EP0003365B1 - Verfahren zur Herstellung eines planen oder in einer Richtung gekrümmten Farbbildschirmes und mittels dieses Verfahrens hergestellter Farbbildschirm - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines planen oder in einer Richtung gekrümmten Farbbildschirmes und mittels dieses Verfahrens hergestellter Farbbildschirm Download PDF

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EP0003365B1
EP0003365B1 EP79100269A EP79100269A EP0003365B1 EP 0003365 B1 EP0003365 B1 EP 0003365B1 EP 79100269 A EP79100269 A EP 79100269A EP 79100269 A EP79100269 A EP 79100269A EP 0003365 B1 EP0003365 B1 EP 0003365B1
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EP
European Patent Office
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substrate
coating
phosphor
masks
mask
Prior art date
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EP79100269A
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English (en)
French (fr)
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EP0003365A3 (en
EP0003365A2 (de
Inventor
Rolf Dr. Dipl.-Phys. Wengert
Wilhelm Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0003365A2 publication Critical patent/EP0003365A2/de
Publication of EP0003365A3 publication Critical patent/EP0003365A3/xx
Application granted granted Critical
Publication of EP0003365B1 publication Critical patent/EP0003365B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/20—Manufacture of screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored; Applying coatings to the vessel
    • H01J9/22—Applying luminescent coatings
    • H01J9/227—Applying luminescent coatings with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots or lines
    • H01J9/2277—Applying luminescent coatings with luminescent material discontinuously arranged, e.g. in dots or lines by other processes, e.g. serigraphy, decalcomania

Definitions

  • the present patent application relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a method is known for example from US-PS 28 72 339 and from FR-PS 1 121 286.
  • red, green and blue phosphors are applied by coating the entire area three times (sedimentation combined with spinning), exposing three times (photo technology for each color individually) and then washing off the unexposed areas and subsequent drying process before the next coating.
  • the object on which the present invention is based is to produce a flat or one-way curved color screen for several colors - e.g. the three basic colors red, green and blue - especially for color picture tubes, whereby a flat or curved glass plate is used as the screen substrate.
  • the cumbersome procedural steps of photo technology and the associated disadvantages should be avoided and a good adhesive strength of the phosphor layers should be guaranteed.
  • the basic mask determines size, edge sharpness, separation and spacing of the dye areas and remains on the substrate with all color coatings.
  • the dye areas are at least 0.01 mm 2 in size.
  • a base mask made from magnetic steel sheet or from copper-beryllium sheet with magnetic nickel coating or from sheet steel with copper and / or nickel coating can be used, as can a base mask made from nickel.
  • the method according to the teaching of the invention ensures that the colors do not overlap, the surfaces applied are not damaged by the mask for the following color, and the geometry of the color pigment distribution is exactly adhered to.
  • the thickness of the base mask is preferably approximately 10 to 30 ⁇ m larger than the planned thickness of the phosphor layers.
  • n coating masks (e.g. 3) with a defined assignment to one of the n colors (3) contain a grid with a periodicity of 1 / n (e.g. 1/3) of the basic grid.
  • the respective coating masks are put on one after the other, removed and cleaned after the coating. This process is carried out n times, for each color separately. The colors are applied as a finished grid.
  • the dyes can be recovered in a color-pure, simple and cost-saving manner. This is a significant advantage over conventional screen production.
  • the coating of the substrate with the phosphor suspensions is carried out by pressure spraying, spray nozzles which operate without dripping when the substrate is arranged horizontally, or the spray direction is perpendicular to the substrate plate when the substrate arrangement is vertical or inclined .
  • the substrate plate which is arranged at an angle of approximately 75 °, is coated up to a layer thickness of 25 Itm by passing through the spray jet several times.
  • the coatings with the various masks by electrostatic spraying onto the substrate provided with a conductive layer with high voltages of 20 to 30 kV.
  • the substrates are contacted on their conductive layers, for example consisting of Sn0 2 (tin oxide) (+ pole), as are the masks.
  • the substrates are isolated on a magnet.
  • the nozzles used are grounded (-pole). It is particularly possible to work with simple centrifugal nozzles.
  • the phosphor slurry is released in a finely dosed manner.
