DE3879745T2 - Kathodenstrahlroehre. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere eine Kathadenstrahlröhre mit antistatischer Funktion.
• Da die Außenfläche einer Frontplatte eines Kathodenstrahlröhrengehäuses einen hohen elektrischen Oberflächenwiderstand aufweist, sammelt sich während des Betriebs der Kathodenstrahlröhre statische Ladung an. Dies ist unangenehm. So bleibt beispielsweise an der Außenfläche Staub haften oder eine Person erhält einen elektrischen Schlag.
• Um nun diesen Nachteilen zu begegnen, ist aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-16452 eine Kathodenstrahlröhre bekannt, die auf der Außenfläche ihrer Frontseite einen durchsichtigen dünnen Film aus einem Silikat und einer anorganischen Metallverbindung eines Metalls, wie Platin, Palladium, Zinn und Gold, aufweist. Da jedoch das Silikat in dein dünnen Film nicht leitend ist, kann der elektrische Oberflächenwiderstand des dünnen Films nicht in geeigneter Weise gesenkt werden. Die Folge davon ist, daß man keine ausreichende antistatische Wirkung erzielen kann.
• Aufgrund von durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß ein dünner Film dann nicht leitend war, wenn die anorganische Metallverbindung nicht hygroskopisch war. Wird eine hygroskopische anorganische Metallverbindung, wie PdCl&sub2;, zugesetzt, erreicht man eine schwache Leitfähigkeit. Wenn jedoch der Gehalt an der betreffenden Verbindung zur Steigerung der Leitfähigkeit erhöht wurde, werden die Festigkeit und die optischen Eigenschaften des dünnen Films in hohem Maße beeinträchtigt.
• Zur Erhöhung der Festigkeit eines auf der Außenfläche einer Frontplatte eines Kathodenstrahlröhrengehäuses gebildeten reflexionsfreien, dünnen Films wird gemäß der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-45545 in den Film ein Oxid oder ein Hydroxid eines Metalls, wie Ti, Al, Mg, Ca, Zr, Na und K, eingebaut. Da jedoch vermutlich Metallatome in dein Oxid oder Hydroxid vorhanden sind, wenn Si-O-Si-Bindungen der Skelettstruktur eines filmbildenden Materials, wie SiO&sub2;, entsprechend Fig. 1 aufgebrochen werden, kann das Oxid oder Hydroxid nicht hygroskopisch werden. Folglich kann der gebildete Film dann nicht verwendet werden, wenn der Film leitfähig sein muß.
• Um nun den geschilderten Nachteilen zu begegnen, wird eine Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Bei einer Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung lassen sich dadurch ausreichende antistatische Eigenschaften erreichen, daß man auf der Außenseite ihrer Frontplatte einen SiO&sub2; oder P&sub2;O&sub5; als Hauptkomponente und ein hygroskopisches Metallsalz, das in den Spalten bzw. Zwischenräumen der Skelettstruktur des Glasfilms eingeschlossen ist, ausbildet.
• Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
• Fig. 1 ein Atommodell eines üblichen antistatischen Glasfilms für eine Kathodenstrahlröhre;
• Fig. 2 ein Atommodell eines antistatischen Glasfilms gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Gehalt an einem Li-Salz und der Festigkeit und dem Widerstand von Filmen und
• Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Gehalt an einem Ga-Salz und der Festigkeit und dem Widerstand von Filmen.
• Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird erfindungsgeinäß ein hygroskopisches Metallsalz in den Spalten oder Zwischenräumen der Skelettstruktur (Si-O-Si-Bindungen) eines Glasfilms eingeschlossen. Das Metallsalz absorbiert in der Luft vorhandene Feuchtigkeit und senkt dadurch den elektrischen Widerstand des Glasfilms.
• Zum Einschließen bzw. Einsiegeln des Metallsalzes in der geschilderten Weise muß dessen Größe gering sein. Wenn die Größe des Metallsalzes übermäßig hoch ist, führt dies zu einem Aufbrechen des Glasskeletts unter Erniedrigung der Filmfestigkeit. Folglich kann das Metallsalz nicht in einer für eine ausreichende Leitfähigkeit erforderlichen Menge zugesetzt werden.
• Die Dicke des Glasfilms beträgt vorzugsweise 0,05 - 1 um. Bei geringerer Dicke als 0,05 um läßt sich der elektrische Widerstand des Films nicht stabilisieren. Wenn andererseits die Dicke über 1 um liegt, bereitet eine gleichmäßige Ausbildung des Films Schwierigkeiten, was zu einem Unscharfwerden des Bildschärfepunkts führt.
