DE1110709B - Durchsichtige stromleitende Gegenstaende - Google Patents

Description

• Durchsichtige stromleitende Gegenstände Die Erfindung bezieht sich auf durchsichtige, stromleitende Gegenstände aus einem durchsichtigen Träger aus einem elektrisch nichtleitenden Material, z. B. aus Glas, mit in Abständen darauf aufgebrachten Streifen aus einem durchsichtigen stromleitenden Material.
• Diese Gegenstände sind für viele Zwecke verwendbar. Zum Beispiel werden Platten mit im Abstand voneinander angeordneten stromleitenden Streifen als waagerechte undioder senkrechte Ablenkplatten zur Steuerung der Ablenkung von Elektronenstrahlen flacher Kathodenstrahlenröhren verwendet (vgl. die Fachzeitschrift »Electronics«, herausgegeben von McGraw-Hill, Februar 1955, S. 7, »Wall-Mounted TV Picture Tubes Take Giant Step«), ferner für durchsichtige Scheiben, die auf der Vorderseite von Fahrzeug-Wandverglasungen angebracht sind, wobei Fernsehbilder, Radarschirinbilder oder andere optische Zeichen auf der Oberfläche der durchsichtigen Scheibe durch überlagerung sichtbar werden, ohne daß dadurch die Sicht durch dieses Scheibe wesentlich beeinträchtigt wird (vgl. die Fachzeitschrift »Western Aviation« vom Februar 1955, S. 1.3, »Cockpit Simplieity-Conüng«, der »Occidental PublishingCompany«, 4328 Su.nset Boulevard, Los Angeles 29, Kalifornien).
• Ursprünglich wurde vorgeschlagen, derartige Gegenstände dadurch herzustellen, daß man Streifen aus einem durchsichtigen, farblosen, stromleitenden überzug, der z. B. aus Oxyden des Zinns, Indiums, Cadmiums oder aus Gemischen, die diese Oxyde enthalten, oder aus verdampften oder zerstäubten Metallen bestehen kann, auf einen teilweise abgedeckten Träger aufbringt und die Abdeckschicht anschließend entfernt. Nun sind jedoch Gegenstände, die Streifen stromleitenden Materials dieser Art tragen, die durch nicht überzogene Streifen voneinander getrennt sind, insofern nachteilig, als die Grenzlinien zwischen den aufgetragenen stromleitenden und den nicht überzogenen Streifen auf den Betrachter eines solchen Gegenstandes störend wirken.
• Dieser Nachteil wird dadurch überwunden, daß gemäß der Erfindung auf dem Träger zwischen den genannten stromleitenden Streifen aus einem durchsichtigen, im Vergleich zu den stromleitenden Streifen praktisch nichtleitenden Material aufgebracht sind und die relative Stärke der aneinandergrenzenden leitenden Streifen derart aufeinander abgestimmt ist, daß die Grenzen zwischen ihnen mit dem unbewaffneten Auge nicht erkennbar sind. Es sind demnach auf den Träger zwischen den stromleitenden Streifen nichtleitende Streifen etwa gleicher optischer Durchlässigkeit und etwa des gleichen Reflexionsvermögens aufgebracht, die bei einer Breite von 6,4 mm Spannungen von mehr als 10 000 Volt widerstehen.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
• Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen stromleitenden Gegenstand, der sich als Frontplatte für eine flache Kathodenstrahlenröhre eignet; Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 ist ein anderer Teilquerschnitt längs der Linie III-Ill in Fig. 1: Fig. 4 und 5 sind Teilquersähnitte, ähnlich denen von Fig. 2 und 3, bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
• Eine besonders für eine flache Kathodenstrahlenröhre geeignete Ausführungsforin der Scheibe besteht aus einer Glasunterlage 10 mit dem Randstreifen 12. An diesem Randstreifen 12 wird die GlasunterIage mittels Abstandsstücken an einem anderen Glaskörper, z. B. einer flachen Glasscheibe, befestigt, die einen durchsichtigen, stromleitenden überzug und einen durch Elektronenaufprall aktivierten elektrolumineszierenden Überzug besitzt. Wenn dieser überzug durchsichtig ist, so kann man durch eine solche optische Zeichen wiedergebende Scheibe hindurchsehen.
