DE2928702C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre mit einer Widerstandsschicht, die auf einem Substrat ausgebildet und mit einer Glasschicht beschichtet ist und als Spannungsteiler dient.

Bei einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre wird Hochspannung von etwa 25-30 KVB an die letzte Beschleunigungselektrode einer Elektronenkanoneneinheit und einen Bildschirm über einen Anodenknopf angelegt, der an dem Trichterteil einer Bildröhre befestigt ist. Gleichzeitig wird eine Spannung von 0-5 kV an eine Fokussierelektrode angelegt, die eine fokussierende Elektronenlinse bildet, die nahe der letzten Beschleunigungselektrode angeordnet ist, und zwar über einen Anschluß-Stift, der an dem Ende des Halsteils der Bildröhre vorgesehen ist.

Um einen kleinen Strahlfleck auf dem Bildschirm zu erreichen, was ein genaueres und deutlicheres Bild zur Folge hat, ist es erwünscht, die Aberration der Fokussierlinse so weit wie möglich zu verringern. Um die Aberration der Fokussierlinse zu verringern, ist es notwendig, den Spannungsgradienten zwischen den Elektroden abzuschwächen. Um dies zu erreichen, gibt es verschiedene Vorgehensweisen, wie das Vergrößern des Abstandes zwischen den Elektroden, das Anlegen nahe beieinanderliegender Spannungen an die Elektroden und eine Kombination davon.

Beim Anlegen einer ähnlichen Spannung an die Elektroden ist es notwendig, eine Hochspannung von über 10 kV an die Fokussierelektrode anzulegen, die der letzten Beschleunigungselektrode am nächsten ist. Eine derartige Hochspannung kann nicht über einen Anschluß-Stift angelegt werden, der an dem Ende des Halsteils der Bildröhre vorgesehen ist, da dort eine elektrische Entladung d. h., ein Funken zwischen dem Anschluß-Stift und den anderen Anschluß-Stiften auftritt, die Spannung an andere Elektroden der Elektronenkanoneneinheit, beispielsweise Heizern, anlegen. Sie kann dann über einen weiteren Knopf angelegt werden, der an dem Trichterteil vorgesehen ist, was jedoch einen komplizierten Aufbau und eine wesentliche Kostenerhöhung zur Folge hat.

Im Fall einer weit verbreiteten Bildröhre der Anmeldering, die unter der Handelsbezeichnung "Trinitron" bekannt ist, werden drei Elektronenstrahlen durch eine einzige Elektronenlinse fokussiert, wobei jeder Strahl durch die Mitte einer einzigen Elektronenlinse großen Durchmessers hindurchgeht. Die fokussierten drei Elektronenstrahlen werden so zum Aufprall auf der gleichen Stelle eines mit Öffnungen versehenen Gitters, das vor dem Bildlschirm angeordnet ist, mittels 4 Konvergenzelektroden abgelenkt, die am Oberende der Elektronenkanoneneinheit vorgesehen sind, wodurch drei Durchtritte zwischen ihnen für jeden der Elektronenstrahlen gebildet ist. An die beiden inneren Elektroden der Konvergenzelektroden ist ein dem Anodenpotential gleiches Potential angelegt. An die beiden Außenelektroden der Konvergenzelektroden ist eine niedrigere Spannung als die Anodenspannung von etwa 0,4-1,5 kV angelegt, so daß die Elektronenstrahlen die durch die Konvergenzelektroden hindurchtreten, zur Seite des Mittelstrahls abgelenkt werden.

Früher wurden die Spannungen über einen weiteren Knopf angelegt, der an dem Trichterteil vorgesehen ist, sowie über ein elektrisch abgeschirmtes Kabel, das an dem Knopf und den Außenelektroden angeschlossen ist.

