DE1003361B - Kathodenstrahlroehre mit einem Leuchtschirm, insbesondere Bildwiedergaberoehre fuer Fernsehzwecke - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre mit einem Leuchtschirm, insbesondere Bildwiedergaberöhre für Fernsehzwecke.

Leuchtschirme, beispielsweise zur Verwendung in Kathodenstrahlröhren, bestehen im allgemeinen aus feinen Körnern oder Teilchen des Leuchtstoffes, die auf der Innenfläche einer durchsichtigen Stirnwand der Röhre angebracht sind. Derartige Leuchtschirme haben aber die Eigenschaft, die Bildschärfe zu verschlechtern und auch den Bildkontrast zu verkleinern, und zwar infolge von zwei optischen Phänomenen, die mit den Begriffen »Lichthofeffekte« und »Reflexionseffekte« umschrieben werden können. Unter einem Lichthof wird die Erscheinung verstanden, daß an den Leuchtstoffteilchen das Lumineszenzlicht diffus reflektiert wird und außerdem das von außen auf den Leuchtschirm auffallende Licht ebenfalls diffus reflektiert wird, derart, daß die in der Nähe eines von außen beleuchteten Leuchtstoffkörnchens liegenden Leuchtstoffkörner ihrerseits angeregt werden. Unter Reflexionseffekten wird die Erscheinung verstanden, daß die Leuchtstoffteilchen das von außen auf den Leuchtschirm auffallende Licht etwa in der Richtung zum Beschauer reflektieren. Ferner treten unerwünschte Reflexionseffekte auch infolge der spiegelnden Reflexion an der Vorderfläche der Stirnwand der Wiedergaberöhre auf.

Um die Lichthofeffekte zu vermindern, ist es bekannt, die transparente Röhrenstirnwand aus einem dunkel gefärbten Glase anzufertigen oder ein schwarzes Pulver dem Leuchtschirmbelag beizumischen. Beide Wege führen jedoch zu einem Helligkeitsverlust.

Polarisationsfilter zur Vermeidung der Reflexion haben sich zwar insofern bewährt, als sie die spiegelnde Reflexion an der Außenfläche der Röhrenstirnwand zu verkleinern oder zu vermeiden gestatten, jedoch sind solche Filter nicht in der Lage, das diffuse Reflexionslicht der Leuchtstoffteilchen auszuschalten. Ein von außen auf die Leuchtstoffteilchen auffallendes Licht ist nämlich nach der diffusen Reflexion entpolarisiert, so daß ein Teil des diffus reflektierten Lichtes durch die Filterscheiben nicht abgefangen wird. Es sind aber auch transparente, kornlose Leuchtschirme bekannt, an denen keine Lichtstreuung stattfindet oder jedenfalls nicht in demjenigen Umfang, der bei körnigen Leuchtschirmen zu beobachten ist, so daß also die kornfreien Leuchtschirme praktisch keine Lichthöfe zeigen. Außerdem ist bei transparenten, kornfreien Leuchtschirmen auch die spiegelnde Reflexion des von außen auffallenden Lichtes sehr gering, so daß diese kornlosen Schirme als praktisch reflexionsfrei betrachtet werden können. Die geringe Menge des an ihnen reflektierten Lichtes weist sehr weitgehend dieselbe spektrale Zusammensetzung wie das auffallende Licht auf. Im Gegensatz dazu findet an körnigen Leuchtschirmen wegen deren verhältnismäßig rauher Oberfläche eine

mit einem Leuchtschirm,

insbesondere Bildwiedergaberöhre

für Fernsehzwecke

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1953

Dominic Anthony Cusano

und Frank John Studer, Schenectady, N. Y. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

Lichtstreuung unter Änderung der spektralen Zusammensetzung statt. Wenn man auf einen solchen kornlosen Leuchtschirm polarisiertes Licht auffallen läßt, so findet an der das Licht spiegelnd reflektierenden Fläche des kornlosen Leuchtschirms keine Entpolarisierung statt.

Um eine Wiedergaberöhre zu schaffen, bei welcher so

gut wie keine Reflexion mehr auftritt, die Lichthofeffekte weitgehend vermindert sind, und die ohne wesentliche Einbuße an Bildhelligkeit arbeitet, sind gemäß der Erfindung gleichzeitig ein kornloser, transparenter Leuchtschirm mit einer glatten das Licht spiegelnd reflektierenden Oberfläche und ein zwischen dieser Leuchtschirmschicht und dem Beschauer liegendes Polarisationsfilter verwendet.

