DE1512397B2

DE1512397B2 - Leuchtschirm fuer farbbild wiedergaberoehren

Info

Publication number: DE1512397B2
Application number: DE19671512397
Authority: DE
Inventors: Martin Robert; Hardy Austin Eugene Lancaster Pa Royce (V St A )
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-03-07
Filing date: 1967-03-07
Publication date: 1972-01-27
Also published as: NL6702915A; DK136879C; FR1513150A; SE350764B; BE695141A; US3423621A; GB1168296A; GB1168295A; AT280370B; BR6787579D0; DK136879B; SE367644B; DK126532B; ES337569A1; DE1512397A1; AT279682B

Description

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Zink-Cadmium-Sulfid, das mit Silber aktiviert ist, Silberaktivator bestehenden Leuchtstoff mit einem ersetzt, welches hellere Bilder ohne grüne »Schwänze« Anteil des Silberaktivators zwischen 0,005 und liefert und eine ausreichende Farbsättigung sowie 0,030 Gewichtsprozent versehen, derart, daß die CIE-=- genügende chemische Stabilität aufweist. Der rot Farbkoordinaten des bei einer Anregung mit Elekemittierende Leuchtstoff war problematisch, beson- 5 tronenstrahlen abgestrahlten Lichtes im Bereich ders da die Empfindlichkeit des menschlichen Auges 0,140 < χ < 0,160 und 0,050 < y < 0,100 liegen,
für rotes Licht verhältnismäßig gering ist und die Ferner kann man für den rot emittierenden Leuchtvielen anderen Bedingungen, wie ausreichende chemi- stoff Yttriumoxysulfid oder Yttriumorthovanadat mit sehe Stabilität, geeignete Abfallszeit der Lumineszenz einem Europiumaktivator in einem Anteil von 2,5 bis und ausreichende Leuchtdichte schwierig zu erfüllen io 5,5 Molprozent des roten Leuchtstoffes wählen. Auch waren. Der rot emittierende Leuchtstoff wurde daher Zink-Cadmium-Sulfid mit einem Silberaktivator und mehrmals geändert. Das anfänglich verwendete, mit einem Gewichtsverhältnis von Zink-Sulfid zu Cad-Mangan aktivierte Cadmiumborat, das mit oranger mium-Sulfid im Bereich 15:85 bis 20:80 und einem Farbe emittiert und eine ungenügende chemische Silberaktivatoranteil von 0,0005 bis 0,010 Gewichts-Stabilität hat, wurde durch Zinkorthophosphat mit 15 prozent eignet sich für den rot emittierenden Leucht-Mangan als Aktivator ersetzt, an dessen Stelle später stoff in Verbindung mit den vorerwähnten grün bzw. Zink-Cadmium-Sulfid mit Silber als Aktivator trat, blau emittierenden Leuchtstoffen. Insbesondere wählt das eine hellere Lumineszenz und bessere chemische man die Farbkoordinaten des vom roten Leuchtstoff Stabilität aufweist. Dieser rot emittierende Sulfid- abgestrahlten Lichtes zu 0,610 < χ < 0,680 und Leuchtstoff wurde dann durch Yttriumorthovanadat 20 0,320 < y < 0,350. Zwar sind Rotfarbstoffe mit dieser mit Europium als Aktivator ersetzt, das sich durch qualitativen Zusammensetzung bereits bekannt (siehe eine hellere Emission und eine bessere chemische der vorerwähnte Aufsatz in IEEE Transactions), je-Stabilität als der rot emittierende Sulfid-Leuchtstoff doch führt die erfindungsgemäße quantitative Zusamauszeichnet (IEEE Transactions on Broadcast and mensetzung in Verbindung mit den vorstehend be-Television Receivers, Juli 1965, S. 33 bis 37). 25 schriebenen grün bzw. blau emittierenden Leucht-

Sämtliche dieser bekannten rot emittierenden stoffen überraschenderweise zu einer naturgetreueren

Leuchtstoffe und auch die vielen experimentell unter- Farbwiedergabe und zu einer wesentlichen Verrin-

suchten rot emittierenden Leuchtstoffe haben jedoch gerung des Strahlstroms für das Rotsystem. Auf

den erheblichen Nachteil, daß sie in der Praxis einen diese Weise kommt man zu einer besseren Überein-

merklich höheren Strahlstrom benötigen, um eine den 3° Stimmung der drei Strahlströme und benötigt für eine

grün bzw. blau emittierenden Bildschirmelementen Weiß- oder Grauwiedergabe bestimmter Helligkeit

äquivalente Leuchtdichte zu erreichen. Dadurch wird einen geringeren Gesamtstrahlstrom. Ferner hat dieser

für das ganze System ein relativ hoher Gesamtstrahl- spezielle Rotleuchtstoff den Vorteil, daß sich seine