Nun wird ein koaxialer Anodenkopf verwendet, der zwei zylindrische, elektrisch voneinander isolierte Elektroden besitzt, um eine Anodenspannung über eine Außenelektrode des Anodenknopfs und die Konvergenzspannung über eine Innenelektrode des Anodenknopfs anzulegen, sowie ein elektrisch abgeschirmtes Kabel, das die Innenelektrode und die Konvergenzelektroden verbindet. Durch den obigen koaxialen Anodenknopf ist es nicht notwendig, zwei Knöpfe an dem Trichterteil der Bildröhre vorzusehen, es bleibt jedoch weiter lästig, die Innenelektrode des Anodenknopfes und die äußeren Konvergenzelektroden mittels des elektrisch abgeschirmten Kabels zu verbinden.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen, bekannten Bildröhre der Anmelderin ist z. B. aus der DE-OS 25 53 625 eine solche Bildröhre bekannt, deren Elektronenkanone ebenfalls mehrere Elektroden hat, die längs der Achse des Halsteils der Röhre ausgerichtet sind und dem Beschleunigen und Fokussieren des Elektronenstrahls dienen. Die Elektronenkanone umfaßt einen elektrischen Widerstand in der Form eines Widerstandspfades, der auf einem elektrisch isolierenden Substrat ausgebildet ist. Dieses Substrat ist längs der mehreren Elektroden befestigt und in dem Halsteil der Röhre eingeschmolzen. Dieser Widerstand hat End- und Zwischenanzapfungen. Zwischen den Endanzapfungen wird die gleiche elektrische Spannung angelegt, wie sie für die Röhre vorgesehen ist. Die eine Endanzapfung ist dabei mit einem Anschlußstift des Röhrensockels verbunden. Zwischen den Anschlußstiften des Röhrensockels liegen nur relativ niedrige Spannungen, vergleichsweise zur Bildschirmspannung, die an einem besonderen Anschluß des trichterförmigen Teils der Bildröhre angelegt ist.

Zur Herstellung von Widerstandselementen ist aus der DE-OS  14 65 394 bekannt, ein Gemisch aus Rutheniumoxid und Glas auf isolierendem Substrat zu verwenden. Aus einer wiederum anderen Druckschrift US-PS 36 77 815 ist es bekannt, eine Schicht aus reinem Rutheniumoxid als Widerstandsschicht auf einem Substrat zu verwenden. Diese Schicht ist mit einer weiteren Schicht aus Siliziumdioxid überzogen, das bei einer Temperatur von 400°C bis 1200°C z. B. dann an Luft gesintert ist, wenn für das Rutheniumoxid von einer davon verschiedenen Rutheniumverbindung oder Rutheniummetall ausgegangen worden ist. Diese Rutheniumoxid-Elektrode ist bestimmt als korrosionsfeste Anode für die Elektrolyse von Salzwasser.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv vereinfachten Aufbau für eine Elektronenkanone mit einer Widerstandsschicht für die Potentialverteilungen für die einzelnen Elektroden anzugeben.

Diese Aufgabe löst die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 und weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die die eigentliche Elektronenkanone betreffenden Merkmale und eine Widerstandsschicht schlechthin gehen aus der genannten DE-OS 25 53 625 hervor. Aus der zweiten Druckschrift DE-OS 14 65 394 ist das Gemisch aus Rutheniumoxid und Glas auf isolierendem Substrat als Widerstandselement schlechthin bekannt gewesen.

Mit der vorliegenden Erfindung ist insgesamt eine technisch verbesserte Elektronenkanone erzielt. Das bei der Erfindung vorgesehene Widerstandselement ist beispielsweise als Zick-Zack-Muster ausgebildet. Dieses Widerstandselement hat als Überzug zumindest eine Glasschicht, die Aluminiumoxid in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise bis 25 Gew.-% enthält. Es ist dies ein Aluminiumoxidgehalt, der für technische Gläser ungewöhnlich hoch, jedoch für die Erfindung wesentlich ist. Mit dem erfindungsgemäßen Widerstand mit dieser Glasgemischschicht läßt sich die Gefahr von Spannungsdurchbrüchen wesentlich verringern, wobei die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrates und des Glasgemisches angenähert gleich groß ausgewählt sind.

Es wird die elektrische Gesamtspannung an dieses Widerstandselement angelegt und es liegen an dessen Zwischenanzapfungen die passenden Zwischenpotentiale an. Das Material ist aus Rutheniumdioxid und Glasfritte zusammengesetzt.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch eine Elektronenkanoneneinheit, ausgeführt gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Verbindung zwischen den Elektroden und dem Widerstand,

Fig. 3 schematisch einen Querschnitt zur Darstellung der Elektronenkanoneneinheit gemäß der Erfindung, die in einem Halsteil der Kathodenstrahlröhre dicht angebracht oder verschmolzen ist,

Fig. 4 eine Darstellung der charakteristischen Beziehung zwischen Gasverdampfung und Temperatur eines bei der erfindungsgemäßen Elektronenkanone verwendeten Widerstands gemäß der Erfindung und einer herkömmlichen Ausführung,

Fig. 5A, 5B in Aufsicht und im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Widerstandspfades,

Fig. 6 eine Darstellung der charakteristischen Beziehung zwischen der Dicke der überziehenden Glasschicht und der Änderung des Widerstandes,

Fig. 7 eine grafische Darstellung der charakteristischen Beziehung zwischen der Gasverdampfung und der Temperatur der Elektrode gemäß der Erfindung und einer herkömmlichen Ausführung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, wobei eine Elektronenkanoneneinheit mit einer Einpotential-Elektronenlinse für eine "Trinitron"- Bildröhre vorgesehen ist.

