Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung:
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Diese Erfindung bezieht sich auf eine
Kathodenstrahlröhre und ein Verfahren zur Herstellung einer
Kathodenstrahlröhre und insbesondere auf eine
Kathodenstrahlröhre (im Folgenden als "CRT" bezeichnet), die
eine zweilagige durchsichtige Schicht aufweist, die
antireflektions, antistatische und elektromagnetische
Wellen abfangende Eigenschaften auf der äußeren
Oberfläche des Schirmträgers besitzt und auf ein
Verfahren zur Herstellung einer derartigen CRT.
Beschreibung des Standes der Technik:
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Aufgrund ihres Arbeitsprinzips ist es für eine CRT
notwendig, an ihren Phosphorschirm eine hohe
Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl von
20[kV] oder mehr anzulegen. Bei der kürzlichen
Vergrößerung der Luminanz und Auflösung von CRT's wurde
diese Spannung erhöht. Beispielsweise ist die
Spannung, die an eine CRT für ein Farbfernsehgerät
angelegt wird, bis zu 30[kVJ oder höher. Selbst bei einer
CRT für einen Bildschirm beträgt die an diesen
angelegte Spannung 25[kV] oder darüber. Dieses hohe
Spannungsniveau führt zu einem Problem, indem die
elektrische Ladung auf der äußeren Oberfläche des
Schirmträgers der CRT, wenn die Spannungsquelle für das
verbundene Gerät AN/AUS geschaltet wird, ein
Entladephänomen
verursacht, wenn der Betrachter sich dem
Schirmträger nähert, wobei dieses Phänomen den
Betrachter unangenehme Empfindungen erfahren läßt oder
in manchen Fällen sogar einen Schlag.
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Um ein derartiges Phänomen zu verhindern, werden
herkömmlich verschiedene Maßnahmen ergriffen.
Beispielsweise wird auf der Schirmträgeroberfläche eine
Beschichtung zur Verfügung gestellt, die einen
Oberflächenwiderstandswert von 10&sup9; Ω/ (im Folgenden
lediglich als "Ω" bezeichnet). Oder es wird eine
Glasscheibe mit leitenden Schichten mit einem
Oberflächenwiderstandswert von etwa 10&sup9; Ω auf die Oberfläche
des Schirmträgers geklebt mit Hilfe eines
UV(ultraviolett)-aushärtenden Kunststoffes, der im
wesentlichen denselben Brechungsindex wie diese Glasscheibe
besitzt und es wird ein Teil dieser leitenden Filme
durch ein metallisches Explosionsschutzband geerdet,
das um den Schirmträger gewickelt ist, wodurch es der
Ladung ermöglicht wird abzufließen.
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Figur 5 erläutert schematisch den antistatischen
Mechanismus einer antistatisch verarbeiteten CRT. Unter
Bezug auf Figur 5 wird ein leitender Film mit einer
unebenen Oberfläche oder eine Glasscheibe 2 mit einem
leitenden Film auf der Oberfläche eines
Schirmträgerbereiches 3 einer CRT 1 zur Verfügung gestellt und es
wird eine leitende Paste 8 in den Randbereichen des
leitenden Films oder der Glasscheibe 2 mit einem
leitenden Film angeordnet. Die CRT 1 ist mit einem
metallischen Explosionsschutzband 9 ausgestattet, an
welchem ein Befestigungsarm angeordnet ist. Eine
Erdleitung 11 ist mit diesem Befestigungsarm 10
verbunden. Der leitende Film oder die Glasscheibe 2 mit
einem leitenden Film ist mit der Erde 12 über die
leitende Masse 8, das metallische
Explosionsschutzband 9, den Befestigungsarm 10 und die Erdleitung 11
so verbunden, daß die Oberflächenladung der CRT
beständig mit der Erde 12 verbunden, d.h. geerdet ist.
