DE69719107T2

DE69719107T2 - Zusammensetzung für reflexionsfreie, antistatische Beschichtung

Info

Publication number: DE69719107T2
Application number: DE69719107T
Authority: DE
Inventors: Patrizia Cinquina; Giuseppe Magnone; Guido Manciocco
Original assignee: Videocolor SA; Videocolor SpA
Current assignee: Videocolor SA; Videocolor SpA
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2017-04-24
Also published as: BR9701975A; MX9703221A; DE69719107D1; EP0805474B1; PL319653A1; CN1084774C; ITMI960846A0; EP0805474A1; PL184439B1; CN1168402A; KR100249053B1; KR970069512A; RU2121195C1; ID16656A; IT1282387B1; US5750054A; JPH1067063A; ITMI960846A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine blendungsfreie, antistatische Beschichtung für eine reflektierende-durchlässige Fläche wie eine Außenfläche einer Schirmträgerplatte einer Kathodenstrahlröhre (CRT) sowie eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Beschichtung der Schirmträgerplatte.
Für viele Anwendungen ist es erwünscht, über eine CRT-Schirmträgerplatte zu verfügen, die sowohl blendungsfreie als auch antistatische Eigenschaften aufweist. Der Ausdruck "blendungsfrei", wie er hier benutzt wird, bedeutet die Verringerung in der Helligkeit und der Auflösung des reflektierten Bildes einer Umgebungslichtquelle. Blendungslicht von Umgebungslichtquellen bewirken Störungen bei der Betrachtung eines Bildes auf der Schirmträgerplatte und ist dafür für den Betrachter unangenehm. Die "antistatischen" Eigenschaften einer Beschichtung beziehen sich auf die verstrichene Zeit, die für die Entladung der elektrostatischen Spannung auf der beschichteten Schirmträgerplatte benötigt wird.
Die US 4 563 612, ausgegeben an Deal et al. am 7. Januar 1986, beschreibt eine derartige blendungsfreie, antistatische Beschichtung aus einer wässrigen Lösung mit einem Silikat-Material, das die blendungsfreie Eigenschaft und eine bearbeitbare Menge einer anorganischen Metallzusammensetzung liefert, um der Beschichtung die antistatischen Eigenschaften zu verleihen. Die Beschichtung wird durch Luftzerstäubung der Beschichtungslösung auf die erwärmte (40-45ºC) Schirmträgerplatte einer CRT und dann durch Ofentrocknung der CRT für wenigstens 10 Minuten bei einer Temperatur von 120ºC mit einer Aufheizperiode von 30 Minuten und einer Abkühlperiode von 30 Minuten aufgebracht.
Organische Polymere, wie Polypyrrol-Verbindungen, wurden wegen ihrer sehr hohen Leitfähigkeit bei Zimmertemperatur zunehmend benutzt, um transparente, antistatische Schichten zu bilden. Jedoch sind manche dieser Materialien mechanisch schwach, unzureichend widerstandsfähig gegenüber Lösungsmitteln oder haben eine begrenzte Stabilität und müssen kurz nach ihrer Herstellung verarbeitet werden. Die US 5 412 279, ausgegeben an De Boer am 2. Mai 1995, beschreibt eine antistatische Beschichtung für eine CRT mit Latex-Partikeln auf einer Polypyrrol- Verbindung in einer Silikon-Dioxid-Matrix, die die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Die Beschichtung wird dadurch gebildet, indem der CRT- Schirmträgerplatte die Latex-Partikel der Polypyrrol-Verbindung zugeführt werden, die in einer wässrigen Lösung einer hydrolysierten Alkoxysilan-Verbindung aufgelöst wird. Die Beschichtung verringert außerdem die Lichtdurchlässigkeit des CRT- Schirms. Jedoch wird eine relativ hohe Verarbeitungstemperatur von zwischen 150 ºC und 175ºC benötigt, um die hydrolysierte Alkoxysilan-Verbindung in ein Silikondioxid umzusetzen. Die in dem Patent von De Boer beschriebene Beschichtung ist keine blendungsfreie Beschichtung und ist auch nicht verkratzungsfest. Sie muss daher mit bekannten Schichten, die eine anti-reflektierende oder blendungsfreie Wirkung aufweisen oder mit Schichten ergänzt werden, die die Verkratzungsfestigkeit weiter erhöhen.