strom erforderlich. Eigenschaften während der Bildröhrenherstellung und

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 35 auch über längere Zeiträume nicht verändern und daß Leuchtschirm für eine Farbbildröhre mit rot, grün die Abklingzeit seiner Emission besonders gut zur bzw. blau emittierenden Leuchtstoffelementen anzu- Abklingzeit der beschriebenen grün und blau emittiegeben, bei der die Strahlströme, die zum Erzeugen von renden Leuchtstoffe paßt. Auch läßt sich durch eine Weißtönen und Grautönen bestimmter Helligkeit er- Variierung des Europiumgehaltes innerhalb der anforderlich sind, besser übereinstimmen, als es bei den 40 gegebenen Grenzen die Emissionsfarbe leicht beeinbekannten Röhren der Fall ist. Ferner soll zum Er- flüssen, so daß man relativ einfach einen optimalen zeugen von Weiß- oder Grautönen bestimmter Hellig- Gesamtfarbeindruck erhalten kann,
keit ein kleinerer Gesamtstrahlstrom als bei den be- Als rot emittierender Leuchtstoff ist ferner Yttriumkannten Leuchtschirmen benötigt werden bzw. bei oxid Y₂O₃ bekannt. Gegenüber diesem Farbstoff hat gleichem Gesamtstrahlstrom eine höhere Leuchtdichte 45 der gemäß der Erfindung verwendbare rot emittierende erzielt werden. Farbstoff Yttriumoxysulfid Y₂O₂S bessere Lumines-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- zenzeigenschaften innerhalb des für Fernsehzwecke löst, daß der grün emittierende Leuchtstoff aus 60 Ge- interessierenden Emissionsbereiches, die zu einer wichtsteilen Zink-Sulfid und 40 Gewichtsteilen Cad- 30 bis 40% stärkeren Rotemission führen. Außerdem mium-Sulfid sowie einem Anteil von 0,0005 bis 50 sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften 0,100 Gewichtsprozent Silberaktivator besteht und für die Herstellung einer Farbbildröhre günstiger, da bei Anregung durch Elektronenstrahlen Licht in den es gegen eine Anzahl von Chemikalien stabiler ist und CIE-Farbkoordinaten 0,295 < χ < 0,350 und 0,58 die Anwendung wirtschaftlicherer Verfahren ermög- < y < 0,620 emittiert. Hierdurch wird die Färb- licht und da es außerdem einen geringeren Europiumemission vom reinen Grün in Richtung auf ein 55 aktivatoranteil benötigt.

Gelbgrün verschoben, so daß sich ein subjektiv an- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

genehmerer Farbeindruck ergibt und eine größere erläutert. Es zeigt

Anzahl von Farben originalgetreu wiedergegeben F i g. 1 eine Schnittansicht einer Schattenmaskenwerden kann. Außerdem kann infolge dieser Verschie- Farbfernsehbildröhre mit drei Strahlerzeugungssystebung des Emissionsspektrums des grün emittierenden 60 men und einem Punktrasterleuchtschirm,
Leuchtstoffes das Rotsystem mit einer geringeren F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Leucht-Strahlstromstärke betrieben werden, da die Rotemis- schirmes der in Fig. 1 dargestellten Röhre, gesehen sion nun nicht mehr so intensiv zu sein braucht. Die in Richtung des Pfeiles A, mit der üblichen hexagona-Strahlströme für die drei Systeme weichen dadurch len Anordnung der Farbleuchtstoffpunkte und Löcher nicht mehr so stark voneinander ab, wie es bisher der 65 der Maske, und
Fall war. . - Fig. 3 ein CIE-Farbdiagramm, auf das bei der

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man Erläuterung der Unterschiede der Erfindung zwischen

den blau emittierenden, aus Zink-Sulfid mit einem dem Stand der Technik Bezug genommen wird. .

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Die Erfindung kann bei allen bekannten Einrichtun- befindet sich eine Schatten- oder Lochmaske 39 aus gen zur Wiedergabe farbiger Fernsehbilder Anwendung Metallblech, die für jede Leuchtstoffpunkt-Dreier-

finden. gruppe eine Öffnung 41 aufweist. Die Maske ist mit

Die im folgenden noch näher zu beschreibenden Halterungsfedern 43 verbunden, die die Maske an Kombinationen von Leuchtstoffelementen können 5 Bolzen 45 haltern, welche am Kolben 21 befestigt sind, also beispielsweise bei den Bildschirmen von Fokus- Die Maske 29 ist derart zwischen den Strahlerzeugungsmasken-Röhren, Fokusgitter-Röhren, Eindringtiefen- systemen 23 und der Frontplatte 27 angeordnet, daß Röhren, Projektionsröhren, Indexröhren mit Linien- im Betrieb ein Teil jedes von einem der drei Systeme rasterschirm und Schattenmaskenröhren mit einem erzeugten Elektronenstrahls unter einem etwas anderen oder mehreren Strahlerzeugungssystemen verwendet io Winkel durch die einzelnen Löcher der Maske fällt werden. Die Leuchtschirme der vorliegenden neuen und einen verschiedenen Leuchtstoffpunkt an der Röhren können als P-22-Leuchtschirme bezeichnet Dreiergruppe anregt. Im Idealfalle trifft der Elektrowerden. Die Leuchtschirme können aus Leuchtstoff- nenstrahl des ersten Systems also nur rot emittierende elementen verschiedenster Art, z. B. Schichten, Streifen Leuchtstoffbereiche, der Elektronenstrahl des zweiten oder Punkten bestehen und weiß emittierende Leucht- 15 Systems nur grün emittierende Leuchtstoffbereiche Stoffelemente enthalten. und der Elektronenstrahl des dritten Systems nur die

