DE3522731C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kathodenstrahlröhre mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen, die aus EP 00 85 190 A bekannt sind.

Die aus EP 00 85 190 A bekannte Entspiegelungsschicht besteht im wesentlichen aus einem Firnis, der ein Silikat oder eine Kieselsäure enthält. Dem Firnis können ferner Trübungsmittel, wie Jasminöl, zur Verstärkung der Mattierung, und antistatisch wirkende Mittel, insbesondere Silikonöle, zugesetzt werden. Firnisschichten sind jedoch verhältnismäßig weich und ver­ kratzen leicht.

Aus US-PS 38 98 509 bzw. aus der US-PS 26 89 804 ist ein reflexionsvermindernder Über­ zug bekannt, der durch Aufsprühen bzw. Einreiben von Kalium- oder Natrium­ silikatlösung hergestellt wird und ein milchglasartiges, lichtstreuendes Aussehen hat. Überzüge gemäß der US-PS 38 98 509 erhalten ihre antistatischen Eigenschaften durch Zugabe von Kohlepartikeln, während Überzüge gemäß der US-PS 26 89 804 mangels Kohlenstoffzugabe nicht antistatisch sind.

Aus den US-PS 31 14 668, 33 26 715 und 36 35 751 sind reflexionsvermindernde Silikatüberzüge für die gläserne Bildschirmscheibe von Kathodenstrahlröhren bekannt, die eine gewisse Rauhigkeit aufweisen, so daß das Umgebungslicht ge­ streut wird und dadurch die Helligkeit und Schärfe von Reflexionen verringert werden. Es ist auch bekannt, solchen Überzügen geringe Mengen feiner Kohlepartikel zuzusetzen, um die Helligkeit von Reflexionen abzuschwächen und um den Über­ zug antistatisch zu machen. Letzteres erfordert jedoch so hohe Konzentrationen von Kohlepartikeln, daß die Durchsichtigkeit des Überzugs übermäßig beeinträchtigt wird.

Schließlich ist auch gemäß der DE 25 56 634 A1 bekannt, statische Aufladungen über geerdete Implosionsschutzbänder abzuleiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenstrahlröhre mit einem Bildfenster-Überzug anzugeben, der mechanisch unempfindlich ist, Reflexionen ausreichend verringert und antistatische Eigenschafte aufweist, ohne daß hierdurch die optischen Eigenschaften des Überzugs beeinträch­ tigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kathodenstrahl­ röhre durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Kathodenstrahlröhre sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Die anorganischen Verbindungen der Metalle Platin, Palladium und Gold brauchen nur in geringen Konzentrationen im Überzug vorhanden sein, um diesem die gewünchten Antistatikeigen­ schaften zu verleihen, so daß die optischen Eigenschaften des Überzugs nicht nennenswert beeinträchtigt werden. Der im wesentlichen aus Silikat bestehende Überzug ist mechanisch robust und hat eine rauhe Oberfläche, durch die Reflexionen verringert werden.

Bevorzugt wird ein Überzug aus Lithiumsilikat, der 0,005 bis 0,02 Gew.-% Palladiumverbindung enthält.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Längsansicht einer Kathodenstrahlröhre mit einer neuen Sichtscheibe gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Aus­ schnitt 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 be­ steht, 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 des Fensters 27 ist ein Spiegelungen verringernder Überzug 39 angebracht, welcher das Band 37 überlappt und eine rauhe Außenfläche 41 hat und im wesentlichen aus einem Lithiumsilikatmaterial und einer Palladiumverbindung be­ steht. Andererseits kann der Überzug 39 auch unter das Band 37 reichen, so daß dieses den Überzug 39 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 ge­ richtet ist, wird auf eine Beschreibung der elektronen­ emittierenden 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 39 40 511 beschrieben ist. Das Fenster 27 kann Teil einer Röhre sein, die bereits evakuiert und verschmolzen ist, wenn der Antispiegelungsbelag ausgebildet wird. Ein Vor­ teil 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 ange­ bracht wird, oder ein Fenster.