• Tabelle 1 zeigt die Festigkeit jeden Films bei Anwesenheit verschiederer Metallsalze in einer zum Erreichen eines Filmwiderstands von 5 x 10¹&sup0; Ω/cm² ausreichenden Menge. Die Filmfestigkeit wurde mittels eines Reibetests mit dem jeweiligen Film unter Verwendung eines handelsüblichen Radiergummis (Handelsbezeichnung Lion No. 50-30) unter einer Belastung von 200 g/cm² ermittelt. Die Filmfestigkeit entspricht der reziproken Anzahl an wiederholten Reibebewegungen bis zum Ablösen des Films. Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Filinfestigkeit mit abnehmender Atomzahl des metallischen Elements in dem Metallsalz steigt. Für die Praxis geeignete Metallsalze (mit Festigkeitswerten von 60 oder darüber) sind solche mit metallischen Elementen mit Atomzahlen unter derjenigen von Ga (31). Obwohl es sich bei den in Tabelle 1 angegebenen Metallsalzen um wasserfreie Salze handelt, können einige von ihnen wasserhaltig sein. TABELLE 1 Filmfestigkeit (Zahl der Reibebewegungen) Metallisches Element Atomzahl (Chlorid) (Nitrat) (Sulfat)
• Hygroskopische Salze mit metallischen Elementen mit Atomzahlen von 31 oder weniger sind beispielsweise: LiCl, LiBr, LiI, LiNO&sub3;, BeF&sub2;, BeCl&sub2;, BeCl&sub2; 4H&sub2;O, BeBr&sub2;, NaI, NaI 2H&sub2;O, NaNO&sub3;, MgCl&sub2;, MgCl&sub2; 6H&sub2;O, MgBr&sub2;, MgBr&sub2; 6H&sub2;O, MgI&sub2;, MgI&sub2;.8H&sub2;O, Mg(NO&sub3;)&sub2;.6H&sub2;O, AlCl&sub3;, AlBr&sub3;, AlBr&sub3;.6H&sub2;O, AlI&sub3;, KF, KF 2H&sub2;O, KBr, CaCl&sub2;, CaCl&sub2; H&sub2;O, CaCl&sub2; 2H&sub2;O, CaCl&sub2; 6H&sub2;O, CaBr&sub2;, CaBr&sub2; 6H2O, CaI&sub2;, CaI&sub2; 6H&sub2;O, Ca(NO&sub3;)&sub2;, Ca(NO&sub3;)&sub2;.4H&sub2;O, ScCl&sub3;, SCBr&sub3;, Sc(NO&sub3;)&sub3;, TiCl&sub3;, TiBr&sub4;, Ti(SO&sub4;)&sub2;, VF&sub4;, VCl&sub2;, VCl&sub3;, VBr&sub3;, CrCl&sub2;, CrCl&sub3;, CrI2, MnCl&sub2;, MnCl&sub2; 4H&sub2;O, MnBr&sub2;, MnI&sub2;, MnI&sub2; 4H&sub2;O, FeCl&sub2;, FeCl&sub2; 4H&sub2;O, FeCl&sub3; 6H&sub2;O, KeBr&sub2; 6H&sub2;O, FeBr&sub3;, FeI&sub2;, FeI&sub2; 4H&sub2;O, Fe(NO&sub3;)&sub3; 9H&sub2;O, Fe&sub2;(SO&sub4;)&sub3;.9H&sub2;O, CoCl&sub2;, CoBr&sub2;, CoBr&sub2; 6H&sub2;O, CoI&sub2;, CoI&sub2; 2H&sub2;O, CoI&sub2; 6H&sub2;O, Co(NO&sub3;)&sub2; 6H&sub2;O, NiCl&sub2;, NiCl&sub2; 6H&sub2;O, NiBr&sub2;, NiI&sub2;, Ni(NO&sub3;)&sub2;.6H&sub2;O, NiSO&sub4;, CuCl&sub2;, CuCl&sub2; 2H&sub2;O, CuBr&sub2;, CU(NO&sub3;)&sub2; 3H&sub2;O, Cu(NO&sub3;)&sub2; 6H&sub2;O, ZnCl&sub2;, ZnBr&sub2;, GaCl&sub3;, GaBr&sub3;, Ga(NO&sub3;)&sub3; xH&sub2;O, Ga&sub2;(SO&sub4;)&sub3;, und Ga&sub2;(SO&sub4;)&sub3; 18H&sub2;O.
