DE4105504A1 - Kathodenstrahlroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahl­ röhre und insbesondere auf den Aufbau des Bild­ schirms der Kathodenstrahlröhre.

Eine große Anzahl von Kathodenstrahlröhren werden zur Zeit verwendet, beispielsweise in Form einer Bildröhre in einem Fernsehempfänger.

Da die Kathodenstrahlröhre einen großen Unterdruck, d.h. nicht weniger als 10^-8 Torr im Inneren aus­ halten muß, wird selbstverständlich ein robuster Aufbau verlangt. Das bedeutet, daß die Kathoden­ strahlröhre immer eine ausreichende Festigkeit gegen Implosion haben muß.

Unter Berücksichtigung dieses Punktes sollte das als ein Bauelement der Kathodenstrahlröhre ver­ wendete Glas so dick wie möglich sein.

Zwischenzeitlich wird die Kathodenstrahlröhre auch in unterschiedlichen Gebieten verwendet und daher wird von der Kathodenstrahlröhre erwartet, daß sie leicht und ebenfalls kostengünstig ist.

Unter Berücksichtigung dieses Gesichtspunktes sollte das ein Bauelement der Kathodenstrahlröhre bildende Glas in gewünschter Weise so dünn wie möglich sein.

Somit sind hinsichtlich der Dicke des Glases zwei einander widersprechende Forderungen gegeben und daher gibt es einen großen Bedarf, eine Kathoden­ strahlröhre zu entwerfen, die ein reduziertes Gewicht mit einer ausreichenden sichergestellten Festigkeit aufweist.

Fig. 6 der beigefügten Zeichnung zeigt eine Seiten­ ansicht einer üblichen Kathodenstrahlröhre. Diese Kathodenstrahlröhre 1 besteht aus einem Halsteil 2, bei dem eine schmale Öffnung abgeschmolzen ist und der eine Elektronenkanone aufnimmt, einen trichterförmigen Kegelteil 3, der sich von der schmalen Öffnung zu der anderen großen Öffnung er­ streckt und ein Bildschirm 4, der die große Öffnung des Kegelteils 3 abdichtet.

Der Bildschirm 4 umfaßt einen Bildbereich 4A zum Anzeigen eines Bildes und einen Randbereich 4B, der sich vom Umfang des Bildbereiches 4A erstreckt.

Der Randbereich 4B ist mit der großen Öffnung des Kegelbereichs 3 verschmolzen, wobei der Verschließ­ bereich mit 7 bezeichnet ist.

Auf der Innenseite des Bildbereiches 4A ist eine Leuchtstoffschicht 8 angelagert, auf die die Elektronenstrahlen treffen.

Die Spannungsverteilung der Kathodenstrahlröhre 1 wird im folgenden erklärt.

Als erstes wird auf der Bildschirmfläche das rechteckige Koordinatensystem X-Y-Z definiert, wie in Fig. 7 gezeigt. Insbesondere ist die Z-Achse in Richtung der Achse orientiert, die sich zwischen der Mitte des Schirmbereiches 4A und des Hals­ bereiches 2 befindet und die Achsen X, Y sind längs der Fläche des Bildbereiches 4A orientiert. Diese Achsen X, Y sind jeweils derart angeordnet, daß sie jeweils die kurzen Seiten und langen Seiten des Bildbereiches im rechten Winkel kreuzen. Darüber hinaus ist eine Achse P diagonal zu dem rechteckigen Bildbereich 4A orientiert.

Die Fig. 5A, 5B und 5C bezeichnen die Spannungsver­ teilung der üblichen Kathodenstrahlröhre 1 nach Fig. 6.

Fig. 5A zeigt die Spannungsverteilung in der Z-Y- Ebene, Fig. 5B die Spannungsverteilung in der Z-X-Ebene und Fig. 5C die Spannungsverteilung in der Z-P-Ebene.

In den Zeichnungen sind die Spannungsverteilungen 100a, 100b und 100c gestrichelt dargestellt. Die gestrichelten Linien sind außerhalb des Rahmens der Kathodenstrahlröhre 1, wenn die Spannung eine Zugspannung ist, während die Linien innerhalb des Rahmens der Kathodenstrahlröhre 1 liegen, wenn die Spannung eine Druckspannung ist.