Da das von einem solchen Leuchtschirm spiegelnd reflektierte Licht annähernd dieselbe spektrale Zusammensetzung besitzt wie das auf ihn auffallende Licht, so ist die genannte Kombination praktisch in der Lage, alle Reflexionseffekte zu vermeiden.

Der transparente, kornlose Leuchtschirm wird auf einer optisch planen Glasscheibe niedergeschlagen und dann planpoliert. Solche Oberflächen reflektieren jedoch

gewöhnlich stärker als weniger gut polierte Oberflächen. Da jedoch dieses spiegelnd reflektierte Licht nicht entpolarisiert ist, läßt es sich fast vollständig durch ein Polarisationsfilter ausschalten. Auf der von den Elektronen beaufschlagten Oberfläche des transparenten, korn-

609! 837/365

3 4

losen Leuchtschirmes wird ein gut reflektierender Metall- _r Eine Erregung eines kleinen Bereiches der Leuchtstoffüberzug angebracht. Wegen der Transparenz der Glas- körner in Fig. 1 erzeugt eine Lichtzerstreuung in der scheibe und des kornlosen Leuchtschirms wird durch körnigen Leuchtstoff schicht und daher auch eine Erregung diesen Metallüberzug der ganze Leuchtschirm zu einem benachbarter Leuchtstoffteilchen, so daß sich um die Spiegel, d. h. der Leuchtschirm reflektiert fast das ganze 5 unmittelbar belichteten oder erregten Leuchtstoffteilchen auf ihn auffallende Licht spiegelnd. Dieser metallische herum ein Lichthof bildet. Die Erregung eines kleinen Film erfüllt zwei wichtige Aufgaben. Erstens leitet er Bezirks des transparenten kornlosen Leuchtschirms 12 in unerwünschte elektrische Ladungen von dem Leucht- Fig. 2 führt aber nur dazu, daß sich das Licht geradlinig schirm ab und zweitens erhöht er die Helligkeit des in allen Richtungen mit geringer Diffusion, Reflexion oder Lumineszenzbildes sehr erheblich, da praktisch das ganze io Streuung an benachbarten Bezirken ausbreitet. Somit im Leuchtstoff angeregte Licht entweder unmittelbar treten an dem Schirm in Fig. 2 praktisch keine Lichthofoder nach Reflexion an dem dünnen Metallfilm den Be- effekte auf.

schauer erreicht. Bisher hat man derartige reflektierende Sehr gute transparente kornlose Leuchtschirme lassen

Metallfilrne bei transparenten Leuchtschirmen lediglich in sich durch Erzeugung eines Niederschlags aus der Dampfabgedunkelten Räumen benutzt, weil durch solche Metall- 15 phase auf einer transparenten Unterlage, z. B. einer Glasfilme auch das von außen auf den Leuchtschirm auf- platte 10, erzeugen. Zu diesem Zweck wird eine chemische fallende Licht reflektiert wurde. Da jedoch zusammen mit Reaktion eines Leuchtstoffs, beispielsweise von Zink oder dem kornlosen Leuchtschirm ein Polarisationsfilter be- von Cadmium oder von Mischungen beider Stoffe mit nutzt wird, bleibt der Vorteil der Ladungsabführung einem Sulfid oder Selenid, in Gegenwart eines geeigneten durch den dünnen Metallfilm erhalten, und die Helligkeits- 20 dampfförmigen Aktivators hervorgerufen. Der Leuchtsteigerung des Bildes kompensiert sehr weitgehend den schirm kann beispielsweise aus einem transparenten Zink-HeUigkeitsverlust im Polarisationsfilter. überzug, der mit Zink aktiviert ist, bestehen und der

Fig. 1 dient zur Erläuterung der Reflexions effekte bei durch Erzeugung eines Niederschlags aus der Dampfeinem körnigen Leuchtschirm der bisher bekannten Art. phase auf einer Glasunterlage 10 gewonnen wird. Der Fig. 2 erläutert die spiegelnde Reflexion des Lichtes an 35 Leuchtstoff wird dabei durch Reaktion von Zinkchlorid der Oberfläche eines transparenten kornlosen Leucht- mit Schwefelwasserstoffgas hergestellt, während dabei die schirms. Glasplatte 10, auf der sich der Niederschlag 12 bildet, auf

