DE19515432A1 - Beschichtungszusammensetzung für eine Kathodenstrahlröhre und Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms unter Verwendung derselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beschichtungszusammensetzung für eine Kathodenstrahlröhre und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms unter Verwendung derselben, insbesondere auf eine Zusammensetzung zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht als eine Zwischenschicht zwischen einer Phosphorschicht und einer Metallablagerungsschicht und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms mit verbesserter Luminanz unter Verwendung derselben.

Beim Herstellen des Bildschirms einer gebräuchlichen Kathodenstrahlröhre wird auf der Innenfläche einer Scheibe in einem Abschnitt, wo keine Pixel gebildet werden werden, eine aus Graphit hergestellte schwarze Matrixschicht ausgebildet. Auf der schwarzen Matrixschicht wird unter Verwendung einer Fotoabdeckmasse mittels Fotolithographie eine Phosphorschicht zum Ausbilden eines Pixels ausgebildet, und eine Beschichtungsschicht wird als eine Zwischenschicht auf der Phosphorschicht durch Aufschichten oder Aufsprühen einer Beschichtungszusammensetzung ausgebildet. Durch Ablagern von Metall wird auf der Beschichtungsschicht eine Metallschicht ausgebildet.

Danach wird die Zwischenschicht, d. h. die zwischen der Phosphorschicht und der Metallschicht ausgebildete Beschichtungsschicht durch Aufheizen auf eine hohe Temperatur entfernt. Als Ergebnis ist die Metallschicht auf der Phosphorschicht mit einem vorbestimmten Abstand vorgesehen. Der Grund für die Ausbildung der Metallschicht beabstandet von der Phosphorschicht wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert.

Wenn die von einer Elektronenkanone emittierten Elektronen mit den Phosphorpartikeln in der Phosphorschicht 3 zusammentreffen, emittieren die Phosphorpartikel Licht in alle Richtungen einschließlich der Vorderseite und der Rückseite der Scheibe 1. Die Metallablagerungsschicht 5 wie eine Aluminiumablagerungsschicht reflektiert nun das zur Rückseite der Scheibe bzw. Platte emittierte Licht zur Vorderseite, um die Luminanz an der Vorderseite des Bildschirms zu verbessern. Wenn jedoch die Metallablage­ rungsschicht 5 direkt auf der Phosphorschicht 3 ausgebildet ist, wird Metall zwischen die Phosphorpartikel injiziert, und eine einheitliche und kontinuierliche Schicht kann nicht erhalten werden (Fig. 1). Deshalb strahlt das Licht durch den nicht kontinuierlichen Punkt der Schicht, um den Reflexions­ umfang zu reduzieren, und die Luminanz an der Vorderseite des Bildschirms kann nicht ausreichend verbessert werden.

Um dieses Problem zu lösen, wird auf der Phosphorschicht 3 eine organische Schicht (als Beschichtungsschicht 4 bezeichnet) ausgebildet, die durch Heizen zersetzt werden kann, und eine Metallablagerungsschicht 5 wird auf der Beschichtungsschicht ausgebildet (Fig. 2 und 3). Anschließend wird durch Entfernen des organischen Materials mittels Aufheizen auf eine Temperatur, bei welcher die organische Schicht zersetzt wird, eine flache und einheitliche Metallschicht hergestellt, welche von der Phosphorschicht um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist.

Zwei Verfahren, ein wässeriges System und ein öliges System, werden zur Herstellung der Beschichtungsschicht zwischen der Phosphorschicht und der Metallschicht verwendet. Beim wässerigen System wird eine Beschichtungszusammensetzung mit einer Acrylemulsion als Hauptkomponente verwendet. Andererseits wird beim öligen System Lack verwendet (das ölige System wird daher als Lackverfahren bezeichnet).

Beim wässerigen System sind die Hauptkomponenten der Beschichtungszusammensetzung Polyvinylalkohol und Acrylemulsion. Zu diesen Komponenten können Glyzerin als Netzmittel und Ammoniumhydroxid und Wasserstoffperoxid hinzugefügt werden, um das Aufblähen der Metallschicht während des Heizens zu verhindern. Beim wässerigen System ist nach der Ausbildung der Metallschicht ein separates Heizen bei einer Temperatur von 400-450°C erforderlich, um die organischen Materialien in der Phosphorschicht und die Beschichtungsschicht zu zersetzen und zu entfernen. Danach sollte jedoch bei 400-450°C eine Glasverschmelzung zum Verschmelzen einer Scheibe und eines Trichters durchgeführt werden. Folglich wird die Metallschicht zweimal aufgeheizt.