• Die Oberfläche der Glasunterlage 10 trägt teilweise Streifen 14 aus farblosem, durchsichtigem, stromleitendem Material, wie Zinnoxyd, und teilweise Streifen 16 aus einem nichtleitenden, farblosen, durchsichtigen Material, wie Antimonoxyd oder Titandioxyd, das etwa dieselbe Lichtdurchlässigkeit und Reflexion zeigt wie die Streifen 14. Die Streifen 16 wechseln jeweils mit den parallel zu ihnen liegenden Streifen 14 ab und stehen unmittelbar mit ihnen in Berührung.
• Die durchsichtigen, stromleitenden Streifen 14 haben einen Oberflächenwiderstand in der Größenordnung von 30 bis 1000 Ohm je m2, während die nichtleitenden Trennstreifen 16 einen Oberflächenwiderstand von 100 bis 1000 Megolun je Quadrat-Einheit und darüber aufweisen. Der Ausdruck »Oberflächenwiderstand« ist ein Maß der Widerstandsfähigkeit einer quadratischen Flächeneinheit des einen Teil der Glasoberfläche bedeckenden Films.
• An den gegenüberliegenden Enden der stromleitenden Streifen 14 sind Stromzuleitungen 18 angebracht. Diese Stromleitungen bestehen vorzugsweise aus Silber, das auf das Glas oder einen keramischen Träger aufgedruckt ist. Sie sind etwa 3,2 mm breit und 0,025 mm stark; die Stärke kann jedoch bis zu 0,125 mm betragen. Die Stromzuleitungen verjüngen sich an ihren Enden bis auf 1,6 mm Breite.
• Die aufgetragenen Streifen enden 16 mm vor dem äußeren Rande des Randstreifens 12, wodurch eine 3,2 mm breite Zone zum Auftragen eines Frittenstreifens gebildet wird, der dazu dient, den Randstreifen 12 mit einem anderen 12,7 mm starken Glas oder Metallkörper zu verbinden.
• Um die Grenzlinien zwischen den stronfleitenden und den nichtleitenden Streifen für das menschliche Auge- unsichtbar zu machen, ist es erforderlich, daß die leitenden Streifen dieselbe optische Durchlässigkeit und dasselbe Reflexionsvermögen besitzen wie die nichtleitenden Streifen. Diese Eigenschaften hängen von der relativen Stärke, den Absorptionskoeffizienten und Brechungsindizes der zur Herstellung der leitenden und nichtleitenden Streifen verwendeten Materialien ab. Der Brechungsindex von Zinnoxydüberzugsstreifen ist 2,0; derjenige von Antimonoxyd ist nur wenig höher als der von Zinnoxyd, nämlich zwischen 2,493 und 2,903. Bei Filmen, die hauptsächlich aus Zinnoxydstreifen und dazwischenliegenden Antimonoxydstreifen bestehen, können daher diese Streifen etwa alle gleich stark sein, ohne daß die Grenzlinien zwischen den Streifen sichtbar werden und dadurch stören.
• Wenn die unter Umständen auf der überzogenen Oberfläche auftretende Reflexion stört, kann man sie dadurch auf ein Mindestmaß verringern, daß man darüber noch einen farblosen durchsichtigen Decküberzug 22 aufbringt# dessen Brechungsindex niedriger ist als diejenigen der Materialien, aus denen die leitenden und nichtleitenden Streifen hergestellt sind. Materialien mit verhältnismäßig niedrigem Brechungsindex, wie Kieselsäure und Magnesiumfluorid, eignen sich besonders gut zurHerstellung derartiger DecküberzUge. Fig. 4 und 5 stellen mit derartigen überzügen versehene Gegenstände dar. Die folgenden Beispiele erläutern das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgeinäßenGegenstände, das sich bekannter Methoden und bekannter Werkstoffe bedient.
• Beispiel Zur Herstellung der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Gegenstände wurde in folgender Weise verfahren: Eine Glasscheibe wurde zuerst gereinigt und dann ganz kurz in ein Gemisch aus Tetrachlorkohlenstoff, Aceton und Siliciumtetrachlorid getaucht, das z. B. 94,2 Volumprozent CCIP 4,9 Volumprozent CO (C H3)2 und 0,9 Volumprozent Si C14 enthielt, worauf man es trocknen ließ. Der pulvrige Rückstand, der sich auf dem Glas gebildet hatte, wurde nüt einem trocknen Tuch abgewischt. Dieses Verfahren wurde, soweit nötig, wiederholt, um das Glas für die weitere Behandlung vorzubereiten.
