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Dokumentenidentifikation DE19630016C2 12.10.2000
Titel Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer Kathodenstrahlröhre
Anmelder DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE;
Thomson Tubes Electroniques GmbH, 89077 Ulm, DE
Erfinder Ferguson, Mona, Dr., 89081 Ulm, DE;
Gailberger, Michael, Dr., 89231 Neu-Ulm, DE;
Holdik, Karl, Dr., 89081 Ulm, DE;
Keller, Anja, Dipl.-Ing., 89134 Blaustein, DE;
Maetze, Gunter, 89134 Blaustein, DE;
Gassler, Gerhard, Dr., 89081 Ulm, DE
DE-Anmeldedatum 25.07.1996
DE-Aktenzeichen 19630016
Offenlegungstag 29.01.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.2000
IPC-Hauptklasse H01J 29/22
IPC-Nebenklasse H01J 31/12   H01J 9/22   C25D 13/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer Kathodenstrahlröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es bspw. aus der gattungsbildend zugrundegelegten US 3,525,679 A1 als bekannt hervorgeht.

Aus der US 3,525,679 A1 ist ein elektrophoretisches Ablagerungsverfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht für eine Kathodenstrahlröhre bekannt, bei dem zunächst die Bildschirmrückseite mit einer elektrisch leitenden Elektrodenschicht aus Metall beschichtet wird, wozu die Leuchtstoffe zuvor in einem Lösungsmittel suspendiert werden. Des weiteren wird der Lösung ein Elektrolyt oder eine Mischung verschiedener Elektrolyte 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. Im vorliegenden Fall weisen die Leuchtstoffschichten z. B. eine Dicke von ca. 4 µm auf. Nach dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht und ggf. einem Fixieren der Leuchtstoffe wird die Elektrodenschicht durch ein naßchemisches Verfahren entfernt. Allerdings weist dieses Verfahren eine hohe Ausschußrate auf.

Aus der DE 29 09 147 A1 ist ein Verfahren bekannt, das dem der US 3,525,679 ähnelt. Allerdings wird hier nach der Entfernung der Elektrodenschicht auf die abgeschiedene Leuchtstoffschicht eine weitere Leuchtstoffschicht mit einer Schichtdicke von etwa 10 µm aufgebracht. Die weitere Leuchtstoffschicht wird aus einer Suspension, in der die Leuchtstoffe als Partikel mit einer Partikelgröße zwischen 2 und 3 µm vorliegen, mittels Schwerkraft niedergeschlagen. Hierbei ist der verfahrenstechnische Aufwand hoch und die Herstellungszeit lang.

Zur Produktion von Kathodenstrahlröhren für Monitore, Bildschirme und dgl. werden u. a. noch das sogenannte Einreibeverfahren und das sogenannte Spin-Coating-Verfahren verwendet, mittels derer jedoch nur relativ inhomogene Leuchtstoffschichten erzielbar sind.

Des weiteren ist aus der DE 40 30 663 A1 ein Verfahren zur Elektrotauchlackierung bekannt, bei dem eine Polymerschicht als Elektrode für eine elektrophoretische Beschichtung eines nicht- leitenden Substrats dient. Die Polymerschicht verbleibt nach erfolgter Lackierung auf dem Substrat. Da hierbei die Effekte der Leuchtstoffschicht zumindest gedämpft beobachtbar wären, ist dieses Verfahren für den die Erfindung betreffenden Anwendungsfall ungeeignet.

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.

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.

Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Verfahrensablaufs näher 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 Fig. 1 für die Ausbildung der Elektrodenschicht,

Fig. 4 den Schnitt nach Fig. 3 mit oberhalb der Elektrodenschicht angeordneter Lösung aus Elektrolyt und Leuchtstoffen oder deren Vorprodukte,

Fig. 5 den Schnitt nach Fig. 4 mit auf der Elektrodenschicht abgeschiedener Leuchtstoffschicht und

Fig. 6 den Schnitt nach Fig. 5 mit entfernter Elektrodenschicht.

In Fig. 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.