Wie sich aus den Fig. 1 bis 3 ergibt, ist eine Elektronenkanone 1 (vgl. Fig. 3) innen im Halsteil der Röhre befestigt. Die Elektronenkanone 1 enthält drei Kathoden K_R, K_G und K_B die in einer horizontalen Ebene ausgerichtet sind. Die drei Kathoden K_R, K_G und K_B sind hinter einem Steuergitter G₁ angeordnet, an das sich seinerseits Vorfokussiergitter G₂ und G₃ anschließen. Anschließend ist die Hauptfokussierlinse vorgesehen, die durch ein Gitter G₄ gebildet ist. Die Gitter G₃, G₄ und G₅ sind Beschleunigungsgitter. Danach sind Konvergenzelektroden 8, 9 und 11, 12 vorgesehen. Beim Weg zum Bildschirm tritt der Elektronenstrahl von der Kathode K_R durch deren zugeordnete Öffnung im Gitter G₁ bzw. G₂, dann durch die Gitter G₃, G₄ und G₅ und schließlich zwischen die Plattenelektroden 9 und 12 hindurch. Der Elektronenstrahl von der Kathode K_G tritt gerade durch die Elektronenkanone 1 hindurch und zwischen den Konvergenzplatten 8 und 9 wieder aus, bevor es das mit Öffnungen versehene Gitter AG erreicht. Der Elektronenstrahl von der Kathode K_B tritt durch deren zugeordnete Öffnungen im Gitter G₁ und Gitter G₂, dann durch die Gitter G₃, G₄ und G₅ und schließlich durch die Konvergenzelektroden 8 und 11 hindurch, bevor es das Öffnungen aufweisende Gitter AG erreicht.

Ein leitfähiger Graphitüberzug ist über der Innenfläche des Trichterteils der Bildröhre ausgebildet, wobei sich dieser Überzug auch über die Innenfläche des Halsteils der Röhre bis zurück in den Bereich der Konvergenzelektroden 8, 9, 11, 12 erstreckt. Anschluß-Stifte 4 sind am Ende des Röhrenfußes 2 ausgebildet.

Fig. 1 zeigt eine Elektronenkanoneneinheit gemäß der Erfindung, die in dem Halsteil der Bildröhre abgedichtet befestigt bzw. eingeschmolzen ist, und Fig. 2 zeigt ein Anschlußdiagramm zwischen den Elektroden der Elektronenkanoneneinheit und einem Widerstand 15. Weiter ist ein Röhrenfuß 2 aus Glas vorgesehen, wobei ein Evakuierrohr 3 einstückig mit dem Röhrenfuß 2 ausgebildet ist und wobei Anschluß-Stifte 4 an dem Röhrenfuß 2 befestigt sind. Die Anschluß-Stifte 4 sind mit verschiedenen Elektroden, beispielsweise Heizern der Kathoden der Bildröhre verbunden. Weiter sind auch Elektroden bzw. Gitter G₁, G₂, G₃, G₄, G₅ vorgesehen, die koaxial angeordnet sind, deren jedes zylindrisch ausgebildet ist und die einstückig durch ein Paar von Traggliedern 5, 6 aus gebördeltem Glas getragen sind. Konvergenzelektroden 8, 9 sind an einem Flanschabschnitt 10 des 5. Gitters G₅ angebracht und Konvergenzelektroden 11, 12 sind von den Traggliedern 5, 6 aus gebördeltem Glas über ein Tragteil 13 getragen. Ein Verbindungsstück 14 ist ebenfalls einstückig mit dem Flanschteil 10 vorgesehen. Wie das erläutert werden wird, sind die Verbindungsstücke 14 in Berührung mit der Graphitschicht 24 an der Innenwand des Trichterteils der Bildröhre über die eine gewünschte Hochspannung E_b, die die gleiche Spannung ist, die an dem Bildschirm anliegt, d. h., die Anodenspannung, an das 5. Gitter G₅ anlegbar ist. Weiter ist ein Widerstand 15 längs der Gitter G₁ bis G₅ vorgesehen, der an einem Ende durch ein Metall-Tragglied 16 und am anderen Ende durch eine Leitung 22 getragen ist. Der Widerstand 15 ist mittels eines gedruckten Widerstandspfades 17 auf einer Fläche eines Substrats aus einem Isolierstoff, beispielsweise einem Keramiksubstrat gebildet. Der gedruckte Widerstandspfad 17 ist mit einer Glasschicht überzogen. Der Widerstand 15 ist beispielsweise 10 mm breit, 50 mm lang und 1,5 mm dick. Ein Rand des Widerstandspfads 17 und das 5. Gitter G₅ sind elektrisch durch das Tragglied 16 miteinander verbunden, wobei das 5. Gitter G₅ und das 3. Gitter G₃ elektrisch durch eine Leitung 19 miteinander verbunden sind. Eine vorgegebene Stelle b, die um einen vorgegebenen Längenabstand von einem Ende des Widerstandspfads 17 beabstandet ist, und das 4. Gitter G₄ sind durch eine Leitung 20 elektrisch miteinander verbunden, und eine andere Stelle a, die um einen vorgegebenen Längenabstand von einem Ende des Widerstandspfades 17 beabstandet ist, ist elektrisch mit den Konvergenzelektroden 11 und 12 mittels einer Leitung 21 verbunden. Das andere Ende des Widerstandspfades 17 ist elektrisch mit einem Anschluß-Stift 4a über eine Leitung 22 verbunden. Die Konvergenzelektroden 11 und 12 sind elektrisch miteinander verbunden.