• Eine das gewünschte Muster zeigende Seiden- oder Metallschablone wurde nun so oft auf die Glasscheibe gelegt, daß die nicht mit einem stromleitenden durchsichtigen Überzug zu versehenden Flächen unter die Schablonenzwischenräume zu liegen kamen, worauf man eine Deckpaste auf diese Schablonenzwischenräume auftrug. Eine für diesen Zweck geeignete Deckpaste enthält 50 Gewichtsprozent feinverteiltes Titandioxyd (mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von z. B. 2,5 #x) in einem öligen Bindemittel, wie einem Kienölgemisch. Die beiden Bestandteile wurden gründlich miteinander vermischt, bis eine homogene Deckpaste entstanden war, die dann durch die Schablonenzwischenräume aufgetragen wurde. Die derart teilweise abgedeckte Glasplatte erwärmte man dann auf eine zwischen 200'C und dem Schmelzpunkt des Glases liegende Temperatur. Ein günstiges Ergebnis erhielt man z. B. dadurch, daß man eine 6,5 mm starke Glasscheibe von 20 - 25 cm Größe 4 Minuten in einem Ofen auf etwa 650' C hielt und dann die erwärmte Scheibe 3 bis 5 Sekunden mit 10 em3 eines eine Zinnoxydschicht bildenden Gemisches besprühte. Dieses Sprühgemisch bestand hauptsächlich aus wassedreiem SnCI." gelöst in Methanol und destilliertem Wasser, mit etwas Phenylhydrazinhydrochlorid und HF. Der auf der unbedeckten Fläche der Scheibe entstehende Überzug war farblos und hatte einen spezifischen Oberflächenwiderstand von etwa 1000 Ohm je Quadrateinheit.
• Das Sprühgemisch wurde wie folgt hergestellt: Man löste 400g Dioetylnatrium-sulfobernsteinsäureester in 21 Methanol, gab 21 destilliertes Wasser zu, vermengte 230 cm3 der entstehenden Lösung mit 1765 em3 destilliertem Wasser, 565 cm-3 Methanol und 160 g Phenylhydiazinhydrochlorid und setzte dann 2200 em3 wasserfreies SnC14 und schließlich noch je 4 g 48%ige Fluorwasserstoffsäure auf je 100 cm3 der erhaltenen Lösung zu. Die entstandene Lösung wurde durch Lösen in Methylalkohol im Verhältnis von 1 Teil Lösung zu je 11 Raumteilen Methylalkohol verdünnt. Die so verdünnteLösung diente als Sprühmittel.
• Nach Abkühlung des Glases wusch man durch Ab- spülen mit Wasser die Deckpaste ab und brachte durch eine Seidenschablone an den Enden der stromleitenden Streifen Zuleitungsstreifen aus dünnem Silber auf. Dabei war darauf zu achten, daß die Stärke der Stromzuleitungsstreifen 0,13 mm, noch besser 0,025 mm nicht überschreitet. Nach diesem Aufdrucken der Silberstreifen trocknete man die Stromzuleitung 1 Stunde bei 120 bis 150' C und deckte dann die mit Überzügen versehenen Streifen auf der Glasscheibe mit einer Siebschablone ab, die ein umgekehrtes Muster wie die zuvor verwendete Schablone aufwies. Dann versah man die zuerst hergestellten Streifen und die Stromzuleitungen mit Deckpaste und setzte die noch nicht mit Überzügen versehenen Stellen der Scheibe ebenfalls einer überzugsbehandlung aus. Die teilweise überzogene Glasscheibe wurde zuerst wie oben beschrieben getrocknet und dann auf etwa 650' C erwärmt, wobei die Stromzuleitungsstreifen eingebrannt wurden; darauf nahm man die Scheibe aus dem Ofen und besprühte sie sofort mit 10 cm3 einer SbC1.-Lösung in Methanol. Diese Lösung enthielt vorzugsweise 5 Volumprozent Antimonpentachlorid. Das Besplühen dauerte 3 bis 5 Sekunden. Die entstehende Folie war klar und farblos und hatte einen spezifischen Oberflächenwiderstand von mehr als 1000 Megohm. Nach dem Trocknen der so überzogenen Glasscheibe spülte man die Deckpaste mit Wasser ab. Die so erhaltenen Scheiben waren klar und farblos und zeigten keine sichtbaren Grenzen zwischen den leitenden und den praktisch nichtleitenden Streifen.