Die neuen Kathodenstrahlröhren und Lumineszenz- blau emittierenden Leuchtstoffbereiche. Der Einfachschirme können in bekannter Weise hergestellt werden. heit halber soll im folgenden vom roten, grünen bzw. Die Leuchtstoffelemente können beispielsweise durch blauen Strahlstrom gesprochen werden, deren Summe Siebdruck oder ein photographisches Verfahren ge- 20 als Gesamtstrahlstrom bezeichnet wird,
bildet werden. Bei Verwendung photographischer Ver- Die grün emittierenden Leuchtstoffelemente befahren können die Leuchtstoffteilchen in einem Photo- stehen vorzugsweise im wesentlichen aus Zink-Cadlack enthalten sein. Die Leuchtstoff-Photolack-Mi- mium-Sulfid mit etwa 0,008 Gewichtsprozent Silber schung wird auf die Innenseite der Frontplatte einer als Aktivator und einem Gewichtsverhältnis von Kathodenstrahlröhre oder eine andere Unterlage 25 ZnS/CdS von etwa 60/40. Die molare Zusammenaufgebracht, z. B. durch Aufsprühen oder Aufschläm- Setzung eines solchen Leuchtstoffes entspricht etwa men, die gebildete Schicht wird getrocknet, mit der Formel 0,69 ZnS · 0,31 CdS : 0,008 Ag. Der Aktieinem entsprechenden Muster belichtet und dann vatorgehalt eines solchen Leuchtstoffes kann im entwickelt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Bereich zwischen 0,0005 bis 0,100 Gewichtsprozent, beeinen Photolack ohne Leuchtstoff auf die Unterlage 30 zogen auf den Leuchtstoff als Ganzes, liegen. Das Geaufzubringen, die gebildete Schicht zu trocknen, mit Wichtsverhältnis von ZnS/CdS brauchbarer grün einem der Anordnung der Leuchtstoffbereiche ent- emittierender Zink-Cadmium-Sulfide liegt vorzugssprechenden Muster zu belichten und dann zu ent- weise im Bereich zwischen 58/42 und 60/40. Andere wickeln. · grün emittierende Leuchtstoffe mit Eigenschaften, die

Der Leuchtstoff kann durch Absitzenlassen oder 35 weitgehend mit denen der obenerwähnten Leucht-

Aufstauben vor der Belichtung, zwischen der Beiich- stoffe übereinstimmen, können ebenfalls verwendet

tung und der Entwicklung oder nach der Entwicklung werden. Solche grün emittierenden Leuchtstoffelemente

auf die Photolackschicht aufgebracht werden. Nach- haben einen Wirkungsgrad von etwa 20 bis 100 Lumen/

dem die Leuchtstoffelemente gebildet worden sind, Watt und eine Nachleuchtdauer in der Größenordnung

wird der Leuchtschirm in üblicher Weise mit einem 40 von 10 bis 1000 Mikrosekunden. Die CIE-Farbkoordi-

FiIm überzogen und aluminisiert. Anschließend wird naten der emittierten Strahlung liegen im Bereich von

er ausgeheizt und mit Strahlerzeugungssystemen, etwa χ = 0,295 bis 0,350 und y = 0,580 bis ,620,

Masken, Gittern und Elektronen, soweit diese erforder- wie durch den Bereich O in F i g. 3 angegeben ist. Der

lieh sind, in einem Kolben montiert, der gewöhnlich bevorzugte Teilbereich P des Bereiches O hat die

aus Glas besteht. Die Röhre wird dann ausgeheizt, 45 Koordinaten χ = 0,295 bis 0,310 und y = 0,580 bis

evakuiert und abgeschmolzen. Unter Umständen kann 0,620, wobei der besonders bevorzugte Punkt die

ein besonderes Ausheizen unmittelbar nach der Alu- Koordinaten χ = 0,3 und y = 0,6 hat.

minisierung des Leuchtschirms entfallen. Die blau emittierenden Leuchtstoffelemente be-

F i g. 1 und 2 zeigen als Ausführungsbeispiel der stehen vorzugsweise im wesentlichen aus Zink-Sulfid Erfindung eine Schattenmasken-Farbfernsehbildröhre 50 mit etwa 0,015 Gewichtsprozent Silber als Aktivator. üblicher Bauart. Die Röhre enthält einen Glaskolben Der Anteil des als Aktivator dienenden Silbers kann 21, in dessen Hals drei Elektronenstrahlerzeugungs- im Bereich von 0,005 bis 0,030 Gewichtsprozent liegen. systeme 23 angeordnet sind, die drei Elektronenstrah- Andere blau emittierende Leuchtstoffe, die im wesentlen auf einen gegenüberliegenden Bildschirm schießen. liehen die gleichen Emissionseigenschaften haben wie Der Bildschirm enthält einen Lumineszenzschirm 25, 55 ein solcher Zink-Sulfid/Silber-Leuchtstoff, können der auf eine gläserne Frontplatte 27 aufgebracht ist, ebenfalls verwendet werden. Blau emittierende Leuchtweiche einen Teil des Kolbens 21 bildet. Der Lumi- Stoffelemente dieser Art weisen einen Wirkungsgrad neszenzschirm 25 besteht aus einer Vielzahl von rot, von etwa 3 bis etwa 15 Lumen/Watt und eine Nachgrün bzw. blau emittierenden Leuchtstoffpunkten, die leuchtdauer in der Größenordnung von 10 bis 1000 Miin F i g. 2 mit R, B bzw. G bezeichnet sind und auf der 60 krosekunden auf. Die CIE-Farbkoordinaten der von Innenseite 35 der Frontplatte 27 haften. Die Leucht- den blau emittierenden Leuchtstoffelementen erzeugten stoffpunkte sind in einem regelmäßigen, sich wieder- Strahlung liegen etwa in den Bereichen χ = 0,140 bis holenden Muster aus Dreiergruppen angeordnet, 0,160 und y — 0,050 bis 0,100, wie durch den Bereich K welche jeweils drei Leuchtstoffpunkte enthalten, die in F i g. 3 angegeben ist. Die bevorzugten Werte sind Licht verschiedener Farbe emittieren. Der aus den 65 etwa χ — 0,150 und y = 0,060 entsprechend dem Leuchtstoff punkten bestehende Lumineszenzschirm ist Punkt L in Fi g. 3.