Wie in den Figuren zu erkennen ist, wird eine Zugspannung über den Bereich vom Umfang des Bildbereiches 4A bis zum Verschließbereich 7 erzeugt. Folglich kann die Gesamtdicke der Kathodenstrahlröhre reduziert werden, wenn ein derartiger Bereich, in dem sich die Spannung konzentriert, wesentlich verstärkt wird. Kurz gesagt, wenn das Glas nur in dem eine Verstärkung benötigenden Bereich entsprechend der zuvor erwähnten Spannungsverteilung dicker gemacht wird, dann ist es möglich, eine Kathodenstrahlröhre mit einer ausreichenden Festigkeit gegen Implosionen herzustellen, selbst wenn die Dicke des Glases in den anderen Bereichen reduziert ist.

Allerdings wird, wenn das Glas in dem Bildbereich 4A verringert wird, um das Gesamtgewicht der Kathodenstrahlröhre zu verringern, eine große Menge von Röntgenstrahlen aus dem Bildbereich 4A austreten. Bei den Kathodenstrahlröhren nach dem Stand der Technik ist der Bildbereich aus einem Glas mit einer gewissen Dicke geformt, daher wird eine Verringerung der Glasdicke eine Röntgenstrahlungsstreuung bewirken.

Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Lösung der Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre zur Verfügung zu stellen, die ein leichtes Gewicht aufweist und trotzdem eine Röntgenstrahlungsstreuung verhindert.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Kathodenstrahlröhre vorgesehen, die einen Bild­ bereich aus einer aus Glas geformten äußeren Schicht, die einen Röntgenstrahlen-Absorptions­ koeffizienten aufweist, und aus einer inneren aus Glas geformten Schicht, die einen zu dem der äußeren Schicht unterschiedlichen Röntgen­ strahlen-Absorptionskoeffizienten aufweist, besteht, wodurch eine Röntgenstrahlenstreuung aus dem Bildbereich verhindert wird.

Im vorliegenden hat das Material der äußeren Schicht einen größeren Röntgenstrahlen-Absorptions­ koeffizienten, während im Gegenteil die innere Schicht aus einem Material mit einem geringeren Röntgenstrahlenabsorptionskoeffizient besteht.

Insbesondere kann, im Vergleich zu der Kathoden­ strahlröhre nach dem Stand der Technik, eine Röntgenstrahlenstreuung mit einer verringerten Glasdicke durch Verwenden von Glas mit einem hohen Röntgenstrahlen-Absorptionskoeffizient in dem Bildbereich verhindert werden.

In der Praxis tritt leicht sogenanntes Browning (Bräunen) auf, wenn der gesamte Bildbereich aus Glas mit einem hohen Röntgenstrahlen-Absorptions­ koeffizient besteht. Um dieses Phänomen zu vermeiden, wird ein bestehendes Glas als innere Fläche des Bildbereiches abgelagert. Browning (Bräunen) wird, wie allgemein bekannt, die Ver­ färbung des Glases genannt, die durch die Bombardierung der Elektronenstrahlen gegen das Glas bewirkt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem vergrößerten Teilschnitt einen Bildbereich in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt eines Bildbereiches in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt eines Bildbereiches in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt eines Bildbereiches in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5A und 5B eine erläuternde Darstellung der Ver­ teilung der Spannung in einer üblichen Kathodenstrahlröhre,

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kathodenstrahlröhre nach dem Stand der Technik, und

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung des Koordinatensystems in bezug auf die Kathodenstrahlröhre.

In den Fig. 1 bis 4 ist die vergrößerten Teil­ ansicht eines Bildbereiches von Kathodenstrahl­ röhren dargestellt, die die Erfindung realisieren. Die Erfindung ist durch den Aufbau des Bild­ bereiches gekennzeichnet und daher ist eine Darstellung der anderen Bereiche der Kathoden­ strahlröhre weggelassen worden.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht der Bildbereich aus einer äußeren Schicht 11 und einer inneren Schicht 12. Auf der Innenseite der inneren Schicht 12 (die innerste Fläche des Bildbereiches, die dem Unterdruck ausgesetzt ist) ist eine Leuchtstoffschicht 13 abgelagert. Die äußere Schicht 11 besteht aus einem Glas mit einem größeren Röntgenstrahlen­ absorptionskoeffizienten. Insbesondere weist die äußere Schicht 11 eine Dicke von t_o = 3,6 mm, einen Röntgenstrahlenabsorptionskoeffizienten von µ_o = 62 cm und eine Dichte ϕ_o von 3,0 g/cm³ auf.

