DE2164174B2 - Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf eine über der Leuchtstoffschicht auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre liegenden lichtreflektierenden Metallschicht - Google Patents
Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf eine über der Leuchtstoffschicht auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre liegenden lichtreflektierenden MetallschichtInfo
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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 Lochmasken- *o
röhre. 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 Offnungen den einzelnen Leuchtstoffelementen zugeordnet sind und die in dichtem Abstand
von der Frontplatte angeordnet ist, sowie einem Strahlsystem, das zwecks selektiver Erregung der
Leuchtstoff bereiche 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 Tefl von der Lochmaske
abgefangen, während sie zum Teil durch die Maskenöffnungen hindurchtreten und die gewünschten
Leuchtstoffeleinente 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
Leuchtstoff elementen des Bildschirms entstehen können. Normalerweise ist auf der gegen die lochmaske
gewandten Bildschirmoberfläche eine düuiie Schicht aus hochreflektierendem Metall, gewöhnlich 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 jomit die Möglichkeit einer Verformung der Lochmaske vergrößert.
Durch die US-PS 3392297 ist es bekannt, die reflektrierende
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 Röhrenteilen 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 Graphitkörnchen
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 Verbrennungsrückstäiide
gewährleisten den Zusammenhalt der Graphitkörnchen untereinander und mit der auf den
Leuchtstoffpartikeln aufgebrachten lichtreflektierenden Aluminiumschicht.
Weiterhin ist es aus der Zeitschrift »Experimentelle Technik der Physik« XIV, 1966, Heft 4, Seiten 206
bis 214 bekannt, vor dem Aufdampfen der lichtreflektierenden Aluminiumschicht den Leuchtschirm durch
Überziehen mit einer dünnen Kunststoffolie zu präparieren, damit das aufgedampfte Aluminium nicht
in die Poren des feinporigen Kapillarsystems der Leuchtstotfpartikel 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, wird 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 soll. Diese Aufgabe
wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
Kohlenstoffteüchen 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 f abrikatorisch 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 bsi der Aufbringung nicht zerfließt
oder abläuft. Vor dem Aufbringen der Kohlenstoffschicht wird ein filmbildend^- Belag auf die reflektierende
Metallschicht aufgebracht, damit die Suspension der Kohlenstoffteilchen nicht in Jie Leuchtstoffelemente
des Bildschirms eindringen kann, wo sie möglicherweise das emittierte Licht absorbiert, so daß
die Schinnhelligkeit 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.
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
Bildschirmfläche unabgedeckt bleibt; sodann wird bei noch heißem Frontplattenteil eine wäßrige
Dispersion eines verflüchtigbaren filmbildenden Materials auf die unabgedeckte, mit der Aluminiumschicht
beschichtete Bildschirmfläche aufgesprüht.
Eine bevorzugte Dispersion wird in der Weise zubereitet, daß man 250 ml einer wäßrigen Akrylharzemulsion
(mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 46 Gew.-%) mit 750 ml entionisiertem Wasser und
25 ml einer verträglichen Rotfarbstofflösung (20% Feststoffe in Wasser) vermischt Eine bevorzugte
Akrylharzemulsion besteht hauptsächlich aus Äthylakrylat,
das mit geringen Mengen an Akryl- und Methakrylmonomeren und -polymeren mischpoly-
r> merisiert ist. Der Farbstoff wird der Dispersion zugesetzt,
urn die Untersuchung und Prüfung des resultierenden Bel&ges nach seiner Aufbringung zu erleichtern.
Das Aufsprühen erfolgt ungefähr 2 bis 5 Miauten lang mit einer Luftspritzpistole mit einem Druck von
κι ungefähr 1,4 kg/cnr und mit ungefähr zehnmaliger
Besprühung durch Führen des Sprühstrahls über die Oberfläche. Das aufgesprühte Material trocknet- unter
anderem aufgrund der Wärme im vorerhitzten Frcntplattenteil — in weniger als einer Minute.
i> 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 IQQQ ml einer 5gewichtsprozentigen
wäßrigen Dispersion von kolloidalem Graphit mit ungefähr 1330 ml entionisiertem Wasser und ungefähr 1000 ml einer 5-gewichtsprozentigen
wäßrigen Dispersion von Ruß mit einem Ge-
2"> halt von ungefähr 0,5 Gew.-% Dispergiermittel wie
einem sulfoniertem 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
ίο 1,4 kg/cm2 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.
r> Anschließend wird das Abdeckband entfernt und
das beschichtete Frontplattenteil in der üblichen Weise behandelt. Dazu gehört das Brennen oder Ausheizen
des Frontplattenteils in Luft Ni ungefähr 400 bis 450° C, um die flüchtigen und organischen Be-
4(i standteile 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 Dispergier- und Netzmittel in der Anord-
-> nung entfernt. Nach dem Ausheizen besteht der Bildschirm aus einer reflektierenden Aluminiummetallschicht
auf dem Mosaikleuchtschirm und einem auf der Aluminiumschicht haftenden wärmeabsorbierenden
Ruß-Graphitüberzug.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens 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 Frontpiattenteils mit einer Schablone abgedeckt. Die bevorzugte Dispersion wird in der Weise
zubereitet, daß man 747,5 g der Akrylharzlösung (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 4,2 kg/cm2 aufgesprüht.