mit einer reflektierenden Aluminiumschicht 37 über- Die rot emittierenden Leuchtstoffelemente bestehen

zogen. In nahem Abstand hinter der Frontplatte 27 vorzugsweise aus einem Yttriumoxysulfid, das mit

etwa 5,0 Molprozent Europium aktiviert ist. Ein Leuchtstoff dieser Gruppe hat die molare Zusammensetzung Y₁J₉Eu₀^O₂S, der Europiumanteil beträgt dabei 5 Molprozent, bezogen auf den Anteil an Yttrium plus Europium. Der Aktivatorgehalt, also der Gehalt an Europium, kann bei diesem Leuchtstoff im Bereich zwischen 2,5 und 5,5 Molprozent, bezogen auf den Anteil an Yttrium plus Europium, liegen. Wenn der Europiumanteil zwischen 2,5 und 3 Molprozent liegt, ist die Leuchtdichte verhältnismäßig hoch, die Farbsättigung jedoch etwas geringer, während bei einem Europiumgehalt zwischen 5,0 und 5,5 Molprozent der Leuchtstoff ein stärker gesättigtes Rot emittiert, dafür aber eine etwas geringere Helligkeit hat. Bei Anregung durch-einen Elektronenstrahl luminesziert ein solcher Leuchtstoff mit.roter Farbe. Der Leuchtstoff ist ein Linien-Emitter mit einem Hauptmaximum der Emission bei etwa 6262 Ä und einem starken Nebenmaximum bei etwa 6175 Ä. Bei einem Europiumgehalt von etwa 5,0 Molprozent sind die CIE-Koordinaten der vom Leuchtstoff emittierten Strahlung etwa χ = 0,675 und y = 0,325. Bei etwa 3,0 Molprozent Europium liegen die CIE-Koordinaten der Lumineszenzstrahlung bei etwa χ = 0,663 und y = 0,337.

Ein rot emittierender Leuchtstoff mit 5,0 Molprozent Europium kann unter anderem durch das folgende Verfahren hergestellt werden: Man löst etwa 214 g Yttriumoxyd und 17,6 g Europiumoxyd in Salpetersäure und verdünnt mit Wasser auf etwa 3500 ml. Der salpetersauren Lösung werden unter dauerndem Rühren etwa 2300 ml einer lO°/oigen Oxalsäurelösung zugesetzt, dabei entsteht ein Mischniederschlag aus Yttrium- und Europiumoxalat. Der Niederschlag wird abgefiltert,· gewaschen, getrocknet und dann etwa 1 Stunde beietwa 125O⁰C in Luft erhitzt, um ihn in ein Mischoxyd überzuführen. Das Mischoxyd wird dann in strömendem Schwefelwasserstoff etwa 1 Stunde auf etwa 1100° C erhitzt, anschließend läßt man es auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt hat eine helle Körperfarbe und die empirische Formel Y₁₅₉Eu₀₁₁O₂S, wie durch chemische und Röntgenanalysen festgestellt wurde. Dieser Leuchtstoff wird im folgenden als Yttriumoxysulfid mit 5,0 Molprozent Europium bezeichnet.

Ein weiterer geeigneter rot emittierender Leuchtstoff ist Yttriumorthovanadat mit etwa 5,0 Molprozent Europium. Dieser Leuchtstoff hat die molare Zusammensetzung Y₀J₉JEu₀₅₀₆VO₄. Die CIE-Koordinaten der von Leuchtstoffelementen dieser Art emittierten Strahlung sind etwa jc = 0,675 und y — 0,325. Der Aktivatoranteil kann im Bereich zwischen 2,5 und 5,5 Molprozent liegen. Im Bereich kleinerer Anteile an Europiumaktivator ist die Emission heller, aber etwas weniger rot.

Ein anderer geeigneter rot emittierender Leuchtstoff ist Zink-Cadmium-Sulfid mit etwa 0,002 Gewichtsprozent Silber als Aktivator und der molaren Zusammensetzung 0,24 ZnS 0,76 CdS : 0,002 Ag, das Gewichtsverhältnis von ZnS zu CdS beträgt dabei 17,5/82,5. Die CIE-Koordinaten der von diesem Leuchtstoff emittierten Strahlung sind etwa χ = 0,663 und y = 0,337. Es sind auch andere rot emittierende Zinkcadmiumsulfide brauchbar, bei denen das Gewichtsverhältnis von ZnS/CdS im Bereich von etwa 15/85 bis 20/80 und der Silbergehalt im Bereich zwischen etwa 0,0005 bis 0,010 Gewichtsprozent liegen können.

Im allgemeinen haben die rot emittierenden Leuchtstoffelemente einen Wirkungsgrad von etwa 5 bis 15 Lumen/Watt und eine Nachleuchtdauer im Bereich zwischen etwa 10 und 1000 Mikrosekunden. Die CIE-Farbkoordinaten liegen etwa im Bereich χ = 0,610 bis 0,680 und y = 0,320 bis 0,350, wie durch die Fläche M in F i g. 3 angegeben ist. Unter Betriebsbedingungen sind typische Werte etwa χ = 0,635 und y — 0,340 entsprechend dem Punkt N.