Die wie oben ausgebildete Elektronenkanoneneinheit ist in einen Halsteil 23 der Bildröhre eingeschmolzen, wie das in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ist die Graphitschicht 24 an der Innenwand des Halsteils 23 und des (nicht dargestellten) Trichterteils der Bildröhre vorgesehen, das Verbindungsglied 14 in Kontakt mit der Graphitschicht steht. Die Graphitschicht 24 ist elektrisch mit einem Knopf verbunden, der an dem Trichterteil der Bildröhre vorgesehen ist, über den eine Hochspannung von beispielsweise 30 kV von außerhalb der Bildröhre zuführbar ist. Bei dem obigen Aufbau wird die der Graphitschicht 24 zugeführte Hochspannung an die Konvergenzelektroden 8, 9 und das 5. Gitter G₅ über das Verbindungsglied 14 angelegt, wobei die gleiche Spannung an das 3. Gitter G₃ über die Verbindungsleitung 19 und an ein Ende des Widerstandspfades 17 über das Tragglied 16 angelegt ist. Daher sind die Konvergenzelektroden 8, 9 und Gitter G₃ und G₅ an das gleiche Potential angelegt. Die von dem Anodenknopf zugeführte Hochspannung ist auch an den Bildschirm angelegt.

Von der an das Ende des Widerstandspfades 17 angelegten Hochspannung wird an der Zwischenanzapfung an der Stelle a eine aufgrund des Widerstandspfades zwischen dem Hochspannungs-Ende und der Zwischenanzapfung an der Stelle a, reduzierte Spannung abgegriffen und über die Leitung 21 an die Konvergenzelektroden 11, 12 angelegt. An dem Zwischenanschluß an der Stelle b wird ebenfalls eine niedrigere Spannung als die Anodenspannung abgegriffen und an das 4 Gitter G₄ über die Leitung 20 angelegt. Es sind Klauen an den Leitungen 21 und 20 vorgesehen, die an den Zwischenanzapfungen anbringbar sind. Daher ist das an die Konvergenzelektroden 11 und 12 angelegte Potential etwas niedriger, als das an die Konvergenzelektroden 8 und 9 angelegte Potential, beispielsweise 29 kV, und ist das Potential am 4. Gitter G₄ noch niedriger als dieses oder etwa 12 kV. Das andere Ende des Widerstandspfads 17 ist elektrisch mit dem in dem Röhrenfuß 2 befestigten AnschlußStift 4a über die Leitung 22 verbunden. Der Anschluß-Stift 4a ist mit Massepotential über einen veränderbaren Widerstand 25 verbunden. Der veränderbare Widerstand 25 ist vorgesehen, um eine Feineinstellung des an die Konvergenzelektroden 11 und 12 und das 4. Gitter G₄ angelegten Potentials zu erreichen. Das 1. Gitter G₁ und das 2. Gitter G₂ sind mit einer vorgegebenen Spannung über Anschluß-Stifte 4 von außerhalb der Bildröhre versorgt. Ein Strom für einen Heizer der Kathode ist ebenfalls über vorgegebene Anschluß-Stifte zugeführt. Auf diese Weise ist jede der Elektroden mit einer gewünschten Spannung versorgt, die von einer Zwischenanzapfung des Widerstands 15 abgeleitet ist.

