[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer
Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie in der industriellen
Fertigung von Monitoren angewendet und hier als bekannt unterstellt wird.
[0002] In der Produktion von Kathodenstrahlröhren für Monitore, Bildschirme und dgl. werden
zur Herstellung von deren Leuchtstoffschicht u.a. drei Verfahren verwendet: das Einreibeverfahren,
das Spin-Coating-Verfahren und die Elektrophorese.
[0003] Bei dem Einreibeverfahren werden die Stoffe der Leuchtstoffschicht, im folgenden
Leuchtstoffe genannt, mittels einer Einreibemaschine durch einen Einreibeschwamm aufgebracht.
Allerdings weisen derartig aufgebrachte Leuchstoffschichten eine verhältnismäßig geringe
Homogenität auf. Desweiteren wird das überschüssige Material vetrschwendet und muß
recyclet oder teuer entsorgt werden.
[0004] Beim Spin-Coating-Verfahren wird die Leuchtstoffschicht aus einem Gemisch einer Lackpaste
auf Basis z.B. von Ethylcellulose und den Leuchtstoffen hergestellt. Die Leuchtstoff-Lackmischung
wird auf die Rückseite der Bildseite, also der einem späteren Betrachter zugewandten
Seite, aufgetragen. Zur Verteilung dieser Lackmischung wird die Kathodenstrahlröhre
um eine Achse orthogonal zur Bildseite rotiert. Nach der Trocknung der Lackmischung
wird die Lackmischung auf über 200, insbesondere bis zu 400 °C erhitzt, wodurch sich
das Bindemittel zersetzt und die Leuchtstoffe auf der Rückseitigen Oberfläche der
Bildseite verbleiben. Allerdings ist die Verteilung der Leuchtstoffe inhomogen, wodurch
insbesondere die parallel zur Fläche der Bildseite gemessene Schichtdicke der Leuchtstoffschicht
stark differiert. Durch diese unterschiedliche Schichtdicke ist dieses Verfahren ungeeignet
zur Beschichtung großer Flächen.
[0005] Bei der Elektrophorese wird die Bildschirmrückseite mit einer elektrisch leitenden
Elektrodenschicht meist aus Metall wie Aluminium oder ITO (Indium-Tin-Oxide) beschichtet.
Die Leuchtstoffe werden in einem Lösungsmittel suspendiert. Des weiteren wird der
Lösung ein Elektrolyt oder eine Mischung verschiedener Elektrolyten beigegeben, die
sich in der Lösung lösen und/oder darin suspendieren. Durch den Elektrolyt wird die
Lösung bzw. die Suspension aufgeladen. Zur Abscheidung der Leuchtstoffe und damit
zur Bildung der Leuchtstoffschicht wird die Lösung in Kontakt zur Elektrodenschicht
gebracht, die Elektrodenschicht als Elektrode verwendet, eine Gegenelektrode zugeführt
und die beiden Elektroden auf ein unterschiedliches elektrisches Potential gelegt,
wodurch sich die Leuchtstoffe unter Ausbildung der Leuchtstoffschicht elektrophoretisch
auf der Elektrodenschicht abscheiden. Die Schichtdicke der Leuchtstoffschicht kann
hierbei durch die Parameter elektrische (Abscheide-)Spannung, Temperatur, Abscheidezeit
und die verwendeten Materialien eingestellt werden. Gegebenenfalls sind anschließend
noch die Leuchtstoffe durch Erhitzen an der rückwärtigen Bildseite zu fixieren. Nach
dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht und ggf. dem Fixieren muß die Elektrodenschicht,
insbesondere durch chemisches Ätzen entfernt werden. Allerdings weist dieses Verfahren
eine hohe Ausschußrate auf.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine Leuchtstoffschicht
in preisgünstiger Weise mit hoher Zuverlässigkeit, gleichmäßiger Schichtdicke und
geringem Ausschuß aufbringbar ist.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Verfahrensschritten
des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung von Materialien für die Elektrodenschicht,
die unterhalb der Zerstörungs- bzw. Zersetzungstemperatur der Leuchtstoffschicht,
bevorzugt unterhalb 400 °C und besonders bevorzugt unterhalb 250 °C thermisch austreibbar
sind, kann zur Abscheidung der Leuchtstoffschicht die preisgünstige Elektrophorese
verwendet werden, die hinsichtlich der Schichtdicke die besten Resultate liefert.