Bei dem bevorzugten Verfahren wird ein sauberer Glasträ­ ger, wie etwa das Fenster 27 einer evakuierten und ver­ schmolzenen Röhre, in einem Ofen auf etwa 30 bis 100°C erwärmt. Die äußeren Oberflächen des warmen Fensters 27 und des metallischen Spannbandes 37 um das Fenster 27 herum werden mit einer verdünnten wäßrigen Lösung aus lithiumstabilisiertem Kieselsäureöl und einer wasserlös­ lichen Platin-, Palladium- oder Gold-Verbindung, wie etwa Palladiumsulfat oder Goldchlorid, beschichtet. Die Be­ schichtung kann in einer oder mehreren Lagen durch einen üblichen Prozeß, etwa durch Aufsprühen, erfolgen. Die Temperatur des Fensters, die spezielle Technik zum Auf­ bringen des Überzugs und die Anzahl der aufgebrachten Schichten oder Lagen werden empirisch gewählt, so daß ein Überzug mit der gewünschten Dicke entsteht. Die Tempe­ ratur des Fensters liegt vorzugsweise bei 35 bis 55°C. Zu niedrige Temperaturen (beispielsweise 20°C) führen zu einer Tropfenbildung des Überzugs, während zu hohe Tempera­ turen zu Überzügen führen, welche ein zu rauhes Aussehen ergeben. Es hat sich gezeigt, daß bei einer Aufbringung des Überzugs durch Aufsprühen die Dicke des trockenen Überzugs so sein soll, daß der Benutzer in der Lage ist, die drei Leuchtstoffröhren einer etwa 1,8 m über dem Glas­ träger befindlichen Leuchtstofflampe mit drei Röhren auf­ zulösen. 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 Leuchtstoff­ bildes 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 rauhes Aussehen. Dies wird verstärkt durch (1) höhere Scheibentemperaturen beim Aufbringen des Überzugs, (2) Be­ nutzung von mehr Luft im Sprühnebel beim Aufsprühen mit komprimierter Luft, (3) Aufsprühen mit größerem Abstand und (4) Erhöhung des Mol-Verhältnisses von SiO₂ zu Li₂O. Übertreibt man dies jedoch, dann bricht der Überzug. Je rauher der Überzug ist, desto geringer werden die Spiegelungen und desto höher ist der Auflösungsverlust des Leuchtbildes. Je weniger rauh umgekehrt der Überzug ist, desto weniger werden Spiegelungen verhindert und desto geringer ist der Auflösungsverlust des Bildes.

Die Überzugsverbindung ist ein wäßriges, lithiumstabili­ siertes Kieselsäuresol, welches etwa 1 bis 10 Gew.-% Fest­ stoffe und 0,005 bis 0,02 Gew.-% Metallelement der Metall­ verbindung bezüglich des Gewichts der gesamten Feststoffe im Sol enthält. Das Metallelement kann eines oder mehrere der Elemente Platin, Palladium und Gold sein und wird vorzugsweise als wasserlösliches Salz in das Sol ein­ gebracht. Wenn die Metallelementkonzentration unter etwa 0,005 Gew.-% liegt, dann kann die Antistatikeigenschaft ungenügend oder unregelmäßig sein. Liegt die Metallele­ mentkonzentration über etwa 0,02 Gew.-%, dann kann der Überzug fleckig, irisierend oder anderweitig in der Durch­ lässigkeit beeinträchtigt sein. Im Sol beträgt das Ver­ hältnis von SiO₂ zu Li₂O zwischen etwa 4 : 1 bis etwa 25 : 1. Das Kieselsäuresol ist im wesentlichen frei von Alkali­ metallionen, außer Lithium, und im wesentlichen frei von Anionen, außer Hydroxyl. Das lithiumstabilisierte Kiesel­ säuresol unterscheidet sich erheblich von einer Lithium- Kieselsäurelösung, welche kein Sol sondern eine in einem Lösungsmittel aufgelöste Verbindung ist. Beim anschließen­ den 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 orga­ nisches Silikat wie Tetraäthylorthosilikat kann für das bevorzugte lithiumstabilisierte Kieselsäuresol genommen werden. Der Ansatz kann auch Pigmentpartikel und/oder Farb­ stoffe enthalten, um die Helligkeit bis zu 50% ihres Anfangs­ wertes zu verringern und/oder um die spektrale Verteilung des durchgelassenen Bildes zu verändern.

