Leuchtschirm für Bildanzeigegeräte und Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtschirm für Bildanzeigegeräte mit einer Schirmglasplatte (1) und einer darauf befindlichen Leuchtstoffschicht (6), die in Vertiefungen (4) eingebracht ist, die von einer insbesondere schwarz gefärbten Kontrastumrandungsschicht (5) umgeben sind. Bei diesem Leuchtschirm soll eine höchste Farbreinheit erzielt und insbesondere eine Fehlfarbenkombination auf der Oberfläche der Schicht der jeweiligen Farbe vermieden werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß die Leuchtfarben der Leuchtstoffschicht (6), vorzugsweise die Leuchtfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B), in einer raster- oder linienförmigen systematischen Anordnung durch ein Siebdruckverfahren auf die Schirmglasplatte (1) aufgebracht sind.
Ein erfindungsgemäßer Leuchtschirm findet als flacher Plasmabildschirm Verwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines sclchen Leuchtschirms.

[0002] Üblicherweise werden Mehrfarben-Leuchtschirme in bekannter Weise mit Hilfe eines aufwendigen "slurry"-Fototechnik-Verfahrens hergestellt. Für Anwendungen bei flachen Bildanzeigegeräten wurden auch andere Vorschläge gemacht. So ist aus der DE-OS 28 04 127 ein Sprühverfahren bekannt, das sich allerdings nur bis zu gewissen Auflösungsgrenzen hinsichtlich Rastsrfeinheit anwenden läßt.

[0003] In der DE-OS 23 06 436 und in der DE-OS 25 55 172 sind Verfahren zur Herstellung leitfähiger mechanisch stabiler, insbesondere schwarzer Farbpunkt-Umrandungen beschrieben, die sich gut bewährt haben und von denen hier ausgegangen wird.

[0004] Aus der DE-AS 25 40 132 geht ein Druckverfahren als bekannt hervor, das über den Aufdruck von Leuchtstoffen hinaus zur genauen Positionierung noch ein Foto-Verfahren zusätzlich benötigt.

[0005] Schließlich sind Verfahren bekannte deren Grundlage eine Aufstäubung bzw. ein "brushing" auf selektiv durch Belichtung "Klebrig" gemachte Haftschichten ist (man vgl. z. B. GB-PS 2 111 233A, DE-PS 29 34 929 oder US-PS 4 263 385).

[0006] Jedes der genannten Verfahren weist allerdings Nachteile auf.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hochauflösenden Mehrfarben-Leuchtschirm zu schaffen, der Rb 1 Lk/30.7.1984 folgenden Bedingungen genügt: Die Dicke der Leuchtstoffschicht soll möglichst gering bei gleichzeitig hoher Flächenbelegungsdichte (hohe Transparenz) sein. Höchste Farbreinheit soll erzielt und insbesondere eine Fehlfarbenkombination auf der Oberfläche der Schicht der jeweiligen Farbe (Elektronenstrahl - beaufschlagte Seite) vermieden werden. Außerdem soll eine Trennung der Farbbereiche durch schwarz eingefärbte Bereiche zur Erhöhung des Kontrastes sowie zur scharfen Trennung der Licht erregenden Elektronenstrahlen für die einzelnen Farben (Farbreinheit im Elektronenstrahlbetrieb) erreicht werden.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Leuchtschirm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche 2 bis 6.

[0010] Mit dem Aufbringen der Leuchtfarben, vorzugsweise der Farben Rot, Grün und Blau, auf den Leuchtschirm durch Siebdruck werden weitere fotctechnische Prozesse bei der Leuchtstoffbeschichtung nicht benötigt und alle genannten Forderungen erfüllt.

[0011] Um den nacheinander erfolgenden Siebdruck der verschiedenen Farben zu ermöglichen, ohne den vorherigen Druck durch den nachfolgenden zu beschädigen, ist vorgesehen, die Farbbereiche durch eine mechanisch stabile erhabene (Schwarz-)umrandung zu schützen. Dennoch war es nicht naheliegend, bei vorhandener erhabener Schwarzumrandung die Leuchtstoffbereiche mit Siebdruck aufzubringen, da normalerweise Siebdruck nur bei direktem Kontakt auf einer Fläche funktioniert. Durch eine Abwandlung der Drucktechnik mit wesentlich kleineren Druckflächen auf dem Sieb (Schablone) als auf dem Substrat, hohem Rakeldruck und spezieller Fließeigenschaften der Leuchtstoff- paste wurde das Siebdrucken ermöglicht.