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In Figur 5 bezeichnet die Ziffer 4 einen
Trichterbereich der CRT. Die CRT 1 besitzt einen
Hochspannungsknopf 5, der über einen Bleidraht 5a mit einer
Hochspannungsguelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Ein
Halsbereich 6 der CRT enthält eine Elektronenkanone
(nicht gezeigt), die über einen Bleidraht 6a mit
einer Treiberspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden
ist. Ein Ablenkjoch 7, das neben dem Halsbereich 6
angeordnet ist, ist über einen Bleidraht 7a mit einer
Ablenkspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
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Bei dieser, wie oben beschrieben, konstruierten CRT
wird ein Elektronenstrahl, der von der
Elektronenkanone emittiert wird, die in dem Halsbereich 6
angeordnet ist, elektromagnetisch durch das Ablenkjoch 7
abgelenkt und es wird eine Hochspannung durch den
Hochspannungsknopf 5 an die Phosphoroberfläche
angelegt, die auf der inneren Seite des
Schirmträgerbereiches 3 angeordnet ist, wodurch der
Elektronenstrahl beschleunigt wird, dessen Energie die
Phosphoroberfläche anregt und diese Licht emittieren
läßt, wodurch eine Lichtabgabe erhalten wird.
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Wie oben festgestellt, wird unter dem Einfluß der
Hochspannung, die an die Phosphoroberfläche auf der
inneren Seite des Schirmträgerbereiches angelegt ist,
eine elektrische Ladung auf der äußeren Oberfläche
des Schirmträgerbereiches 3 erzeugt, wenn die
Spannung AN/AUS geschaltet wird, so daß der Betrachter,
der sich dem Schirmträgerbereich 3 nähert, eine
unangenehme
Empfindung oder einen Schlag erfahren kann.
Weiterhin läßt diese elektrische Ladung feinen Staub
etc. in der Luft an der äußeren Oberfläche des
Schirmträgerbereiches 3 anhaften und die Oberfläche
auffallend schmutzig machen, wobei die Qualität der
Bilddarstellung beeinträchtigt wird.
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Um diese Probleme zu beseitigen, wurde
herkömmlicherweise eine leitende Beschichtung auf der äußeren
Oberfläche des Schirmträgerbereiches 3 aufgebracht
oder, wie in Figur 5 gezeigt, die Glasscheibe 2 mit
einem leitenden Film auf die äußere Oberfläche des
Schirmträgerbereiches 3 mit Hilfe eines
UV(ultraviolett)-aushärtenden Kunststoffes geklebt, der im
wesentlichen denselben Brechungsindex wie die
Glasscheibe besitzt, wobei die Oberflächenladung
beständig zu der Erde abfließen kann durch Verbindung des
leitenden Films mit der Erde 12. Ein
Oberflächenwiderstandswert von 10&sup9; Ω ist ausreichend für den
leitenden Film einer derartigen antistatisch
verarbeiteten CRT. Im Hinblick darauf wurde ein
Beschichtungsmaterial verwendet, unter Benutzung eines Antimon
enthaltenden Zinnoxides (SnO&sub2;:Sb) als Zusatzmaterial
verwendet.
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Eine CRT weist im allgemeinen ein weiteres Problem
auf, indem äußeres Licht durch ihren Schirmträger
reflektiert wird, wodurch die Bilddarstellung
ziemlich schwer zu erkennen wird. Als ein Mittel zur
Lösung dieses Problems wurde herkömmlicherweise eine
Maßnahme ergriffen, nach der dem obigen
durchsichtigen leitenden Film eine Anordnung mit unebener
Oberfläche verliehen wird, wodurch das Licht, das auf die
Oberfläche des Schirmträgers fällt, veranlaßt wird,
irregulär reflektiert zu werden. Aufgrund dieser
Ausstattung
mit unebener Oberfläche wird nicht nur das
äußere Licht, das auf die Schirmträgeroberfläche
fällt, sondern auch das Licht, das von der
Phosphoroberläche emittiert wird, irregulär reflektiert, was
eine Verschlechterung der Auflösung der
Bilddarstellung zur Folge hat.