  • the coating process is so slow that a high surface coverage density with Fluorescent grains can be achieved with a low binder content, in which the layer thickness is well controllable and reproducible.
  • a further possibility for covering the phosphor of the screen glass is provided by the mask screen printing process, the coating masks being formed by screen printing masks.
  • This technique can only be used for formats up to a maximum of the size at which the required raster accuracy can still be maintained.
  • the viscosity of the paste is adjusted so that the "windows" are filled with "colors”.
  • the coating masks are put on and / or removed manually or mechanically either by mechanical or magnetic grippers.
  • Figure a) shows the arrangement before coating;
  • Figure e) the finished "colors" grid.
  • substrate 1 In principle, four arrangements of the substrates provided with the masks, which are shown in FIGS. 2 to 5, are recommended. The same reference numerals always apply: substrate 1; Basic mask 2; Coating masks 3, 4, 5; Spray nozzles 9; Holding magnets 10.
  • the sequence of the entire screen production by the phosphor coating in three colors can be seen from the diagram designated as FIG. 6.
  • the process of producing the fluorescent screen is marked by solid lines with arrows, while the dashed lines with arrows point in the direction of travel of accessories.
  • Analog processes are connected by dashed lines without arrows. Numbers without points and additional number indicate the number of the further processing step; this also applies to the numbers before the points. The numbers after the points show the different alternatives for the coating.
  • the field with a dashed outline relates to the subject matter of the invention.
  • pigment dyes in preferably water-free organic slurry liquids as the phosphors, whose particle size distribution is between a minimum of 1 to 3 ⁇ m and a maximum of 10 to 15 11 m.
  • the viscosity of the emulsions is controlled in the range from 1 to 35% by volume by adding binders, preferably in the form of collodion wool (nitrated cellulose).
  • the main representatives used as phosphors are: For blue, the ZnS: Ag system (zinc sulfide, doped with silver), for green the system (ZnCd) S: Cu (zinc cadmium sulfide, doped with copper), for red the system Y Z O Z S: Eu (yttrium sulfoxide, doped with europium).
  • An anhydrous phosphor slurry contains approximately
  • a water-containing phosphor slurry consists of
  • Its characteristic feature is a long dry season. It is therefore preferably applicable for electrostatic spraying and mask screen printing or spraying on hot substrates.
  • Potash water glass of various viscosities can also be used as a binder in the water-containing phosphor slurries, the proportion depending on the required viscosity being between 20 and 45% by volume.
  • an annealing process is carried out in an oxygen-containing atmosphere in order to drive off organic compounds and to stabilize adhesion promoters, if present.
  • 200 g of phosphor e.g. ZnS: Ag, blue, medium grain 9 approx. 8 .mu.m
  • 200 g of phosphor e.g. ZnS: Ag, blue, medium grain 9 approx. 8 .mu.m
  • a mixture of volatile acetates, methanol and butanol with a boiling range from 55 to 118 ° C. that is, 5 minutes at about 150 rpm.
  • 200 ml of butyl acetate and 200 ml of binder collodion wool with butyl acetate and ethanol.
  • the preparation is then filled into closed containers and stored in a vibrator until further processing.
  • the slurry is filled in spray guns with built-in stirrer or additional material circulation system and sprayed onto the substrates through fine nozzles at a distance of approx. 10 cm.
  • the decanted slurry has a particularly low concentration of clumps and has the right viscosity for electrostatic spraying.
  • the fluorescent slurry is sprayed in a finely metered manner through the centrifugal nozzle, in the storage vessel of which the decanted fluorescent slurry is permanently stirred (magnetic stirring), and settles on the substrate.
  • the layer thickness is adjusted to approx. 25 ⁇ m over the coating time (approx. 20 min).
  • the two other slurries prepared in the same way are applied after changing the corresponding masks.
  • 500 g of phosphor (e.g. Y 2 O 2 S: Eu, average grain size approx. 5 to 9) are suspended in 160 ml of ethanol for approx. 2 min with a magnetic stirrer, 190 ml of a mixture of volatile acetates with methanol and butanol with a boiling range between 55 and 118 ° C added and stirring continued for about 5 min.
