EP0003612A2

EP0003612A2 - Verfahren zum Herstellen von gefärbten, insbesondere schwarz gefärbten Bildpunktumrandungen vorbestimmter Leitfähigkeit für vorzugsweise flache Farb-Bildschirme

Info

Publication number: EP0003612A2
Application number: EP79100430A
Authority: EP
Inventors: Manfred Dr.Phil. Kobale; Hans-Peter Dr.Rer.Nat. Lorenz; Rolf Dr.Rer.Nat. Wengert
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1979-08-22
Also published as: DE2806436C2; EP0003612A3; JPS54117676A; US4243735A; DE2806436A1; EP0003612B1

Abstract

Zum Herstellen einer insbesondere schwarz gefärbten Umrandung der Bildpunkte eines Farbbildschirms wird ein Verfahren vorgeschlagen, wonach auf das Schirmglas (1) eine Aufschlämmung von Glaspulver mit oder ohne möglichst helle Metalloxidpartikel in Fotolack aufgebracht wird, diese Aufschlämmung in Fotoformtechnik entwickelt wird und vor oder nach der Leuchtstoffaufbringung für die Bildpunkte (5) getempert wird, wobei im Falle des Metalloxidzusatzes die Partikel durch das Tempern dunkel werden und im Falle des reinen Glaslots in reduzierender Atmosphäre getempert wird.

Description

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von insbesondere schwarz gefärbten Umrandungen von Bildschirmpigmenten einstellbarer Leitfähigkeit für vorzugsweise flache Farb-Bildshirme.
Ein Verfahren zur Herstellung von Schwarzumrandungen - von Bildschirmpigmenten in Form einer lichtabsorbierenden Matrix ist aus der DT-OS 25 26 882 zu entnehmen. Dabei wird eine Filterschicht aus Dimethyldikarbocyaninparatoluolsulfonat mit Nitrocellulose als Träger und Aceton als Lösungsmittel verwendet und zusammen mit dem Phosphorpigment und einem Fotoresistmaterial aufgebracht und durch Vorwärts- und Rückwärtsbelichtung belichtet und entwickelt.
Ein weiteres Schwarzumrandungsverfahren ist aus dem I.E.E.E. Transactions on Electron Devices, Vol. ED-22, Nr. 9, Sept. 1975 zu entnehmen. Hier wird eine schwarz gefärbte Isolationsschicht aufgebracht, in die Fenster für die Phosphorpigmente eingebracht werden. Vor Auftragung dieser, z. B. aus Ruß oder Graphit bestehenden Schichten müssen die Substrate ganzflächig mit fotosensitiven Schichten unterschichtet werden. Die Weiterverarbeitung muß dann so erfolgen, daß an den für diespätere Leuchtpigmentaufbringung vorbestimmten Flächen Schichtteile aus dem Substrat stehenbleiben und nach Aufbringung der Schwarzumrandung meist mit Wasserstoffperoxid unterätzt und mit Wasser so weggewaschen werden, daß Fenster für die Leuchtpigmente entstehen..
An eine Schwarzumrandung müssen folgende Forderungen gestellt werden:

1. Hohe Lichtabsorption,
2. gute Haftfestigkeit,
3. mechanische Belastbarkeit,
4. lange Lebensdauer und
5. zur Aufrechterhaltung des Bildschirmpotentials bei Kathodenstrahlanregung eine ausreichende Leitfähigkeit.