[0012] Im Gegensatz zu den bekannten Beschirmungsverfahren weist die Erfindung wesentliche Vorteile auf, die nur mit dem neuen Siebdruckverfahren alle zusammen erreichbar sind.

[0013] Speziell für niederenergetische Kathodenstrahlanregung von Leuchtstoffen (<10keV), aber auch für andere Anwendungen denkbar, ist eine Leuchtstoffschichtbeschaffenheit gefordert, die bei sehr hoher Flächenbelegungsdichte mit Leuchtstoff-"Körpern" optimal eingestellter Größe und Lichtausbeute (Korn 0,1µm bis 30µm) je nach Typ gleichzeitig möglichst geringe Schichtstärke, das heißt hohe Licht-Transparenz aufweist. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren über die Einstellung der Fließeigenschaften der Leuchtstoff-Paste sowie über eine genaue Dosierung der Menge pro Fläche beim Druck erreicht, Zum Beispiel ist eine derartige Schichtherstellung mit der bekannten "slurry"-Fototechnik offensichtlich nicht machbar.

[0014] Gleichzeitig ist eine sehr hohe Farbreinheit, gerade auf der Oberfläche der aufgebrachten Leuchtstoffschicht, gefordert, und zwar umso zwingender, je niedriger die Kathodenstrahlanregungs-Energie, also die Eindringtiefe von Elektronen in die Leuchtstoffschicht ist. Deshalb sind Verfahren, bei denen nach Aufbringung einer ersten Farbe die folgenden Farben übereinander geschichtet, belichtet und partiell wieder entfernt werden, wenig geeignet, die geforderte farbreine Schichtoberfläche herzustellen.

[0015] Ist durch eine gegebene Elektronenstrahlgeometrie eine scharfe Trennung von Farbpunkten nicht gewährleistet, oder sind durch Justierungeneuigkeiten verschiedener Display-Bauteile "Sicherheitszonen" für den beaufschlagenden Elektronenstrahl zur Vermeidung von Fehlfarben notwendig, oder ist eine Erhöhung des Kontrastes notwendig, so ist eine Trennung der Farbbereiche durch schwarz eingefärbte Bereiche (Schwarzumrandung, "black matrix") erforderlich. Für die Anwendung von Leuchtschirmen nach dem Prinzip des flachen Plasmabildschirmes sind diese Bedingungen gestellt und werden durch den vorgeschlagenen Siebdruck erfüllt. Im Gegensatz zur DE-OS 28 06 436, bei der mit Hilfe fototechnischer Maßnahmen eine Schwarzumrandung mit guter Haftung aufgebaut wird, ist es Teil des hier vorgeschlagenen Beschirmungskonzeptes, auch die Schwarzumrandung aus schwarz eingefärbter bzw. beim Sintern sich schwarz färbender Glaslotpaste mittels Siebdruck positioniergenau aufzubringen.

[0016] Als wesentlicher Punkt - speziell bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Leuchtschirmes in Displaysystemen mit Einwirken hoher elektrischer Feldstärken - ist eine gute Haftung auf dem Substrat, insbesondere auch für die Schwarzumrandung gefordert. Dafür bestens geeignet sind die beiden Schwarzumrandungsvarianten mit aufgedampften und geätzten Strukturen und nach dem hier vorgeschlagenen Konzept mit Siebdruck.

[0017] Hergestellt wird dieser Leuchtschirm beispielsweise folgendermaßen: Auf eine Glasplatte(Schirmplatte) beliebiger Größe und Dicke (plan oder zylindrisch gekrümmt) wird eine Schicht aufgedampft, vorzugsweise in einer Schichtfolge Al203-Ni-Al203-Ni (ca. eine bis zwanzig Folgen verschiedener Dicken zwischen 2nm und 100nm sowie einer Ni-Endschicht zwischen 20nm und 1000nm).