  • 147 ml of butyl acetate and 126 ml of binder collodion wool in butyl acetate and ethanol
  • Example 1 Transfer and storage as in Example 1.
  • This suspension is sprayed with drip-free spray guns either from the side or from above onto the screen glass at a distance of 10 to 15 5 cm by repeatedly moving the spray gun back and forth and moving it by hand or by an automatic movement mechanism, until a layer thickness of 15 to 20 ⁇ m is reached.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

  • Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiges Verfahren geht beispielsweise aus der US-PS 28 72 339 und aus der FR-PS 1 121 286 als bekannt hervor.
  • Bei der Herstellung der bekannten Farbbildröhren (TV) erfolgt die Aufbringung von roten, grünen und blauen Phosphoren durch dreimaliges, ganzflächiges Beschichten (Sedimentation kombiniert mit Schleudern), durch dreimaliges Belichten (Fototechnik für jede Farbe einzeln) mit jeweils anschließendem Abwaschen der nicht belichteten Bereiche und anschließendem Trocknungsprozess vor der nächsten Beschichtung.
  • Ein solches Beschichtungsverfahren ist aus den Valvo Berichten XVIII, Heft 1/2, S. 80 und 81, aus der DE-C-1 447 791 und aus der DE-B-1 462 653 zu entnehmen. Hierbei ist durch mehrmalige Überschichtung der Phosphorflecke eine völlige Farbreinheit nicht gewährleistet. Außerdem können Farbunreinheiten auf den Schirmgläsern direkt entstehen, wenn beim Abwaschen der unbelichteten Schichtbereiche Reste stehenbleiben, da der Abwaschdruck nicht zu hoch sein darf, um nicht auch die vernetzten, stehenbleibenden Leuchtpigmente abzulösen.
  • Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in der Herstellung eines planen oder in einer Richtung gekrümmten Farb-Bildschirmes für mehrere Farben - z.B. den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau - insbesondere für Farbbildröhren, wobei von einer planen oder gekrümmten Glasplatte als Schirmsubstrat ausgegangen wird. Dabei sollen die umständlichen Verfahrensschritte der Fototechnik und die damit verbundenen Nachteile (z.B. Farbunreinheiten) umgangen und eine gute Haftfestigkeit der Leuchtstoffschichten gewährleistet werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Dabei soll es im Rahmen des Erfindungsgedankensliegen, eine Grundmaske aus magnetischem Material zu verwenden, und diese auf dem Substrat mittels eines Flächenmagneten zu fixieren. Die Grundmaske bestimmt Größe, Randschärfe, Trennung und Abstand der Farbstoff-Bereiche und bleibt bei allen Farbbeschichtungen auf dem Substrat. Die Farbstoff-Bereiche sind mindestens 0,01 mm2 groß.
  • Es kann eine ätztechnisch aus magnetischem Stahlblech oder aus Kupfer-Beryllium-Blech mit magnetischer Nickelbeschichtung oder aus Stahlblech mit Kupfer und/oder Nickelbeschichtung hergestellte Grundmaske verwendet werden, ebenso eine galvanoplastisch aus Nickel hergestellte Grundmaske.
  • Durch das Verfahren nach der Lehre der Erfindung wird erreicht, daß sich die Farben nicht überlagern, die aufgebrachten Flächen durch die Maske für die folgende Farbe nicht beschädigt werden und die Geometrie der Farbpigmentverteilung genau eingehalten wird. Die Dicke der Grundmaske ist vorzugsweise ca. 10 bis 30 ,um größer als die geplante Dicke der Leuchtstoffschichten.
  • Weitere n Beschichtungsmasken (z.B. 3) mit festgelegter jeweiliger Zuordnung zu einer der n Farben (3) enthalten ein Raster mit einer Periodizität von 1/n (z.B. 1/3) des Grundrasters. Zur Farbenbeschichtung werden also nacheinander die jeweiligen Beschichtungsmasken aufgelegt, nach der Beschichtung entfernt und gereinigt. Dieser Vorgang wird n-mal durchgeführt, für jede Farbe gesondert. Die Farben werden also jeweils als fertiges Raster aufgebracht.