Nach dem Beschichten des warmen Glasträgers wird der Über­ zug 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 300°C erlaubt ein unmittelbares Aufbringen des Überzugs auf dem Röhrenfenster nach dem Evakuieren und Verschmelzen der Röhre. Eine Er­ wärmung 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 einer bestimmten Temperatur führt zum Erreichen eines stabilen Punktes.

Durch das neue Verfahren wird eine Kathodenstrahlröhre geschaffen, die einen neuartigen, antistatischen, Spiege­ lungen 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 Leuchtstoffüber­ zug 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 Silikat­ überzügen 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 be­ rührt 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 Ent­ scheidungen auf, wenn der antistatische, spiegelungsredu­ zierende Belag entweder direkt oder über den metallischen Implosionsschutz der Röhre geerdet ist.

Einige spiegelungsverringernde Viertel-Wellenlängen-Über­ züge (welche mit Auslöschungsinterferenz des Umgebungs­ lichtes arbeiten) auf den Sichtschirmfenstern von Kathoden­ strahlröhren sind im Stande der Technik mit einer anti­ statischen Eigenschaft bekannt. Solche bekannten Überzüge sind jedoch strukturell verschieden von den hier beschriebe­ nen spiegelungsverringernden 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.

Beispiel

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 abge­ wischt und mit entionisiertem Wasser gespült. Das Fenster hat eine neutrale optische Dichte mit etwa 69% Lichtdurch­ lässigkeit. Die Anordnung wird ca. 30 Minuten lang auf etwa 40 bis 45°C erwärmt. Auf die warme Glasoberfläche wird eine flüssige Überzugsverbindung aufgesprüht, die hergestellt wird durch Mischen von 45 ml Lithiumsilikat 48 (ein lithiumstabilisiertes Kieselsäuresol, welches 22,1% Feststoffe, Dichte 1,17 enthält), wird, ferner 1,75 ml Palladium-D.N.S.-Lösung (4,0 g Palladium auf 100 ml Lösung) vertrieben wird und 455 ml entionisiertes oder destilliertes Wasser.

Das Kieselsäuresol hat ein Mol-Verhältnis zwischen SiO₂ und Li₂O von etwa 4,8. Unter Verwendung eines Sprühgerätes wird die Zusammensetzung mit etwa 1,8 kg/ cm² Luftdruck als breiter Sprühstrahl mit einem hohen Luft/Flüssigkeits-Verhältnis gesprüht. Zum Aufbau des Überzugs bis zur erforderlichen Dicke sind 10 bis 50 Sprüh­ durchgänge 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 be­ findet, 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 Eigen­ schaften des reflexionsvermindernden Überzugs. Bei auf diese Weise hergestellten Überzügen wurden weder die optischen Eigenschaften des Überzugs, noch sein Abriebwiderstand be­ einträchtigt, wenn die Scheibe 18 Stunden lang einer Tempera­ tur von etwa 38°C 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 normaler­ weise betrieben wird.

Claims (8)

1. Kathodenstrahlröhre mit einem gläsernen Sichtfenster, auf dessen äußerer Oberfläche sich ein reflexionsvermindernder antistatischer, bilddurchlässiger Überzug (39) befindet, der ein Silikatmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (39), der eine rauhe, die Reflexionsverminderung ergebende Oberfläche (41) aufweist, aus dem Silikatmaterial und einer anorganischen Metallverbindung besteht, welche mindestens eines der Elemente Platin, Palladium und Gold enthält, und dem Überzug die Antistatikeigenschaften verleiht.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikatmaterial im wesentlichen aus einem Silikat mindestens eines der Alkalimetalle Natrium, Kalium und Lithium besteht.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikatmaterial im wesentlichen aus Lithiumsilikat besteht.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung eine Palladium­ verbindung ist und daß die Konzentration des Palladiums der Palladiumverbindung im Überzug im Bereich von 0,005 bis 0,02 Gew.-% liegt.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (39) mit einem Kontakt (37) zur elektrischen Verbindung des Überzugs mit Masse­ potential versehen ist.

6. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt durch eine den Überzug (39) berührende metallische Implosionsschutzeinrichtung auf der Röhre gebildet ist.

7. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt ein um die Röhre gespanntes Metallband (37) enthält und daß der Überzug (39) das Metallband überlappt.

8. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt durch ein um die Röhre gespanntes Metallband (37) gebildet ist, welches den Überzug (39) überlappt.