Fig. 3 ist eine Seitenansicht der beschriebenen Katho- einer Temperatur zwischen 500 und 600⁰C gehalten wird, denstrahlröhre. In Fig. 3 besteht die Einrichtung aus einer Kathoden-

Fig. 4 stellt eine andere Möglichkeit für den Bau der 30 strahlröhre 15, deren Achse mit 14 bezeichnet ist. Der beschriebenen Einrichtung dar, bei welcher das Polarisa- Leuchtschirm ist auf der Stirnwand der Röhre angebracht, tionsfilter und der kornlose Schirm zu einem einzigen Auf der Leuchtstoffschicht kann gewünschtenfalls noch

selbsttragenden Schirm vereinigt sind. ein dünner Metallüberzug 16 angebracht werden. Dieser

Fig. S zeigt eine Einrichtung, bei welcher das Polari- kann beispielsweise aus aufgedampftem Aluminium oder sationsfilter auf der Kathodenstrahlröhre selbst in einem 35 Silber bestehen. Dieser dünne Metallüberzug 16 soll vorgewissen Abstand von deren Leuchtschirm angebracht zugsweise auch einen Teil der konischen Innenwände der ist und Röhre bedecken und kann dort den Kontakt mit einer

Fig. 6 zeigt in vergrößerter Darstellung den Strahlen- in den Glaskolben eingeschmolzenen Klemme 17 herstellen, gang bei einer Einrichtung nach Fig. 3. so daß der Überzug 16 geerdet oder an eine geeignete

In Fig. 1 sind die Reflexionseffekte dargestellt, die bei 40 Spannung angeschlossen werden kann. Der Metallübereinem gewöhnlichen körnigen Leuchtschirm auftreten. zug 16 dient zur Abführung von elektrischen Ladungen Die mit A bezeichneten von außen auf den Leuchtschirm vom Leuchtschirm und dient gleichzeitig dazu, die Helligauftreffenden Lichtstrahlen haben ein Polarisationsfilter keit des vom Kathodenstrahl auf der Leuchtstoffschicht passiert und sind daher zirkulär polarisiert. Diese Licht- erzeugten Bildes wesentlich zu erhöhen. Dieser Gewinn strahlen durchsetzen die Glasplatte 10 und fallen auf die 45 an Bildhelligkeit ist jedoch nicht mit einer Erhöhung der grobkörnige Leuchtschicht 11 auf. An den Leuchtstoff- Reflexionseigenschaften für das von außen auf den körnern wird dieses Licht diffus reflektiert, derart, daß Leuchtschirm auffallende Licht verbunden, da das ein Teil des reflektierten Lichtes auch die benachbarten Polarisationsfilter 18, das parallel zur Leuchtschirmebene Leuchtstoffkörner trifft und dort von neuem reflektiert liegt, das reflektierte Licht abfängt. Das Filter 18 kann wird, mit dem Ergebnis, daß die Lichtstrahlen E sowohl 5° entweder die Stirnfläche der Röhre unmittelbar berühren, gestreut als entpolarisiert sind. Wenn dies diffus wie in Fig. 4 dargestellt oder kann von ihr einen gewissen gestreute und entpolarisierte Licht etwa in der Richtung Abstand besitzen, wie in Fig. 3 und 5 angenommen. Wenn des auffallenden polarisierten Lichtes reflektiert wird, so das Filter 18 die Röhrenstirnfläche berührt, so wird es wird es von einem Polarisationsfilter nicht abgefangen. vorzugsweise auf dieser mittels eines transparenten In Fig. 2 ist ein kornloser Leuchtschirm mit 12 bezeich- 55 Kittes 20 befestigt, der etwa denselben Brechungsindex net, der wieder auf einer Glasplatte 10 angebracht ist. hat wie das Filter 18. Wenn das Filter 18 sich dagegen in Das auffallende Licht A hat wieder ein Polarisationsfilter einem gewissen Abstand von der Außenfläche der Röhrenpassiert und ist daher zirkulär polarisiert und trifft zu- stirnwand befindet, so wird es zweckmäßig an einem nächst die rechte plane Oberfläche der Glasplatte 10. Ein Gehäuse befestigt, welches die Röhre und ihre Stirnfläche Teil dieses Lichtes wird dort reflektiert, wie durch die 60 bzw. den Leuchtschirm gegen alles Licht schützt, das Lichtstrahlen B angedeutet. Das in die Glasplatte 10 ein- nicht das Filter 18 passiert hat. Das Gehäuse 19 (Fig. 3) tretende Licht trifft auf den kornlosen Leuchtschirm 12 kann beispielsweise zur Halterung der Röhre 15 dienen, auf, an dessen Berührungsfläche mit der Glasplatte 10 Es kann aber, wie 19 a zu Fig. S, lediglich zur Halterung wiederum eine teilweise Reflexion stattfindet. Die Licht- des Filters dienen und an der Röhre befestigt sein, strahlen B und die Lichtstrahlen C sind beide polarisiert 65 Das Polarisationsfilter 18 besteht aus einem zirkulär und können daher beide in einem Polarisationsfilter ab- polarisierenden Filter. Diese Polarisationsfilter enthalten gefangen werden. Ein erheblicher Teil des auffallenden eine linear polarisierende Schicht 21 und eine Viertelpolarisierten Lichtes durchsetzt den kornlosen Schirm 12 Wellenlängenschicht 22, welche unter 45° zu der Schicht21 in der Richtung der punktierten Linien D und wird daher orientiert ist. Das unpolarisierte, auf ein solches Polarisanicht zum Beschauer reflektiert. 70 tionsfilter auffallende Licht wird in der Schicht 21 linear