Die vorliegenden Leuchtschirme stellen einen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik dar, da die

ίο grün emittierenden Leuchtstoffelemente Emissionseigenschaften, die in Kombination mit den Eigenschaften der Elemente aus den beschriebenen rot bzw. blau emittierenden Leuchtstoffen eine höhere Gesamthelligkeit des Leuchtschirmes bei gleichzeitig zufriedenstellendem Farbtonbereich ergeben.

Eine Möglichkeit, die Helligkeiten von Kombinationen aus drei Leuchtstoffen zu vergleichen, besteht darin, die tatsächlichen Einzelstrahlströme und die Gesamtstrahlströme, z. B. in Mikroampere, zu messen,

ao die erforderlich sind, um weißes Licht mit einer Leuchtdichte von 8 Fuß-Lambert zu erzeugen, was durch die Helligkeitsfarbtemperatur von 9300⁰K de-. finiert ist. Dieser Farbton ist in F i g. 3 mit dem Punkt Γ bezeichnet.

In der nachfolgenden Tabelle I sind, soweit nicht anders vermerkt, die tatsächlichen Strahlströme für sieben verschiedene Leuchtschirme in Farbfernsehbildröhren angegeben. In dieser Tabelle sind die molaren Zusammensetzungen des blau emittierenden Sulfid-Leuchtstoffes ZnS: 0,015 Ag, des grün emittierenden 60/40 Sulfid-Leuchtstoffes 0,69 Zns · 0,31 CdS : 0,008 Ag mit einem Gewichtsverhältnis von ZnS/CdS von etwa 60/40; des grün emittierenden 60/35-Sulfid-Leuchtstoffes 0,73 ZnS · 0,27 CdS: 0,008 Ag mit einem Gewichtsverhältnis von CnS/CdS, das etwa 60/35 beträgt, des rot emittierenden Sulfid-Leuchtstoffes 0,24 ZnS · 0,76 CdS: 0,002 Ag mit einem Gewichtsverhältnis von ZnS/CdS, das etwa 17,5/82,5 beträgt, des rot emittierenden Vanadat-Leuchtstoffes Yo> 95Eu₀X)₅VO₄ und des rot emittierenden Oxysulfid-Leuchtstoffes Y₁₁₉Eu₀J₁O₂S.

Tabelle I

4.5	Leuchtschirmtypen	Strahlströme in μΑ	Grün	Rot	8fL
BLAU-GRÜN-ROT	für weißes Licht von			Ge samt
a) Sulfid-60/40	Blau	70	94
⁵⁰ Sulfid-Vanadat				228
a) Sulfid-65/35	64	80	109
Sulfid-Vanadat ...				250
b) Sulfid-60/40	61	100	110
Sulfid-Vanadat				300
⁵⁵ b) Sulfid-65/35	90	100	130
Sulfid-Vanadat				320
c) Sulfid-60/40	90	40	37
Sulfid-Oxysulfid				105
. d) Sulfid-65/35	28	46	43
⁶⁰ Sulfid-Oxysulfid		116
27

a) 21 "-Bildröhre mit rundem Leuchtschirm.

b) 25"-Bildröhre mit Rechteckschirm.

c) 15"-Bildröhre mit Rechteckschirm.

6g d) 15"-Bildröhre mit Rechteckschirm, errechnete Werte.

Die Tabelle zeigt ganz allgemein, daß der rote Strahlstrom und der Gesamtstrahlstrom, für den Leucht-