Sinnvollerweise erfolgt die Austreibung der Materialien für die Elektrodenschicht
auch unterhalb der Zersetzungstemperatur des Glaslots und des Glaskörpers.. Insbesondere
weisen mit der besonderes für kleinere Leuchtstoffschichten geeignete Elektrophorese
hergestellte Leuchtstoffschichten eine hohe Auflösung auf. Günstigerweise entfällt
die chemische Entfernung der Elektrodenschicht, wodurch der Ausschuß gesenkt und die
Qualität der Leuchtstoffschicht sogar noch verbessert ist. Vorteilhafterweise kann
diese Austreiben der Elektrodenschicht gleichzeitig mit einem Fixieren der Leuchtstoffschicht
einher gehen.
[0008] Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Im übrigen wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Verfahrensablaufs
nähers erläutert. Dabei zeigt
- Fig. 1
- einen Schnitt durch einen Glaskörper eines Bildschirms einer Kathodenstrahlröhre,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch einen Ausschnitt des Bildschirms einer Kathodenstrahlröhre mit
aufgebrachter Lösung für die Ausbildung der Elektrodenschicht,
- Fig. 3
- den Schnitt nach Figur 1 für die Ausbildung der Elektrodenschicht,
- Fig. 4
- den Schnitt nach Figur 3 mit oberhalb der Elektrodenschicht angeordneter Lösung aus
Elektrolyt und Leuchtstoffen oder deren Vorprodukte,
- Fig. 5
- den Schnitt nach Figur 4 mit auf der Elektrodenschicht abgeschiedener Leuchtstoffschicht
und
- Fig. 6
- den Schnitt nach Figur 5 mit entfernter Elektrodenschicht.
[0009] In Figur 1 ist ein Schnitt durch einen Glaskörper 4 einer Kathodenstrahlröhre 5 dargestellt,
wobei auf eine genaue Darstellung der funktionellen Teile der Kathodenstrahlröhre
5 wie Ablenkkondensatoren, Spulen usw. verzichtet wurde.
[0010] Der Glaskörper 4 der Kathodenstrahlröhre 5 weist - von links nach rechts - im Querschnitt
einen zylindrischen 6 Bereich auf, in dem u.a. die Erzeugungsvorrichtung für Elektronen
und deren Steuereinrichtungen untergebracht sind. Dem zylindrischen Bereich 6 folgt
ein konischer Bereich 7, der innenseitig mit einer elektrisch leitenden Schicht aus
Graphit 8 beschichtet ist. Der konische Bereich 7 wird von dem Bildschirm 9 in der
Art eines Bodens verschlossen. Innenseitig, als auf der Bildschirmrückseite 10 weist
der Bildschirm 9 eine an dem Glaskörper 5 festhaftend angeordnete Leuchtstoffschicht
2 auf, die mittels der vom konischen Bereich 7 kommenden Elektroden zum Leuchten angeregt
werden kann, so daß sich bei entsprechender Steuerung der Elektronen auf dem Bildschirm
9 ein Bild dargestellt werden kann.
[0011] Die Herstellung der Leuchtstoffschicht 2 wird anhand der nachfolgenden Figuren 2
bis 6 beschrieben.
[0012] In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Ausschnitt der Kathodenstrahlröhre 5 im Bereich
des Bildschirms 9 bei noch unbeschichtetem Glaskörper 4 dargestellt. Auf die Bildschirmrückseite
10 des Glaskörpers 4 ist eine Elektroden-Lösung 3 aufgebracht, die zur Ausbildung
einer Elektrodenschicht 1 aus elektrisch intrinsisch leitfähigen Polymeren und/oder
deren Oligomeren und/oder deren Monomeren, im folgenden vereinfachen Polymere genannt,
auf der Bildschirmrückseite 10 geeignet ist.
[0013] Als leitfähiges Polymer haben sich insbesondere Poly(3,4)ethylendioxythiophen (PEDT)
und/oder Polypyrol und/oder Polyanilin und/oder deren Derivate als günstig erwiesen.
[0014] Zweckmäßigerweise werden der Elektroden-Lösung 3 zur Bildung der Elektrodenschicht
1 als Bindemittel Polyacrylate und/oder Polyvinylacetate und/oder Polyvinylalkohole
beigegeben.
[0015] Von besondere Vorteilhaftigkeit hat es sich erwiesen, als Polymer PEDT zu verwenden,
und das PEDT aus wäßriger Elektroden-Lösung 3 in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure
abzuscheiden, wobei der Elektroden-Lösung 3 als Vernetzer insbesondere Epoxysilan
beigegeben wird.
