DE2164174C3

DE2164174C3 - Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf eine über der Leuchtstoffschicht auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre liegende lichtreflektierende Metallschicht

Info

Publication number: DE2164174C3
Application number: DE2164174A
Authority: DE
Inventors: Walter Donald Columbia Pa. Bartch
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-23
Publication date: 1984-08-16
Also published as: AU3698771A; FR2120895A5; DE2164174A1; NL175356C; US3703401A; JPS5128490B1; NL175356B; GB1350501A; DE2164174B2; CA962539A; AU459558B2; ES398204A1; BE777416A; NL7113657A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist. Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 1537070 bekannt.

Ein Kathodenstrahlröhrentyp, der für Fernsehgeräte verwendet wird, ist die sogenannte Lochmaskenröhre. Sie besteht aus einem evakuierten Kolben, auf dessen Frontplatte innenseitig ein Bildschirm in Form eines Mosaiks aus Leuchtstoffelementen unterschiedlicher Farblichtemission angebracht ist, einer Lochmaske, deren öffnungen den einzelnen Leuchtstoffelementen zugeordnet sind und die in dichtem Abstand von der Frontplatte angeordnet ist, sowie einem Strahlsystem, das zwecks selektiver Erregung der Leuchtstoffbereiche einen oder mehrere (gewöhnlich drei) Elektronenstrahlen gegen den Bildschirm richtet

Im Betrieb einer solchen Lochmaskenröhre werden die Elektronenstrahlen so abgelenkt, daß sie den Bildschirm in einem festen Raster abtasten. Dabei werden die Elektronenstrahlen zum Teil von der Lochmaske abgefangen, während sie zum Teil durch die Maskenöffnungen hindurchtreten und die gewünschten

ι ο Leuchtstoff elemente erregen. Die abgefangenen Teile der Elektronenstrahlen erhitzen die Lochmaske, die dadurch verformt werden oder ihre Lage ändern kann, so daß Deckungsfehler zwischen den durch die Maskenöffnungen hindurchtretenden Strahlteilen und den

ι s Leuchtstoff elementen des Bildschirms entstehen können. Normalerweise ist auf der gegen die Lochmaske gewandten Bildschinnoberfläche eine dünne Schicht aus hochreflektierendem Metall, gewöhr^h Aluminium, angebracht. Diese Metallschicht reflektiert

Wärme, die von der Lochmaske gegen den Bildschirm abgestrahlt worden ist, zur Lochmaske zurück. Durch diese vom Bildschirm reflektierte- Wärme wird die Lochmaske noch mehr erhitzt und somit die Möglichkeit einer Verformung der Lochmaske vergrößert.

Durch die US-PS 3392297 ist es bekannt, die reflektierende Metallschicht auf dem Bildschirm mit einer Schicht aus einem wärmeabsorbierenden Material zu überziehen, die inert ist und im Vakuum aufgedampft wird. Als Beispiele solcher Materialien sind Lithiumnitrid, Borkarbid und Nickeloxid angegeben. Jedoch lassen sich diese Materialien in der Fabrik nicht leicht oder billig im Vakuum verdampfen oder aufdampfen. Ferner haben diese verdampfbaren Materialien die Neigung, im Betrieb der Röhre nach anderen RöhrenteUen zu wandern.

Aus der schon genannten DE-OS 1537070 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf einer die Leuchtstoffschicht auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre bedeckenden lichtreflektierenden Schicht bekannt, bei dem die Kohlenstoffschicht durch Aufbringen von in einer Flüssigkeit suspendierten Kohlenstoffteilchen erzeugt wird. Hierbei wird eine poröse Graphitschicht durch Aufstäuben einer kolloidalen Suspension von Graphit-

körnchen in Äthylalkohol ausgebildet, wobei dieser Suspension eine filmbildende Substanz in Form eines Kollodiums oder eines Methylmethacrylats zugesetzt ist. Diese filmbildene Substanz wird anschließend im Verlauf der üblichen Wärmebehandlungszyklen wieder beseitigt und ihre verkohlten V^brennungsrückstände gewährleisten den Zusammenhalt der Graphitkörnchen untereinander und mit der auf den Leuchtstoffpa_tikeln aufgebrachten lichireflektierenden Aluminiumschicht.

