EP0895267B1 - Farbbildröhre - Google Patents

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EP0895267B1
EP0895267B1 EP19970113315 EP97113315A EP0895267B1 EP 0895267 B1 EP0895267 B1 EP 0895267B1 EP 19970113315 EP19970113315 EP 19970113315 EP 97113315 A EP97113315 A EP 97113315A EP 0895267 B1 EP0895267 B1 EP 0895267B1
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EP
European Patent Office
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shadow mask
water glass
bismuth oxide
suspension
picture tube
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Heiko Fichtler
Masakazu Maeda
Rolf Reidinger
Erich Dr. Schrempf
Werner Wolffram
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PSI Esslingen GmbH
Original Assignee
Matsushita Electronics Europe GmbH
Matsushita Display Devices Germany GmbH
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    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/06—Screens for shielding; Masks interposed in the electron stream
    • H01J29/07—Shadow masks for colour television tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/14—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes
    • H01J9/142—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes of shadow-masks for colour television tubes
    • H01J9/146—Surface treatment, e.g. blackening, coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2229/00—Details of cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2229/07—Shadow masks
    • H01J2229/0727—Aperture plate
    • H01J2229/0777—Coatings

Definitions

  • the invention relates to a color picture tube according to the Preamble of claim 1.
  • the shadow mask of a color picture tube on the Side facing away from the screen with an electron reflective layer to the doming behavior of the Improve shadow mask.
  • the suspension used for Coating the shadow mask with such a layer contains bismuth oxide and Water glass, the weight percentage of water glass too Bismuth oxide on this suspension is between 4 and 15.5% and with good doming behavior, the productivity of the Color tube production improved.
  • sodium water glass is in this suspension used.
  • the glass body of the color image display tube 1 consists of a screen 2 and a cone with a neck area 4. Die Color image display tube 1 contains an electron gun 5, which is arranged inside the tube neck 4 is.
  • the inside of the screen of the color display tube 2 is with groups of three fluorescent dots with one each red, green and blue glowing dots coated.
  • the phosphor layer 8 is inside the color image display tube 1 attached a shadow mask 3. This shadow mask 3 is about 15 mm from the Fluorescent layer 8 and has openings that are related to the Phosphor dots of the phosphor layer 8 are arranged.
  • the opening is arranged so that the Electron beam 7 only at point 10 on the Fluorescent coating 8 of the screen 2 strikes.
  • the Heating of the shadow mask 3 by electrons on it the shadow mask deforms and has one Bulge 3a on.
  • the openings of the Shadow mask 3a shifted and the electrons of the Electron beam 7 hit at point 11 on the Fluorescent layer 8.
  • This deformation is called doming denotes and affects the image quality of the Color picture tube.
  • the electron reflection and Heat emission coefficient of the shadow mask 3 can be increased, so that doming behavior with its negative effects on the picture quality of the color picture tube can be improved.
  • the color picture tube has a getter 6.
  • the Getter material is evaporated during gettering from getter 6 and is deposited on the inside of the color picture tube. getter can be significant through absorption or chemical conversion Capture a lot of gas and maintain it or improve it serve the vacuum in the color picture tube. It has shown, that this layer of getter material on the one in the above described shadow mask 3 coated the Doming behavior negatively affected. An increase in doming due to deposition of a layer of getter material the shadow mask can be prevented by, for example the getter material is evaporated from the shadow mask. However, this makes the position and shape of the getter 6 restricted and part of the inside of the color picture tube is not covered with getter material.
  • the opposite side of the Provide shadow mask 3 with a bismuth oxide coating is provided.
  • a bismuth oxide coating has the advantage of being one higher electron backscatter coefficients than that Has an iron oxide layer on the shadow mask.
  • a bismuth oxide coating can therefore the one absorbed by the shadow mask Reduce electron energy and in this way doming behavior improve.
  • the suspension used according to the invention for coating the shadow mask 3 also contains a certain proportion of water glass.
  • Water glass can be sodium water glass, for example Na 2 O.3SiO 2 or potassium water glass, for example K 2 O.3SiO 2 .
  • a suspension of bismuth oxide and sodium water glass is preferably used.