  • Bis zu diesem Abschnitt der Schirmherstellung entfallen im Vergleich zur herkömmlichen Schirmherstellung mittels Fototechnik n Belichtungsarbeitsgänge, n Abwascharbeitsgänge und n Trocknungsarbeitsgänge.
  • Durch Reinigen der Beschichtungsmasken und Filtrieren der Reinigungslösungen (getrennt nach Farben) lassen sich die Farbstoffe farbenrein, einfach und kostensparend wiedergewinnen. Dies stellt gegenüber der herkömmlichen Bildschirmfertigung einen erheblichen Vorteil dar.
  • In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, die Beschichtung des Substrats mit den Leuchtstoffsuspensionen durch Drucksprühen vorzunehmen, wobei entweder bei waagrechter Anordnung des Substrates tropffrei arbeitende Sprühdüsen über dem Substrat angeordnet werden oder bei vertikal- bzw. schräg-stehender Substratanordnung die Sprührichtung senkrecht zur Substratplatte ist. Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die unter einem Winkel von ca. 75° angeordnete Substratplatte durch mehrmaliges Durchlaufen des Sprühstrahles bis zu einer Schichtdicke von 25 Itm beschichtet.
  • Es ist aber auch möglich, die Beschichtungen mit den verschiedenen Masken durch elektrostatisches Sprühen auf das mit einer leitenden Schicht versehene Substrat mit Hochspannungen von 20 bis 30 kV aufzubringen. Dabei werden die Substrate an ihren leitenden, z.B. aus Sn02 (Zinnoxid) bestehenden Schichten kontaktiert (+Pol), ebenso die Masken. Die Substrate liegen auf einem Magneten isoliert auf. Die jeweils verwendeten Düsen werden gerdet (-Pol). Es ist hier insbesondere möglich, mit einfachen Schleuderdüsen zu arbeiten. Die Leuchtstoffaufschlämmung wird dabei fein dosiert freigegeben. Der Beschichtungsvorgang erfolgt so langsam, daß eine hohe Flächenbelegungsdichte mit Leuchtstoffkörnern mit niedrigem Binderanteil erzielt werden kann, bei der die Schichtdicke gut steuerbar und reproduzierbar ist.
  • Eine weitere Möglichkeit der Leuchtstoffbelegung des Schirmglases ist durch das Masken-Siebdruckverfahren gegeben, wobei die Beschichtungsmasken durch Siebdruckmasken gebildet werden. Diese Technik kommt nur für Formate bis zu maximal der Größe in Frage, bei der die geforderte Raster-Genauigkeit noch eingehalten werden kann. Dabei wird die Viskosität der Paste so eingestellt, daß die "Fenster" mit "Farben" gefüllt werden.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Beschichtungsmasken manuell oder maschinell entweder durch mechanische oder durch magnetische Greifer aufzulegen und/oder abzunehmen.
  • Im folgenden sollen anhand von Ausführungsbeispielen und den Fig. 1 bis 5 verschiedene Mög-Jichkeiten der Substratanordnung beschrieben werden.
  • Zunächst soll anhand der Fig. 1 und der Abbildungen a bis e das Grundprinzip der der Erfindung zugrundeliegenden Doppelmasken-Rasterbeschichtung für drei Farben beschrieben werden. Dabei sind mit dem Bezugszeichen 1 das vorzugsweise plane Substrat, mit 2 die Grundmaske, mit 3 die erste Beschichtungsmaske, mit 4 die zweite Beschichtungsmaske, mit 5 die dritte Beschichtungsmaske und mit den Bezugszeichen 6, 7 und 8 die "Farben" Rot, Grün und Blau bezeichnet. Der entscheidende Schritt der Doppelmasken-Rasterbeschichtung ist der, daß eine Grundmaske 2 für alle drei Beschichtungsvorgänge b), c), d) auf dem Substrat 1 bleibt. Die Grundmaske 2 schützt dadurch genau die fertigen Farbflächen, so daß es möglich ist, die drei Beschichtungsmasken 3, 4 und 5 nacheinander aufzulegen und abzuheben, ohne daß die bereits fertigen Farbflächen 6, 7 und 8 beschädigt oder berührt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß
    • 1) die Grundmaske 2 direkt auf dem Substrat liegt und dort justiert und fixiert wird (Abbildung a)),
    • 2) die Grundmaske 2 etwa 10 bis 30 ,um dicker ist als die gewünschte Schichtdicke der aufzutragenden Leuchtstoff-Flächen 6, 7, 8 (Leuchtstoffpigmente),
    • 3) die drei Beschichtungsmasken 3, 4 und 5 (für jede Farbe eine) genau zur Grundmaske 2 justiert werden (sie können etwa 10 bis 40 µm dünner ausgelegt werden als die Grundmaske 2; die untere Grenze ist natürlich die Hantierbarkeit ohne Knick- und Rißbildung) und
    • 4) die Oberfläche aller Masken (2, 3, 4 und 5) sehr gut plan ist, die Masken wasserfrei und sehr gut gereinigt sind.
