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Verfahren zum Herstellen von Bildwiedergabeschirmen für Kathodenstrahlröhren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Bildwiedergabeschirmen für Kathoden- strahlröhren mit mindestens zwei auf einem durchsichtigen Träger in getrennten Oberflächenbereichen an- gebrachten Stoffen, die bei Elektronenanregung in verschiedenen Farben aufleuchten. Die Erfindung be- zieht sich weiter auf Kathodenstrahlröhren zum Wiedergeben farbiger Bilder mit einem mit Hilfe eines der- artigen Verfahrens hergestellten Bildwiedergabeschirm.
Es sind mehrere Verfahren zum Herstellen von Bildwiedergabeschirmen der vorstehend erwähnten Art bekannt, bei denen die verschiedenfarbig aufleuchtenden Stoffe mit Hilfe mehrerer Arbeitsgänge, die ftir jeden Stoff wiederholt werden, nacheinander angebracht werden. Zwei Verfahren, bei denen für die Haftung der Stoffe am Träger ein lichtempfindliches Bindemittel verwendet wird, d. h. ein Stoff, der sich nach Belichtung mit sogenannter"härtender Strahlung"nicht mehr in einem bestimmten Lösungsmittel löst, werden nachstehend kurz unter A und B beschrieben.
A. Der anzubringende Leuchtstoff wird in einer Lösung des lichtempfindlichen Bindemittels suspen- diert, die meist auch einen Sensibilisator enthält. Die Suspension wird auf dem Träger ausgebreitet und getrocknet. Danach bestrahlt man von der demTräger abgewendeten Seite der Schicht her mit der härten- den Strahlung die Stellen, an denen die getrennten Bereiche des Leuchstoffes vorgesehen werden müssen, wodurch das Bindemittel an jenen Stellen unlöslich im Lösungsmittel wird. (Dieses Lösungsmittel braucht nicht das gleiche wie das Lösungsmittel zu sein, in dem das Bindemittel zuerst gelöst war.) Dann ent- ferntmandenLeuchtstoffandenunbelichtetenStellen durch Waschen mit dem Lösungsmittel.
Nach diesen Arbeitsgängen ist ein mit getrennten Oberflächenbereichen des Leuchtstoffes bedeckter Träger entstanden. Die erwünschte Verteilung der getrennten Bereiche ergibt sich z. B. durch Verwendung einer punktförmigen Strahlungsauelle, wobei zwischen dieser Quelle und der zu belichtenden Schicht eine Maske angeordnet wird, in der sich Öffnungen mit der gleichen Form und Verteilung wie die gewünschten getrennten Oberflächenbereiche befinden, z. B. runde Löcher, wenn ein Muster kreisförmiger Punkte gewünscht wird.
Auf die Teile des Trägers, auf denen sich nach diesen Bearbeitungen kein Leuchtstoff befindet, kann man einen zweiten und danach gegebenenfalls weitere Leuchtstoffe dadurch in getrennten Bereichen aufbringen, dass die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge wiederholt werden. Auf diese Weise ist es z. B. möglich, einen für Farbfernsehen viel verwendeten Schirm mit drei verschiedenen Leuchtstoffen herzustellen, wobei die getrennten Oberflächenbereiche kreisförmige gleich grosse Punkte sind, die in möglichst dichter Stapelung aneinander anschliessen und gleichsam dreieckige Elemente bilden, wobei sich auf jedem Eckpunkt ein anderer Leuchtstoff befindet.
Es ist allgemein üblich, auf diese Weise drei Stoffe, die rot, grün und blau aufleuchten, mit einer wässerigen Lösung von Polyvinylalkohol als Bindemittel anzubringen, wobei ein Bichromat, z. B. Ammoniumbichromat, als Sensibilisator Verwendung findet. Eine getrocknete Schicht dieser Suspension lässt sich durch Belichtung mit einer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 360 und 500 mg härten, wonach das Bindemittel nicht mehr in Wasser oder Alkohol löslich ist.
B. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem unter A beschriebenen dadurch, dass der Leuchtstoff nicht in der Lösung des lichtempfindlichen Bindemittels suspendiert ist. Hiebei belichtet man somit nur
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eine Bindemittelschicht. An den belichteten Stellen wird das Bindemittel unlöslich, aber es bleibt, zu- mindest wenn die Belichtung nicht zu lange andauert, etwas klebrig. Zum Anbringen des Leuchtstoffes gibt es nunmehr zwei Verfahren, die nachstehend unter Bl und B2 beschrieben werden.
Bl. Die unbelichteten Teile der Bindemittelschicht werden mit dem Lösungsmittel ausgewaschen.
Dann breitet man auf den zurückgebliebenen klebrigen Teilen des Bindemittels eine Suspension des an- zubringenden Leuchtstoffes in irgendeinem geeigneten Mittel aus. An den klebrigen Teilen haften dann
Leuchtstoffkörner. Durch eine'einfache Spülung kann man an allen andern Stellen die Leuchtstoffkörner entfernen.
B2. Man breitet auf der örtlich belichteten Bindemittelschicht eine Suspension des anzubringenden
Leuchtstoffes in irgendeinem geeigneten Mittel aus. An den klebrigen Teilen haften dabei Körner des
Leuchtstoffes ; an dennicht. belichteten Teilen, die somit nicht klebrig sind, erfolgt keine Haftung. Durch
Spülen mit dem Lösungsmittel für das unbelichtete Bindemittel entfernt man zu gleicher Zeit sämtliches unbelichtetes Bindemittel und die nicht haftenden Leuchtstoffkörner.