Aus der US-PS 28 78 411 ist die Herstellung eines Leuchtschirms für Farbbildröhren bekannt, wobei das Problem einer Halo-Bildung infolge rückgestreuter Elektronen vermieden werden soll. Bei diesem bekannten Verfahren wird auf die Leuchtstoffschicht zunächst eine Aluminiumschich! aufgedampft, auf die dann wiederum eine Schicht aus einem Material aufgebracht wird, dessen Atomgewicht wesentlich niedriger als dasjenige der Leuchtstoffmaterialien ist. Als Material ist hierfür Kohlenstoff angeführt, der in Form von Ruß oder einer verkohlbaren Verbindung aufgebracht werden kann, und die Gesamtdicke dieser und der Aluminiumschicht soll insbesondere so bemessen sein, daß der weitaus größte Teil der innerhalb der Leuchtstoffschicht

gestreuten Elektronen seine Energie verliert und somit nicht mehr zu einer Halo-Bildung beitragen kann.

Weiterhin ist es aus der Zeitschrift »Experimentelle Technik der Physik« XTV, 1966, Heft 4, Seiten 206 bis 214 bekannt, vordem Aufdampfen der lichtreflektierenden Alumimumschicht den Leuchtschirm durch Überziehen mit einer dünnen Kunststoffolie zu präparieren, damit das aufgedampfte Aluminium nicht in die Poren des feinporigen Kapillarsystems der Leuchtstoffpartikel mit dem verwendeten Silikatbinder eindringt. Zur Ausbildung dieser Kunststoffolie kann man den betreffenden Kunststoff in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel auflösen, die Lösung auf eine auf dem Leuchtstoffschirm ausgebildete dünne Wasseroberfläche bringen und anschließend das Lösungsmittel verdampfen. Als Lösungsmittel wird weitgehend Toluol verwendet, und als Lacke werden Ester der Polymethacrylsäure benutzt. Um das Lösungsmittel der Folienlösung wieder zu entfernen, *rird es, nach deren gleichmäßiger Verteilung über dem Leuchtschirm, abgedampft, und der .vorher benetzte Bildschirm wird getrocknet, ehe die Aluminierung erfolgt. Nach der Aluminierung wird die Kunststoffolie durch thermisches Abgasen rückstandslos beseitigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines einfacheren und billigeren Verfahrens zum Aufbringen einer wärmeabsorbierenden Kohlenstoffschicht auf die die Leuchtstoffschicht bedeckende Metallschicht im Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre, wobei insbesondere ein Weglaufen, Einsickern und ein Oxydieren dieser wärmeabsorbierenden Schicht vermieden werden soli. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merionale des Anspruchs 1 gelöst.

Kohlenstoffteilchen sind bei den gewöhnlichen Röhrenbehandlungstemperaturen sowie unter normalen Röhrenbetriebsbedingungen nicht flüchtig. Die Kohlenstoffteilchen werden durch Aufsprühen einer wäßrigen Suspension von Kohlenstoffteilchen aufgebracht. Dieses Aufsprühen ist billig und fabrikatorisch leicht durchführbar und es besteht dabei praktisch keine Brandgefahr. Um jedoch durchwegs gute Bildschirme herstellen zu können, wird der Frontplattenteil auf ungefähr 50 bis 75° C vorerhitzt, damit die Kohlenstoff schicht bei der Aufbringung nicht zerfließt oder abläuft. Vor dem Aufbringen der Kohlenstoffschicht wird ein filmbildender Belag auf die reflektierende Metallschicht aufgebracht, damit die Suspension der Kohlenstoffteilchen nicht in die Leuchtstoffelemente des Bildschirms eindringen kann, wo sie möglicherweise das emittierte Licht absorbiert, so daß die Schirm helligkeit sich verringert. Schließlich wird eine Suspension von Kohlenstoffteilchen verwendet, die frei ist von Bindemitteln, da durch die Anwesenheit eines Bindemittels die Oxydation der Kohlenstoffteilchen während des anschließenden Brennens oder Ausheizens der Röhre erhöht wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Beispiel 1