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Weiterhin ist die Glasscheibe 2 mit einem leitenden
Film gewöhnlich aus vier optischen Dünnschichten
zusammengesetzt (deren unterste Schicht ist der
leitende Film). Diese vier Dünnschichten, die
unterschiedliche Brechungsindizes haben, werden durch Bedampfen
hergestellt, wobei sie abwechselnd angeordnet sind,
beispielsweise folgendermaßen:
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Schicht mit hohem Brechungsindex / Schicht mit
niedrigem Brechungsindex / Schicht mit hohem
Brechungsindex / Schicht mit niedrigem
Brechungsindex,
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wodurch eine Verringerung des Reflektionsvermögens
der Oberfläche verhindert wird. Da diese optischen
dünnen Schichten glatte Schichten sind, die durch
Bedampfen hergestellt werden, beeinflussen sie nicht
die Qualität der Bilddarstellung, wie es der Film mit
einer unebenen Oberflächenausstattung macht, ihre
Verwendung führt jedoch zu einer Erhöhung der
Material- und Herstellungskosten. Weiterhin verursacht der
UV(ultraviolett)-aushärtende Kunststoff, der
verwendet wird, um die Glasscheibe an den
Schirmträgerbereich zu kleben, eine Erhöhung des Gewichtes.
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In den letzten Jahren wurde der schlechte Einfluß
elektromagnetischer Wellen auf den menschlichen
Körper als ein Problem erkannt. Beispielsweise ist der
Einfluß des Wechselspannungsfeldes auf den
menschlichen Körper, das im wesentlichen von dem
Ablenkjoch eines Bildschirmes emittiert wird, ein
allgemeines Problem. Aufgrund dieses Problems wurden
Normen aufgestellt bezüglich der elektromagnetischen
Wellen, die von Bildschirmen abgegeben werden, durch
solche Organisationen wie der Schwedische Nationale
Rat für Meteorologie und Prüfung (MPR-II) und die
schwedische Büroarbeiter Zentralorganisation (TCO).
Tabelle 1 zeigt diese Normen.
Tabelle 1
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Allgemein gesprochen wird das Wechselspannungsfeld
[VLF-Bandbreite] (2[kHz]-400[kHz]) im wesentlichen von
dem Ablenkjoch abgegeben. Das Wechselspannungsfeld
[VLF-Bandbreite] auf der Vorderoberfläche einer
gewöhnlichen nicht antistatisch verarbeiteten CRT und
dasjenige, wie oben beschrieben, antistatisch
verarbeiteten CRT sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Messungen durch die Erfinder der vorliegenden
Erfindung haben gezeigt, daß diese Wechselspannungsfelder
[VLF-Bandbreite] von der Horizontalfrequenz abhängen,
wobei erkannt wird, daß das Wechselspannungsfeld
[VLF-Bandbreite] zunimmt, wenn die Horizontalfrequenz
zunimmt.
Tabelle 2
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CRT: 16" (1"=2,54 cm), nicht antistatisch behandelt
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16"; antistatische Oberfläche
(Oberflächenwiderstandswert: 2,6 * 10&sup9; (Ω)
Tabelle 2
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Die DE 41 35 448 offenbart eine Kathodenstrahlröhre,
die einen Schirmträger aufweist, bei der eine erste
leitende durchsichtige Schicht gebildet wird durch
Auftragen einer Alkohollösung eines Silikonalkoxides
mit OH und/oder -OR Gruppen, die ultrafeine Teilchen
als leitendes Material (z.B. Indiumoxid) und
ultrafeine Teilchen zur Vergrößerung des Brechungsindexes
(z.B. Titanoxid) in einem dispergierten Zustand
enthalten, auf die äußere Oberfläche des Schirmträgers,
und wobei die zweite durchsichtige Schicht, die einen
niedrigen Brechungsindex besitzt, hergestellt wird
durch Auftragen einer Alkohollösung eines
Silikonalkoxides mit OH und/oder -OR Gruppen auf die äußere
Oberfläche der ersten durchsichtigen Schicht.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung wurde gemacht mit Blick auf die
Lösung der Probleme des Standes der Technik, wie oben
beschrieben. Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine
antistatisch behandelte CRT bei niedrigen Kosten zur
Verfügung zu stellen, die fähig ist, eine
Verringerung der Reflektion von externem Licht zu erzielen,
ohne eine Verschlechterung der Bildschirmauflösung zu
verursachen und weiterhin eine CRT zur Verfügung zu
stellen, die fähig ist, dasjenige
Wechselspannungsfeld der elektromagnetischen Wellen, die von dem
Bildschirm emittiert werden, abzufangen, das durch
den Schirmträger der CRT transmittiert wird und den
Betrachter nachteilig beeinflußt und die insbesondere
fähig ist, das Wechselspannungsfeld (VLF-Bandbreite)
abzufangen, und ein Verfahren zur Herstellung einer
derartigen CRT.