Diese äußere Schicht 11 besteht aus einem Material "LOF 03", das in den Normen der Electronic Industries Association of Japan (EIAJ) spezifiziert ist. Die innere Schicht 12 ist aus einem Glas geformt, das zu hart ist, um das Phänomen des Bräunens zu bewirken. Insbesondere hat die innere Schicht 12 eine Dicke von t_i = 2 mm, einen Röntgenstrahlenabsorptionskoeffizienten von µ_i = 28 cm^-1 und eine Dichte von ϕ_i = 2,79 g/cm³.

Die innere Schicht 12 besteht aus Glas "H8602", das ebenfalls in den Normen der EIAJ spezifiziert ist. Dieses Glas wird üblicherweise verwendet und hat den guten Ruf, keine schädlichen Auswirkungen, wie inbesondere das Bräunen zu bewirken.

Die äußere Schicht 11 und die innere Schicht 12 werden in diesem Ausführungsbeispiel durch Schweißen verschmolzen.

Da der Bildbereich einen so beschriebenen Aufbau aufweist, können die Röntgenstrahlen bei ungefähr dem gleichen Ausmaß gehalten werden, wie mit den üblichen Kathodenstrahlröhren erreicht wird. Die Dicke des Bildbereiches ist bei den Kathoden­ strahlröhren nach dem Stand der Technik ungefähr 10 mm, während in Übereinstimmung mit der er­ findungsgemäßen Kathodenstrahlröhre die Dicke auf 5,6 mm reduziert werden kann, wodurch das Gewicht der gesamten Kathodenstrahlröhre verringert wird. Für einen Vergleich unter Bezug auf das Gewichtsverhältnis zwischen der Kathodenstrahl­ röhre nach dem Stand der Technik und der nach der vorliegenden Erfindung weist die Kathodenstrahl­ röhre nach der vorliegenden Erfindung ein Gewichts­ verhältnis von 58,7% im Vergleich zu den Kathoden­ strahlröhren nach dem Stand der Technik mit 100% auf.

In Fig. 2 ist vergrößert der Teilschnitt eines Bild­ bereiches gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Zwischenraum zwischen einer äußeren Schicht 21 und einer inneren Schicht 22 vorgesehen, wobei der Bildbereich mit diesen zwei mit einem bestimmten Abstand zueinander angeordneten Schichten zusammen­ gesetzt ist. Der Zwischenraum wird unter Unterdruck gehalten, aber er ist nicht immer auf den Unterdruck­ zustand begrenzt.

Die äußere und die innere Schicht 21, 22 weisen die gleiche Dicke auf und bestehen aus dem gleichen Glas wie die äußere und die innere Schicht der Kathodenstrahlröhre nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Auf der Innenseite der inneren Schicht 22 ist eine Leuchtstoffschicht 23 niedergeschlagen.

Die innere Schicht 22 und die äußere Schicht 21 sind beispielsweise durch Verschweißen des Randes des Bildbereiches miteinander verbunden. Alternativ kann die äußere Schicht 21 an einem nicht darge­ stellten Metallrahmen befestigt sein, der den Bildschirm umfaßt.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Bildbereich einer Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist der Bildbereich eine äußere Schicht 31, eine innere Schicht 32 und eine transparente anhaftende Schicht 33 auf, die zwischen der äußeren Schicht 31 und der inneren Schicht 32 angeordnet ist. Auf der innersten Fläche der inneren Schicht 32 ist eine Leuchtstoffschicht 34 angelagert.