Ein mit einem Mosaikleuchtschirm versehener Frontplattenteil wird zuerst mit einem glatten Film aus organischem Material bedeckt, auf dem eine Aluminiumschicht angebracht wird. Das so vorbereitete Frontplattenteil wird ungefähr 15 Minuten lang in einen auf 65 ° C ± 5 ° C vorgeheizten Ofen eingebracht, bis das Frontplattenteil ungefähr die Ofentemperatur angenommen hat Sodann wird es aus dem Ofen herausgenommen und es werden die Anschmelzflächen sowie die inneren Seitenwände des Frontplattenteils einschließlich der Stifte für die Halterung der Lochmaske mit Bandmaterial abgedeckt, wobei die gesamte Bildschinnfläche unabgedeckt bleibt; sodann wird bei noch heißem Frontplattenteil eine wäßrige Dispersion eines verflüchtigbaren filmbildenden -Materials auf die unabgedeckte, mit der Aluminiumschicht beschichtete Bildschinnfläche aufgesprüht.

Eine bevorzugte Dispersion wird in der Weise zubereitet, daß man 250 ml einer wäßrigen Akrylharzemulsion (mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 46 jOew.-%) mit 750 ml entionisiertem Wasser und 25 ml einer verträglichen Rotfarbstofflösung (20% Feststoffe in Wasser) vermischt. Eine bevorzugte Akrylharzemulsion besteht hauptsächlich aus Älhylakrylat, das mit geringen Mengen an Akryl- und Methakryknonomeren und -polymeren mischpolynieriSierx ist. i^er ϊ*ίΐΓυοίθι* wiru usr l^ispersion zugesetzt, um die Untersuchung und Prüfung des resultierenden Belages nach seiner Aufbringung zu erleichtern. Das Aufsprühen erfolgt ungefähr 2 bis 5 Minuten lang mit einer Luftspritzpistole mit einem Druck von ungefähr 1,4 bar und mit ungefähr zehnmaliger Besprühung durch Führen des Spriihstrahls über die Oberfläche. Das aufgesprühte Material trocknet - unter anderem aufgrund der Wärme im vorerhitzten Frontplattenteil - in weniger als einer Minute.

Sodann wird bei immer noch heißem Frontplattenteil eine bindemittelfreie wäßrige Suspension aus Graphit und Ruß auf die unabgedeckten oder unmaskierten Teile der beschichteten Metallschicht aufgesprüht. Eine bevorzugte Suspension wird in der Weise zubereitet, daß man ungefähr 1000 ml einer 5-gewichtsprozentigen wäßrigen Dispersion von kolloidalem Graphit mit ungefähr 1330 ml entionisiertem Wasser und ungefähr 1000 ml -einer c>gewichtsprozentigen wäßrigen Dispersion von Ruß mit einem Gehalt von ungefähr 0,5 Gew.-% Dispergiermittel wie einem sulfonierten! Lignin und 0,1 Gew.-% Netzmittel wie Polyoxyäthylen (23)lauryläther vermischt. Das Aufsprühen erfolgt ungefähr 2 bis 5 Minuten lang mit einer Luftspritzpistole mit einem Druck von ungefähr 1,4 bar und mit ungefähr 20 Besprühungen durch Führen des Sprühstrahls über die Oberfläche. Das aufgesprühte Material trocknet auch aufgrund der Wärme im vorerhitzten Frontplattenteil in weniger als einer Minute.

Anschließend wird das Abdeckband entfernt und das beschichtete Frontplattenteil in der üblichen Weise behandelt. Dazu gehört das Brennen oder Ausheizen des Frontplattenteils in Luft bei ungefähr 400 bis 450" C, um die flüchtigen und organischen Bestandteile wegzudampfen und wegzuoxydieren. Bei diesem Ausheizen werden der Film und der Belag aus verflüchtigbaren Stoffen unter und über der Aluminiumschicht, die Bindemittel im Leuchtschirm und sämtliche Disperser- und Netzmittel in der Anordnung entfernt. Nach dem Ausheizen besteht der Bildschirm aus einer reflektierenden Aluminiummetallschicht auf dem Mosaikleuchtschirm und einem auf der Aluminiumschicht haftenden wärmeabsorbierenden Ruß-Graphitüberzug.

