Farbbildröhre

Abstract

 Farbbildröhre, bei der die schirmabgewandte Seite der Schattenmaske der Farbbildröhre mit einer Suspension beschichtet ist, in der die Gewichtsanteile von Wasserglas und Wismutoxid ein Verhältnis aufweisen, das zwischen 4 und 15,5 % liegt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Nachteilig ist, daß solche Beschichtungen, die einen großen Elektronenreflexions- und Wärmeemissionskoeffizienten aufweisen, bei der Herstellung von Farbbildröhren gleichzeitig zu einer hohen Ausfallrate führen.

[0006] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Ausfallrate bei der Herstellung von Farbbildröhren zu verringern ohne gleichzeitig das Domingverhalten der Schattenmaske zu verschlechtern.

[0007] 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.

[0008] In einer vorteilhaften Weiterbildung wird Natrium-Wasserglas in dieser Suspension verwendet.

[0009] 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.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die abgewandte Seite der Schattenmaske 3 mit einer Wismutoxid-Beschichtung versehen.

[0018] 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 Doming-Verhalten verbessern.

[0019] 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.

[0020] Auf diese Beschichtung der Schattenmaske auf der schirmabgewandten Seite zur Verbesserung des Domingverhaltens wird eine Schicht Gettermaterial aufgebracht.

[0021] 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.

[0022] Es wäre daher wünschenswert, den Gewichtsanteil von Natriumwasserglas auf niedrigem Niveau zu halten. Ein zu niedriger Anteil von Natrium-Wasserglas an der Wismutoxid-Suspension führt aber zu weiteren Problemen, beispielsweise einer Verstopfung der Öffnungen in der Schattenmaske, Überschlägen etc. Natrium-Wasserglas wirkt in der Wismutoxid-Suspension 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.

[0023] 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.

[0024] 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 und 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.

[0025] 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.

Ansprüche

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.

Zeichnung