Natürlich kann das organische Material während des Glasschmelzprozesses zersetzt und entfernt werden. In diesem Fall ergeben sich jedoch die folgenden Probleme. Die in der herkömmlichen Beschichtungszusammensetzung als Hauptkomponente verwendete Acrylemulsion B74 (von Rohm & Haas) hat ein Molekulargewicht von ungefähr 4 Millionen und eine Zersetzungsbeginntemperatur von 300°C oder höher. Wenn das separate Heizen zum Zersetzen des organischen Materials nicht durchgeführt wird, bleibt, weil die Zersetzung des organischen Materials in der Beschichtungsschicht verzögert abläuft, selbst bei Temperaturen von 400-450°C, welches der Erweichungs- und Kristallisationspunkt des Glases ist, organisches Gas zurück. Das zurückbleibende Gas hemmt die Glasverschmelzung, so daß das vollständige Verschmelzen schwierig ist. Auch wenn das Verschmelzen vorgenommen wurde, sind, da organisches Material infolge der unvollständigen Verbrennung oder das verbleibende Gas in der Kathodenstrahlröhre zurückbleibt, die Eigenschaften der Kathodenstrahlröhre wie Lebensdauer und Luminanz verschlechtert. Dementsprechend kann das separate Brennen zur Zersetzung und Entfernung des organischen Materials nicht ausgelassen werden.

Beim öligen System (Lackverfahren) wird ein durch Auflösen von Acrylharz in einem Lösungsmittel wie Toluol, Äthylacetat oder Methyläthylketon hergestellter Lack auf die Phosphorschicht gesprüht, um die Beschichtungsschicht zu erhalten. Bei diesem Verfahren wird die Oberflächenspannung des organischen Lösungsmittels bei Wasser verwendet. D.h., das organisch Material verteilt sich derart, daß es eine dünne organische Schicht auf der Wasserschicht bildet. Dementsprechend ist die Beschichtungsschicht sehr flach und beinhaltet eine sehr geringe Menge an organischem Material. Somit kann ein separates Brennen zur Entfernung des organischen Materials vorteilhafterweise unterlassen werden. Nach der Ausbildung der Beschichtungsschicht und der Metallschicht durch Ablagerung von Metall wie Aluminium kann die verbleibende kleine Menge an organischem Material fast vollständig durch die Glasverschmelzung entfernt werden.

Da das organische Lösungsmittel flüchtig und explosiv ist, wird bei diesem Verfahren jedoch eine separate Ausrüstung wie ein Ventilationssystem und ein geschlossener Raum benötigt, und das Verfahren ist überaus kompliziert, so daß die Aufrechterhaltung und die Handhabung des Prozesses sehr schwierig sind.

Das wässerige System und das ölige System, von denen jedes einige Vor- und Nachteile hat, weisen ein gemeinsames Problem auf. D.h., die Metallschicht, insbesondere die auf der Beschichtungsschicht ausgebildete Aluminiumschicht, wird durch Wärmebehandlung, welche zumindest einmal durchgeführt wird, oxidiert.

Wenn die Metallschicht oxidiert ist, wird das Lichtreflexionsverhältnis abrupt reduziert, und folglich wird die Intensität des Lichts zur Phosphorschicht reduziert, was die Luminanz des Bildschirms verschlechtert. Die Luminanz ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Bildqualität einer Kathodenstrahlröhre und hat Auswirkungen auf den Entwurf der Lochmaske und der Elektronenkanone. Dementsprechend wird es als wesentlich angesehen, eine solche Luminanzverschlechterung zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtungszusammensetzung, die ein reduzierendes Mittel enthält, zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht zu schaffen, welche vorübergehend in der Metallschicht ausgebildet ist, um die Oxidation der im Bildschirm gebildeten Metallschicht bei der Hitzebehandlung selbst bei einer hohen Temperatur zu vermeiden.

Ferner soll durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms mit verbesserter Luminanz durch Verhinderung der Oxidation der Metallschicht durch Verwendung der Beschichtungszusammensetzung geschaffen werden.

Zur Lösung der Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschichtungszusammensetzung für eine Kathodenstrahlröhre zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht als eine Zwischenschicht zur Herstellung einer Metallschicht eines Bildschirms für eine Kathodenstrahlröhre vorgesehen, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein reduzierendes Mittel aufweist.

Das weitere Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms erreicht, welches die Schritte Ausbilden einer Phosphorschicht auf einer auf einem Schirm ausgebildeten schwarzen Matrix, Ausbilden einer Beschichtungsschicht durch Aufschichten und Trocknen einer Beschichtungszusammensetzung, die ein reduzierendes Mittel aufweist, auf die Phosphorschicht, und Ausbilden einer Metallschicht auf der Beschichtungsschicht umfaßt.