Beispiel 2
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Ver-

fahrens wird die Kohlenstoffschicht auf dem Leuchtschirm mit einer automatisch arbeitenden Maschine aufgebracht. Dieses Verfahren ist bis auf die folgenden Abweichungen im wesentlichen das gleiche wie in Beispiel 1. Das Frontplattenteil wird in ungefähr 3 Minuten mit Strahlungswärme auf 60 bis 70° C vorerhitzt. Sodann werden die zu schützenden Oberflächen des Frontplattenteils mit einer Schablone abgedeckt Die bevorzugte Dispersion wird in der Weise zubereitet, daß man 747,5 g der Akryiharzlösung (AC-33) mit ungefähr 350 g entionisiertem Wasser und ungefähr 2,5 g Rotfarbstoffpulver vermischt. Diese Dispersion wird maschinell ungefähr 30 Sekunden lang unter Verwendung einer Luftspritzpistole mit einem Druck von ungefähr 4,1 bar aufgesprüht. Die Kohlenstoff suspension wird ebenfalls mit der Maschine ungefähr 30 Sekunden lang unter Verwendung einer Luftspritzpistole mit einem Druck von ungefähr 4,1 bar aufgesprüht.

Die Kohlenstoffschicht wird auf die reflektierende Metallschicht aufgebracht, nachdem diese aufgebracht ist, jedoch bevor das Frontplattenteil ausgeheizt wird, um den glatten organischen Mim unter der Metallschicht zu entfernen. Die Metallschicht hat eine erhebliche Anzahl von Poren, damit Gase während des nachträglichen Brennens oder Ausheizens entweichen können.

Für die Kohlenstoffschicht kann man entweder Graphit oder amorphen Kohlenstoff oder Kombinationen von beiden verwenden. Als amorpher Kohlenstoff kommen Lampenruß, Gasruß oder andere Formen, die bei der unvollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien entstehen, in Frage. Der Graphit kann synthetisch oder natürlich sein. Es wurde festgestellt, daß Graphitteilchen Widerstandsfähiger gegen Oxydation während des Ausheizens sind und weniger dazu neigen, beim Aufsprühen in den Bildschirm einzudringen, als die amorphen Kohlenstoffteilchen. Amorphe Kohlenstoffteilchen ergeben Schichten, die schwärzer und stärker wärmeabsorbierend sowie weniger widerstandsfähig gegen den Elektronendurchtritt sind, was eine größere Schirmhelligkeit im Betrieb der Röhre ergibt. Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch der beiden Kohlenstoffarten.

Die Teilchengröße der Kohlsnstoffteilchen ist nicht kritisch, liegt jedoch vorzugsweise im kolloidalen Bereich, um die Zubereitung und Erhaltung einer geeigneten Suspension zu erleichtern. Der Kohlenstoff kann in irgendeiner Trägerflüssigkeit wie Toluol oder Xyk>l suspendiert sein. Vorzugsweise dispergiert man jedoch den Kohlenstoff in Wasser, und es hat sich als wünschenswert erwiesen, Netz- und Dispergiermittel zuzusetzen, um eine stabile Suspension zu gewinnen. Ferner enthält die Suspension zweckmäßigerweise keine Bindemittel für die Teilchen. Bei der Zugabe von Bindemitteln können nämlich die Kohlenstoffteilchen während des späteren Brennens oder Ausheizens übermäßig oxydieren, wodurch es schwieriger wird, das Verfahren zu kontrollieren. «>

Der filmbildende Belag kann aus irgendeinem verflüchtigbaren filmbildenden Material bestehen, das verhindert, daß Kohlenstoffteilchen in die Poren der Aluminiummetallschicht eindringen und zum Mosaikleuchtschirm gelangen. Wenn Kohlenstoffteilchen durch die Aluminiumschicht hindurchdringen, erniedrig) sich der Wirkungsgrad des Leuchtschirms. Geeienete Materialien für einen solchen Belag sind

z. B. Akrylmischpolymerisate. Ein weiteres geeignetes Material ist eine wäßrige Emulsion von Polystyrol. Durch das Vorhandensein eines solchen Belages wird verhindert, daß der Kohlenstoff beim Aufbringen der Kohlenstoffsuspension durch die Aluminiumschicht hindurch in den Mosaikleuchtschirm eindringt. Ein solches Eindringen von Kohlenstoff könnte ein Verfärben, ein Verschmieren und eine Verringerung c'.er visuellen Helligkeit des Leuchtschirms zur Folge haben.