• Aus unbekannten Gründen sinkt mit weiterer Verminderung der Atomzahl der metallischen Elemente in einem Salz der elektrische Widerstand eines Films noch weiter. Ein derartiges Salz eines Metalls kleiner Atomzahl sorgt bereits in geringer Menge für eine antistatische Wirkung. Im allgemeinen gilt, daß bei Überschreiten eines gegebenen Werts an einem Metallsalzgehalt (10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glasfilms) sich die Festigkeit des Films abrupt verschlechtert. Wenn ein Filmwiderstand von 5 x 10¹&sup0; Ω/cm² erreicht werden soll, reicht ein Metallsalzgehalt bis zu 10 Gew.-% aus, wenn ein Salz eines Metalls einer Atomzahl von 31 oder weniger verwendet wird. Bei Verwendung eines Salzes eInes Metalls einer Atomzahl von über 31 benötigt man 10 Gew.-% oder mehr (desselben), was zu einer Verschlechterung der Filmfestigkeit führt.
• Ein das Skelett eines Glasfilms bildendes Material besteht aus SiO&sub2; und/oder P&sub2;O&sub5;. Diese Substanzen gelangen vorzugsweise in Form von Alkoholaten zum Einsatz. Zur Verbesserung der Filmfestigkeit können in dem Film B, Zr, Ti, Fe, Al, V und dergleichen enthalten sein.
• Einen erfindungsgemäßen Film erhält man durch Auflösen eines der genannten hygroskopischen Metallsalze in einem Alkoholat der Skelettkomponente und Auftragen der erhaltenen Besohichtungslösung auf eine Kathodenstrahlröhre durch Aufsprühen, Spinnbeschiohtung, Tauchen und dergleichen.
• Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen den Gehalten an einem Metallsalz in bezug auf die Skelettkomponente (Hauptkomponente), wie SiO&sub2;, und der Festigkeit und dem elektrischen Widerstand eines entsprechenden Films bei Verwendung von LiNO&sub3;, das die größte antistatische Wirkung entfaltet. Bei Verwendung von LICl erhält man dieselbe Figur.
• Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird aus Gründen der Filmfestigkeit ein Gehalt von 10 Gew.-% oder weniger und aus Gründen des Filmwiderstands ein Gehalt von 0,001 Gew.-% oder mehr bevorzugt. Fig. 4 zeigt den Fall der Verwendung von Ga(NO&sub3;)&sub3;. In diesem Fall wird aus Gründen der Festigkeit ein Zusatz von 10 Gew.-% oder weniger und aus Gründen des Filmwiderstands ein Zusatz von 5 Gew.-% oder mehr bevorzugt. Dasselbe gilt bei Verwendung von GaCl&sub3; bzw. Ga(SO&sub4;)&sub3;.
• Ein bevorzugterer Bereich variiert entsprechend der Löslichkeit des Metallsalzes in Wasser und einem Alkohol (Lösungsmittel zur Zubereitung einer Beschichtungslösung), dem Molekulargewicht und der Hygroskopizität des Metallsalzes.
• Wird mit Hilfe einer Lösung mit einem hygroskopischen Metallsalz und einem Polysiloxan oder Si-Alkoholat ein Glasfilm hergestellt, nimmt der Gehalt des hygroskopischen Metallsalzes in dem Glasfilm einen Wert von 1/10 desjenigen der Lösung an, da das Filmvolumen infolge Verdampfung des Lösungsmittels oder durch entwässernde Kondensationsreaktion während der Filmbildung (d.h. der Bildung von SiO&sub2;) geringer wird. Folglich kommt es zu einer Trennung des hygroskopischen Metallsalzes von dem Film. Um nun einen Glasfilm mit 0,001 - 10 Gew.-% eines hygroskopischen Metallsalzes in bezug auf eine Hauptkomponente herstellen zu können, muß das hygroskopische Metallsalz in einer Glaslösung in einer Menge von 0,01 - 100 Gew.-% in bezug auf das stöchiometrisch aus einem Polysiloxan oder Si-Alkoholat gebildeten SiO&sub2; enthalten sein.