  • Fig. 4 shows the ratio of the Parts by weight of sodium water glass to bismuth oxide on the Suspension at what reject rate in the manufacture of Color picture tubes leads. It shows that a relationship below 4% to a significantly higher reject rate the manufacturing leads. At a ratio of 4% or greater the reject rate remains at a very low level.
  • a suspension is therefore used for coating the side of the shadow mask facing away from the screen which is the weight fraction of sodium water glass and bismuth oxide Ratio that is between 4 and 15.5%. On Ratio within this range leads to a good one Doming behavior with a low reject rate of the Manufacturing process for such color display tubes.
  • the suspension for coating such shadow masks sets within this range of water, bismuth oxide and Sodium water glass together. At a ratio of 4% by weight of sodium water glass to bismuth oxide the suspension contains, for example, 1.11% sodium water glass, 27.97% bismuth oxide and 70.92% water. At a ratio of Such a suspension contains 15.5% by weight for example 4.04% sodium water glass, 26.08% bismuth oxide and 69.88% water.
  • a particularly advantageous composition that have both goals at the same time - good doming behavior and low rejection rate in production - fulfilled, can with a ratio of the parts by weight of sodium water glass to achieve bismuth oxide of about 7.5%.
  • Such a suspension consists for example of 2.07% sodium water glass, 27.27% Bismuth oxide and 70.66% water together.
  • the one for coating the shadow mask used particularly advantageous suspension with a Ratio of parts by weight (without water) of about 7.5% Sodium water glass to bismuth oxide exposes itself in this case 4.08% of the 50% sodium water glass solution, from 68.03% of the 40% bismuth oxide solution and 27.89% water together.
  • the suspension can be used for everyone Ratios of the weight fraction of sodium water glass to Bismuth oxide to sodium water glass of the specified range form without being caused by the dissolution of the fixed Components of the suspension in water, clear Fluctuations in concentration occur in the suspension.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus DE-C2- 31 25 075 ist eine Farbbildröhre mit einer Schattenmaske bekannt, bei der die Schattenmaske ausschließlich auf der vom Bildschirm abgekehrten Seite mit einer Elektronen reflektierenden Schicht überzogen ist.
Beim Betrieb einer Farbbildröhre wird der größte Teil der Elektronen auf ihrem Weg zum Bildschirm von der Schattenmaske aufgefangen. Die Energie der Elektronen wird in Wärme umgewandelt und erhöht so die Temperatur der Schattenmaske. Aufgrund der Temperaturerhöhung findet eine thermische Ausdehnung der Schattenmaske statt. Diese thermische Ausdehnung hat zur Folge, daß sich die Schattenmaske wölbt (Doming), wodurch sich die Maskenöffnungen für die Elektronen verschieben und Farbfehler in dem auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bild entstehen.
In DE-C2- 31 25 075 ist beschrieben, auf der Einfallfläche der Elektronenstrahlen auf der Schattenmaske eine Elektronen reflektierende Schicht anzubringen, die verhindert, daß die auf der Schattenmaske auftreffenden Elektronen in die Schattenmaske eindringen können und dort ihre Energie in Wärme umwandeln. Zur Beschichtung werden Verbindungen, Legierungen oder Gemische von Metallen mit Atomzahlen höher als 70 verwendet, insbesondere Wolfram, Blei und Wismut. Bei den Metallverbindungen werden Carbide, Sulfide und Oxide verwendet. In der beschriebenen Ausführungsform besteht die Schicht aus Wismutoxid. Solche Beschichtungen aus Carbiden, Sulfiden und Oxiden haben im allgemeinen den Vorteil, daß sie außer einem großen Elektronenreflexionskoeffizienten auch einen großen Wärmeemissionskoeffizienten aufweisen.
Nachteilig ist, daß solche Beschichtungen, die einen großen Elektronenreflexions- und Wärmeemissionskoeffizienten aufweisen, bei der Herstellung von Farbbildröhren gleichzeitig zu einer hohen Ausfallrate führen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Ausfallrate bei der Herstellung von Farbbildröhren zu verringern ohne gleichzeitig das Domingverhalten der Schattenmaske zu verschlechtern.
Dazu wird die Schattenmaske einer Farbbildröhre auf der dem Bildschirm abgewandten Seite mit einer Elektronen reflektierenden Schicht versehen, um das Domingverhalten der Schattenmaske zu verbessern. Die Suspension, die zur Beschichtung der Schattenmaske mit einer solchen Schicht verwendet wird, enthält als Bestandteile Wismutoxid und Wasserglas, wobei der Gewichtsanteil von Wasserglas zu Wismutoxid an dieser Suspension zwischen 4 und 15,5 % liegt und bei gutem Domingverhalten gleichzeitig die Produktivität der Farbbildröhrenherstellung verbessert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird Natrium-Wasserglas in dieser Suspension verwendet.
Einen besonders guten Kompromiß zwischen gutem Domingverhalten und niedriger Ausfallrate bei der Herstellung von Farbbildröhren wird mit einer Suspension zur Beschichtung der Schattenmaske erreicht, die die folgenden Bestandteile mit den jeweils angegebenen Gewichtsanteilen (ungefähre Angaben) enthält:
  • 27,27 % Wismutoxid,
  • 2,07 % Natriumwasserglas und