Die Vorerhitzung des Frontplattenteils mit dem darauf befindlichen Bildschirm unterstützt das Trocknen der nachträglich aufgebrachten Überzüge, damit diese nicht auslaufen. Die Vorerhitzungstemperaturen liegen im Bereich von ungefähr 50 bis 75 ° C, vorzugsweise bei ungefähr 65° C.

Der filmbildende Belag und die Kohlenstoffschicht können nach irgendeinem geeigneten Verfahren aufgebracht werden. Vorzuziehen ist jedoch das Verfahren des Luftsprühens oder -spritzens wegen seiner niedrigen Kosten und der eirfechen Durchführbarkeit Der ffimbüdende Belag als dünnster Überzug dient dazu, Kohlenstoff teilchen am Eindringen in den Leuchtschirm zu hindern. Die Kohlenstoff schicht wird in einer Dicke von ungefähr 200 bis 300 um aufgebracht. Dies sollte kontrolliert geschehen, da die Dicke die Durchtrittsfähigkeit des Elektronenstrahls und damit letztlich das Ausmaß der Erregung der Leuchtstoffelemente beeinflußt. Übermäßig dicke Kohlenstoffschichten sollten vermieden werden, da sie die Helligkeit des Bildschirms verringern. Die Aluminiumschicht ist ebenfalls vorzugsweise ungefähr 200 bis 300 nm dick, so daß die Gesamtdicke der Aluminiumschicht und der Kohlenstoffschicht zwischen 400 und 600 nm beträgt. Gewöhnlich ist die Aluminiumschicht selbst ungefähr 400 bis 600 nm dick.

Das Verfahren eignet sich insbesondere für Lochmaskenröhren, um auf der reflektierenden Aluminiumschicht des Bildschirms eine wärmeabsorbierende Schicht anzubringen. Das Verfahren ist jedoch auch auf andere Kathodenstrahlröhrenarten zum Zwecke der Aufbringung von Kohlenstoff in irgendeiner Form auf die metallische Aluminiumschicht anwendbar. Beispielsweise kann nach dem Verfahren eine Kohlenstoffschicht auf eine reflektierende Metallschicht aufgebracht werden, um die Sekundäremission und Elektronenstreuung zu verringern, wie dies in der DE-OS 1537070 beschrieben ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf eine über der Leuchtstoffschicht auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre liegende lichtreflektierende Metallschicht, bei dem ein fQmbüdendes organisches Material verwendet und im Rahmen von Wärmebehandlungszyklen des Schirms wieder beseitigt wird und bei dem die Kohlenstoffschicht durch Aufbringen einer Flüssigkeit mit darin suspendierten Kohlenstoffteilchen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontplattenteil mit der Leuchtstoff- und Metallschicht auf 50 bis 75 ° C erhitzt wird, daß auf die erhitzte Metallschicht zunächst ein Belag aus dem verflüchtigbaren organischen filmbildenden Material durch Abscheiden aus einer wäßrigen Dispersion aufgebracht wird, daß dann auf diesen Belag die Schicht aus Kohlenstoffteilchen durch Abscheiden aus einer bindemittelfreien Suspension von Kohienstoffteilchen aufgebracht und daß anschließend der organische FUm zusammen mit einem zwischen der Leuchtstoffschicht und der Metallschicht vorhandenen verflüchtigbaren Fflm durch Erhitzen des Frontplattenteils in Luft auf 400 bis 450° C verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches filmbildendes Material ein Akrylmischpolymerisat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus amorphen Kohlenstoffteilchen in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus einem Gemisch von amorphen Kohlenstoffteilchen und Graphitteilchen in einer wäßrigen Trägerflüssigkeit besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion des organischen filmbildenden Materials auf die Metallschicht aufgesprüht und dann getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension der Kohlenstoffteilchen auf die beschichtete Metallschicht aufgesprüht und dann getrocknet wird.