Die genannten bekannten Verfahren sind sehr kompliziert und aufwendig durchführbar und genügen den gestellten Anforderungen in Bezug auf Haftfestigkeit und mechanische Belastbarkeit nur bedingt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die obengestellten Forderungen zu erfüllen.
Dies-geschieht durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das äls Substrate dienende Schirmglas mit einer Aufschlämmung einer glasbildenden, Metalle in oxydischer Form enthaltenden Substanz in Fotolack ganzflächig beschichtet wird, die aufgebrachte Schicht unter Verwendung der bekannten Fotoformtechnik so entwickelt wird, daß Fenster für die später aufzubringenden Leuchtpigmente entstehen und daß entweder vor oder nach der Leuchtstoffbeschichtung ein Temperprozeß bei Temperaturen von 350^oC bis 500°C durchgeführt wird.
In einer Weiterbildung des-Erfindungsgedankens ist vorgesehen, eine Aufschlämmung von Glaslotpulver in Fotolack mit Zusätzen von Metalloxiden und/oder Metallresinaten und/oder Siliciumestern zu verwenden.
Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, insbesondere wenn dünnere Schichten erwünscht sind, als Ausgangsmaterial metallorganische Verbindungen unter Zusatz von Siliciumestern in Fotolack aufgeschlämmt, aufzubringen. Als metallorganische Verbindungen werden z. B. Sulforesinate, Merkaptide, und Karboxylate der Metalle Nickel, Kobalt, Blei, Platin und Gold verwendet. Sulforesinate werden z. B. durch Kochen der entsprechenden Metallsalze in sulforiertem Terpentinöl erhalten. Bei Temperaturen über 250°C zerfallen diese Verbindungen und es entstehen je nach.Oxydationsverhalten der Elemente die Metalle selbst oder ihre Oxide. Durch den geringen Zusatz von Edelmetallresinaten (Gold oder Platin) zu den Nichtedelmetallresinaten (Nickel, Blei) kann auch bei Sinterung der Resinatmischung in oxydierender Atmosphäre, z. B. in Luft, eine gewisse Leitfähigkeit der entstehenden Schichten erzielt werden.
Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung werden als Glaslotpulver (Sinterglas) Gemische aus Bleioxid, Siliciumoxid, Boroxid und Aluminiumoxid verwendet, welche ggf. mit Zusätzen von Chromoxid, Kobaltoxid oder Nickeloxid versetzt sind. Je nach Zusatz der Ausgangsmischung ist es möglich, Schwarzumrandungen oder auch anders gefärbte Umrandungen mit speziellen Eigenschaften betreffend der Einfärbung, der Leitfähigkeit, der Haftungseigenschaften und der Schichtdicke herzustellen. Die Oxide bewirken auf Grund ihrer Absorptionsspektren in ihrer Summe eine Dunkelfärbung des Glaslotes.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen stabilen Färbung ist es vorteilhaft, das Oxidgemisch zunächst zu schmelzen, abzukühlen und zu mahlen (Korndurchmesser kleiner 30_/um). Dann erst soll die Vermischung mit dem positiv arbeitenden Fotolack erfolgen. Für die Fotoformtechnik bei Schichtdicken größer 30_/um ist es dagegen für die Durchbelichtung der Schicht günstiger, dem Fotolack helles Glaslotpulver (ohne Versinterung) mit möglichst schwach absorbierenden Zusätzen nach intensiver Vormischung zuzugeben. Die Dunkelfärbung wird hier erst nach der Temperung erreicht.
Eine Schwarzfärbung wird auch dann erhalten, wenn das Glaslot ohne die genannten Zusätze verwendet wird, die Sinterung aber in reduzierender Atmosphäre erfolgt. Dabei. wird das Bleioxid reduziert. Die Farbstabilität eines so behandelten Glaslotes ist allerdings nicht sehr groß.
Es ist ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung, daß bei der Durchführung der Fotoformtechnik eine Maske verwendet wird, die mit der für die spätere Leuchtstoffaufbringung zu verwendenden, alle Rasterpunkte der Farben enthaltenden Grundmaske im Raster identisch ist. Durch diese Technik kann die Grundmaske bei dem in der Patentanmeldung P 28 04 127.2 (VPA 78 P 1010) beschriebenen Doppelmasken-Rasterverfahren durch das Schwarzumrandungsnetzwerk ersetzt werden.
Die Beschichtung erfolgt durch Sprühen, bei Verwendung des Glaslotpulvers in einer Schichtdicke von 20 bis 30_/um, bei Verwendung der metallorganischen Verbindungen in einer Schichtdicke von 0,5 bis 2_/um.
Beim Temperprozeß, der bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Umrandung bei Temperaturen bis zu 500°C durchgeführt wird, nimmt diese eine schwarze oder gefärbte Körperfarbe an und verbindet sich gleichzeitig intensiv mit der Substratoberfläche. Außerden entsteht eine harte, mechanisch belastbare Schicht, die in ihrer Dicke etwa der Schichtdicke der Leuchtpigmente angepaßt werden kann (15 bis 30µm).
Die Temperung kann getrennt oder gleichzeitig mit der Temperung der anschließend aufzubringenden Leuchtstoffpigmente erfolgen. Ein getrennter Tempervorgang ist in jedem Falle notwendig, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung das Umrandungsnetz und die dazwischen liegende freie Glasoberfläche mit einer leitfähigen, transparenten Schicht, z. B. aus dotiertem Indiumoxid (In₂0₃) oder dotiertem Zinnoxid (Sn0₂) überzogen werden soll. Als Dotierstoffe werden Antimon oder Indium verwendet. Damit wird eine gute Leitfähigkeit und definierte Potentialverhältnisse beim Anlegen der Beschleunigungsspannung für Kathodenstrahlanregung sowie bessere Ableitung der auftreffenden Elektronen erreicht. Die leitfähigen, durchsichtigen Schichten, welche auf das getemperte Umrandungsnetz ganzflächig abgeschieden werden, werden durch Kathodenzerstäubung oder Pyrolyse bis zu einer Schichtstärke von maximal 1_/um aufgebracht. Gleichzeitig mit der Erzeugung guter elektrischer Leitfähigkeit wird durch diese Beschichtung die mechanische Stabilität der Oberfläche erheblich erhöht. Der Flächenwiderstand-des Bildschirmes kann auf diese Weise in allen Bereichen auf die Größenordnung 100 Ohm/o herabgesetzt werden. Darüber hinaus ist durch Veränderung der Zusammensetzung der Glaslotaufschlämmungen die elektrische Leitfähigkeit des Umrandungsnetzes in gewissen Grenzen steuerbar.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels und der in der Zeichnung befindlichen, schematisch dargestellten Fig. 1 bis 4, das erfindungsgemäße Verfahren nochmals kurz erläutert werden. Dabei soll mit dem Bezugszeichen 1 das Substrat, mit 2 die Fotoformschicht, mit 3 die Grundmaske, mit 4 die transparente, leitfähige Schicht und mit dem Bezugszeichen 5 die Farbpigmente bezeichnet werden.
Auf das als Substrat dienende, vorzugsweise plane Schirmglas 1 wird ganzflächig eine Aufschlämmung eines Glaspulvers, bestehend aus 65 Teilen Bleioxid, 25 Teilen Siliciumoxid, 8 Teilen Boroxid, 2 Teilen Aluminiumoxid in einem positiv arbeitenden Fotolack (Kalle Pk 14) durch Sprühen (s. Pfeile 6) in einer Schichtdicke von ca. 40_/um aufgebracht, so daß sich die in Fig. 1 dargestellte Fotoformschicht 2 bildet.
Auf dieser Fotoformschicht 2 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Grundmaske 3 fixiert, deren Raster identisch ist mit dem Raster der Grundmaske für die spätere Leuchtstoffaufbringung. Dann wird mit UV-Strahlung (s. Pfeile 7) belichtet und die Fotoformschicht entwickelt, wobei die belichteten Teile der Fotoschicht abgelöst werden. Die entwickelte Fotoformschicht 2 hat damit bereits die Lage des Umrandungsnetzwerkes für die Leuchtstoffpigmente auf dem Schirmglas 1 festgelegt (s. Fig. 3).
Nach dem Tempern des aufgebrachten Umrandungsnetzwerkes 2 bei ca. 480°C, welches dabei eine schwarze Körperfarbe annimmt und sich intensiv mit der Substratoberfläche 1 verbindet, wird, wie in Fig. 4 dargestellt ist, ganzflächig durch Kathodenzerstäubung oder Pyrolyse eine mit Indium dotierte Zinnoxidschicht 4 in einer Schichtstärke von ca. 1µm abgeschieden. Die Aufbringung der Farbpigmente 5 erfolgt dann in bekannter Weise, z. B. wie in der Patentanmeldung P 28 04 127.2 (VPA 78 P 1010) beschrieben, wobei das Schwarzumrandungsnetzwerk bei Dicken größer 15_/um die Funktion der Grundmaske übernehmen kann.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von insbesondere schwarz gefärbten Bildpunktumrandungen einstellbarer Leitfähigkeit für vorzugsweise flache Farbbildschirme gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a} das als Substrat dienende Schirmglas wird mit einer Aufschlämmung einer glasbildenden Substanz in Fotolack ganzflächig beschichtet;