Bei dem obigen Beispiel werden sowohl die Konvergenzspannung als auch die Fokussierspannung durch Teilen der Anodenspannung unter Verwendung des Widerstands 15 erhalten. Selbstverständlich ist es möglich, lediglich die Konvergenzspannung oder die Fokussierspannung zu erhalten. In dem Fall, in dem lediglich die Konvergenzspannung durch Teilen der Anodenspannung erhalten wird, kann eine niedrige Konvergenzspannung von 0-5 kV über den Anschluß-Stift 4.

Bei einer anderen Bildröhre als der "Trinitron"-Bildröhre wird lediglich die Fokussierspannung durch Unterteilen der Anodenspannung erhalten. Gemäß dem obigen Aufbau genügt es, lediglich einen einzigen Anodenknopf ohne irgendeinen besonderen Aufbau vorzusehen, wie einen Koaxialknopf oder dergleichen. Weiter ist ein Kabel, das den Anodenknopf und die Konvergenzelektroden miteinander verbindet, nicht mehr notwendig, weshalb die Anordnung vereinfacht ist.

Der Widerstand 15 ist mit einer dicken Schicht eines Widerstandswerkstoffs 17 und Elektroden 30a bis 30d auf einem isolierenden Substrat 15 ausgebildet. Es sind einige Bedingungen für den Widerstandswerkstoff erforderlich, damit er für den Widerstand zum Einbau in eine Kathodenstrahlröhre verwendbar ist. Zum Ersten darf sich die Temperaturcharakteristik bei hohen Temperaturen nicht ändern. Zum zweiten darf er nicht verdampfen. Zum Dritten sollte er einer Kathodenzerstäubungs-Reaktion wiederstehen. Zum Vierten sollten nur kleine Widerstandsschwankungen auftreten.

Insbesondere bei dem Herstellverfahren zum Herstellen einer Kathodenstrahlröhre wird beispielsweise ein Klopf-Verfahrensschritt durchgeführt, wobei es sehr unerwünscht ist, wenn der Widerstandswerkstoff bei der Temperatur dieser Klopf-Verfahrensschrittes verdampfen kann. Im allgemeinen ist eine Verringerung des Vakuums einer der Faktoren, die die Lebensdauer eines Vakuumgerätes wie einer Kathodenstrahlröhre bestimmen.

Daher muß, da die Verdampfung von innerhalb eines Vakuumgerätes verwendeten Werkstoffen für ein solches Gerät sehr schädlich sind, die Wahl der Werkstoffe und die Vorbehandlungen sehr sorgfältig untersucht werden.

Nach dem Zusammenbau der Elektronenkanone wird während des Klopf-Verfahrensschrittes eine Hochspannung entsprechend dem Zweifachen der Nennspannung, beispielsweise 50-60 kV, zwischen der Konvergenzelektrode und dem Anschluß-Stift angelegt, um eine Entladung zwischen den Gitterelektroden mit den Gittern G₁ bis G₅ zu erreichen, wodurch feine Werkstoffabfälle, die an den rauhen Schnittkanten der zylindrischen Gitterelektroden auftreten, entfernbar sind. Da die Hochspannung auch an den Widerstand 17 angelegt wird, wird Wärme in dem Widerstand 17 auf der Grundlage von I² · R erzeugt, nämlich dem Produkt aus dem Widerstandswert R und dem hindurchfließenden Strom I. Folglich ist es notwendig zu verhindern, daß sich der Widerstandswert R des Widerstands 17 ändert und daß der Widerstandswerkstoff aufgrund der gemäß dem Joulschen Gesetz erzeugten Wärme verdampft.

Der Widerstandswert R ist auf zwischen 300-100 MΩ festgelegt, jedoch sollte die Widerstandsschwankung so klein wie möglich sein. Wie in Fig. 2 dargestellt, beträgt der Widerstandswert des Widerstandspfad 17 R₁ zwischen den Elektroden 30a und der Stelle a und R₂ zwischen der Stelle a und der Elektrode 30d. Der Betrag von R₁/(R₁+R₂) muß innerhalb +0,3% des vorgegebenen Wertes liegen, um den Widerstandswert zu stabilisieren.