[0018] Nach Beladung mit Fotoresist, Belichtung mit einer festgelegten Struktur der Schwarzumrandung einschließlich festgelegter Justiermarken und Entwicklung in üblicher Weise wird die aufgedampfte Struktur dort abgeätzt, wo die Belegung mit Leuchtstoff vorgesehen ist (Erzeugung von "Fenstern" beliebiger Struktur).

[0019] Vor dem Aufdruck der Leuchtstoffe wird an der Beschichtungsoberfläche in an sich bekannter Weise das Glas ange- ätzt und zwar so, daß Vertiefungen zwischen 1µm und 50µm entstehen und gleichzeitig eine möglichst glatte Ätzung erreicht wird, wie z.B. mit einer Ätzlösung folgender

[0020] Vorteilhaft ist die durch die Ätzung erreichte gute Entspiegelung der mit Phosphor belegten Seite sowie die erhöhte Haftung des später aufzubringenden Leuchtstoffes auf der aufgerauhten Oberfläche und dessen mechanischer Schutz durch die vorgegebene Vertiefung; vorzugsweise wird die Vertiefung sc eingestellt, daß sie in etwa der später angezielten Leuchtstcffschichtdicke entspricht, so daß als Grundlage für die später aufzubringende Aluminisierung des Leuchtschirmes eine möglichst glatte (Feldstärke-Belastung) Oberfläche vorliegt.

[0021] Die Leuchtstoff-Struktur (vorzugsweise drei Farben: Rot, Grün, Blau und bei sehr feinem Raster (<0,3mm Schritt) vorzugsweise Linienanordnung (inline) wird durch nacheinander erfolgenden Druck der Einzelfarben, justiert an den dafür innerhalb der Schwarzumrandung vorgesehenen Positionen, erzeugt. Dabei ist wichtig, daß der Durchlaß der Leuchtstoffmenge in einem genauen Verhältnis zur angezielten Schichtstärke, zur Druckschablonenfläche und zur Fließeigenschaft der Leuchtstoffpaste steht. Ein wesentlicher Bestandteil der Leuchtstoffpaste ist ein Haftvermittler, der im getemperten Zustand (nach "Austreiben" der Binderanteile) verbleibt. Zum Beispiel verwendbar ist eine SiO₂-Beschichtungsflüssigkeit. Als Binder sind alle Systeme grundsätzlich geeignet, solange sie weder die Leuchtstoffe chemisch schädigen noch störende "Reste" nach dem Tempern der Schichten hinterlassen, wobei darauf zu achten ist, daß leuchtstoffspezifisch Maximaltemperaturen (im Bereich 380°C bis 500°C) eingehalten werden müssen. Vorzugsweise Verwendung finden Binder auf Acrylat- oder Nitrozellulose-Basis. Eine bevorzugte Zusammensetzung ist zum Beispiel:

[0022] Die Dicke der Leuchtstoffschichten wird zwischen 1µm und 70µm eingestellt, vorzugsweise bei obigen Leuchtstoffbeispielen bei ca. 20µm. Hierzu ist von wesentlicher Bedeutung, daß die Druckfläche auf der Schablone (Sieb) etwa nur 20% bis 70%, vorzugsweise 40% Flächenöffnung gegenüber der zu bedruckenden Fläche aufweist. Die zum Druck geeigneten Siebe liegen zwischen 165mesh und 600mesh (vcrzugsweise 400mesh), je nach gefcrderter Auflösung des Rasters.

[0023] Zum Abschluß der Schichterzeugung wird durch Tempern sichergestellt, daß alle Binderanteile verflüchtigt werden, wobei ein wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Siebdruckverfahrens ist, einen sehr geringen Binderanteil anwenden zu können, um damit eine hohe Flächendichte der Phosphorbelegung zu erreichen.