polarisiert, beispielsweise in vertikaler Richtung und wird sodann zirkulär polarisiert, beispielsweise im Uhrzeigersinn in der Viertelwellenlängenschicht 22. Nach der spiegelnden Reflexion des Lichtes an der Oberfläche des Leuchtschirms bleibt die zirkuläre Polarisation bestehen, so daß auf dem Rückweg durch die Viertelwellenlängenschicht 22 das Licht in horizontaler Richtung linear polarisiert wird und somit die vertikal polarisierende Schicht 21 nicht wieder durchsetzen kann. Das Filter 18 stellt aber nur dann ein Polarisationsfilter dar, wenn das Licht auf einer blanken und glatten Oberfläche reflektiert wird, jedoch nicht dann, wenn die Reflektion an von der Beschauerseite aus nicht sichtbaren Flächen stattfindet. Auch dasjenige Licht, welches den Leuchtschirm 13 von der Seite trifft, d. h. dasjenige Licht, welches zwischen dem Schirm und dem Polarisator eintritt, wird auf seinem Rückweg nicht abgefangen. Die Anbringung eines lichtdichten Gehäuses 19 geschieht in der Hauptsache mit Rücksicht auf dieses seitliche Licht.

Die oben beschriebenen Polarisationsfilter haben eine graue Farbe und einen kleineren Brechungsindex als Glas, so daß die Reflexion an der Vorderfläche dieser Filter geringer ist als die Reflexion an der Vorderseite der Glasplatte 10. Da die Reflexionen an der Vorderfläche des Polarisationsfilters stattfinden, lassen sie sich noch weiter dadurch vermindern, daß man das Filter unter einem kleinen Winkel gegen die Senkrechte, beispielsweise unter einem Winkel von 2 bis 5° gegen die Vertikalebene geneigt anbringt, so daß das auffallende Licht nach abwärts reflektiert wird und nicht in das Auge des Beschauers. Der Leuchtschirm der Röhre wird vorzugsweise unter einem entsprechenden Winkel angeordnet, so daß er wieder parallel zur Ebene des Filters 18 liegt. Es ist jedoch nicht unumgänglich notwendig, den Leuchtschirm parallel zur Filterebene auszurichten, insbesondere, wenn diese mit der Vertikalebene nur den erwähnten kleinen Winkel einschließt.