Die US 5 291 097, ausgegeben an Kawamura et al. am 1. März 1994, beschreibt eine Beschichtung, die antistatische und blendungsfreie Eigenschaften aufweist. Zwei getrennte und unterschiedliche Schichten werden auf die Außenfläche der. Schirmträgerplatte aufgebracht. Die erste Schicht, bezeichnet mit CTE (colored transparent electroconductive) befindet sich in direktem Kontakt mit der Schirmträgerplatte. Die zweite Schicht, bezeichnet als die NGP (non-glare an protective) liegt auf der CTE-Schicht. Die CTE-Schicht oder sogenannte Domäne wird aus einer Alkohollösung gebildet, die wenigstens einen organischen Farbstoff, wenigstens ein elektrisch leitendes Metalloxid, ein Alkylacetat, Wasser und einen Säurekatalysator enthält. Die NGP-Schicht wird aus einer Alkohollösung gebildet, die ein Alkylsilikat, Wasser und einen Säurekatalysator enthält. Im allgemeinen besteht die Aufgabe des Alkylsilikats in CTE-Domäne darin, ein stabiles Reaktionserzeugnis zu bilden, während die darüberliegende NGP-Domäne, die Silizium enthält, die chemische und mechanische Stabilität der Schichten verbessert. Es ist notwendig, die CTE-Schicht gründlich zu trocknen, entweder durch Ofentrocknung oder Dampfbehandlung, bevor die NGP-Schicht hinzugefügt wird. Anderenfalls würde die durch den Farbstoff in der CTE-Schicht gebildete Farbe "entweichen" (ooze) und ausbleichen (fade) und dadurch den Kontrast der Beschichtung verringern.
Die WO 96-05606 beschreibt eine antistatische Beschichtung auf einem Wiedergabeschirm einer Kathodenstrahlröhre mit einem elektrisch leitenden Polyethylendioxythiophen. Um die mechanischen und/oder reflektierenden Eigenschaften der antistatischen Schicht zu verbessern, können eine oder mehrere zusätzliche Schichten, z. B. mit Tetraethoxysilan (TEOS), vorgesehen werden.
Die GB-A-2 161 320 beschreibt eine antistatische, blendungsverringernde Schicht auf einem Betrachtungsfenster einer Kathodenstrahlröhre aus einem Silikatmaterial, wie es von einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung abgeleitet wird, und einer anorganischen Metallverbindung aus wenigstens einem Element von Platin, Palladium, Zinn und Gold.
Die DE 42 29 192 zeigt Zusammensetzungen für antistatische Beschichtungen für Schirme von Kathodenstrahlröhren mit 'Mischungen aus einem abriebfesten Material und einem elektrisch leitenden Polymermaterial wie Polyethylendioxythiophen.
Das Problem, mit dem sich die vorliegende Erfindung befasst, besteht darin, eine elektrisch leitende Polymerschicht zu schaffen, die transparent ist und ein Umweltstabilität sowie blendungsfreie, antistatische Eigenschaften aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Beschichtung, die eine einzige Schicht von kompatiblen Materialien enthält, die leicht anwendbar sind und keine hohen Verarbeitungstemperaturen oder ausgedehnte Trocknungszeiten benötigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zusammensetzung zur Blendungsverringerung und zur Bildung einer antistatischen Eigenschaft bei der Anbringung auf einer reflektierenden-durchlässigen Oberfläche vorgesehen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus folgenden Teilen besteht:
5 bis 25 Gewichts-% eines elektrisch leitenden Polyethylendioxythiophen,
0,5 bis 3 Gewichts-% eines siliziumhaltigen Materials, gewählt aus der Gruppe aus einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung und Tetraethoxysilan und
als restlicher Teil ein Lösungsmittel, das aus der Gruppe aus einem alkoholhaltigen und deionisierten Wasser ausgewählt ist.
Zur Zeichnung:
Fig. 1 ist eine teilweise gebrochene Längsansicht einer CRT, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist,
Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung der antistatischen Eigenschaften und zeigt den Spannungsabfall in Abhängigkeit von der Entladezeit für eine unbeschichtete Schirmträgerplatte (2) und für eine Schirmträgerplatte mit einer Beschichtung (1), die gemäß der Erfindung hergestellt ist, bei 25%RH (relative Feuchtigkeit) und 25ºC, und
Fig. 3 ist eine Kurve des Logarithmus des Oberflächenwiderstands in Ohm je Quadrat (Ω/ ) in Abhängigkeit von der Konzentration in Gewichts-% des organischen Polymer in der Beschichtungslösung.
