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Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirmes für elektrische Entladungsröhren
auf nichtmetallischer Unterlage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung eines Leuchtschirmes für elektrische Entladungsröhren auf nichtmetallischer
Unterlage, bei dem der Leuchtstoff des Leuchtschirmes in einer auf der erwärmten
Unterlage aus einem Metallsalz erzeugten, zum Teil oder ganz in der Unterlage eingebauten
Metallox dschicht eingebettet wird. Es ist y C
bereits eine große Anzahl von
Bindemitteln teils organischer, teils anorganischer Natur bekannt. Alle diese Bindemittel
haben den Nachteil, daß ihre chemische Beständigkeit und ihre Haftfestigkeit auf
der Unterlage, insbesondere bei sehr dünnen Schichten, nicht ausreicht. Bei besonderen
Anwendungsfällen haben diese Bindemittel ferner den Nachteil, daß sie keine genügende
elektrische Leitfähigkeit aufweisen; bei anderen Anwendungszwecken macht sich dagegen
ihre Lichtabsorption störend bemerkbar.
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Die bekannten Bindemittel für Leuchtschirme haben außerdem noch folgende
Nachteile: Die organischen Bindemittel verbrennen oder verkohlen beispielsweise
beim Ausheizprozeß der Röhre, wodurch die Festigkeit verlorengeht. Außerdem kann
der Leuchtschirm durch zurückbleibende Verbrennungsprodukte in seiner Leuchtdichte
vermindert werden. Die anorganischen Bindemittel haben schon größtenteils auf den
Leuchtstoff einen schädlichen Einfluß, wodurch die Leuchtdichte vermindert wird.
Außerdem wirken die Bindemittel sowohl für die erregenden Elektronen als auch für
das emittierte Licht absorbierend.
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Bei Leuchtschirmen wird der Leuchtstoff im allgemeinen auf Glas aufgetragen.
Es sind jedoch auch Leuchtschirme bekannt, bei denen vor dem Aufbringen des Leuchtstoffes
auf einer elektrisch isolierenden Unterlage (z. B. Glas) eine leitende Schicht angebracht
ist. Dies kann durch Aufdampfen dünner Metallschichten im Vakuum oder durch die
bekannten Verfahren zur Herstellung leitender, durchsichtiger Metalloxydschichten
erzeugt werden. Außerdem sind noch Leuchtschirme bekannt, bei denen nach dem Aufbringen
der Leuchtstoffschicht noch eine metallische Schicht, z. B. aus Aluminium, angebracht
wird. In diesem Falle ergibt die Metallschicht eine Lichtreflektion und damit eine
größere nutzbare Leuchtdichte des Schirmes.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirmes mit
hoher elektrischer Leitfähigkeit für Kathodenstrahlerregung vorgeschlagen, bei dem
aus einer Mischung von miteinander reagierenden Dämpfen eine dünne, transparente
Schicht aus Titandioxyd auf einer 150 bis 200' C heißen Glasunterlage
niedergeschlagen wird und daß danach die auf eine Temperatur von 500 bis
600' C erwärinte Unterlage in an sich bekannter Weise einer Mischung miteinander
reagierender Gase und Dämpfe ausgesetzt wird, wobei sich eine transparente Schicht
eines zum Leuchten zu bringenden Sulfids oder Selenids des Zinks oder Kadmiums oder
einer Mischung dieser Substanzen auf der Schicht des Titandioxyds niederschlägt.
Dieses vorgeschlagene Verfahren hat den Nachteil, daß die Leuchtstoffkörner aus
der leitenden Unterlage zu weit herausragen und daher Aufladungen der Körner auftreten
können.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird bei einem Verfahren zur Herstellung
eines Leuchtschirmes für elektrische Entladungsröhren auf nichtmetallischer Unterlage,
bei dem der Leuchtstoff des Leuchtschirmes in einer auf der erwärmten Unterlage
aus einem Metallsalz erzeugten, zum Teil oder ganz in der Unterlage eingebauten
Metalloxydschicht eingebettet wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Aufbringen
der Metalloxydschicht auf die Unterlage gleichzeitig mit oder nach dem Aufbringen
des Leuchtstoffes durchgeführt wird.