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Eine Kathodenstrahlröhre gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in Anspruch 1 gegeben.
Kurze Beschreibung der Figuren:
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Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht, die
eine Kathodenstrahlröhre gemäß einer ersten
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt;
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Figur 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer
zweischichtigen Beschichtung;
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Figur 3 ist eine graphische Ansicht, die die
Dämpfungscharakteristik des
Oberflächenpotentials bei der ersten Ausführungform dieser
Erfindung zeigt;
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Figur 4 ist eine graphische Ansicht, die das
Spektrum der Oberflächenreflektion bei der
ersten Ausführungsform dieser Erfindung
zeigt; und
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Figur 5 ist eine schematische Seitenansicht, die
eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre
zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1. Ausführungsform:
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Eine Ausführungsform dieser Erfindung wird jetzt
unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer
Kathodenstrahlröhre gemäß der ersten Ausführungsform
dieser Erfindung. Unter Bezug auf Figur 1 wird eine
zweischichtige Beschichtung 13 auf der Oberfläche
eines Schirmträgerbereiches 3 gebildet. Wie in der
vergrößerten Querschnittsansicht von Figur 2 gezeigt,
wird die erste Schicht der zweilagigen Beschichtung
13, die näher an dem Schirmträgerbereich als die
zweite Schicht angeordnet ist, als eine erste
durchsichtige Schicht 14 gebildet, die einen hohen
Brechungsindex besitzt und leitend ist und in welcher
ultrafeine Teilchen aus Indiumoxid (In&sub2;O&sub3;) fein
verteilt sind. Die zweite Schicht der zweilagigen
Beschichtung 13 wird als eine zweite durchsichtige
Schicht 15 aus Silika gebildet, das einen niedrigen
Brechungsindex aufweist. Die erste hochbrechende
transparente leitende Schicht 14 wird gebildet durch
Auftragen einer Alkohollösung von Si(Silikon)Alkoxid
mit OH und/oder -OR Gruppen, die ultrafeine Partikel
von Indiumoxid (In&sub2;O&sub3;) in einem dispergierten Zustand
enthält, auf den Schirmträgerbereich 3 durch
Aufschleudern und indem daraufhin die aufgetragene
Lösung getrocknet oder ausgehärtet wird. Die zweite
durchsichtige Schicht 15, die einen niedrigen
Brechungsindex aufweist, wird gebildet, indem eine
Alkohollösung von Si(Silikon)Alkoxid mit OH
und/oder -OR Gruppen auf die Oberfläche der ersten
Schicht durch Aufschleudern aufgetragen wird und
daraufhin Trocknung oder Aushärtung (Ofentrocknung) der
aufgetragenen Lösung bewirkt wird. Die anderen
Bestandteile dieser Ausführungsform, die durch
dieselben Bezugszeichen wie diejenigen des herkömmlichen
Beispiels von Figur 5 bezeichnet werden, sind
dieselben wie diejenigen im Stand der Technik, so daß ihre
Beschreibung ausgelassen wird.
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Der Oberflächenwiderstandswert und der Brechungsindex
der ersten hochbrechenden transparenten leitenden
Schicht 14 kann durch Anpassung der Dispersionsdichte
der ultrafeinen Teilchen von Indiumoxid (In&sub2;O&sub3;)
verändert werden. Wenn der Oberflächenwiderstandswert
der zweischichtigen Beschichtung 13 1,2 * 10&sup5; Ω
beträgt, bezeichnen die charakteristischen Kurven M und
M1, die durch die durchbrochenen Linien der Figur 3
dargestellt werden, Änderungen in der elektrischen
Ladung auf der äußeren Oberfläche des
Schirmträgerbereiches 3 dar, wenn die Spannung AN bzw. AUS ist.