Eine in Fig. 1 dargestellte Kathodenstrahlröhre 21 enthält einen evakuierten Glaskolben mit einem Halsabschnitt 23, der mit einem Trichterabschnitt 25 ein Teil bildet. Eine Schirmträgerplatte 27 aus Glas ist über eine Glasschmelzverbindung 29 mit dem Trichterabschnitt 25 verbunden. Ein Leuchtschirm 31 aus Phosphormaterialien ist auf die Innenfläche der Schirmträgerplatte 27 aufgebracht. Ein lichtreflektierender Metallfilm 33, z. B. aus Aluminium, ist auf den Leuchtschirm 31 aufgebracht. Der Leuchtschirm 31 ist, wenn er durch (nicht dargestellte) einen oder mehrere Elektronenstrahlen von einer Kanone 35 abgetastet wird, in der Lage, ein Bild zu erzeugen, das über die Schirmträgerplatte 27 betrachtet werden kann. Eine neue, blendungsfreie, antistatische Beschichtung 37 ist auf reflektierende-durchlässige Oberfläche aufgebracht, wie die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27, um die Ausbildung einer elektrostatischen Ladung zu verhindern und den Kontrast des Bildes zu verbessern, wenn dieses über die Schirmträgerplatte 27 betrachtet wird.
Die blendungsfreie, antistatische Beschichtung 37 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein organisches Polymer und eine geeignete Menge eines siliziumhaltigen Materials enthält. Das organische Polymer beruht auf einer Polythiophen-Basis und bildet einen leitenden Film mit einem gesteuerten Reflektionsvermögen, abhängig von der Konzentration der Bestandteile. Das Polymer auf Thiophen-Basis vermischt sich leicht mit dem Lithium-Polysilikat, das eine lithium-stabilisierte Siliziumlösung ist, in der das Verhältnis zwischen SiO&sub2; und Li&sub2;O zwischen ungefähr 4 : 1 und ungefähr 25 : 1 liegt. Die Lösung ist im wesentlichen frei von anderen Anionen als Hydroxyl. Die Lithium-stabilisierte Siliziumlösung unterscheidet sich nennenswert von einer Lithium- Siliziumlösung, die eine Verbindung ist, die in einem Lösungsmittel aufgelöst ist, und nicht eine Lösung. Nach einer darauffolgenden Erwärmung trocknet die Lithium- Lösungs-Schicht und bildet eine Lithium-Silizium-Schicht. Alternativ können das organische Polymer auf Polythiophen-Basis und das Tetraethoxysilan in einem Isopropylalkohol aufgelöst werden, um eine vollständig organische Lösung zu bilden, die auf die Schirmträgerplatte der CRT aufgebracht werden kann.
Die Beschichtung wird auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 der verschweißten und evakuierten Röhre 21 aufgebracht, und zwar durch sorgfältige Reinigung der Fläche 39 durch eines der bekannten Spülungs- und Waschverfahren, die dazu dienen, Schmutz, Lint, Öl, Schaum usw., die die Oberfläche der Schirmträgerplatte nicht verkratzen. Es wird vorgezogen, die Oberfläche mit einer handelsüblichen Scheuerverbindung zu scheuern und dann die Oberfläche mit Wasser zu spülen. Die Oberfläche wird dann geätzt, indem sie mit einer Ammonium-Bifluorid- Lösung mit 2 bis 8 Gewichts-% geschrubbt wird, mit einem entmineralisierten, das heißt deionisierten Wasser gespült und zur Vermeidung von Wasserflecken mit einem Luftstrom getrocknet wird. Die Schirmträgerplatte wird dann in einem Ofen oder durch andere geeignete Mittel auf ungefähr 30ºC-80ºC erwärmt und mit der neuen Beschichtungslösung bedeckt. Die Beschichtung wird durch Trocknen in Luft bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 70ºC bis 80ºC gehärtet. Als nächstes wird die Beschichtung für ungefähr 15 bis 60 Sekunden mit warmem, deionisiertem Wasser gewaschen, das bei einer Temperatur von ungefähr 40ºC bis 50ºC liegt. Die Beschichtung wird sorgfältig in Luft getrocknet, um die Ablagerung von Lint oder anderen fremden Partikeln auf der Beschichtung zu vermeiden.
Die neue Beschichtung hat antistatische Eigenschaften. Das bedeutet, wenn sie geerdet wird, speichert die Beschichtung keine elektrostatische Ladung, wenn die Röhre in einer normalen Weise betrieben wird. Die neue Beschichtung hat außerdem eine blendungsfreie oder blendungsverringernde Qualität. Das heißt, die Beschichtung streut reflektiertes Licht und verbessert den Bildkontrast. Zusätzlich ist die Beschichtung frei von metallischen Verbindungen, so dass es keine Zunahme in der Spektralreflexion aufgrund der Anwesenheit von metallischen Verbindungen in der Beschichtung gibt.
Die Beschichtung, die Zusammensetzung und das Verfahren für deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden insbesondere an zwei Beispielen beschrieben.