  • Die Abbildung a) zeigt die Anordnung vor der Beschichtung; die Abbildung e) das fertige "Farben"-Raster.
  • Es empfehlen sich grundsätzlich vier Anordnungen der mit den Masken versehenen Substrate, welche in den Fig. 2 bis 5 dargestellt sind. Dabei gelten immer die gleichen Bezugszeichen: Substrat 1; Grundmaske 2; Beschichtungsmasken 3, 4, 5; Spritzdüsen 9; Haltemagnete 10.
  • Es zeigt:
    • Figur 2 eine waagrecht liegende Anordnung für Sprühen von oben (9), geeignet für schnell- und auch langsam trocknende Leuchtstoffaufschlämmungen (z.B. wasserhaltige Systeme), sowie für elektrostatisches Sprühen. Durch geeignete Sprühdüsen 9 wird vermeiden, daß große Teilchen aus den Düsen auf das plane Substrat 1 gelangen können.
    • Figur 3 die gleiche Anordnung wie Fig. 2 mit einem, in einer Richtung gekrümmten Substrat 1.
    • Figur 4 eine senkrecht oder schräg stehende Anordnung für seitliches Sprühen durch Spritzpistolen 9 mit schnell trocknenden Farbstoffaufschlämmungen (wasserfreie Systeme), sowie auch für elektrostatisches Sprühen.
    • Figur 5 zeigt schematisch die Substratanordnung bei elektrostatischem Sprühen. Dabei wird das Substrat 1 an seiner leitenden Schicht 11 aus Zinnoxid mit Kontakten 12 (+Pol) versehen, ebenso die aufliegenden Masken 2 und 3 bis 5. Das Substrat 1 liegt auf dem Haltemagneten 10 isoliert (13) auf. Die jeweils verwendeten Düsen (in der Fig. nicht dargestellt) werden gerdet (-Pol). Der gesamte Aufbau (Glocke aus Plexiglas) ist nach außen elektrisch isoliert (14) und besitzt eine Abzugsöffnung für den Ausgleich auftretenden Überdrucks (nicht dargestellt).
  • Der Ablauf der gesamten Bildschirmherstellung durch die Leuchtstoffbeschichtung in drei Farben ist aus dem als Fig. 6 bezeichneten Diagramm ersichtlich. Dabei wird der Ablauf der Leuchtstoffschirmherstellung durch durchgezogene Linien mit Pfeilen markiert, während die gestrichelten Linien mit Pfeilen in Laufrichtung von Zubehörteilen weisen. Analoge Prozesse sind durch gestrichelte Linien ohne Pfeile verbunden. Zahlen ohne Punkte und Zusatzzahl weisen die Nummer des Weiterverarbeitungsschrittes aus; dies gilt auch für die Zahlen vor den Punkten. Durch die Zahlen nach den Punkten werden die verschiedenen Alternativen für die Beschichtung aufgezeigt. Das strichliert umrandete Feld betrifft den Erfindungsgegenstand.
  • Es ist vorgesehen, als Leuchtstoffe Pigmentfarbstoffe in vorzugsweise wasserfreien organischen Aufschlämmflüssigkeiten zu verwenden, deren Kornverteilung zwischen minimal 1 bis 3 µm und maximal 10 bis 15 11m liegt. Die Viskosität der Emulsionen wird durch den Zusatz von Bindemitteln vorzugsweise in Form von Collodiumwolle (nitrierte Zellulose), im Bereich von 1 bis 35 Vol.% gesteuert.