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Die Vorteile dieses Verfahrens sind folgende: 1 . Die einzelnen
Teilchen der feinverteilten Stoffe ragen teilweise aus der als Bindemittel verwendeten
Metalloxydschicht heraus, dadurch findet z. B. bei Leuchtstoffen keinerlei Absorption
weder der anregenden noch der enüttierenden Strahlung statt. Bei den die Sekundäremission
beeinflussenden
Stoffen ist keine Absorption der Primärelektronen vorhanden.
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2. Die als Bindernittel dienende Metalloxydschicht läßt sich in einfacher
Weise so ausführen, daß sie zumindest für Lichtstrahlen durchlässig ist. Diese Eigenschaft
läßt sich in besonders vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Leuchtschirmen
verwenden.
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3. Die Teilchen haftien auf der Unterlage sehr fest, da sie
von der auf der Unterlage festhaftenden Metalloxydschicht fest umschlossen werden.
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4. Der Kontakt der einzelnen Teilchen mit der Metalloxydschicht ist
besonders innig.
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5. Die Metalloxydschicht läßt sich so ausführen, daß
sie eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Es lassen sich also damit beispielsweise
Leuchtschirrne herstellen, die bei Erregung durch Elektronen keine störenden Aufladeerscheinungen
infolge von Sekundärelektronen aufweisen, oder es lassen sich elektrisch besonders
gut leitende Graphitbelege für elektrische Entladungsgefäße erzeugen.
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6. Das Bindemittel zeichnet sich durch eine hohe chemische
Stabilität aus. Diese Eigenschaft beruht zum Teil darauf, daß in die Metalloxydschicht
in noch nicht vollständig geklärter Weise Stoffe der Unterlage miteingebaut werden.
Dadurch weisen die auf diese Weise, beispielsweise auf einer Glasunterlage, hergestellten
Metalloxydschichten eine höhere Temperatur- bzw. Säurebeständigkeit als das Glas
selbst auf.
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Die Metalloxydschicht kann z. B. aus den Oxyden der Metalle Sn, Ti,
Si, Fe, Zu und Zr bestehen. Diese Oxydschichten werden in bekannter Weise dadurch
hergestellt, daß Salze, insbesondere Chloride dieser Metalle, auf die erhitzte Unterlage
aus elektrischem Isoliermaterial, insbesondere Glas, Keramik oder Glimmer, aufgetragen
werden. Das Auftragen kann dadurch erfolgen, daß entweder das flüssige Metallsalz
in der Form eines feinen Nebels aufgestäubt oder die erhitzte Unterlage in das flüssige
Metallsalz eingetaucht wird oder daß das feste Metallsalz in feinverteilter Form
mittels irgendeines bekannten Verfahrens auf die erhitzte Unterlage, z. B. durch
Aufstäuben, Aufpudern, aufgebracht wird oder daß das feste Metallsalz in einem geeigneten
Lösungsmittel, z. B. Alkohol oder Essigsäure, gelöst bzw. suspendiert, dann auf
die erhitzte Unterlage aufgesprüht oder die erhitzte Unterlage in die Lösung bzw.
Suspension eingetaucht wird oder daß die festen Metallsalze erwärmt und die entstehenden
Dämpfe auf die erhitzte Unterlage geblasen werden. Bei einigen Metallsalzen
kommt man auch ohne Erwärmung aus, weil diese Metallsalze, insbesondere flüssige,
wie z. B. Tetrachloride, schon bei 7.immertemperatur verdampfen.