BEISPIEL 1

Die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 einer evakuierten CRT 21 wird durch eine der bekannten Spül- und Waschverfahren gereinigt und dann mit einer Ammonium-Bifluorid-Lösung mit 5 Gewichts-% leicht geätzt und in deionisiertem Wasser gespült. Als nächstes wird die Schirmträgerplatte 27 der Röhre in einem Bereich von 30ºC bis 80ºC erwärmt, und eine neue flüssige Beschichtungszusammensetzung wird auf die warme Glasoberfläche aufgebracht.
Die Beschichtungslösung enthält:
5 Gewichts-% eines elektrisch leitenden Polymer wie Polyethylendioxythiophen, hergestellt von Bayer AG, Leverkusen, Deutschland,
1 Gewichts-% einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung, wie Lithium Silicate 48, vertrieben von E. I. Du Pont, Wilmington, DE, USA, und
der restliche Teil deionisiertes Wasser.
Vorzugsweise wird die Beschichtungslösung auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 durch einen Sprühvorgang aufgebracht. Die Beschichtung wird durch Trocknen in Luft bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 70ºC bis 80ºC getrocknet. Als nächstes wird die Beschichtung für ungefähr 15 bis 60 Sekunden mit warmem, deionisiertem Wasser gewaschen, das bei einer Temperatur von ungefähr 40ºC bis 50ºC liegt. Die Beschichtung wird in Luft getrocknet. Die resultierende Beschichtung hat einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup8; bis 10&sup9; Ω/ , gemessen bei 25% RH (relative Feuchtigkeit) und bei einer Temperatur von 25ºC. Die Beschichtung 37 hat ein spiegelartiges Reflektionsvermögen von 70 Gloss.

BEISPIEL 2

Die Außenfläche 39 der CRT 21 wird für die Beschichtung gesäubert und vorbereitet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde.
Die Beschichtungslösung enthält:
5 Gewichts-% eines elektrisch leitenden Polymers, wie Polyethylendioxythiophen, hergestellt von Bayer AG, Leverkusen, Deutschland,
0,5 Gewichts-% einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung, wie Lithium Silizium 48, vertrieben von E. I. DuPont, Wilmington, DE, USA und
der restliche Teil deionisiertes Wasser.
Die Lösung wird auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 aufgesprüht, gehärtet, gewaschen und an Luft getrocknet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die resultierende Beschichtung hat einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup9; bis 10¹&sup0; Ω/ , gemessen bei 25% RH und bei einer Temperatur von 25ºC, und ein spiegelförmiges Reflektionsvermögen von 85 Gloss.

BEISPIEL 3

Die Außenfläche 39 der CRT 31 wird für die Beschichtung gesäubert und vorbereitet, wie es in Beispiel 1 beschrieben wurde.
Die Beschichtungslösung enthält:
25 Gewichts-% eines elektrisch leitenden polymerischen Polymers wie Polyethylendioxythiophen, hergestellt von Bayer AG, Leverkusen, Deutschland,
3 Gewichts-% eines organischen Siliziumwasserstoffs oder Silans, wie Tetraethoxysilan, und
der Rest Isopropylalkohol.
Die Lösung wird auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 aufgesprüht, gehärtet, gewaschen und luftgetrocknet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die resultierende Beschichtung hat einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup6; bis 10&sup7; Ω/ , gemessen bei 25% RH und bei einer Temperatur von 25ºC, und ein spiegelförmiges Reflektionsvermögen von 70 Gloss.