  • Als Leuchtstoffe werden als Hauptvertreter verwendet: Für Blau das System ZnS:Ag (Zinksulfid, mit Silber dotiert), für Grün das System (ZnCd)S:Cu (Zink-Cadmiumsulfid, mit Kupfer dotiert), für Rot das System YZOZS:Eu (Yttriumsulfoxid, mit Europium dotiert).
  • Daneben können aber auch alle bekannten Phosphore verwendet werden, z.B., Rot emittierende Leuchtstoffe (Phosphore):
    • Yttriumvanadat, Europium dotiert,
    • Yttriumoxid, Europium dotiert,
    • Calziumsilikat, Mangan dotiert,
      Grün emittierende Phosphore:
    • Zinksulfid, Kupfer dotiert,
    • Zink-Cadmiumsulfid, Silber dotiert,
    • Zinksilikat, Mangan dotiert,
    • Zinkoxid eigenaktiviert (ZnO),
    • Gadoliniumsulfoxid, Terbium dotiert,
    • Lanthansulfoxid, Terbium dotiert,
      Blau emittierende Phosphore:
    • Calziumwolframat eigenaktiviert (CaW04)
    • Barium-Magnesium-Aluminat, Europium dotiert.
  • Eine wasserfreie Leuchtstoffaufschlämmung enthält in etwa
    Figure imgb0001
  • Sie hat den Vorteil gegenüber der wasserhaltigen Aufschlämmung einer feinen Verteiling der Leuchtstoffmikrokristalle ohne Verklumpung und einer sehr schnellen Trocknung. Anwendbar bei allen Sprühtrechniken.
  • Eine wasserhaltige Leuchtstoffaufschlämmung besteht aus
    Figure imgb0002
  • Ihr charakteristisches Merkmal ist eine lange Trockenzeit. Sie ist daher vorzugsweise anwendbar bei elektrostatischem Sprühen und Maskensiebdruck oder Sprühen auf heiße Substrate.
  • Bei den wasserhaltigen Leuchtstoffaufschlämmungen kann auch Kaliwasserglas verschiedener Viskositäten als Bindemittel verwendet werden, wobei der Anteil je nach erforderlicher Viskosität zwischen 20 und 45 Vol.% liegt.
  • Im Anschluß an die Beshichtungsprozess wird ein Temperprozeß in sauerstoffhaltiger Atmosphäre durchgeführt, um organische Verbindungen auszutreiben und um - falls vorhanden - Haftvermittler zu stabilisieren.
  • Im Folgenden sollen aus der Vielzahl der Rezepturen für Leuchtstoffaufschlämmungen drei Ausführungsbeispiele angeführt werden.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • 200 g Leuchtstoff (z.B. ZnS:Ag, blau, mittlerer Korn9 ca. 8 ,um) werden in 450 ml eines Gemisches aus leichtflüchtigen Acetaten, Methanol und Butanol mit Siedebereich von 55 bis 118°C aufgeschlämmt, d. h., 5 Minuten bei ca. 150 U/min gerührt. Dann wird unter Rühren nach und nach zugegeben: 200 ml Butylacetat und 200 ml Binder (Collodiumwolle mit Butylacetat und Äthanol). Anschließend wird die Aufbereitung in geschlossene Behälter gefüllt und bis zur Weiterverarbeitung in einem Rüttelapparat aufbewahrt. Die Aufschlämmung wird in Sprühpistolen mit eingebautem Rührwerk oder zusätzlicher Materialumlaufanlage gefüllt und durch feine Düsen im Abstand von ca. 10 cm auf die Substrate aufgesprüht.