• Erfindungsgemäß wird die Haftfestigkeit des Films an einer Kathodenstrahlröhre verbessert. Obwohl die Gründe dafür noch nicht geklärt sind, bildet sich vermutlich infolge des Füllens der Spalten einer Skelettkomponente mit einem Metallsalz ein dichter Film.
Beispiel 1
• Es wurde eine Beschichtungslösung der folgenden Zusammensetzung zubereitet:
• Ethylsilikat ... 5 Gew.-%
• Salpetersäure ... 3 Gew.-%
• Wasser ... 2 Gew.-%
• Lithiumnitrat ... 0,5 Gew.-%
• Isopropanol ... Rest.
• Diese Lösung wurde durch Spinnbeschichten auf die Frontplatte einer Farbbildröhre aufgetragen und 10 min lang bei 115ºC gebrannt, wobei ein antistatischer Film einer durchschnittlichen Dicke von 0,1 um erhalten wurde. Die Menge des Metallsalzes (Lithiumnitrat) betrug 3,03% in bezug auf das Gesamtgewicht des Films. Dieser antistatische Film zeigte einen Widerstand von 5 x 10&sup8; Ω/cm³ bei 20ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 40%.
• Zu Vergleichszwecken wurden ein lithiumnitratfreier Film und ein Film mit 0,01 Gew.-% (in bezug auf das Filmgewicht) SnCl&sub4; unter Verwendung eines lithiumstabiliserten Kieselsäuresols (vgl. japanische Patentveröffentlichung Nr. 61- 16452) anstelle des Lithiumnitrats hergestellt. Beide Filme besaßen dieselbe Dicke wie diejenige des Beispiels 1. Die Widerstandswerte dieser Filme waren 5 x 10¹¹ bzw. 2 x 10¹¹ Ω/cm².
• Bei dem geschilderten Reibetest zeigte der erfindungsgemäße Film auf der Kathodenstrahlröhre eine solche Festigkeit, daß er 100 oder mehr Reibevorgänge mit dem Radiergummi überstand. Seine Abnutzungsbeständigkeit war gegenüber der Abnutzungsbeständigkeit der Vergleichsfilme hervorragend. Letztere besaßen lediglich eie solche Festigkeit, daß sie 80 Reibevorgänge aushielten.
Beispiel 2
• Entsprechend Beispiel 1 wurde unter Verwendung von Natriumnitrat anstelle von Lithiumnitrat ein Film hergestellt. Obwohl der Film (lediglich) einen Widerstand von 9 x 10&sup9; Ω/cm² aufwies, reichte die antistatische Wirkung für den praktischen Gebrauch aus.
Beispiel 3
• Eine Lösung entsprechender Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde durch Sprühauftrag auf eine Frontplatte einer Farbbildröhre aufgetragen. Danach wurde das Ganze 30 min lang bei 150ºC gebrannt, um einen Film herzustellen. Der Widerstand des Films betrug 1 x 10&sup9; Ω/cm². In diesem Falle zeigte der Film eine das Flimmern verhindernde Wirkung. Wurde entsprechend dein Vergleichsbeispiel durch Sprühauftrag Filme hergestellt, ließ sich damit zwar auch ein Flimmern verhindern, die Widerstandswerte der betreffenden Filme betrugen jedoch 10¹² Ω/cm² oder mehr bzw. 1 x 10¹¹ Ω/cm².
• Somit ist also der erfindungsgemäß erzielbare ausgeprägte antistatische Effekt eindeutig belegt.

Claims (4)

1. Kathodenstrahlröhre, umfassend einen Kolben mit einer Frontscheibe und einem auf der Frontscheibe ausgebildetem Glasfilm, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfilm SiO&sub2; oder P&sub2;O&sub5; als Hauptkomponente und ein in den Zwischenräumen der Skelettstruktur des Glasfilms eingeschlossenes hygroskopisches Metallsalz enthält.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem hygroskopischen Metallsalz um ein Salz eines Metallelements einer Atomzahl von 31 oder weniger handelt.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hygroskopische Metallsalz in dem Glasfilm in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-% in Bezug auf die Hauptkomponente enthalten ist.

4. Verwendung einer Glaslösung, umfassend ein Polysiloxan oder Alkoholat von Si, die, bezogen auf das aus dem Polysiloxan oder Alkoholat von Si stöchiometrisch gebildete SiO&sub2;, 0,01 bis 100 Gew.-% eines hygroskopischen Metallsalzes enthält, für einen antistatischen Film einer Kathodenstrahlröhre.