Ein weiteres ernsthaftes Problem ist die Oberflächenentladung, die durch das elektrische Hochspannungsfeld während des Klopf-Verfahrensschrittes erzeugt wird, wodurch eine Kathodenzerstäubungs-Reaktion längs des Musters bzw. Verlaufes des Widerstandspfades 17 ausgelöst wird. Der Widerstandswert R ändert sich und der zerstäubte Werkstoff ist aufgrund der Zerstäubung schädlich für die Elektronenkanone. Daher sollte die Kathodenzerstäubungs-Reaktion verhindert werden.

Gemäß der Erfindung wird ein Rutheniumoxid-Glas als Werkstoff für den Widerstandspfad 17 verwendet. Ein solcher Werkstoff wird aus einer Mischung eines Bindemittels beispielsweise Borsilikatglas, Rutheniumoxid- Pulver mit Zusätzen wie Ti oder Al₂O₃, einem organischen Bindemittel wie Äthylzellulose und ein Lösungsmittel wie Butylcarbitolazetat hergestellt, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

Eine Paste oder Masse zum Herstellen des Widerstands wird durch Rühren der obigen Werkstoffe erhalten, wobei die Paste dann in Form eines Zick-Zack-Musters, wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, auf einem Keramiksubstrat 15 gedruckt wird, das eine Zusammensetzung von beispielsweise 90-97% Aluminiumoxid besitzt.

Das gedruckte Substrat wird dann im Temperaturbereich von 750°C-850°C während 40-60 min gebrannt und der Glasüberzug wird über dem Widerstandspfad und den Elektroden bzw. Anzapfungen aufgebracht. Bei der Paste aus Rutheniumoxid und Glas nimmt mit steigendem Gewichtsverhältnis von RuO₂/Glas der Oberflächenwiderstand ab. Mit zunehmender Korngröße von Rutheniumoxid nimmt der Oberflächenwiderstand zu.

Vorteilhafterweise ist das Verhältnis von RuO₂/Glas zu etwa 20/80 gewählt.

Nach dem Brennen beträgt die Dicke des Widerstandspfad 17 10-15 µm. Selbst obwohl der hergestellte Widerstand unter hoher Temperatur und hohem Druck in dem Klopf- Verfahrensschritt behandelt wird, ist die Schwankung oder Änderung des Widerstandes kleiner als 10% und tritt nahezu keine Verdampfung auf. Darüber hinaus kann, da Rutheniumoxid einen kleinen Zerstäubungskoeffizienten besitzt, eine Beschädigung der Elektronenkanone durch zerstäubten Werkstoff gegenüber herkömmlichen Systemen verringert werden.

Die Anzapfungen oder Elektroden 30a bis 30d können in folgender Weise hergestellt werden.

Im allgemeinen wird üblicherweise Ag oder Ag-Pd als Elektrodenwerkstoff für Widerstandselemente dieser Art verwendet und aus einer dickeren Schicht gebildet. Wenn das Widerstandselement innerhalb eines Vakuumgerätes wie einer Kathodenstrahlröhre eingebaut wird, sind auch die vorstehend genannten vier Bedingungen sowohl auf die Elektroden als auch auf den Widerstandspfad 17 anwendbar.

Das ernsteste Problem ist die Verdampfung vom Elektrodenwerkstoff und eine Zerstäubungs-Reaktion des Elektrodenwerkstoffs bei der hohen Temperatur und dem hohen elektrischen Feld, das während des Klopf-Verfahrensschrittes angelegt ist. Versuche während des Stoßens bzw. Klopfens bei dem Widerstandselement, das Elektroden aus Ag oder Ag-Pd besitzt mit dem Widerstandspfad 17 dazwischen, der aus RuO₂- Glas gebildet ist, die jeweils auf dem Aluminiumoxid-Substrat ausgebildet sind, ergaben eine höhere Verdampfung von den Elektroden, als im Fall von Elektroden aus RuO₂-Glas, wobei sich die Bogenentladung leicht an der Oberfläche der Elektroden während des Stoß-Verfahrensschrittes konzentriert. Versuchsergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt.

Vorteilhafterweise sind die Elektroden aus dem gleichen Werkstoff wie der Widerstandspfad 17, beispielsweise aus RuO₂-Glas hergestellt. Auch ein Werkstoff mit einem hohen Verhältnis von RuO₂-Glas und einem niedrigeren Flächenwiderstand als diejenigen für den Widerstandspfad 17 ist für die Elektroden verwendbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5a und 5b sind ein Widerstandspfad 17 und Elektroden 30a bis 30d auf einem Substrat 15 ausgebildet, wobei eine Glasschicht 32 deren gesamte Oberfläche überzieht. Eine solche Überzugs- Glasschicht 32 verhindert, daß die Elektroden 30a bis 30d und der Widerstandspfad 17 bei den hohen Temperaturen verdampfen und daß der Widerstandswert bzw. der spezifische Widerstand aufgrund der Zerstäubungs- Reaktion geändert wird.