In ähnlicher Weise ist die äußere Schicht aus einem Glas mit einem größeren Röntgenstrahlen-Absorptions­ koeffizienten geformt, während die innere Schicht 32 aus einem Glas gebildet wird, das fast kein Bräunungsphänomen zuläßt. Die äußere Schicht 31 und die innere Schicht 32 haben die gleiche Dicke und bestehen aus dem gleichen Glas wie die äußeren und inneren Schichten des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels. Die anhaftende Schicht 33 besteht aus Harz oder ähnlichem und dient dazu, die äußere Schicht 31 und die innere Schicht 32 miteinander zu verbinden.

Das Material dieser anhaftenden Schicht 33 ist vorzugsweise ein Material, das ungefähr den gleichen Brechungsindex wie Glas aufweist, wenn es ausgehärtet ist, um keine unnötige Brechung des von der Leuchtstoffschicht 34 ausgesandten Lichts zu bewirken. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Harzschicht 33 eine Dicke von ungefähr 1 mm.

In Fig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt darge­ stellt, der den Bildbereich eine Kathodenstrahl­ röhre gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen eine äußere Schicht 41 und eine innere Schicht 42 jeweils aus dem gleichen Glas wie die äußeren und inneren Schichten der anderen Ausführungsbeispiele. Die äußere Schicht 41 weist eine Dicke von t_o = 4,5 mm und die innere Schicht 42 eine Dicke von t_i = 0,2 mm auf.

Im allgemeinen ist das auf Glas auftretende Bräunungsphänomen ungefährt 100 µm. Daher kann das Bräunen bei dem Bildbereich der Kathodenstrahl­ röhre nach der Erfindung ausreichend verhindert werden, da die innere Schicht 42 dicker ist als die Dicke, die das Bräunen bewirken kann und ein perfekter Schutz zur äußeren Schicht 41 wird realisiert. In alternativer Weise kann die innere Schicht 42 dadurch hergestellt werden, daß ein Film durch Einbrennen nach Auftragen einer Beschichtung gebildet wird.

Da, wie oben erwähnt, der Bildbereich aus den oben erwähnten äußeren und inneren Schichten zusammengesetzt ist, werden die Röntgenstrahlen ausreichend in der äußeren Schicht geschwächt, während das Bräunungsphänomen aufgrund der Elektronenstrahlen sicher an der inneren Schicht verhindert werden kann.

Mit diesem Ergebnis wird eine Verringerung des Gewichtes der Kathodestrahlröhre selbst ebenso wie der Dicke des Bildbereiches ermöglicht, wobei die Festigkeit gegen Implosion der Kathodenstrahl­ röhre wie immer aufrechterhalten wird und die aus dem Bildschirm austretende Röntgenstrahlen­ streuung ausreichend unterdrückt.

Der oben beschriebene Vorteil kann erzielt werden, wenn mindestens der Bildbereich aus den oben beschriebenen zwei Glasschichten besteht. Der gesamte Bildschirmbereich kann aus zwei Glas­ platten bestehen. In einem derartigen Fall kann die Herstellung des Bildschirmbereiches vereinfacht werden.

Claims (7)

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Bildschirm, der

• a) einen Bildbereich zur Anzeige eines Bildes und
• b) einen sich von der Peripherie des Bild­ bereiches erstreckenden Randbereich aufweist, wobei der Bildbereich
• i) eine äußere Glasschicht mit einem Röntgen­ strahlenabsorptionskoeffizienten und
• ii) eine innere Glasschicht mit einem Röntgen­ strahlenabsorptionskoeffizienten umfaßt, der sich von dem Röntgenstrahlenabsorptions­ koeffizient der äußeren Glasschicht unter­ scheidet.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, bei der der Röntgenstrahlenabsorptionskoeffizient der äußeren Schicht größer als der der inneren Schicht ist.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, bei der die Dicke der inneren Glasschicht dünner als die der äußeren Glasschicht ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, bei der die äußere Schicht und die innere Schicht miteinander verbunden sind.

5. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, bei der die äußere Schicht und die innere Schicht durch Schweißen miteinander verbunden sind.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, bei der die äußere Schicht und die innere Schicht durch eine transparente Klebung miteinander verbunden sind, die einen dem Glas ent­ sprechenden Brechungsindex aufweist.

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 3, bei der die äußere Schicht der inneren Schicht mit einem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen überlagert ist.