[0016] Nach Bildung der in Figur 3 dargestellten Elektrodenschicht 1 wird diese elektrisch
kontaktiert und mit einer Leuchtstoff-Lösung 11 beaufschlagt.
[0017] Die Leuchtstoff Lösung 11 ist eine einfache Lösung und/oder eine Suspension und/oder
eine Dispersion - im folgenden vereinfachend Leuchststoff-Lösung 11 genannt, die die
Leuchtstoffe oder deren Vorprodukte der späteren Leuchtstoffschicht 2 aufweist. Desweiteren
weist die Leuchtstoff-Lösung 11 einen Elektrolyt auf.
[0018] Die Leuchstoff-Lösung 11 und die vorzugsweise filmartig aufgebrachte Elektrodenschicht
1 werden mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, wodurch sich zwischen der
Leuchstoff-Lösung 11 und der Elektrodenschicht 1 ein elektrisches Feld ausbildet und
die Leuchtstoffschicht 2 aus der Leuchtstoff-Lösung 11 elektrophoretisch auf der Elektrodenschicht
3 abgeschieden wird (siehe Figur 5).
[0019] Nach der Abscheidung der Leuchtstoffschicht 2 wird die Elektrodenschicht 1 entfernt.
Da gemäß der Erfindung für die Elektrodenschicht 1 elektrisch leitfähigen Polymere
mit einer Verdampfungstemperatur zu wählen sind, die kleiner als die Zerstörungstemperatur
der Leuchtstoffschicht 2 ist, wird die Elektrodenschicht 1 thermisch entfernt.
[0020] Da die Verdampfungstemperatur der Polymere vorzugsweise bei Temperaturen angeordnet
ist, die geringer als die Aushärttemperatur der Leuchtstoffschicht 2 ist, kann in
vorteilhafter Weise das Aushärten der Leuchtstoffschicht 2 und das Entfernen der Elektrodenschicht
1 durch Austreiben der gasförmigen Zersetzungsprodukte der Polymere durch die Leuchtstoffschicht
2 hindurch, gleichzeitig erfolgen.
1. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer Kathodenstrahlröhre, bei
dem die Bildschirmrückseite der Kathodenstrahlröhre mit einer elektrisch leitenden
Elektrodenschicht beschichtet wird, die Elektrodenschicht mit einer die Leuchtstoffe
oder deren Vorprodukte der späteren Leuchtstoffschicht sowie mit einer einen Elektrolyt
aufweisenden Lösung und/oder Suspension und/oder Dispersion - im folgenden vereinfachend
Leuchtstoff-Lösung genannt, beaufschlagt wird, zwischen der Elektrodenschicht und
der Leuchtstoff-Lösung ein elektrisches Feld angelegt wird und die Leuchtstoffe unter
Ausbildung der Leuchtstoffschicht elektrophoretisch auf der Elektrodenschicht abscheiden
werden, und bei dem anschließend die Elektrodenschicht entfernt wird, wobei die Leuchtstoffschicht
auf der Bildschirmrückseite belassen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Elektrodenmaterial für die Elektrodenschicht (1) elektrisch leitfähige Polymere
und/oder deren Oligomere und/oder deren Monomere, im folgenden vereinfachen Polymere
genannt, gewählt werden, deren Verdampfungstemperatur unterhalb der Zerstörungstemperatur
der Leuchtstoffschicht (2) angeordnet ist und daß die Polymere der Elektrodenschicht
(1) durch Verdampfen entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Polymere intrinsisch leitfähige Polymere gewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Polymere aufweisenden Elektroden-Lösung (3) ein Vernetzter und/oder Bindemittel
beigegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Polymere als Film aufgebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der die Polymere aufweisenden Elektroden-Lösung (3) als Bindemittel Polyacrylat
und/oder Polyvinylacetat und/oder Polyvinylalkohol beigegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als leitfähiges Polymer Poly(3,4-)ethylendioxythiophen (PEDT) und/oder Polypyrol
und/oder Polyanilin und/oder deren Derivate gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abgeschieden wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Polymer Poly(3,4-)ethylendioxythiophen (PEDT) gewählt wird und daß das PEDT
aus wäßriger Elektroden-Lösung (3) in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abgeschieden
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Polymer Poly(3,4-)ethylendioxythiophen (PEDT) gewählt wird und daß das PEDT
aus wäßriger Elektroden-Lösung (3) in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abgeschieden
wird und daß der Elektroden-Lösung (3) ein Vernetzer, insbesondere Epoxysilan, beigegeben
wird.