Da die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch Verwendung eines Mittels mit reduzierender Wirkung erreicht wird, kann jedes beliebige reduzierende Mittel in der Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Bevorzugt werden insbesondere reduzierende Mittel mit stark reduzierender Wirkung. Es können beispielsweise MgH₂, Alkalimetallsalze, Zinksalze, Zinnsalze, Ameisensäure oder einige Mischungen daraus verwendet werden.

Die bevorzugte Menge an reduzierendem Mittel reicht von 1,0-5,0 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge der Zusammensetzung. Wenn die Menge weniger als 1,0 Gew.-% beträgt, ist die reduzierende Wirkung zu schwach, um einen guten Effekt zu erzielen. Wenn die Menge 5,0 Gew.-% übersteigt, wird das Ansteigen des Effekts entsprechend dem Ansteigen der Menge ziemlich reduziert, und die Komponente des reduzierenden Mittels verbleibt als Fremdmaterial. Dementsprechend wird der vorstehend erwähnte Bereich bevorzugt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer nicht kontinuierlichen Metallreflexionsschicht bei einem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer kontinuierlichen Metallreflexionsschicht bei einem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Bildschirms für eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre zum Zeigen dessen Elemente.

Da in der Beschichtungsschicht, welche vorübergehend als eine Vorverarbeitungsschicht zum Ausbilden einer Metallschicht ausgebildet wird, gemäß der Erfindung ein reduzierendes Mittel enthalten ist, wird eine Oxidation der Metallschicht selbst bei einer Hitzebehandlung mit einer hohen Temperatur verhindert. Deshalb ist die Verschlechterung des Lichtreflexions-Wirkungsgrades infolge der Oxidation der Metallschicht verringert, und es kann ein Bildschirm mit verbesserter Luminanz erhalten werden.

Die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann sowohl bei einem wässerigen als auch bei einem öligen System angewendet werden.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun im Detail beschrieben.

Zuerst wird eine schwarze Matrix-Schicht auf dem Schirm an einem Abschnitt ausgebildet, wo kein Pixel gebildet werden wird. Im Abschnitt, wo ein Pixel gebildet werden wird, wird durch Phosphorbrei-Schleuderbeschichtung, Belichtung der aufgeschichteten Phosphorschicht durch Löcher einer Lochmaske mit ultraviolettem Licht, und Entwicklung des Resultats unter Verwendung einer wässerigen Alkalilösung ein Phosphormuster gebildet. Hier wird der Phosphorbrei durch Mischen von Phosphor, durch eine Ultraviolett-Photoreaktion gehärtetem Polymer, Photolack und Wasser bereitet. Die obige Phosphorbrei-Beschichtung und die Belichtungs- und Entwicklungsschritte werden für jeden Farbphosphor wiederholt, um jedes Farbphosphormuster auszubilden.

Beim wässerigen System weist die Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise 5-8 Gew.-% Akrylemulsion als festen Inhalt als Hauptbestandteil auf, und reines Wasser, Wasserstoffperoxid, Polyvinylalkohol und Glycerin bilden den Rest. Zu dieser Zusammensetzung werden 1- 5 Gew.-% (basierend auf der Gesamtmenge der Beschichtungszusammensetzung) eines reduzierenden Mittels, vorzugsweise eines stark reduzierenden Mittels wie MgH₂, Kalziumsalz oder Zinksalz hinzugefügt, um die Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden. Die bevorzugten Salze sind Nitrate, Sulfate und Chloride. Die Viskosität der zubereiteten Zusammensetzung beträgt ungefähr 4-5 cps. Die Beschichtungszusammensetzung wird auf den Schirm aufgeschichtet, wo die schwarze Matrix und jedes Farbphosphormuster ausgebildet sind, um eine Beschichtungsschicht zu bilden. Es wird bevorzugt, eine geringe Menge von Ammoniumoxalat (NH₄)₂C₂O₄·H₂O auf die Beschichtungsschicht zu sprühen, um kleine Löcher in der nachfolgend ausgebildete Metallschicht auszubilden. Dies dient dazu, dem organischen Gas, welches durch Zersetzung und Entfernung der Beschichtungsschicht durch Brennen erzeugt wird, zu erlauben, durch die Löcher ausgelassen zu werden, ohne die Metallschicht aufzublähen. Auf die Beschichtungsschicht wird durch Vakuumbedampfen Aluminium aufgebracht, um eine kontinuierliche und einheitliche Aluminiummetallschicht zu bilden. Die organische Materialschicht, d. h. die Beschichtungsschicht wird durch Brennen bei ungefähr 400-450°C zersetzt und entfernt, um einen Bildschirm gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden.