Die Kohlenstoffsuspension wird ebenfalls mit der Ma-
schine ungefähr 30 Sekunden lang unter Verwendung
einer Luftspritzpistole mit einem Druck von ungefähr
4,2 kg/cm1 aufgesprüht.
Die Kohlenstoffschicht wird auf die reflektierende Metallschicht aufgebracht, nachdem diese aufge- ~>
bracht ist, jedoch bevor das Frontplattenteil ausgeheizt wird, um den glatten organischen FUm unter der
Metallschicht zu entfernen. Die Metallschicht hat eine erhebliche Anzahl von Poren, damit Gase während
des nachträglichen Brennens oder Ausheizens ent- in weichen können.
Für die Kohlenstoffschicht kann man entweder Grpahit oder amorphen Kohlenstoff oder Kombinationen
von beiden verwenden. Als amorpher Kohlenstoff kommen Lampenruß, Gasruß oder andere For- ι
> men, 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 :o 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 Elek- r,
tronendurchtritt sind, was eine größere Schirmhelligkeit im Betrieb der Röhre ergibt Vorzugsweise
verwendet man ein Gemisch der beiden Kohlenstoffarten.
Die Teilchengröße der Kohlenstoff teilchen ist nicht s<> 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 Xylol suspendiert sein. Vorzugsweise dispergiert man r,
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 w von Bindemitteln können nämlich die Kohlenstoffteilchen
während des späteren Brennens oder Ausheizens übermäßig oxydieren, wodurch es schwieriger
wird, das Verfahren zu kontrollieren.
Der fUmbildende Belag kann aus irgendeinem ver- -r,
flüchtigbaren filmbildenden Material bestehen, das verhindert, daß Kohlenstoffteilchen in die Poren der
Aluminiummetallschicht eindringen und zum Mosaikleuchtschirm gelangen. Wenn Kohlenstoffteilchen
durch die Aluminiumschicht hindurchdringen, er- -,„ niedrigt sich der Wirkungsgrad des Leuchtschirms.
Geeignete 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 einer Verringerung der 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 filmbildene Belag und die Kohlenstoffschicht können nach irgendeinem geeigneten Verfahren aufgebracht
werden. Vorzuziehen t,t jedoch das Verfahren
des Luftsprühens oder -spritLens wegen seiner niedrigen Kosten und der einfachen Durchführbarkeit.
Der filmbildende Belag als dünnster Überzug dient dazu, Kohlenstoffteilchen am Eindringen in den
Leuchtschirm zu hindern. Die Kohlenstoff schicht wird in einer Dicke von ungefähr 2000 bis 3000 A aufgebracht.
Dies sollte kontrolliert geschehen, da die Dicke die Durchtrittsfähigkeit des Elektronenstrahls
und damit letztlich das Ausmaß der Erregung der Leuchtstoffelemente beeinflußt. Übermäßig dicke
Kohlenstoff schichten sollten vermieden werden, da sie die Helligkeit des Bildschirms verringern. Die Aluminiumschicht
ist ebenfalls vorzugsweise ungefähr 2000 bis 300 A dick, so daß die Gesamtdicke der Aluminiumschicht
und der Kohlenstoffschicht zwischen 4000 und 6000 A beträgt. Gewöhnlich ist die Aluminiumschicht
selbst ungefähr 4000 bis 6000 A dick.
Das Verfahren eignet sich insbesondere iür 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 (6)
1. Verfahren zum Aufbringen einer Kohlenstoffschicht auf eine über der Leuchtstoffschicht ϊ
auf dem Frontplattenteil einer Kathodenstrahlröhre liegenden lichtreflektierenden Metallschicht,
bei dem ein filmbildendes 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 ι
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 2<>
aus Kohlenstoffteilchen durch Abscheiden aus einer bindemittelfreien Suspension von Kohlenstoffteilchen
aufgebracht und daß anschließend der organische Film zusammen mit einem zwischen
der Leuchtstoffschicht und der Metallschicht vorhandenen verflüchtigbaren Film durch
Erhitzen des Frontplattenteils in Luft auf 400 bis 450° C verdampft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches filmbildendes m
Material ein Akrylmischpolymerisat verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus amorphen
Kohlenstoffteilchen in einer wäßrigen Trägerflüs- r. sigkeit besteht.
4. Verfahren nach Ansprach 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
f Umbildenden Materials auf die Metallschicht aufgesprüht und dann getrocknet wird. 4~>
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension der Kohlenstoffteilchen
auf die beschichtete Metallschicht aufgesprüht und dann getrocknet wird.
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