• Natürlich können die Streifen nach verschiedenen Methoden aufgebracht werden. Zum Beispiel kann man auch zuerst die ganze Scheibe mit einem Metalloxyd überziehen und dann einzelne Streifen des überzuges wieder entfernen. Zur örthchenEntfernung eines Zinnoxyd-überzuges eignen sich Gemische aus Zinkpulver und Salzsäure. An Stelle von Zinnoxyd sind auch verschiedene andere Metalloxyde für die Herstellung durchsichtiger, stromleitender, farbloser überzüge brauchbar, z. B. Indiumoxyd, Cadmiumoxyd und Gemische verschiedener solcher Metalloxyde. Weiter kann man auch dünne überzüge z. B. aus Gold und anderen bekannten Metallen herstellen, die z. B. durch Vakuumverdampfung oder Kathodenzerstäubung auf Glas dünne stromleitende überzüge ergeben.
• Nicht oder schlecht leitende überzugsstreifen sind aus Antimonoxyd, Titandioxyd oder aus »vergiftetem« Zinnoxyd erhältlich, z. B. aus Gemischen von Zinnoxyd und Zinkoxyd, Zinnoxyd und Bortrioxyd, Zinnoxyd und Kobaltoxyd, wie auch aus Gemischen von Zinkoxyd und Siliziumdioxyd. Man kann auch solche Metalle verwenden, aus denen sich irisierende Metalloxydfolien in der Weise herstellen lassen, daß man das Glas auf Temperaturen erwärmt, die so weit unterhalb des Erweichungsbereiches liegen, daß Verformungon vermieden werden, und dann das Glas einige Sekunden lang mit einer in fließfähigem Zustand befindlichen Verbindung eines solchen Metalls in Berührung bringt, d. h. mit einer aufgesprühten Lösung oder dem Dampf dieser Metallverbindungen. Hierfür kommen Verbindungen des Zinks, Cadmiums, Aluminiums, Indiums, Thalliums, Titans, Germaniums, Zirkons, Zinns, Bleis, Thoriums, Niobs, Antimons und Tantals in Frage; alle diese Metalle liefern praktisch farblose Oxydfilme.
• Für die Herstellung der dünnen Metalloxydfilme, die je nach ihrer Leitfähigkeit für einen der überzugsstreifen in Frage kommen, läßt sich jede Verbindung der obengenannten Metalle anwenden, die sich in fließfähigem Zustand, d. h. in Dampfform oder in Form einer versprühbaren Lösung, befindet oder eine solche Form annehmen kann. In den meisten Fällen eignen sich sowohl anorganische wie auch organische Verbindungen hierfür, z. B. Salze anorganischer Säuren, von denen die Chloride im allgemeinen besonders brauchbar sind, ferner auch die Jodide, Bromide, Fluoride, Sulfate oder Nitrate.
• Organische Salze und Gemische der erwähnten Metalle sind im allgemeinen nicht so leicht zugänglich, jedoch kann man die zur Verfügung stehenden dann benutzen, wenn sie, wenn nicht in Wasser, so doch in einem anderen Lösungsmittel gelöst oder damit verdünnt werden, z. B. in einem Alkohol, in Toluol, Benzol oder einer anderen damit mischbaren Flüssigkeit.
• In Frage kommen hierfür sowohl offenkettige Verbindungen, wie Acetate, Laktate, Oleate, Oxalate, Salicylate, Stearate, Tartrate, wie auch aromatische Verbindungen, z. B. Benzoate, Phenolate, Phenolsulfonate. Einige organische Zinnverbindungen, wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnoxyd, Dibutyldiphenylzinn, Dilaurylzinndichlorid, Dibutylzinndichlorid, Diphenylzinnchlorid, Dibutylzinnäthylat, Tetraphenylzinn, Tetrabutylzinn, Dibutylzinndiäthylat, eignen sich besonders gut hierfür.
• Zur Herstellung derartiger dünner Metalloxydfolien sprüht man vorzugsweise eine Lösung der Metallverbindung als feinen Nebel gegen das erwärmte Glas. Etwa dasselbe Ergebnis erreicht man durch Verdampfung derMetallverbindungen, falls sie ohneZersetzung flüchtig sind, und durch In-Berührung-bringen der Oberfläche der heißen Glasscheibe mit den entstehenden Dämpfen. Bei Berührung mit dem heißen Glas zersetzt sich das Metallsalz oder die Metallverbindung zu dem entsprechenden Metalloxyd, das als sehr dünne gleichmäßige Schicht sehr fest auf der Glasoberfläche haftet.
