DE19630016C2 - Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

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

Aus der US 3,525,679 A1 ist ein elektrophoretisches Ablagerungs­ verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht für eine Ka­ thodenstrahlröhre bekannt, bei dem zunächst die Bildschirmrück­ seite mit einer elektrisch leitenden Elektrodenschicht aus Me­ tall beschichtet wird, wozu die Leuchtstoffe zuvor in einem Lö­ sungsmittel suspendiert werden. Des weiteren wird der Lösung ein Elektrolyt oder eine Mischung verschiedener Elektrolyte beige­ geben, die sich in der Lösung lösen und/oder darin suspendieren. Durch den Elektrolyt wird die Lösung bzw. die Suspension aufge­ laden. Zur Abscheidung der Leuchtstoffe und damit zur Bildung der Leuchtstoffschicht wird die Lösung in Kontakt zur Elektro­ denschicht gebracht, die Elektrodenschicht als Elektrode verwen­ det, 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 Para­ meter elektrische (Abscheide-)Spannung, Temperatur, Abscheide­ zeit und die verwendeten Materialien eingestellt werden. Im vor­ liegenden 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 Parti­ kelgröße zwischen 2 und 3 µm vorliegen, mittels Schwerkraft nie­ dergeschlagen. Hierbei ist der verfahrenstechnische Aufwand hoch und die Herstellungszeit lang.

Zur Produktion von Kathodenstrahlröhren für Monitore, Bildschir­ me 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 Elek­ trotauchlackierung bekannt, bei dem eine Polymerschicht als Elektrode für eine elektrophoretische Beschichtung eines nicht- leitenden Substrats dient. Die Polymerschicht verbleibt nach er­ folgter Lackierung auf dem Substrat. Da hierbei die Effekte der Leuchtstoffschicht zumindest gedämpft beobachtbar wären, ist dieses Verfahren für den die Erfindung betreffenden Anwendungs­ fall ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine Leuchtstoffschicht in preisgünstiger Weise mit ho­ her 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 Leucht­ stoffschicht 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 beson­ deres für kleinere Leuchtstoffschichten geeignete Elektrophorese hergestellte Leuchtstoffschichten eine hohe Auflösung auf. Gün­ stigerweise entfällt die chemische Entfernung der Elektroden­ schicht, wodurch der Ausschuß gesenkt und die Qualität der Leuchtstoffschicht sogar noch verbessert ist. Vorteilhafterweise kann diese Austreiben der Elektrodenschicht gleichzeitig mit ei­ nem Fixieren der Leuchtstoffschicht einher gehen.

Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Verfahrensablaufs näher erläu­ tert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Glaskörper eines Bildschirms einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Ausschnitt des Bildschirms ei­ ner Kathodenstrahlröhre mit aufgebrachter Lösung für die Ausbildung der Elektrodenschicht,

Fig. 3 den Schnitt nach Fig. 1 für die Ausbildung der Elektro­ denschicht,

Fig. 4 den Schnitt nach Fig. 3 mit oberhalb der Elektroden­ schicht angeordneter Lösung aus Elektrolyt und Leucht­ stoffen 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 Elektroden­ schicht.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen Glaskörper 4 einer Katho­ denstrahlröhre 5 dargestellt, wobei auf eine genaue Darstellung der funktionellen Teile der Kathodenstrahlröhre 5 wie Ablenkkon­ densatoren, 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 Be­ reich 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 Bildschirmrück­ seite 10, weist der Bildschirm 9 eine an dem Glaskörper 5 fest­ haftend angeordnete Leuchtstoffschicht 2 auf, die mittels der vom konischen Bereich 7 kommenden Elektronen zum Leuchten ange­ regt 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 nach­ folgenden Fig. 2 bis 6 beschrieben.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen Ausschnitt der Kathoden­ strahlröhre 5 im Bereich des Bildschirms 9 bei noch unbeschich­ tetem Glaskörper 4 dargestellt. Auf die Bildschirmrückseite 10 des Glaskörpers 4 ist eine Elektroden-Lösung 3 aufgebracht, die zur Ausbildung einer Elektrodenschicht 1 aus elektrisch intrin­ sisch 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)ethy­ lendioxythiophen (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 Po­ lyvinylacetate und/oder Polyvinylalkohole beigegeben.

Von besonderer Vorteilhaftigkeit hat es sich erwiesen, als Poly­ mer PEDT zu verwenden, und das PEDT aus wäßriger Elektroden- Lösung 3 in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abzuscheiden, wobei der Elektroden-Lösung 3 als Vernetzer insbesondere Epoxy­ silan 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 wei­ teren weist die Leuchtstoff-Lösung 11 einen Elektrolyten auf.

Die Leuchtstoff-Lösung 11 und die vorzugsweise filmartig aufge­ brachte Elektrodenschicht 1 werden mit einer elektrischen Span­ nungsquelle verbunden, wodurch sich zwischen der Leuchtstoff- Lösung 11 und der Elektrodenschicht 1 ein elektrisches Feld aus­ bildet 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 Elektro­ denschicht 1 entfernt. Da gemäß der Erfindung für die Elektro­ denschicht 1 elektrisch leitfähigen Polymere mit einer Verdamp­ fungstemperatur verwendet werden, die kleiner als die Zerstö­ rungstemperatur der Leuchtstoffschicht 2 ist, wird die Elektro­ denschicht 1 günstigerweise thermisch entfernt.

Da die Verdampfungstemperatur der Polymere vorzugsweise bei Tem­ peraturen liegt, die geringer als die Aushärttemperatur der Leuchtstoffschicht 2 ist, kann in vorteilhafter Weise das Aus­ härten der Leuchtstoffschicht 2 und das Entfernen der Elektro­ denschicht 1 durch Austreiben der gasförmigen Zersetzungsproduk­ te der Polymere durch die Leuchtstoffschicht 2 hindurch, gleich­ zeitig erfolgen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht einer Ka­ thodenstrahlröhre, bei dem die Bildschirmrückseite der Kathoden­ strahlröhre mit einer elektrisch leitenden Elektrodenschicht be­ schichtet 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 Elektroden­ schicht und der Leuchtstoff-Lösung ein elektrisches Feld ange­ legt wird und die Leuchtstoffe unter Ausbildung der Leuchtstoff­ schicht 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) elek­ trisch leitfähige Polymere und/oder deren Oligomere und/oder de­ ren Monomere, im folgenden vereinfachen Polymere genannt, ver­ wendet werden, deren Verdampfungstemperatur unterhalb der Zer­ störungstemperatur der Leuchtstoffschicht (2) liegt und daß die Polymere der Elektrodenschicht (1) durch Verdampfen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere intrinsisch leitfähige Polymere verwendet wer­ den.

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 ab­ geschieden wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroden-Lösung (3) ein Vernezer und/oder Bindemit­ tel beigegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Polyacrylat und/oder Polyvinylacetat und/oder Polyvinylalkohol verwendet wird.

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 De­ rivate gewählt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer in Gegenwart von Polystyrolsulphonsäure abge­ schieden wird.

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) abge­ schieden wird und daß der Elektroden-Lösung (3) ein Vernetzer, insbesondere Epoxysilan, beigegeben wird.