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Wie schon gesagt, werden der Leuchtstoff oder die anderen feinverteilten
Stoffe, die zur Herstellung der festhaftenden Schicht bestimmt sind, in die beschriebenen
Metalloxydschichten eingebettet. Dabei ist es möglich, den Leuchtstoff vor dem Aufbringen
der Metalloxydschicht nach den bekannten Verfahren aufzutragen. Zweckmäßigerweise
werden jedoch der Leuchtstoff und die Metalloxydschicht gleichzeitig aufgebracht.
Das gleichzeitige Aufbringen kann in der Weise erfolgen, daß der Leuchtstoff zusammen
mit dem flüssigen oder gelösten Metalloxyd, wobei det Leuchtstoff als Suspension
in der Metallsalzlösung vorhanden ist, durch ein bekanntes Verfahren, z. B. Aufsprühen,
Aufstauben oder Eintauchen, aufgetragen wird. Das Auftragen des Leuchtstoffes und
des Metallsalzes kann jedoch auch getrennt und doch gleichzeitig erfolgen,
d. h. Leuchtstoff und Metallsalz werden erst auf der erhitzten Unterlage
vereinigt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß neben Teilen, die mit Leuchtstoff
und Metalloxydschicht belegt sind, auch solche Teile erzeugt werden können, die
nur mit Metalloxydschicht versehen sind. Dieser Vorteil tritt vor allem dann in
Erscheinung, wenn die Metalloxydschichten die Eigenschaft einer guten elektrischen
Leitfähigkeit aufweisen. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des Leuchtschirmes
besteht darin, die erhitzte Unterlage den Dämpfen der Metallsalze auszusetzen und
gleichzeitig den Leuchtstoff, z. B. durch Pudern oder Stäuben, aufzutragen.
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An Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnungen sei im folgenden
die Erfindung näher erläutert: In Fig. 1 ist mit 1 die Unterlage für
den Leuchtschirm wiedergegeben. Sie besteht aus einem Isolator, beispielsweise Glas,
Keramik oder Glimmer. Mit 2 sind die Leuchtstoffkörner, die teilweise aus der Metalloxydschicht
3 herausragen, wiedergegeben. An Hand der Fig. 2 soll ein Verfahren zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Leuchtschirmes erläutert werden. Das Unterlagematerial für
den Leuchtschirm 1 fiegt auf einer Heizvorrichtung 4. Mit 5 ist eine
Sprüh- oder Zerstäubungsvorrichtung für die flüssigen oder festen Metallsalze bzw.
für die Metallsalzlösungen wiedergegeben. In diesen Lösungen kann gleichzeitig der
Leuchtstoff suspendiert sein. Mit der Heizvorrichtung 4 wird das Unterlagematerial
auf die zur Reaktion mit den Metallsalzen erforderliche Temperatur von etwa 200
bis 600' C gebracht. Die Reaktion findet in der normalen Atmosphäre statt.