BEISPIEL 4

Die Außenfläche 39 der CRT 21 wird für die Beschichtung gesäubert und vorbereitet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde.
Die Beschichtungslösung enthält:
25 Gewichts-% eines elektrisch leitenden polymerischen Polymers, wie Polyethylendioxythiophen, hergestellt von Bayer AG, Leverkusen, Deutschland,
3 Gewichts-% eines organischen Silans, wie Tetraethoxysilan,
36 Gewichts-% Isopropylalkohol, und der Rest deionisiertes Wasser.
Die Lösung wird auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 aufgesprüht, gehärtet, gewaschen und luftgetrocknet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die resultierende Beschichtung hat einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup6; bis 10&sup7; Ω/ , gemessen bei 25% RH und bei einer Temperatur von 25ºC, und ein spiegelförmiges Reflektionsvermögen von 70 Gloss.

BEISPIEL 5

Die Außenfläche 39 der CRT 20 wird für die Beschichtung gesäubert und vorbereitet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde.
Die Beschichtungslösung enthält:
25 Gewichts-% eines elektrisch leitenden polymerischen Polymers, wie Polyethylendioxythiophen, hergestellt von Bayer AG, Leverkusen, Deutschland,
1 Gewichts-% einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung, wie Lithium-Silicat 48, vertrieben von E. I. DuPont, Wilmington, DE, USA, und
der Rest deionisiertes Wasser.
Die Lösung wird auf die Außenfläche 39 der Schirmträgerplatte 27 aufgesprüht, gehärtet, gewaschen und luftgetrocknet, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die resultierende Beschichtung hat einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup6; bis 10&sup7; Ω/ , gemessen bei 25% RH und bei einer Temperatur von 25ºC, und ein spiegelförmiges Reflexionsvermögen von 66 Gloss.
Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung der Abfallzeit der neuen Beschichtung 37 mit einem Gloss von 70 (Kurve 1) und einer nicht-beschichteten Schirmträgerplatte (Kurve 2). Die Kurve 1 stellt eine Beschichtung dar, die unter Anwendung der im Beispiel 1 beschriebenen Beschichtungslösung hergestellt wurde und einen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup8; bis 10&sup9; Ω/ aufweist.
Fig. 3 ist eine Kurve und zeigt die Wirkung der Konzentration des organischen Polymers auf Thiophen-Basis, Polyethylendioxythiophen, auf den Oberflächenwiderstand. Der Widerstand wird minimiert, das heißt die Leitfähigkeit wird maximiert bei einer Konzentration von 12,5 Gewichts-% des organischen Polymers in der Beschichtungslösung. Zusätzliche Anteile des Polymers in der Beschichtungslösung ändern den Widerstand der endgültigen Beschichtung 37 nicht.

Claims

1. Zusammensetzung zur Blendungsverringerung und zur Bildung einer antistatischen Eigenschaft bei der Anbringung auf einer reflektierenden-durchlässigen Oberfläche (39), dadurch gekennzeichnet, dass

die Zusammensetzung aus folgenden Teilen besteht:

5 bis 25 Gewichts-% eines elektrisch leitenden Polyethylendioxythiophen,

0,5 bis 3 Gewichts-% eines siliziumhaltigen Materials, gewählt aus der Gruppe aus einer Lithium-stabilisierten Siliziumlösung und Tetraethoxysilan und

als restlicher Teil ein Lösungsmittel, das aus der Gruppe eines alkoholhaltigen und deionisierten Wasser ausgewählt ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Polyethylendioxythiophen 25 Gewichts-% beträgt, das siliziumhaltige Material Tetraethoxysilan mit einem Anteil von 3 Gewichts-% und das Lösungsmittel Isopropylalkohol ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Polyethylendioxythiophens 25 Gewichts-% beträgt, dass das siliziumhaltige Material Tetraethoxysilan mit einem Anteil von 3 Gewichts-% ist und das Lösungsmittel aus 36 Gewichts-% eines Isopropylalkohols und der restliche Teil aus deionisiertem Wasser besteht.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das siliziumhaltige Material eine Lithium-stabilisierte Siliziumlösung mit einem Anteil von 0,5 Gewichts-% und das Lösungsmittel deionisiertes Wasser ist.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das siliziumhaltige Material eine Lithium-stabilisierte Siliziumlösung mit einem Anteil von 1 Gewichts-% und das Lösungsmittel deionisiertes Wasser ist.