• Geeignete gut haftendeMetalloxyd-Überzügelassen sich auch dadurch herstellen, daß man das Metalloxyd in der Nähe der kühlen Glasoberfläche im Vakuum verdampft und den Dampf sich auf dem Glas kondensieren läßt oder daß man das Metall in dieser Weise aufdampft und dann das damit überzogene Glas in Luft oder in mit Sauerstoff angereicherter Luft erwärmt und dadurch das Metall in das entsprechende Oxyd umwandelt.
• Soll das oben beschriebene Abdeckverfahren zum Aufbringen von überzugsstreifen auf gepreßte Glasscheiben dienen, so ist es sehr zweckmäßig, die Scheiben schon beim Pressen so zu gestalten, daß an den entsprechenden Rändern stegförmige Begrenzungsteile als feste Bestandteile des Trägers gebildet werden; in diesem Fall ist, besonders wenn die Platten starke Biegungen aufweisen, das Auflegen oder Aufkleben von Abdeckstreifen günstiger als das Aufdrucken mit Siebschablonen.
• Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn alle, d. h. die leitenden und nichtleitenden Streifen nach der Abdecktechnik des Beispiels 1 aufgebracht wurden, wobei die stromleitenden Streifen 14 aus Zinnoxyd und die nicht oder schwer leitenden Streifen 16 aus Antimonoxyd oder solchem Zinnoxyd bestanden, das zur beträchtlichen Erhöhung des spezifischen Widerstandes der daraus hergestellten Streifen mit einer ausreichenden Menge andere Metalloxyde »vergiftet« worden war.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-. 1. Durchsichtige, stromleitende Gegenstände aus einem durchsichtigen Träger aus einem elektrisch nichtleitenden Material, z. B. aus Glas, mit in Abständen darauf aufgebrachten Streifen aus einem durchsichtigen stromleitenden Material, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Träger zwischen den genannten stromleitenden Streifen Streifen aus einem durchsichtigen, im Vergleich zu den stromleitenden Streifen praktisch nichtleitenden Material aufgebracht sind und daß die relative Stärke der somit aneinandergrenzenden leitenden und nichtleitenden Streifen derart aufeinander abgestimmt ist, daß die Grenzen zwischen ihnen mit unbewaffnetem Auge nicht erkennbar sind.
2. 2. Gegenstand nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen stromleitenden überzugsstreifen aus Zinnoxyd, Indiumoxyd oder Cadmiumoxyd bestehen. 3. Gegenstand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen, praktisch nichtleitenden überzugsstreifen aus Antimonoxyd, Titandioxyd, Siliziumdioxyd oder Zinkoxyd oder einem Gemisch aus Zinnoxyd und Zinkoxyd, aus Zinnoxyd und Bortrioxyd, aus Zinnoxyd und Kobaltoxyd oder aus Zinnoxyd und Titandioxyd bestehen. 4. Gegenstand nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der aneinandergrenzenden Streifen so gewählt ist, daß sie etwa dieselbe Lichtdurchlässigkeit und Reflexion zeigen. 5. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zusammenhängenden Decküberzug trägt, dessen Brechungsindex geringer ist als diejenigen der aufgebrachten durchsichtigen Streifen. 6. Verfahren zur Herstellung durchsichtiger, stromleitender Gegenstände nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem durchsichtigen Träger im Abstand voneinander Streifen aus stromleitendem Material in bekannter Weise aufbringt, nur diese Streifen mit einem Abdeckmittel abdeckt, das zweite durchsichtige elektrisch nichtleitende Material auf den teilweise überzogenen durchsichtigen Träger in solcher Menge aufbringt, daß infolge derdadurch erreichten relativenStärke der aneinandergrenzenden Streifen die Grenzen zwischen ihnen mit dem unbewaffneten Auge nicht erkennbar sind und daß man das Abdeckmittel dann entfernt. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Streifen der ersten Art in der Weise aufträgt, daß man zuerst auf diejenigen Teile des Trägers ein Abdeckmittel aufträgt, die mit dem zweiten durchsichtigen Stoff überzogen werden sollen, dann einen überzug auf den teilweise abgedeckten Träger aufbringt und danach das Abdeckmittel wieder entfernt. 8. Verfahren nach Ansprach 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdeckmittel eine Mischung eines elektrisch nichtleitendenMaterials in feinpulvriger Form mit einem öligen Bindemittel verwendet wird.