Eine Masse oder Paste, die Borsilikatbleiglas und 10-40 Gew.-% gekörntes Al₂O₃-Pulver enthält, wird für die Glasschicht 32 verwendet. Das Verhältnis von Borsilikatbleiglas zu Aluminiumoxid (Glas/Al₂O₃) ist beispielsweise gewählt zu 90/10, 80/20 oder 75/25, kann jedoch auch Verhältnisse zwischen diesen Werten besitzen.

Die Mischung aus Borsilikatbleiglas und Aluminiumoxid mit dem vorgegebenen Mischverhältnis und 10-20% organisches Bindemittel und Lösungsmittel werden auf dem Widerstandselement mittels Film- oder Schablonendruck geschichtet. In diesem Fall werden, um die Schicht dick zu machen, eine doppelte oder dreifache Lage mittels Drucken hergestellt, wobei eine Schablone mit Maschenweite 50-100 (einer Dicke von 200-300 µm) verwendet wird. Eine Glasschicht 32 mit 200-400 µm Dicke wird durch Brennen im Temperaturbereich von 550-650°C während 20-30 min erhalten.

Der Sinn des Einmischens von Al₂O₃-Pulver in den Glaswekrstoff liegt darin, daß die mechanische Festigkeit der Glasschicht 32 verbessert wird. Wenn die Glasschicht 32 dick wird, unterliegt sie im allgemeinen Rissen oder Sprüngen aufgrund von unwesentlichen oder nebensächlichen Kräften. Die Zumischung von Al₂O₃ in den Glaswerkstoff verhindert jedoch, daß die Glasschicht reißen kann. Darüber hinaus ist es möglich, den Dehnungskoeffizienten der Glasschicht 32 an den des Aluminiumoxid-Substrats 15 anzupassen. Die Änderung oder Schwankung des Widerstandes, der mit Al₂O₃ enthaltendem Glas überzogen ist, ist nach dem Stoß- oder Klopf-Verfahrensschritt in Fig. 8 dargestellt. Eine Glaspaste, die Al₂O₃ enthält, wird verwendet und das Mischungsverhältnis von Al₂O₃ zu Glas wird verändert, und zwar, zwischen 0% Al₂O₃ gemäß der oberen Kurve, 20% Al₂O₃ gemäß der mittleren Kurve und 10% Al₂O₃ gemäß der unteren Kurve. Der Widerstandspfad 17 bzw. das Widerstandselement ist mit der Glasschicht 32 überzogen, wobei die Dicke der Glasschicht wie dargestellt verändert wird.

Die Elektronenkanone gemäß der Erfindung wird mittels Stoßen bzw. Klopfens hergestellt. Die Veränderung des Widerstandswertes nach dem Stoß- bzw. Klopf-Verfahrensschritt wird mittels dem veränderbaren Widerstand 25 gemäß Fig. 2 eingestellt, wobei der eingestellte Widerstandswert des variablen Widerstandes 25 an der Ordinate in Fig. 6 wiedergegeben ist. Gemäß Fig. 6 ist, wenn die Dicke der Glasschicht 32, die 10-20 Gew.-% Al₂O₃ enthält, in dem Bereich zwischen 200 und 400 µm gewählt wird, die Änderung des Widerstandswertes sehr klein, da die Kurve ziemlich flach ist und niedriger liegt, als bei den anderen dargestellten Ausführungsformen. Andererseits kann dann, wenn die Glasschicht 32 keinerlei Al₂O₃ enthält, die Dicke der Glasschicht 32 nicht über 80-100 µm betragen, wegen der mechanischen Festigkeit und der Stabilität des Widerstandswertes. Im Fall einer Dicke der Glasschicht 32 ohne Al₂O₃ unter 80-100 µm ist die Änderung oder Schwankung des Widerstandswertes so groß aufgrund des Zerstäubungs-Prozesses und der Hochtemperaturbehandlung, daß Glas mit einer solchen Zusammensetzung praktisch nicht verwendet werden kann.