  • 70,66 % Wasser.
    • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
    Es zeigen:
    Fig.1
    den inneren Aufbau einer Farbbildröhre,
    Fig.2
    einen Ausschnitt des Aufbaus der Farbbildröhre, um die Auswirkungen des Domings darzustellen,
    Fig.3
    ein Diagramm, welches das Doming in Abhängigkeit vom Verhältnis Natriumwasserglas/Wismutoxid angibt, und
    Fig.4
    ein Diagramm, das die Ausschußrate bei der Bildröhrenherstellung in Abhängigkeit vom Gewichtsverhältnis von Natriumwasserglas/Wismutoxid angibt.
    Fig.1 stellt einen Schnitt durch eine Farbbildwiedergaberöhre 1 dar. Der Glaskörper der Farbbildwiedergaberöhre 1 besteht aus einem Schirm 2 und einem Konus mit einem Halsbereich 4. Die Farbbildwiedergaberöhre 1 enthält ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 5, das innerhalb des Röhrenhalses 4 angeordnet ist. Die Innenseite des Schirmes der Farbbildwiedergaberöhre 2 ist mit Dreiergruppen von Leuchtstoffpunkten mit einem jeweils rot, grün und blau leuchtenden Punkten beschichtet. Vor dieser Leuchtstoffschicht 8 ist innerhalb der Farbbildwiedergaberöhre 1 eine Schattenmaske 3 angebracht. Diese Schattenmaske 3 befindet sich etwa in einem Abstand von 15 mm zur Leuchtstoffschicht 8 und besitzt Öffnungen, die in Bezug zu den Leuchtstoffpunkten der Leuchtstoffschicht 8 angeordnet sind. Beim Betrieb einer Farbbildwiedergaberöhre 1 werden in dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 5 drei Elektronenstrahlen 7 erzeugt, die von der Ablenkeinheit 9 jeweils so gesteuert werden, daß sie auf eine der Dreiergruppen der Leuchtstoffpunkte gerichtet sind. Die Öffnungen in der Schattenmaske bewirken, daß jeder der Elektronenstrahlen nur jeweils den ihm zugeordneten Leuchtstoffpunkt trifft.
    Etwa 80 % der von dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 5 kommenden Elektronen 7 treffen dabei die Schattenmaske 3. Die kinetische Energie der auf der Schattenmaske auftreffenden Elektronen wird zum größten Teil in thermische Energie umgewandelt. So steigt die Temperatur der Maske 3, die zu einer thermischen Ausdehnung der Schattenmaske 3 führt. Aufgrund dieser thermischen Ausdehnung wölbt sich die Schattenmaske und verschiebt auf diese Weise die Öffnungen in der Schattenmaske und damit auch den Auftreffpunkt der Elektronenstrahlen auf der Leuchtstoffschicht 8 auf der Bildschirminnenseite 2. Eine solche Verschiebung des Auftreffpunktes führt dazu, daß die Elektronenstrahlen 7 nicht nur und nicht in der Intensität auf den ihnen zugeordneten Leuchtstoffpunkten auftreffen.
    Diese als Doming bezeichnete Wölbung der Schattenmaske 3 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert. In kaltem Zustand der Schattenmaske 3 ist die Öffnung so angeordnet, daß der Elektronenstrahl 7 nur im Punkt 10 auf der Leuchtstoffbeschichtung 8 des Bildschirmes 2 auftrifft. Die Erwärmung der Schattenmaske 3 durch Elektronen, die auf dieser auftreffen, verformt sich die Schattenmaske und weist eine Wölbung 3a auf. Dabei werden auch die Öffnungen der Schattenmaske 3a verschoben und die Elektronen des Elektronenstrahls 7 treffen im Punkt 11 auf der Leuchtstoffschicht 8 auf. Diese Verformung wird als Doming bezeichnet und beeinträchtigt die Bildqualität der Farbbildröhre.
    Durch Beschichtung der schirmabgewandten Seite der Schattenmaske 3 kann der Elektronenreflexions- und Wärmeemissionskoeffizient der Schattenmaske 3 erhöht werden, so daß das Domingverhalten mit seinen negativen Auswirkungen auf die Bildqualität der Farbbildröhre verbessert werden kann.
    Zusätzlich weist die Farbbildröhre einen Getter 6 auf. Das Gettermaterial wird beim Gettern aus dem Getter 6 verdampft und lagert sich auf der Innenseite der Farbbildröhre ab. Getter können durch Absorption oder chemische Umsetzung erhebliche Mengen Gas binden und so zum Aufrechterhalten oder Verbessern des Vakuums in der Farbbildröhre dienen. Es hat sich gezeigt, daß diese Schicht aus Gettermaterial auf der in der oben beschriebenen Weise beschichteten Schattenmaske 3 das Domingverhalten negativ beeinflußt. Einer Zunahme des Domings aufgrund einer Ablagerung einer Schicht aus Gettermaterial auf der Schattenmaske kann verhindert werden, indem beispielsweise das Gettermaterial von der Schattenmaske verdampft wird. Dadurch wird jedoch die Lage und Form des Getters 6 eingeschränkt und ein Teil der Innenseite der Farbbildröhre wird nicht mit Gettermaterial bedeckt.
    Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die abgewandte Seite der Schattenmaske 3 mit einer Wismutoxid-Beschichtung versehen.
    Eine Wismutoxid-Beschichtung hat den Vorteil, daß sie einen höheren Elektronen-Rückstreu-Koeffizienten als die Eisenoxidschicht der Schattenmaske besitzt. Eine Wismutoxid-Beschichtung kann deshalb die von der Schattenmaske absorbierte Elektronenenergie reduzieren und auf diese Weise das DomingVerhalten verbessern.
    Die erfindungsgemäß verwendete Suspension zur Beschichtung der Schattenmaske 3 enthält außer Wismutoxid (Bi2O3) auch einen bestimmten Anteil an Wasserglas. Bei Wasserglas kann es sich um Natrium-Wasserglas, etwa Na2O·3SiO2 oder Kalium-Wasserglas, etwa K2O·3SiO2, handeln. Erfindungsgemäß wird bevorzugt eine Suspension aus Wismutoxid und Natrium-Wasserglas verwendet.