b) die aufgebrachte Schicht wird in Fotoformtechnik so entwickelt, daß Fenster für den später aufzubringenden Leuchtstoff entstehen;

c) vor oder nach der Leuchtstoffbeschichtung wird ein Temperprozeß bei Temperaturen zwischen 350 °C bis 500 °C in reduzierender Atmosphäre durchgeführt.

2. Verfahren zum Herstellen von insbesondere schwarz gefärbten Bildpunktumrandungen einstellbarer Leitfähigkeit für vorzugsweise flache Farbbildschirme, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) das als Substrat dienende Schirmglas wird mit einer Aufschlämmung einer glasbildenden Substanz und Metall, in oxidischer Form und möglichst hell, d.h. mit geringer Lichtabsorption, in Fotolack ganzflä-' chig beschichtet;

c) vor oder nach der Leuchtstoffbeschichtung wird ein Temperprozeß bei Temperaturen zwischen 350 °C und 500 °C durchgeführt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung Metalloxide und/oder Metallresinate und/oder Siliciumester enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufschlämmung metallorganische Verbindungen unter Zusatz von Siliciumester enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß als metallorganische Verbindungen Sulforesinate, Merkaptide und Karboxylate der Metalle Nickel, Kobalt, Blei, Platin, Gold. verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß als Glaslotpulver Gemische aus Bleioxid, Siliciumoxid, Boroxid und Aluminiumoxid verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Chromoxid und/oder Kobaltoxid und/oder Nickeloxid verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Glaslotpulver mit oder ohne Metalloxid durch Schmelzen des Gemischs, Abkühlung und Zermahlen bis zu einer Korngröße von maximal 30µm hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Durchführung der Fotoformtechnik eine Maske verwendet wird, die mit der für die spätere Leuchtstoffaufbringung zu verwendenden, alle Rasterpunkte der Farben enthaltenden Grundmaske im Raster identisch ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtung durch Sprühen bei Verwendung des Glaslotpulvers bis zu einer Schichtdicke von 15 bis 30µm und bei Verwendung der metallorganischen Verbindungen bis zu einer Schichtdicke von 2µm erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß vor der Leuchtstoffbeschichtung das getemperte Umrandungsnetz und die dazwischen liegende freie Glasoberfläche mit einer leitfähigen transparenten Schicht aus dotiertem Indiumoxid oder Zinnoxid versehen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,- dadurch gekennzeichnet , daß als Dotierstoffe Antimon oder Indium verwendet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet , daß die transparente, leitfähige Schicht durch Kathodenzerstäubung oder Pyrolyse bis zu einer Schichtstärke von maximal 1 µm aufgebracht wird.