109 585/37

9 10

schirm mit grün emittierenden Leuchtstoffelementen Bei Verwendung der erwähnten Yttriumoxysulfide aus 60/40-Sulfidleuchtstoff besonders klein sind. Der in einem Leuchtschirm einer Farbfernsehbildröhre er-21-Zoll-Leuchtschirm mit grün emittierendem 60/40- geben sich weitere Vorteile dadurch, daß die solche Sulfidleuchtstoff benötigt einen roten Strahlstrom von rote Leuchtstoffe enthaltenden Schirmelemente unge-94 Mikroampere, verglichen mit 109 Mikroampere, 5 wohnliche und unerwartete Eigenschaften aufweisen, die bei dem Leuchtschirm mit grün emittierenden die eine überraschendeKombinationswirkungergeben. Leuchtstoffelementen aus 60/35-Sulfidphosphor be- Erstens liegt die Farbe des emittierten Lichtes in nötigt werden. Der Gesamtstrahlstrom liegt ebenfalls einem günstigen Bereich des CIE-Diagramms. Zweiniedriger. Auch bei einem 25-Zoll-Leuchtschirm mit tens wird die Kathodolumineszenz der Leuchtstoffgrün emittierenden Leuchtstoffelementen aus 60/40- io elemente durch die bei der Herstellung von Kathoden-Sulfidleuchtstoff werden ein kleinerer roter Strahlstrom strahlröhren üblicherweise benutzten Verfahren nicht und ein kleinerer Gesamtstrahlstrom benötigt. Außer- wesentlich verschlechtert. Drittens stimmt die Lumidem erfordert der 21-Zoll-Leuchtschirm mit grün neszenznachleuchtdauer dieses Leuchtstoffes gut mit emittierenden Leuchtstoffelementen aus 60/40-Sulfid- der der grün bzw. blau emittierenden Leuchtstoffe leuchtstoff etwas mehr blauen Strahlstrom und weniger 15 überein. Viertens sind diese Leuchtstoffe chemisch grünen Strahlstrom. Bei zwei Vergleichsröhren liegt stabil, so daß sie die Herstellungsverfahren und relativ der grüne Strahlstrom niedriger. Der Gesamteffekt lange Betriebszeiten ohne wesentliche Verschlechterung besteht also darin, daß zum Erzeugen von weißem der Lumineszenzeigenschaften aushalten. Fünftens Licht einer gegebenen Helligkeit ein geringerer Gesamt- können schließlich Yttriumoxysiilfid-Leuchtstoffe in strahistrom benötigt wird. Außerdem stimmen die 20 den erforderlichen Teilchengrößen wirtschaftlich herdrei Einzelstrahlströme besser überein, so daß die gestellt werden. . .'. . Gefahr der Überlastung eines der Strahlerzeugung^- Hinsichtlich der Betriebseigenschaften der Leiichtsysteme oder der mit diesen verbundenen Schaltungs- schirme ergibt sich noch ein weiterer Vorteil, da die anordnungen verringert wird. rot emittierenden· Yttriumoxysulfid-Leüchtstoffe Emis-Die durch die angegebenen Maßnahmen bewirkte 25 sionseigenschaften haben, die in Kombination mit den Verschiebung des Farbtonbereiches läßt sich aus Eigenschaften der brauchbaren grün bzw. blau emit-F i g. 3 erkennen. Die Punkte L, N und Q bilden ein tierenden Leuchtstoffe eine Verbesserung der Bild-Dreieck, das die darstellbaren Farbtöne umfaßt. Die helligkeit des Schirmes als Ganzes bei gleichzeitig Punkte L und N sind außerdem mit einem Punkt R guter Farbtonwiedergabe ergeben,
verbunden, dessen Farbkoordinaten. der Strahlung 30 In Tabelle II sind die Strahlströme verschiedener des bisher verwendeten grün emittierenden Zink- Leuchtschirme von 19-Zoll-Farbbildröhren zusammen-Cadmium-Sulfids mit 0,002 Gewichtsprozent Aktivator gestellt. Bei dieser Tabelle sind die ungefähren molaren und einem Gewichtsverhältnis von Zinksulfid zu Cad- Zusammensetzungen des blau emittierenden Sulfidmiumsulfid von etwa 65/35 entspricht. Die Linie L-N Leuchtstoffes ZnS: 0,015 Ag, des grün emittierenden ist beiden Dreiecken gemeinsam, und die Linie L-Q 35 Sulfid-Leuchtstoffes 0,69 ZnS · 0,31 CdS : 0,008 Ag, schneidet die Linie N-R im Punkt S. Bei der vorliegen- des rot emittierenden Sulfid-Leuchtstoffes 0,24 ZnS · den Wiedergabeeinrichtung steht der Farbtonbereich 0,76 CdS: 0,002 Ag, wobei das Gewichtsverhältnis N-Q-S neu zur Verfügung, während Farbtöne im ZnS/CdS gleich 17,5/82,5 ist, des rot emittierenden Bereich L-R-S nicht mehr darstellbar sind. Der neu Vanadat-Leuchtstoffes Y₀,₉₅Eu₀,₀₅VO₄, und des rot hinzugekommene Bereich N-Q-S umfaßt jedoch Färb- 40 emittierenden Oxysulfid-Leuchtstoffes Y₁₃₉Eu₀₁₁O₂S. töne, die häufiger vorkommen als der nicht mehr dar- . Die Tabelle zeigt, daß der den rot emittierenden stellbare Bereich L-R-S. Yttriumoxysulfid-Leuchtstoff enthaltende Leuchtin Fig. 3 sind außerdem Punkte V, W, X einge- schirm im Vergleich zum Stand der Technik einen zeichnet, die die Farbkoordinaten bestimmter, be- kleineren roten Strahlstrom und einen kleineren gekannter grün emittierenden Leuchtstoffe angeben. 45 samten Strahlstrom benötigt, nämlich 52 Mikroampere Der Punkt V entspricht den Farbkoordinaten von roten Strahlstrom im Vergleich zu 70 Mikroampere bei Zinksilikat mit einem hohen Anteil an Mangan als dem Leuchtschirm, der rot emittierenden Yttrium-Aktivator. Der Punkt W entspricht Zinksilikat mit orthovanadat-Leuchtstoff enthält und 81 Mikroamniedrigem Mangangehalt, und der Punkt X entspricht pere für den Leuchtschirm, der rot emittierenden Zinkaluminat mit Mangan als Aktivator. Die be- 50 Zink-Cadmiumsulfid-Leuchtstoff enthält. Der Gekannten Leuchtschirme, die solche grün emittierenden samtstrahlstrom ist ebenfalls entsprechend kleiner. Leuchtstoffe enthalten, gestatten andere und im Ähnliche Leuchtschirme mit Lumineszenzschirmeleallgemeinen größere Farbtonbereiche wiederzugeben, menten aus rot emittierendem Yttriümoxysulfiddabei muß jedoch eine erhebliche Helligkeitsverringe- Leuchtstoffen, die jedoch einen geringeren Europium^ rung in Kauf genommen werden. 55 gehalt haben, benötigen sogar noch niedrigere Die Farbtöne, die bei Verwendung von Leucht- rote Strahlströme, wie experimentell gezeigt werden stoffen mit den Farbkoordinaten entsprechend den kann.