Folglich kann durch diese Ausführungsform eine
wesentlich größere Verringerung der elektrischen
Ladung erzielt werden als diejenige der
charakteristischen Kurven L und L1 der nicht antistatisch
behandelten CRT.
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Das Spektrum der Oberflächenreflektion der ersten
Ausführungsform wird in Figur 4 gezeigt. Während die
charakteristische Kurve (A) der nicht
antireflex-behandelten CRT ein Oberflächenreflektionsvermögen
etwas über 4 % anzeigt, zeigt die charakteristische
Kurve (B) der CRT, die die zweischichtige
Beschichtung 13 besitzt, ein geringstes
Oberflächenreflektionsvermögen von 1,5 % an, was eine Verringerung auf
im wesentlichen 1/3 und folglich die Erzielung einer
wesentlichen Verringerung der Refklektion externen
Lichtes bedeutet, wobei es möglich wurde, die
Reflektion von externem Licht zu verhindern, ohne eine
Verschlechterung bei der Auflösung der Bilddarstellung
zu verursachen.
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Da die durchsichtige leitende Schicht 15, die einen
niedrigen Brechungsindex besitzt, ein reiner
Silikafilm ist, der keine Fremdstoffe enthält, dient sie
auch als eine Art Oberschicht für die erste Schicht,
wenn sie bei einer Temperatur von 150 ºC oder darüber
getrocknet wird. Dieser Schicht wurde kein Schaden
zugefügt mit einem Stift mit einer JIS-Härte von 9 H
und sie wurde nicht abgenutzt durch 50-malige oder
öftere Anwendung eines Plastikradierers, und so wurde
es möglich, eine zweilagige Vergütungsschicht 13 zur
Verfügung zu stellen, die ein sehr hohes Niveau an
Schichtfestigkeit besitzt.
2. Ausführungsform:
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Die zweilagige Beschichtung 13 der zweiten
Ausführungsform besitzt dieselbe Anordnung wie diejenige
der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die
erste hochbrechende durchsichtige leitende Schicht 14
aus Zinnoxid (SnO&sub2;) durch CVD (Gasphasenabscheidung
nach chemischem Verfahren) hergestellt ist. Wie in
der ersten Ausführungsform ist es möglich, den
Oberflächenwiderstandswert, den Brechungsindex etc. durch
Anpassung der Dicke des abgelagerten Filmes zu
verändern.
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Wenn der Oberflächenwiderstandswert auf dasselbe
Niveau wie bei der ersten Ausführungsform eingestellt
wird, bleibt der antistatische Effekt, der
Abfangeffekt für elektrische Felder etc. derselbe, wobei das
Oberflächenreflektionsvermögen ebenfalls nahezu
dasselbe ist.
3. Ausführungsform:
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Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse von Messungen des
Wechselfeldes [VLF-Bandbreite], wenn eine CRT bei
einer horizontalen Abtastfreguenz von 64 [kHz]
benutzt wird. Mit dem Oberflächenwiderstandswert der
zweilagigen Beschichtung 13 von 1,2 * 10&sup5; Ω können
die Normen der Tabelle 1 nicht erfüllt werden.
Tabelle 3
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Bei dieser dritten Ausführungsform wird der
hochbrechenden transparenten leitenden Schicht 14 ein
Oberflächenwiderstandswert von 4,5 * 10³ Ω verliehen.
Wenn die CRT bei einer horizontalen Abtastfrequenz
verwendet wird, die nicht unter 30[kHz] und unterhalb
45[kHz] ist, dann ist es möglich, einen gewünschten
Abfangeffekt für elektrische Felder zu erzielen.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Messungen des
Wechselfeldes [VLF-Bandbreite], wenn der
Oberflächenwiderstandswert 4,5 * 10³ Ω und die horizontale
Abtastfrequenz 31[kHz] betrug. Aus dieser Tabelle kann
entnommen werden, daß diese Ausführungsform einen
ausreichenden Abfangeffekt für elektrische Felder zur
Verfügung stellt.