Bei dem einen Lack verwendenden öligen System enthält die Beschichtungszusammensetzung 1-2 Gew.-% Acrylemulsion (ELBASITE von DUPON) als festen Inhalt. Als organisches Lösungsmittel der Beschichtungszusammensetzung werden MIBK (Methyl-Isobutyl-Keton), EAC (Äthylacetat) oder Toluol verwendet. Die Viskosität der Zusammensetzung beträgt ungefähr 4-5 cps. Ein reduzierendes Mittel wird im Umfang von 1-5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Beschichtungszusammensetzung (vorzugsweise ein stark reduzierendes Mittel wie MgH₂, Kalziumsalz oder Zinksalz) auf die gleiche Weise wie beim wässerigen System hinzugefügt, um die Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Die zubereitete Beschichtungszusammensetzung wird auf den Schirm geschichtet, wo das Phosphormuster ausgebildet ist, um die Beschich­ tungsschicht zu bilden. Auf die Beschichtungs- bzw. Film­ schicht wird durch Vakuumbedampfen Aluminium aufgebracht, um eine Metallschicht auszubilden. Bei dem Lackverfahren ist ein separater Brennbetrieb nicht erforderlich, weil die Menge an organischem Material in der Beschichtungsschicht gering ist. Die organische Schicht wird durch die während der Glasverschmelzung aufgebrachte Hitze zersetzt und entfernt.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird beim Bildschirm, der unter Verwendung der Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurde, die gemäß der vorliegenden Erfindung ein reduzierendes Mittel enthält, die Oxidation der auf der Beschichtungsschicht ausgebildeten Metallschicht verhindert, und das Reflexionsverhältnis der Elektronen in Richtung des Bildschirms ist erhöht. Deshalb ist, verglichen mit dem Bildschirm, der unter Verwendung der herkömmlichen Beschichtungszusammensetzung hergestellt wurde, welche das reduzierende Mittel nicht enthält, die Luminanz verbessert. Reines Aluminium ist weiß, während Aluminiumoxid schwarz ist.

Durch von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführte Versuche wurde bestätigt, daß die Luminanz des Bildschirms im Vergleich zu dem herkömmlichen Bildschirm um ungefähr 10% erhöht ist.

Bezüglich des Anwendungsbereiches und des Funktionsprinzips ist anzumerken, daß die Beschichtungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung natürlich sowohl bei Monochrom-Kathodenstrahlröhren als auch bei Farb-Kathodenstrahlröhren anwendbar ist.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bildschirms für eine Kathodenstrahlröhre mit verbesserter Luminanz beschrieben, bei welchem beim Herstellen einer Beschichtungsschicht als eine Zwischenschicht zum Ausbilden einer Metallschicht auf dem Bildschirm eine Beschichtungszusammensetzung verwendet wird, die ein reduzierendes Mittel enthält. Da die unter der Metallschicht ausgebildete Beschichtungsschicht ein reduzierendes Mittel enthält, wird die Oxidation der Metallschicht infolge Heizens verhindert. Das Reflexionsverhältnis des rückwärts emittierten Lichts zum vorwärts emittierten Licht ist hoch, was es ermöglicht, einen Bildschirm mit verbesserter Luminanz herzustellen.

Claims (6)

1. Beschichtungszusammensetzung zum Ausbilden einer Beschichtungsschicht als eine Zwischenschicht zur Herstellung einer Metallschicht eines Bildschirms für eine Kathodenstrahlröhre, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein reduzierendes Mittel enthält.

2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das reduzierende Mittel zumindest ein stark reduzierendes Mittel ist, das aus der Gruppe bestehend aus MgH₂, Alkalimetallsalze, Zinksalze, Zinnsalze und Ameisensäure ausgewählt ist.

3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge an reduzierendem Mittel 1,0-5,0 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Beschichtungszusammensetzung beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Bildschirms mit hoher Luminanz, welches die Schritte aufweist:
Ausbilden einer Phosphorschicht auf einer auf einem Schirm gebildeten schwarzen Matrix,
Ausbilden einer Beschichtungsschicht durch Auftragen und Trocknen einer Beschichtungszusammensetzung, welche ein reduzierendes Mittel enthält, auf die Phosphorschicht, und Ausbilden einer Metallschicht auf der Beschichtungsschicht.

5. Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms nach Anspruch 4, wobei das reduzierende Mittel zumindest ein stark reduzierendes Mittel ist, das aus der Gruppe bestehend aus MgH₂, Alkalimetallsalze, Zinksalze, Zinnsalze und Ameisensäure ausgewählt ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines Bildschirms nach Anspruch 4, wobei die Menge an reduzierendem Mittel 1,0-5,0 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge an Beschichtungszusammensetzung beträgt.