    Auf diese Beschichtung der Schattenmaske auf der schirmabgewandten Seite zur Verbesserung des Domingverhaltens wird eine Schicht Gettermaterial aufgebracht.
    Es hat sich gezeigt, daß der Anteil von Natrium-Wasserglas in der Wismutoxidsuspension ebenso das Domingverhalten beeinflußt. In Fig.3 ist dargestellt, wie sich der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls 7 auf der Leuchtstoffschicht 8 auf der Bildschirminnenseite aufgrund des Doming der Schattenmaske verschiebt. Die Verschiebung des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls ist als Funktion des Gewichtsverhältnisses der Anteile von Natrium-Wasserglas und Wismutoxid dargestellt. Für die Ermittlung der Daten, die dem dargestellten Kurvenverlauf zugrundeliegen, wurde eine Beschichtungsmenge von Wismutoxid von ungefähr 1g für eine Schattenmaske einer 25"-Farbbildröhre verwendet. Gemäß dem dargestellten Kurvenverlauf verstärkt eine Zunahme des Anteils von Natrium-Wasserglas das Doming. Oberhalb eines Verhältnisses von etwa 15,5 % der Gewichtsanteile von Natrium-Wasserglas zu Wismutoxid an der Suspension zeigt sich eine deutliche Zunahme des Doming, unterhalb dieses Wertes bleibt das Domingverhalten auf nahezu konstantem Niveau.
    Es wäre daher wünschenswert, den Gewichtsanteil von Natriumwasserglas auf niedrigem Niveau zu halten. Ein zu niedriger Anteil von Natrium-Wasserglas an der WismutoxidSuspension führt aber zu weiteren Problemen, beispielsweise einer Verstopfung der Öffnungen in der Schattenmaske, Überschlägen etc. Natrium-Wasserglas wirkt in der WismutoxidSuspension als Haftvermittler für das Wismutoxid auf der Schattenmaske nach dem beim Frittprozeß notwendigen Erhitzen auf 440° C. Bei dem Frittprozeß wird der Konus und der Bildschirm einer Farbbildwiedergaberöhre durch eine Fritte verbunden. Probleme wie Verstopfung der Öffnungen oder Überschläge werden durch die schlechtere Haftung des Wismutoxids auf der Oberfläche der Schattenmaske in der Farbbildröhre verursacht.
    In Fig.4 ist dargestellt, welches Verhältnis der Gewichtsanteile von Natriumwasserglas zu Wismutoxid an der Suspension zu welcher Ausschußrate bei der Herstellung von Farbbildröhren führt. Dabei zeigt sich, daß ein Verhältnis unterhalb von 4 % zu einer deutlich höheren Ausschußrate bei der Herstellung führt. Bei einem Verhältnis von 4 % oder größer bleibt die Ausschußrate auf sehr niedrigem Niveau.
    Erfindungsgemäß wird deshalb eine Suspension zur Beschichtung der schirmabgewandten Seite der Schattenmaske verwendet, bei der der Gewichtsanteil von Natriumwasserglas und Wismutoxid ein Verhältnis aufweist, das zwischen 4 and 15,5 % liegt. Ein Verhältniswert innerhalb dieses Bereiches führt zu einem guten Domingverhalten bei gleichzeitig niedriger Ausschußrate des Herstellungsprozesses für solche Farbbildwiedergaberöhren. Die Suspension zur Beschichtung solcher Schattenmasken setzt sich innerhalb dieses Bereichs aus Wasser, Wismutoxid und Natriumwasserglas zusammen. Bei einem Verhältnis der Gewichtsanteile von Natriumwasserglas zu Wismutoxid von 4 % enthält die Suspension beispielsweise 1,11 % Natriumwasserglas, 27,97 % Wismutoxid und 70,92 % Wasser. Bei einem Verhältnis der Gewichtsanteile von 15,5 % enthält eine solche Suspension beispielsweise 4,04 % Natriumwasserglas, 26,08 % Wismutoxid und 69,88 % Wasser. Eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung, die gleichzeitig beide Ziele - gutes Domingverhalten und niedrige Ausschußrate bei der Herstellung - erfüllt, läßt sich mit einem Verhältnis der Gewichtsanteile von Natriumwasserglas zu Wismutoxid von etwa 7,5 % erreichen. Eine solche Suspension setzt sich beispielsweise aus 2,07 % Natriumwasserglas, 27,27 % Wismutoxid und 70,66 % Wasser zusammen.
    Um bei der Herstellung der Suspension zum Beispiel Konzentrationsschwankungen in der Suspension zu vermeiden, wird mit den Nichtwasserbestandteilen der Suspension zunächst eine Lösung gebildet und aus diesen Lösungen und einem zusätzlichen Wasseranteil anschließend die Suspension gebildet. Für die oben beschriebene Zusammensetzung der Suspension werden jeweils Wismutoxid mit einem Gewichtsanteil von 40 % in Wasser gelöst und ebenso Natriumwasserglas mit einem Gewichtsanteil von 50 % in Wasser gelöst. Die zur Beschichtung der Schattenmaske verwendete besonders vorteilhafte Suspension mit einem Verhältnis der Gewichtsanteile (ohne Wasser) von etwa 7,5 % von Natrium-Wasserglas zu Wismutoxid setzt sich in diesem Fall aus 4,08 % der 50%-igen Natriumwasserglaslösung, aus 68,03 % der 40%-igen Wismutoxidlösung und aus 27,89 % Wasser zusammen. Auf entsprechende Weise läßt sich die Suspension für alle Verhältniswerte des Gewichtsanteils von Natriumwasserglas zu Wismutoxid zu Natriumwasserglas des angegebenen Bereichs bilden, ohne daß, verursacht durch die Auflösung der festen Bestandteile der Suspension in Wasser, deutliche Konzentrationsschwankungen in der Suspension auftreten.