Darüber hinaus wird, wenn die Glasschicht 32 über 40 Gew.-% Al₂O₃ enthält, diese porös, weshalb sie den Widerstandspfad 17 und die Elektroden 30a bis 30d nicht vor dem Einfluß der Zerstäubungs-Reaktion und der Bogenentladung-Konzentration schützen kann.

Fig. 7 zeigt in einer Strichlinienkurve die Verhältnisse bei einem Widerstandselement mit Elektroden aus Ag und ohne Glasschicht-Überzug und einer Vollinienkurve für einen Widerstand mit aus RuO₂ bestehenden Elektroden. Die Darstellung gibt die Menge an verdampfendem O₂-Gas von dem Elektrodenmaterial bei verschiedenen Temperaturen wieder. Die Menge an verdampfendem O₂-Gas ist durch den Ionisationsstrom längs der Ordinate in Fig. 9 wiedergegeben, der sich durch Umsetzung der O₂-Gas-Verdampfungsgeschwindigkeit mittels Massenspektrometer-Analyse ergibt. Gemäß der Erfindung kann ein Widerstandselement mit einer dicken Schicht mit hochgenauem Widerstandswert erhalten werden, dessen elektrische Eigenschaften bei hohen Temperaturen und hohen Drücken stabil sind, was bei dem Herstellungsverfahren für Kathodenstrahlröhren erforderlich ist.

Claims (10)

1. Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre, die einen evakuierten Kolben mit einem Trichterteil, einem Halsteil und einem Bildschirmteil aufweist, umfassend folgende Merkmale:

• - eine Vielzahl von Elektroden (G1 bis G5) dient zur Fokussierung und Beschleunigung eines von einer Kathode erzeugten Elektronenstrahls;
• - die Elektroden (G1 bis G5) sind längs der Achse des Halsteiles ausgerichtet;
• - ein Widerstand ist aus einem isolierenden Substrat (15) und einem darauf befindlichen Widerstandspfad (17) gebildet;
• - das Substrat (15) ist längs der Vielzahl von Elektroden (G1 bis G5) angeordnet und in dem Halsteil abgedichtet;
• - der Widerstandspfad (17) weist eine Endanzapfung (30a), eine weitere Endanzapfung (30d) und zumindest eine Zwischenanzapfung (30b, 30c) zwischen den Endanzapfungen (30a, 30d) auf;
• - der genannten einen Endanzapfung (30a) wird dieselbe Spannung zugeführt, wie sie beim Betrieb der Kathodenstrahlröhre an dem Bildschirmteil anliegt;
• - die genannte andere Endanzapfung (30d) ist mit einem Anschlußstift (4a) verbunden, der an einem Ende des Halsteiles vorgesehen ist und der für die Zuführung einer Spannung dient, welche niedrig genug ist, um eine elektrische Entladung zwischen den Elektroden und dem betreffenden Anschlußstift (4a) zu verhindern;
• - eine Betriebsspannung für die Elektroden (G₁ bis G₅) wird durch Spannungsteilung zwischen den beiden Endanzapfungen (30a, 30d) von der zumindest einen Zwischenanzapfung (30b, 30c) erhalten;
• - der Widerstandspfad (17) umfaßt ein Gemisch aus Rutheniumoxid und Glas;
• - das Substrat (15) und der Widerstandspfad (17) sind mit zumindest einer Glasschicht (32) überzogen, die Aluminiumoxid in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-% enthält.

2. Elektronenkanone nach Anspruch 1, bei der der Gewichtsprozentsatz 10 bis 25% beträgt.

3. Elektronenkanone nach Anspruch 1 oder 2, bei der auch die End-Zwischenzapfungen (30a, 30b, 30c, 30d) eine Mischung aus Rutheniumoxid und Glas enthalten.

4. Elektronenkanone nach Anspruch 3, bei der der Flächenwiderstand dieser Anzapfungen (30a, 30b, 30c, 30d) niedriger ist, als der des Widerstandspfad (17).

5. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Glasschicht (32) Borsilikatglas als Anteil enthält.

6. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Widerstandspfad (17) die Anzapfungen (30a bis 30d) zumindest teilweise überlagert.

7. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der bei den Anzapfungen (31a bis 31f) das Verhältnis von Rutheniumoxid zu Glas höher ist als beim Widerstandspfad (17).

8. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Dicke der Glasschicht (32) zwischen 200 und 400 µm beträgt.

9. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Wärmedehnungskoeffizient der Glasschicht (32) im wesentlichen gleich dem des isolierenden Substrats (15) ist.

10. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das islolierende Substrat (15) aus Aluminiumoxid besteht.