,005 bis 0,02 Gew.-% enthalten ist.25
- 8) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (39) mit einem Kontakt (3 7) zur Verbindung des Überzugs mit einem elektrisch leitenden Weg nach Massepotential versehen ist.30
- 9) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt eine den Überzug (39) berührende metallische Implosionsschutzeinrichtung (3 7) auf der Röhre enthält.351
- 10) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt ein um die Röhre herumgespanntes Metallband (37) umfaßt, und daß der Überzug (39) das Metallband überlappt.
- 11) Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt ein um die Röhre herumgespanntes Metallband (37) umfaßt, welches den Überzug (39) überlappt. 10
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