    • Ausführungsbeispiel 2 '
  • 200 g Leuchtstoff (z.B. (ZnCD)S:Cu, grün, mittlerer Korn9 ca. 8 µm) werden in 340 ml Äthanol wie in Beispiel 1 aufgeschlämmt. Unter Rühren werden nach und nach zugegeben: 65 ml Xylol, 190 ml Butylacetat, 200 ml eines Gemisches aus leichtflüchtigen Acetaten mit Methanol und Butanol mit Siedebereich von ca. 55 bis 118°C und 55 ml Binder. Umfüllung und Aufbewahrung wie in Beispiel 1. Die Aufschlämmung wird zur Verwendung der elektrostatischen Sprühmethoden in Sedimentierzylinder gefüllt und nach einer Sedimentierzeit von 5 min zu 60% dekantiert. Die dekantierte Aufschlämmung besitzt eine besonders niedrige Konzentration an Verklumpungen und hat die richtige Viskosität zum elektrostatischen Sprühen. Durch die Schleuderdüse, in deren Vorratsgefäß die dekantierte Leuchtstoffaufschlämmung permanent gerührt wird (Magnetrühren), wird die Leuchtstoffaufschlämmung fein dosiert versprüht und setzt sich auf dem Substrat ab. Die Schichtdicke wird über die Beschichtungszeit (ca. 20 min) auf ca. 25 µm eingestellt. Analog werden zur Herstellung des Drei-Farben-Rasters die beiden anderen, in gleicher Weise zubereiteten Aufschlämmungen nach Wechsel der entsprechenden Masken aufgetragen.
    • Ausführungsbeispiel 3
  • 500 g Leuchtstoff (z.B. Y2O2S:Eu, mittlere Korngröße ca. 5,um 9) werden in 160 ml Äthanol ca. 2 min mit Magnetrührer aufgeschlämmt, 190 ml eines Gemisches aus leichtflüchtigen Acetaten mit Methanol und Butanol mit Siedebereich zwischen 55 und 118°C zugegeben und ca. 5 min weitergerührt. Anschließend werden 63 ml Xylol, 63 ml Siliciumesterlösung (Si02-Bildung, Beschichtungsflüssigkeit ZLI 902 (Merck)), 147 ml Butylacetat und 126 ml Binder (Collodiumwolle in Butylacetat und Äthanol) zugerührt. Umfüllung und Aufbewahrung wie in Beispiel 1. Diese Suspension wird mit tropffreien Sprühpistolen entweder seitlich oder von oben auf das Schirmglas in einer Entfernung von 10 bis 15 5 cm durch mehrmaliges Hin- und Herbewegen und Versetzen der Sprühpistole von Hand oder durch eine automatische Bewegungsmechanik gesprüht, bis eine Schichtdicke von 15 bis 20 µm erreicht ist.
  • Um alle organischen Verbindungen aus der Leuchtstoffschicht zu entfernen, muß bei 250 bis 400°C für mindestens 30 min an Luft getempert werden. Dies kann auch bei geringem Unterdruck erfolgen. Je geringer der Binderanteil, desto günstiger hinsichtlich Haftfestigkeit erfolgt das Absetzen der Leuchtstoffschicht. Da bei diesem Verfahren die Binderanteile niedriger gehalten werden können als bei Fototechnik-Verfahren mit hohen Vernetzungskomponenten, ist dies ein weiterer Vorteil des Sprühverfahrens.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Fototechnik sind, kurz zusammangefaßt, folgende:
    • 1 ) Optimale Farbreinheit (jede Farbe hat ihren Platz im Raster).
    • 2) Keine Unregelmäßigketien durch Abwaschen oder Mehrfachbeschichtung.
    • 3) Bessere Kornverteilung (Erreichen einer wesentlich feineren Aufschlämmung der Leuchtstoffkörner in organischen Lösungsmitteln.
    • 4) Erhöhung der Flächenbelegung mit Phosphor (Senkung der Binderanteile, Fortfall der Vernetzungskomponenten).
    • 5) Keine mechanische Belastung der verbleibenden Leuchtpigmente durch Abwaschen (der nicht belichteten Teile der ganzflächigen fotosensitiven Schicht).
    • 6) Einsparung komplizierter Arbeitsgänge, dadurch kostengünstiger.
    • 7) Keine hohen Materialverluste in Bezug auf Leuchtstoffverbrauch (Sprühgut trifft zum größten Teil nur auf Masken mit entsprechendem Rand).
    • 8) Leuchtstoffrückgewinnung einfach und farbenrein: Reinigung der Beschichtungsmaske und Auffangen des Phosphors (weitere Kostensenkung).