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, also 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 Elektronen zum Leuchten angeregt werden kann, so daß bei entsprechender Steuerung der Elektronen auf dem Bildschirm 9 ein Bild dargestellt werden kann.

Die Herstellung der Leuchtstoffschicht 2 wird anhand der nachfolgenden Fig. 2 bis 6 beschrieben.

In Fig. 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 vereinfachend Polymere genannt, auf der Bildschirmrückseite 10 geeignet ist.

Als leitfähiges Polymer haben sich insbesondere Poly(3,4 )ethylendioxythiophen (PEDT) und/oder Polypyrrol und/oder Polyanilin und/oder deren Derivate als günstig erwiesen.

Zweckmäßigerweise werden der Elektroden-Lösung 3 zur Bildung der Elektrodenschicht 1 als Bindemittel Polyacrylate und/oder Polyvinylacetate und/oder Polyvinylalkohole beigegeben.

Von besonderer 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.

Nach Bildung der in Fig. 3 dargestellten Elektrodenschicht 1 wird diese elektrisch kontaktiert und mit einer Leuchtstoff- Lösung 11 beaufschlagt (s. Fig. 4).

Die Leuchtstoff-Lösung 11 ist eine einfache Lösung und/oder eine Suspension und/oder eine Dispersion - im folgenden vereinfachend Leuchtstoff-Lösung 11 genannt, die die Leuchtstoffe oder deren Vorprodukte der späteren Leuchtstoffschicht 2 enthält. Des weiteren weist die Leuchtstoff-Lösung 11 einen Elektrolyten auf.

Die Leuchtstoff-Lösung 11 und die vorzugsweise filmartig aufgebrachte Elektrodenschicht 1 werden mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden, wodurch sich zwischen der Leuchtstoff- Lösung 11 und der Elektrodenschicht 1 ein elektrisches Feld ausbildet und die Leuchtstoffschicht 2 aus der Leuchtstoff-Lösung 11 elektrophoretisch auf der Elektrodenschicht 1 abgeschieden wird (siehe Fig. 5).

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 verwendet werden, die kleiner als die Zerstörungstemperatur der Leuchtstoffschicht 2 ist, wird die Elektrodenschicht 1 günstigerweise thermisch entfernt.

Da die Verdampfungstemperatur der Polymere vorzugsweise bei Temperaturen liegt, 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.


Anspruch[de]
  1. 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 die Vorprodukte der späteren Leuchtstoffschicht sowie einen Elektrolyten aufweisenden Lösung und/oder Suspension und/oder Dispersion - im folgenden vereinfachend Leuchtstoff- Lösung genannt - beaufschlagt wird, bei dem zwischen der Elektrodenschicht und der Leuchtstoff-Lösung ein elektrisches Feld angelegt wird und die Leuchtstoffe unter Ausbildung der Leuchtstoffschicht elektrophoretisch auf der Elektrodenschicht abgeschieden 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, verwendet werden, deren Verdampfungstemperatur unterhalb der Zerstörungstemperatur der Leuchtstoffschicht (2) liegt und daß die Polymere der Elektrodenschicht (1) durch Verdampfen entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere intrinsisch leitfähige Polymere verwendet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Bildschirmrückseite (10) eine die Polymere und/oder deren Vorprodukte aufweisende flüssige Lösung, im folgenden Elektroden-Lösung (3) genannt, aufgetragen wird und daß die Elektrodenschicht (1) aus der Elektroden-Lösung (3) als Film abgeschieden wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroden-Lösung (3) ein Vernezer und/oder Bindemittel beigegeben wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Polyacrylat und/oder Polyvinylacetat und/oder Polyvinylalkohol verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiges Polymer Poly(3,4-)ethylendioxythiophen (PEDT) und/oder Polypyrrol und/oder Polyanilin und/oder deren Derivate gewählt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abgeschieden wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymer Poly(3,4-)ethylendioxythiophen (PEDT) gewählt wird und daß das PEDT aus wäßriger Elektroden-Lösung (3) abgeschieden wird und daß der Elektroden-Lösung (3) ein Vernetzer, insbesondere Epoxysilan, beigegeben wird.






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