Punkten V, W und X zusätzlich darstellbar sind, korn- Die Veröffentlichung in der Zeitschrift »RCA Engi-

men außerdem in der Praxis relativ selten vor. In das neer«, Bd. 11, Nr. 2, August/September 1965, S. 12,

Farbdiagramm der F i g. 3 sind außerdem Bereiche 60 enthält auch Farbtonvergleiche. Über die subjektive eingezeichnet, die die Beschriftungen blau, grün und Farbqualität liegen gute Kenntnisse vor. Die rot emitrot usw. tragen. Diese Bezeichnungen entsprechen der tierenden Leuchtschirmelemente einer Farbfernsehtechnischen Definition und nicht dem subjektiven bildröhre müssen Licht einer Farbe emittieren, das in Farbeindruck. Die Ausdrücke »blau emittierend, grün Kombination mit dem Licht der grün und blau emittierend und rot emittierend« sollen hier jedoch 65 emittierenden Elemente für einen Betrachter subjektiv den subjektiven Farbeindruck bedeuten und brauchen annehmbar ist. Rot emittierende Leuchtstoffe aus der sich daher nicht notwendigerweise mit der technischen Gruppe der Yttriumoxysulfide haben eine Emissions-

Farbdefinition zu decken. farbe, die im CIE-Diagramm auf einer Geraden

zwischen der von rot emittierendem Zinkcadmiumsulfid mit Silber als Aktivator und rot emittierendem Zinkorthophosphat mit Mangan als Aktivator liegt. Die Emissionsfarbe kann durch Veränderung des Europiumgehaltes " des Oxysulfid-Leuchtstoffes entsprechend den gestellten Forderungen zugeschnitten werden. Bei einem Europiumgehalt von etwa 5,0 MpI-prozent stimmt die Emissionsfarbe etwa mit der von Yttriumvanadat mit 5,0 Prozent überein, während gleichzeitig ein geringerer Strahlstrom erforderlich istals beim Vanadat-Leuchtstoff. Bei einem Europiumgehalt von etwa 3 Molprozent entspricht die Emissionsfarbe etwa der von rot emittierendem Sulfidleuchtstoff, während gleichzeitig der zum Erzielen einer bestimmten Leuchtdichte erforderliche Strahlstrom noch kleiner ist als bei Verwendung von Vanadat-Leuchtstoff.

12

Tabelle II

P-22-Leuchtschirm
BLAU-GRÜN-ROT

b)Sulfid/Sulfid/Sulfid ...
Sulfid/Sulfid/Vanadat
(5,0%-Eu)

c) Sulfid/Sulfid/Oxysulfid
(5,0% Eu)

a) Strahlströme in μΑ
für weißes Licht 8 fL

Blau

39
39
38

Grün

54..

54

53

Rot

,81.
70
52

Gesamt

a) Strahlströme für 19"-Schattenmasken-Farbbildröhren mit 16,2% Maskendurchlässigkeit.

b) Normierte Strahlströme einer 21 "-Bildröhre.

c) Normierte Strahlströme einer 19"-Bildröhre mit 15%
Maskendurchlässigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Aus diesem Grunde erscheint die Farbwiedergabe auf Patentansprüche: der Bildröhre nicht originalgetreu. Zur Kompensierung dieser Unterschiede regt man die verschiedenen

1. Leuchtschirm für Farbbild-Wiedergaberöhren Leuchtstoffe für eine Weiß- oder Grauwiedergabe mit grün emittierenden Leuchtstoffelementen aus 5 unterschiedlich stark an, so daß etwa 60% der insmit Silber aktiviertem Zink-Cadmium-Sulfid sowie gesamt abgestrahlten Lichtmenge vom grün emittierenmit blau und mit rot emittierenden Leuchtstoff- den Leuchtstoff und je etwa 20% vom blau bzw. rot elementen, dadurch gekennzeichnet, emittierenden Leuchtstoff abgestrahlt werden. Diese daß der grün emittierende Leuchtstoff aus 60 Ge- Maßnahme bedingt jedoch stark unterschiedliche wichtsteilen Zink-Sulfid und 40 Gewichtsteilen io Strahlströme für die einzelnen Strahlsysteme, und Cadmium-Sulfid sowie einem Anteil von 0,0005 bis insgesamt ist ein relativ hoher Gesamtstrahlstrom 0,100 Gewichtsprozent Silberaktivator besteht und erforderlich.

bei Anregung durch Elektronenstrahlen Licht in Bei den bisher verwendeten Farbbildröhren besteht

den CIE-Farbkoordinaten 0,295 < χ < 0,350 und der blau emittierende Leuchtstoff aus Zink-Sulfid, das

0,58 < y < 0,620 (Fläche 0) emittiert. 15 mit Silber aktiviert ist. Die CIE-Farbkoordinaten der

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1 mit einem bei Anregung durch Elektronen von den blau emittieblau emittierenden Leuchtstoff aus Zink-Sulfid renden Leuchtstoffelementen erzeugten Lumineszenz- und einem Silberaktivator, dadurch gekennzeich- strahlung liegt bei diesem Leuchtstoff in dem ziemlich net, daß der Anteil des Silberaktivators 0,005 bis engen Bereich von etwa λ: = 0,14 bis 0,16 und y = 0,05 0,030 Gewichtsprozent beträgt und der Leuchtstoff 20 bis 0,10. Den rot emittierenden Leuchtstoff hat man bei Anregung durch Elektronenstrahlen Licht mit mehrfach gewechselt. Die CIE-Koordinaten seiner den CIE-Farbkoordinaten 0,140 < χ < 0,160 und Lumineszenzstrahlung lagen jedoch immer in dem 0,050 < y < 0,100 (Fläche K) emittiert. - engen Bereich χ = 0,61 bis 0,68 und y = 0,32 bis 0,35.