    Claims (3)

    1. Farbbildröhre mit einer Elektronenkanone, einem Bildschirm und einer Schattenmaske, wobei die Schattenmaske auf der dem Bildschirm abgewandten Seite mit einer Suspension beschichtet ist, die als Bestandteile Wismutoxid und Wasserglas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil von Wasserglas zu Wismutoxid an der Suspension zwischen 4 und 15,5 % liegt.
    2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas Natrium-Wasserglas ist.
    3. Farbbildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Beschichtung der Schattenmaske verwendete Suspension die folgenden Bestandteile mit etwa den jeweils angegebenen Gewichtsanteilen aufweist:
      27,27 % Wismutoxid,
      2,07 % Natriumwasserglas und
      70,66 % Wasser.
    EP19970113315 1997-08-01 1997-08-01 Farbbildröhre Expired - Lifetime EP0895267B1 (de)

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    EP19970113315 EP0895267B1 (de) 1997-08-01 1997-08-01 Farbbildröhre
    DE59706243T DE59706243D1 (de) 1997-08-01 1997-08-01 Farbbildröhre

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    Publication Number Publication Date
    EP0895267A1 EP0895267A1 (de) 1999-02-03
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    EP19970113315 Expired - Lifetime EP0895267B1 (de) 1997-08-01 1997-08-01 Farbbildröhre

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    DE (1) DE59706243D1 (de)

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    Also Published As

    Publication number Publication date
    DE59706243D1 (de) 2002-03-14
    EP0895267A1 (de) 1999-02-03

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