Zur Beschleunigung des Reaktionsablaufes ist es vorteilhaft, gleichzeitig einen
hohen Wasserdampfgehalt der Luft vorzusehen. Um Trübungen der Metalloxydschicht
zu vermeiden, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die entstehenden Reaktionsprodukte
durch eine Luftbewegung der Atmosphäre wegzuführen. Anstatt den Leuchtsioff in Metallsalzlösungen
zu suspendieren, ist es auch möglich, mit zwei getrennten Zerstäubungs-und/oder
Sprühvorrichtungen zu arbeiten. Durch geeignete Anordnung der Sprüh- oder Zerstäubungsvorrichtung
für den Leuchtstoff ist es in einfacher Weise möglich, Teile der Unterlage mit Leuchtstoff
und Metalloxyd und andere Teile nur mit Metalloxyd zu bedecken. Eine andere Möglichkeit
der Herstellung der Leuchtstoffschicht besteht darin, Dämpfe der Metallsalze auf
den erwärmten Glaskörper zu leiten. Der erforderliche Leuchtstoff wird in diesem
Falle dann am vorteilhaftesten gleichzeitig aufgestäubt oder aufgepudert. Ein weiteres
Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Für die gleichen
Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Unterlage 1 ist eine
Blende 6 gegenübergestellt. Mit der Blende läßt sich die Leuchtstoffbelegung
auf bestimmte vorgegebene Teile der Unterlage begrenzen. Beispielsweise lassen sich
auf diese Weise streifenartige Leuchtstoff- oder streifenartige leitfähige Zonen
herstellen. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die bei Farbfernsehempfängern
erforderlichen streifenartigen Leuchtstoffschichten und streifenartigen elektrisch
leitenden Schichten zu erzeugen. Die Blendenwirkung kann auch noch in vorteilhafter
Weise dadurch verstärkt werden, daß die Metallsalz- und Leuchtstoffteilchen durch
eine geeignete,
an sich bekannte Vorrichtung, zu feinen Teilchen
zerrissen, elektrisch aufgeladen und durch elektrostatische Wirkung auf die Unterlage
aufgebracht werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Blende 6
so an
die elektrische Spannung 7 anzulegen, daß die Teilchen in einem scharf begrenzten
Bündel auf die Unterlage auftreffen. Durch Verändern der Spannung der Spannungsquelle
7 kann auch die Bedeckungszone verändert werden. Diese Veränderung läßt sich
z. B. auch während des Sprühvorganges durchführen. Es lassen sich dadurch
Schichten erzeuc,cn, deren Stärke auf der Unterlage eine bestimmte, ge
v, 'unschte, vorgegebene Verteilung aufweist. In Fiu. 5 wird der Kolben
einer elektrischen Entladungsröhre teilweise mit einer leitenden Schicht ohne Leuchtstoff
und mit Leuchtstoffbelegung hergestellt. Derartige Leuchtstoffanordnungen sind z.
B. bei Anzeigeröhren erforderlich. Die elektrisch leitende Schicht, die mit Leuchtstoff
belegt ist, stellt den Leuchtschirrn der Anzeigeröhre dar. Die elektrisch leitende.
nicht mit Leuchtstoff belegte Schicht dient als elektrostatischer Schirm und eventuell
gleichzeitig als Zuführung der Spannung für den Leuchtschirm. Diese Leuchtstoffschicht
wird an dem vorliegenden Beispiel in der Weise hergestellt, daß die Unterlage, im
vorliegenden Falle der Kolben 1, durch eine geeignete Heizvorrichtung 4 erwärmt
wird. Mit der schematisch angedeuteten Vorrichtung 8 wird das Metallsalz
und mit der Vorrichtung 5 der Leuchtstoff in den Kolben eingebracht. Die
entstehenden Reaktionsprodukte werden durch den Abzugsstutzen 9 abgesaugt.
Das Einbringen der Metallsalze kann durch Dämpfe, durch Sprüh- und Zerstäubungseinrichtungen
durch-eführt werden. Der Leuchtstoff wird entweder als SLispcnsion aufgesprüht oder
in feiner trockener Form aufaestäubt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 6.
Bei diesem
Ausführungsbeispiel dient als Unterlage für den Leuchtstoff 2 der Innenteil eines
Kolbens 1
einer Bildröhre. Auf dem Boden dieses Kolbens ist eine leitende
Schicht 3, in welche ein Leuchtstoff 2 eingebracht wurde, angeordnet. Ein
Teil der übrigen Kolbenwand ist ebenfalls mit einer elektrisch leitenden Schicht
3 belegt. In diese Schicht sind feinverteilte Graphitteilchen 10 eingebaut.
Durch die Graphitteilchen, welche auf der Kolbenwand angebracht wurden, ergibt sich
eine große optische Absorption. Diese ist vor allem bei Braunschen Röhren zur Verminderung
des Streulichtes von Vorteil.