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, da- Auch den grün emittierenden Leuchtstoff hat man durch gekennzeichnet, daß der rot emittierende 25 mehrmals gewechselt. Die CIE-Koordinaten der Lumi-Leuchtstoff im wesentlichen aus Yttriumoxysulfid neszenzstrahlung änderte sich hier in dem relativ mit einem Anteil von Europiumaktivator zwischen großen Bereich χ = 0,110 bis 0,285 und y = 0,580 2,5 und 5,5 Molprozent des roten Leuchtstoffes bis 0,750.

besteht. Trotz der durch die Änderung der Zusammen-

4. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, mit 30 Setzung und Emissionseigenschaften der Leuchtstoffe einem rot emittierenden Leuchtstoff aus Yttrium- erreichten Verbesserungen wäre es noch wünschensorthovanadat und einem Europiumaktivator, da- wert, die Elektronenstrahlstromstärke herabzusetzen, durch gekennzeichnet, daß der Anteil des Euro- die für die verschiedenen Weiß- und Grauwerte erpiumaktivators 2,5 bis 5,5 Molprozent des roten forderlich sind, und die für die Erzeugung einer als Leuchtstoffes beträgt. 35 unbunt empfundenen Strahlung erforderlichen Strahl-

5. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, mit Stromstärken für die drei verschiedenen Leuchtstoffe einem rot emittierenden Leuchtstoff aus Zink- möglichst gleich groß zu machen.
Cadmium-Sulfid und einem Silberaktivator, da- Die Auswahl der Leuchtstoffe wird durch die Fordurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis derung beschränkt, daß sie hinsichtlich verschiedener von Zink-Sulfid zu Cadmium-Sulfid im Bereich 4° Eigenschaften möglichst weitgehend übereinstimmen 15:85 bis 20:80 liegt und der Silberaktivator müssen. Eine dieser Eigenschaften ist die Abkling-0,0005 bis 0,010 Gewichtsprozent beträgt. charakteristik der Lumineszenzstrahlung. Stimmen die

6. Leuchtschirm nach einem der Ansprüche 3 Leuchtstoffe hierin nicht überein, dann treten bei der bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der rot emit- Wiedergabe bewegter Objekte Farbschwänze auf. Die tierende Leuchtstoff bei Anregung durch Elektro- 45 Leuchtstoffe müssen ferner so gewählt werden, daß nenstrahlen Licht mit den CIE-Farbkoordinaten der durch sie darstellbare Farbtonbereich für eine 0,610 χ 0,680 und 0,320 y 0,350 (Fläche M) emit- einigermaßen originalgetreue und gefällige Farbtiert. wiedergabe ausreicht.

Die Auswahl der für Farbbildröhren verwendbaren

50 Leuchtstoffe wird außerdem dadurch weiter eingeengt, daß die Leuchtstoffe bei der Herstellung der BiId-

Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm für Färb- röhren und auch während eines langjährigen Betriebs

bildwiedergaberöhren mit grün emittierenden Leucht- chemisch stabil sein müssen. Viele Leuchtstoffe, die an

Stoffelementen aus mit Silber aktiviertem Zink- sich gut brauchbar wären, scheiden aus, da sich ihre

Cadmium-Sulfid sowie mit blau und mit rot emittieren- 55 Lumineszenzeigenschaften bei der Fertigung der Röhre

den Leuchtstoffelementen. . oder im Betrieb verschlechtern.

Bei Lochmasken-Farbbildröhren besteht der Leucht- Das für den blau emittierenden Leuchtstoff immer

schirm aus einer Vielzahl von rot, grün und blau verwendete, mit Silber aktivierte Zink-Sulfid hat eine

emittierenden Leuchtstoffelementen, die in Form von mäßige Abfallgeschwindigkeit, eine hohe Farbsätti-

Farbtripeln aus der Innenseite der Frontplatte der 60 gung, gute chemische Stabilität und eine hohe Leucht-

Bildröhre in einem regelmäßigen zyklischen Muster dichte, welche die relativ geringe Empfindlichkeit des

angeordnet sind. Die Leuchtstoffe der drei verschieden- menschlichen Auges im bläuen Spektralbereich kom-

farbig emittierenden Elemente unterscheiden sich je- pensiert. Der grün emittierende Leuchtstoff hat zwei

doch hinsichtlich der Helligkeit und der Abkling- wesentliche Änderungen erfahren. Anfänglich wurde

charakteristik ihrer Lumineszenzstrahlung, so daß 65 mit Mangan aktiviertes Zinkorthosilikat verwendet,

das menschliche Auge die drei Grundfarben subjektiv ;das dann abgeändert wurde, um die Abfallzeit zu

als verschieden hell empfindet, auch wenn alle drei verkürzen und grüne Säume an bewegten Objekten zu

Elemente mit der gleichen Leuchtdichte emittieren. vermeiden. Schließlich wurde dieser Leuchtstoff durch