Die Wirkungsweise läßt sich am besten an Hand der Fig. 6 erläutern. Die auffallenden unpolarisierten Lichtstrahlen F einer Lichtquelle 23 fallen auf die Vorderfläche des Antireflexionsfilters 18 auf und werden dort zu einem kleinen Teil in der Richtung G reflektiert, da dieses Filter gegen die Vertikalebene geneigt sein soll. Zum größten Teil werden die Lichtstrahlen aber entweder im Filter 18 absorbiert oder durchsetzen das Filter, so daß sie als zirkulär polarisierter Lichtstrahl^ das Filter verlassen. Das Licht A wird zum Teil an der Vorderfläche der Glasplatte 10 reflektiert und durchläuft dann den Weg H, wird zum anderen Teil an der Vorderfläche der transparenten Leuchtstoffschicht 12 reflektiert, so daß es längs des Weges I verläuft, und wird zum dritten Teil an der Vorderfläche des Metallüberzugs 16 reflektiert, so daß es längs des Weges / verläuft. Da alle diese Vorderflächen optisch plan poliert sind, ist der Reflexionswinkel stets gleich dem Einfallswinkel und es findet keine Entpolarisation statt. Es wird daher praktisch das ganze reflektierte Licht von der Polarisationsplatte 21 abgefangen, nachdem es die Viertelwellenlängenschicht 22 durchsetzt hat. Wenn man den dünnen Metallüberzug 16 fortläßt, wird dasjenige Licht, welches vorher den Weg / durchläuft, einfach in das Innere der Röhre 15 eintreten, d. h. auf dem in Fig. 2 mit D bezeichneten Weg in das Röhreninnere eintreten. Obwohl somit durch den Metallüberzug 16 die Gesamtreflexion erhöht wird, tritt keine Bildverschlechterung auf, da das ganze zusätzlich reflektierte Licht im Filter 18 abgefangen wird.

Das in der Leuchtstoffschicht 12 durch den Elektronenaufprall erzeugte Licht ist natürlich unpolarisiert und wird unmittelbar sowie durch Reflexion an dem Metallüberzug 16 längs des Weges K zum Beschauer gelangen. Obwohl das Filter 18 einen Teil dieses Lichtes absorbiert, fängt es dieses unmittelbar und dieses an 16 reflektierte Leuchtschirmlicht keinesweges vollständig ab, sondern es

ίο tritt vielmehr ein beträchtlicher Teil dieses Lichtes als linear polarisiertes Licht L auf.

Obwohl das Polarisationsfilter 18 die Intensität des Lichtes L, welches den Beschauer erreicht, erheblich gegenüber der Lichtmenge auf dem Wege K verkleinert, wird dieser Lichtverlust weitgehend durch den Lichtgewinn im Leuchtschirm wegen der Reflexion an dem dünnen Metallüberzug 16 kompensiert. Insgesamt wird daher durch die beschriebene Kombination jede Art von Reflexionseffekt unter nur geringer Einbuße an Bildhelligkeit vermieden. Wegen der an sich großen Helligkeit von transparenten kornlosen Leuchtschirmen und wegen der fast vollständigen Vermeidung von Lichthöfen ist das sichtbare Lumineszenzbild für Fernsehzwecke mehr als hell genug und zeigt einen besseren Bildkontrast als die gewöhnlichen körnigen Leuchtschirme.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kathodenstrahlröhre mit einem Leuchtschirm, insbesondere Bildwiedergaberöhre für Fernsehzwecke, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Verwendung eines kornlosen, transparenten Leuchtschirms (12) mit einer glatten, das Licht spiegelnd reflektierenden Oberfläche und eines zwischen dieser Leuchtschirmschicht und dem Beschauer liegenden Polarisationsfilters (18).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (12) auf einer einseitig oder beiderseitig optisch planen Glasscheibe (10) angebracht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (12) auf der von den Kathodenstrahlen beaufschlagten Seite optisch plan poliert ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (12) auf der von den Kathodenstrahlen beaufschlagten Seite einen Metallüberzug trägt, der für Kathodenstrahlen durchlässig ist, aber das auf seine dem Leuchtschirm zugekehrte Seite auffallende Licht reflektiert.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter auf der die Leuchtschirmschicht (12) tragenden Glasplatte (10) angebracht ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter unter einem Winkel von 2 bis 5° gegen die Vertikalebene geneigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 494 992;
»Funkschau«, Bd. 24, Heft 18, 1952, S. 364;
Angerer: »Technische Kunstgriffe bei physikalischen Untersuchungen«, 4. Aufl., 1939, S. 179, 180.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© «09 837/365 2.57