Tabelle 4
4. Ausführungsform:
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Bei der vierten Ausführungsform wird der
hochbrechenden durchsichtigen leitenden Schicht 14 ein
Oberflächenwiderstandswert von 3,0 * 10³Ω verliehen. Wenn
die CRT bei einer horizontalen Abtastfrequenz
verwendet wird, die nicht unterhalb 45[kHz] liegt, so ist
es möglich, einen gewünschten Abfangeffekt für
elektrische Felder zu erzielen. Tabelle 5 zeigt die
Ergebnisse der Messungen des Wechselfeldes
[VLF-Bandbreite]. Dieser Tabelle kann entnommen werden, daß
diese Ausführungsform einen ausreichenden
Abfangeffekt für elektrische Felder besitzt.
Tabelle 5
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5. Ausführungsform:
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Während bei der 1. Ausführungsform die zweite
transparente Schicht 15, die einen niedrigen
Brechungsindex besitzt, nach der Herstellung der ersten
hochreflektierenden durchsichtigen leitenden Schicht 14 auf
der Oberfläche des Schirmträgerbereiches 3 erzeugt
wird, ist es auch möglich, die Verbundfestigkeit
zwischen der ersten und der zweiten Schicht dadurch zu
vergrößern, daß die Aushärtung beispielsweise für 10
min bei 150 ºC nach der Bildung der ersten Schicht
durchgeführt wird, wodurch es möglich wird, eine
festere zweilagige Vergütungsschicht 13 zur Verfügung
zu stellen, die von Schäden frei ist, die wie ein
Defekt aussehen und auf eine relative Verschiebung
der ersten und der zweiten Schicht zurückzuführen
sind, die durch äußere Stöße etc. verursacht werden.
6. Ausführungsform:
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Während bei der ersten Ausführungsform die erste
hochbrechende durchsichtige leitende Schicht 14
gebildet wurde durch Auftrag einer Alkohollösung von
Si(Silikon)Alkoxid- mit OH und/oder -OR Gruppen, die
ultrafeine Teilchen von Indiumoxid (IN&sub2;O&sub3;) in einem
feinverteilten Zustand enthält, auf den
Schirmträgerbereich, so ist es auch möglich, eine Schicht von
ultrafeinen Teilchen aus bindemittelfreiem Indiumoxid
(In&sub2;O&sub3;) zu erzeugen, ohne Silikon(Si)Alkoxid zu
benutzen. Weiterhin ist es auch möglich, eine
Alkohollösung eines metallischen Elementes, wie
beispielsweise Tantal (Ta), Titan (Ti) oder Zirkonium (Zr)
oder einer organischen Verbindung als
Beschichtungsgrundmaterial zu benutzen, um die hochbrechende
durchsichtige leitende Schicht zu bilden, die einen
niedrigen Widerstand besitzt.
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Wie oben beschrieben und in Übereinstimmung mit
dieser Erfindung wird eine zweilagige Beschichtung, die
aus einer hochbrechenden durchsichtigen leitenden
Schicht und einer durchsichtigen Schicht mit einem
niedrigen Brechungsindex besteht, hergestellt auf der
äußeren Oberfläche des Schirmträgers einer CRT, wobei
es ermöglicht wird, eine CRT zur Verfügung zu
stellen, die fähig ist, die Reflektion von externem Licht
zurückzuhalten ohne eine Verschlechterung der
Schirmbildauflösung zu verursachen und die mit
antistatischen und elektromagnetische Wellen abfangenden
Eigenschaften ausgestattet ist.
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Indem der Oberflächenwiderstandswert der zweilagigen
Vergütungsschicht niedrig gemacht wird, kann eine CRT
erhalten werden, die wirksam das [VLF-Bandbreite]
elektrische Wechselfeld abfängt.
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Weiterhin ist es möglich, eine feste zweilagige
Beschichtung zu bilden, die gegenüber äußeren
Beschädigungen widerstandsfähig ist, indem die Aushärtung
nach der Bildung durch Auftrag der hochbrechenden
durchsichtigen leitenden Schicht bewirkt wird.