    • 9) Bessere Haftfestigkeit durch Sprühtechnik, dadurch höherer optischer Kontakt der Leuchtstoffschicht zur Schirmplatte. Daraus resultiert zwar ein schlechteres Auflösungsvermögen (Mitleuchten der unmittelbaren Umgebung angeregter Partien), das aber bei Raster-Bildschirmen von Vorteil ist, weil die angesteuerte gesamte Phosphorfläche als Einheit leuchten soll und z.B. eine scharfe Abbildung eines Elektronenstrahles unerwünscht ist.

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung eines planen oder in einer Richtung gekrümmten Farb-Bildschirmes wobei die Leuchtstoffe für die einzelnen Farben, z.B. für für die Farben Rot, Grün, Blau auf das als Substrat dienende plane oder in einer Richtung gekrümmte Schirmglas aufeinander folgenden Schritten aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe bei jedem Schritt durch eine die Flächenaussparungen für alle Farben enthaltende Grundmaske (2) und durch eine mit den Flächenaussparungen für jeweils eine der Farben versehene Beschichtungsmaske (3, 4, 5) hindurch aufgebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundmaske aus magnetischem Material verwendet wird, die auf dem Substrat mittels eines Flächenmagneten fixiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ätztechnisch aus magnetischem Stahlblech oder aus Kupfer-Beryllium-Blech mit magnetischer Nickelbeschichtung oder aus Stahlblech mit Kupfer- und/oder Nickelbeschichtung hergestellte oder eine galvanoplastisch aus Ni hergestellte Grundmaske verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmasken aus den gleichen Materialien wie die Grundmaske bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Beschichtungsmasken auf der Grundmaske und damit auf dem Substrat magnetisch gehalten werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Substrates mit mehreren - z.B. drei - Lauchtstoffsuspensionen durch Drucksprühen vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerechter Anordnung des Substrates tropffreie Sprühdüsen senkrecht über dem Substrat angeordnet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei vertikal- bzw. schräg-stehender Substratanordnung das Sprühen senkrecht zur Substratplatte erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratplatte durch mehrmaliges Darüberaufen des Sprühstrahles beschichtet wird, um die gewünschte Schichtdicke zu erreichen.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschichten durch elektrostatisches Sprühen mit einer Hochspannung von 20 bis 30 kV auf das mit einer leitenden Schicht versehene Substrat aufgebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühgut durch geerdete Schleuderdüsen zerstäubt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungen durch Masken-Siebdruck hergestellt werden, wobei die Beschichtungsmasken durch Siebdruckmasken gebildet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leuchtstoffe in vorzugsweise wasserfreien organischen Aufschlämmflüssigkeiten verwendet werden, deren Kornverteilung zwischen minimal 1 bis 3 ,um und maximal 10 bis 15 ,um liegt und deren Viskosität durch Zusatz von Bindemitteln, vorzugsweise Collodiumwolle im Bereich von 1 bis 35 Vol.% gesteuert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Blau Zinksulfid, mit Silber dotiert, für Grün Zink-Cadmiumsulfid, mit Kupfer dotiert und für Rot Yttriumsulfoxid, mit Europium dotiert verwendet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wasserfreie Leuchtstoffaufschlämmunqen folqender Zusammensetzunq verwendet werden:
Figure imgb0003
16. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich spezielle Haftvermittler, vorzugsweise Siliciumester mit einem Anteil von 0 bis 10 Vol.% zugesetzt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß wasserhaltige Leuchtstoffaufschlämmungen folgender Zusammensetzung verwendet werden:
Figure imgb0004
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wasserhaltige Leuchtstoffaufschlämmungen folgender Zusammensetzung verwendet werden:
Figure imgb0005
19. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Beschichtungsschritte ein Temperprozeß in sauerstoffhaltiger Atmosphäre durchgeführt wird.
20. Planer oder in einer Richtung gekrümmter Farb-Bildschirm, bei dem die Leuchtstoffpigmente für die drei Farben Rot, Grün und Blau an mindestens je 300.000 Flächenelementen einheitlicher Geometrie, insbesondere in Form von Rechteckflächen aufgebracht sind, hergestellt nach einem der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 19.
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