[0024] Der Leuchtschirm kann aber auch auf folgende Weise hergestellt werden: Auf eine Glasplatte beliebiger Größe und Dicke (plan oder zylindrisch gekrümmt) wird eine Glaslotschicht in der gewünschten Struktur der Schwarzumrandung aufgedruckt. Es ist aus Gründen der Entspiegelung der Bildschirm-Innenseite (auf die die Phosphorschicht aufgebracht wird) angebracht, mit der im ersten Beispiel aufgeführten Glasätze eine relativ glatte Entspiegelungsschicht zu erzeugen, nachdem vcrher das Glas mechanisch durch Läppen mit Siliziumkarbid feiner Körnung (vorzugsweise 500 - 1000) sehr gleichmäßig mattiert wurde. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß eine Entspiegelung der mit Phosphor belegten Glasseite, verbunden mit einer Haftfestigkeitserhöhung für aufgebrachte Schichten durchgeführt wird.

[0025] Die nach dem Sintern des Glaslotaufdruckes angestrebte Dicke der Schwarzumrandung liegt zwischen 2µm und 60µm. Um eine Schwarzfärbung der Glaslotpaste zu erreichen, ist jeder "black dye"-Zusatz erlaubt, der die Konstanz der thermischen Ausdehnung und die Festigkeit des Glaslotauftrages nach dem Sintern sicherstellt. Als Bindersysteme eignen sich alle Typen grundsätzlich dann, wenn ein vollständiges Ausbrennen bei der für einen bestimmten Glaslottyp erforderlichen bzw. maximal zulässigen Temperatur gewährleistet wird; hierzu eine zweckmäßige Glaslot-Mischung:

[0026] Eine Schwarzfärbung kann auch durch reduzierende Temperung unterstützt bzw. allein (ohne "black dye") erzeugt werden.

[0027] Nach der Fertigstellung der Schwarzumrandungsstruktur wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel weiter verfahren.

[0028] Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0029] Es zeigen

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Leuchtschirm schematisch im Schnitt und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtschirmes schematisch im Schnitt.

[0030] Das in Fig. 1 dargestellte Leuchtschirmglas 1 weist Vertiefungen 4 auf. Die Vertiefungen 4 sind ca. 10µm bis 20µm in das Leuchtschirmglas 1 eingeätzt und als Leuchtstoffschicht 6 vorzugsweise mit den Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) versehen, die durch Siebdruck durch den Film 2, der mit Sieböffnungen 3 versehen ist, aufgebracht. Die Schwarzumrandung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Fototechnik (Dünnschicht) aufgebracht.

[0031] Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schwarzumrandung 5 in Siebdruck als schwarzes Glaslot durch die Sieböffnungen 3 im Film 2 auf das Leuchtschirmglas 1 aufgebracht, so daß Vertiefungen 4 gebildet sind, die je nach Glaslotdicke ca. 20µm betragen und zur Aufnahme der Leuchtstoffschicht 6 (Leuchtschirmfarben) dienen.

Ansprüche

1. Leuchtschirm für Bildanzeigegeräte mit einer Schirmglasplatte und einer darauf befindlichen Leuchtstoffschicht, die in Vertiefungen eingebracht ist, die von einer insbesondere schwarz gefärbten Kontrastumrandungsschicht umgeben sind,dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtfarben der Leuchtstoffschicht (6), vorzugsweise die Leuchtfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B), in einer raster- oder linienförmigen systematischen Anordnung durch ein Siebdruckverfahren auf die Schirmglasplatte (1) aufgebracht sind.

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastumrandungsschicht (5) aus schwarz eingefärbter oder beim Sintern sich schwarz färbender Glaslotpaste mittels Siebdruck positioniergenau auf die Schirmglasplatte (1) aufgebracht ist.

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Leuchtstoffschicht (6) zwischen 1µm und 70µm beträgt.

4. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirmes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß auf die Schirmglasplatte (1) eine metallische Mehrschichtenfolge aufgedampft wird, und daß die aufgedampfte Struktur dort abgeätzt wird, wo die Belegung mit der Leuchtstoffschicht (6) mittels eines Siebdruckverfahrens in zuvor in die Schirmglasplatte (1) eingeätzte Vertiefungen (4) vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (4) der Schichtdicke der anschließend aufzubringenden Leuchtstoffschicht (6) nahezu entsprechen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schirmglasplatte (1) eine Glaslotschicht in der Struktur der Kontrastumrandungsschicht (5) aufgedruckt wird.

Zeichnung