Ausser den Verfahren A und B sind noch weitere Verfahren zum Anbringen der getrennten Bereiche der Leuchtstoffe bekannt, z. B. Siebdruck und andere Druckverfahren.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen von Bildwiedergabeschirmen für Kathoden- strahlröhren mit mindestens zwei auf einem. durchsichtigen Träger an getrennten Oberflächenbereichen angebrachten Stoffen, die bei Elektronenanregung in verschiedenen Farben aufleuchten und nacheinander an den Träger angeheftet werden, wird zum Anbringen des letzten Leuchstoffes ein lichtempfindliches
Bindemittel verwendet, das in Lösung auf dem Träger mit den bereits vorher angebrachten getrennten Be- reichen der andernLeuchtstoffe ausgebreitet wird, wonach die Lösung getrocknet und der Einwirkung einer härtenden Strahlung ausgesetzt wird, für die die bereits angebrachten getrennten Oberflächenbereiche der andern Leuchtstoffe durchlässig sind.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Stellederzu- letzt erwähnten Leuchtstoffe eine Filterschicht für die härtende Strahlung zwischen dem Träger und dem
Bindemittel vorgesehen ist, dass die Bestrahlung durch den Träger hindurch erfolgt und dann das unbelichtete Bindemittel und die Filterschicht entfernt werden. -
Um die nachfolgende Beschreibung der Erfindung nicht unnötig zu komplizieren, wird von der Voraussetzung ausgegangen, dass nur zwei Leuchtstoffe, die als erster und als letzter Stoff bezeichnet werden, angebracht werden müssen. Ohne Änderung des kennzeichnenden Teiles des Verfahrens nach der Erfindung kann man an Stelle des ersten Stoffes zwei oder mehrere Leuchstoffe wählen, die sodann sämtliche nacheinander mit Hilfe irgendeines bekannten Verfahrens angebracht werden.
Der erste Leuchtstoff wird, in diskrete Oberflächenbereiche unterteilt, auf bekannte Weise auf dem Träger angebracht. Dann wird der mit den getrennten Oberflächenbereichen des ersten Leuchtstoffes versehene Träger mit einer Lösung eines lichtempfindlichen Bindemittels überzogen und die Lösung getrocknet. Belichtet man diese getrocknete Schicht durch den Träger hindurch, so. würde die ganze Bindemittelschicht unlöslich werden, wenn nicht die vorstehend erwähnte Filterschicht an der Stelle der bereits angebrachten getrennten Bereiche des ersten Leuchtstoffes vorhanden wäre, denn die härtende Strahlung vermag sowohl den Träger als die bereits angebrachten Bereiche des ersten Leuchtstoffes zu durchsetzen.
Der letzte Leuchtstoff, der mit Hilfe des Bindemittels angeheftet werden muss, würde somit an der ganzen Oberfläche haften, auch an dem bereits angebrachten ersten Leuchtstoff, wodurch später beim Betrieb der Röhre eine starke Farbenverwischung. auftreten würde. Dadurch, dass an der Stelle des getrennten Bereiches- des ersten Leuchtstoffes die Filterschicht angebracht ist, wird verhütet, dass der letzte Leuchtstoff an diesen Stellen haftet. An sämtlichen weiteren Stellen setzt sich der letzte Leuchtstoff auf dem Träger ab. Es ergibt sich mithin ein Schirm, bei dem die getrennten Bereiche des ersten Leuchtstoffes durch den letzten Leuchtstoff umgeben sind. Hierin liegt der Vorteil der Erfindung, denn bei der Verwendung des so hergestellten Schirmes ergibt sich eine grosse Kontrastverbesserung des wahrgenommenen Bildes.
Ein Zuschauer kann nämlich nicht mehr vom Kathodenlicht getroffen werden,
Einen besonderen Vorteil ergibt die Erfindung, wenn die zusammengesetzte Leuchtschicht mit einer dünnen Metallschicht überzogen wird. Sind, wie bei der Herstellung nach den bekannten Verfahren, gewisse Teile des Trägers noch unbedeckt, so kann von aussen her auf den Schirm auffallendes Licht an der Metallschicht reflektiert werden. Dadurch tritt wieder eine beträchtliche Kontrastverringerung im wahrgenommenen Bild auf. - Bei einem mit Hilfe eines Verfahrens gemäss der Erfindung hergestellten Schirm ist dies unmöglich, weil der Träger ganz durch Leuchtstoffe bedeckt ist.
Der letzte Leuchtstoff kann sowohl nach dem Verfahren A als auch nach dem. Verfahren B angebracht werden (ausgenommen natürlich die Belichtung in getrennten Bereichen). Das Verfahren A ist infolge seiner Einfachheit zu bevorzugen. Nach der Haftung des letzten Leuchtstoffes wird das unbelichtete Bindemit-
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tel, gegebenenfalls zusammen mit jenem Teil des letzten Leuchtstoffes, der sich über den getrennten
Oberflächenbereichen des ersten Leuchtstoffes befindet, entfernt. Dies erfolgt auf die gleiche Weise wie bei den bekannten Verfahren durch Waschen mit dem Lösungsmittel. Schliesslich wird die Filterschicht entfernt.
Wenn Leuchtstoffe angebracht werden, von denen einer eine höhere Absorption für die härtende
Strahlung hat als der andere, wird der Stoff mit der höheren Absorption zuletzt angebracht. Der zuletzt anzubringende Stoff kann nämlich eine höhere Absorption haben, weil die Bestrahlung durch den Träger hindurch erfolgt. Die härtende Strahlung erreicht somit an den Stellen, an denen dieser Stoff zwischen den bereits angebrachten getrennten Oberflächenbereichen der andern Stoffe an den Träger angeheftet werden muss, unmittelbar das Bindemittel auf dem Träger.
Die Filterschicht kann auf verschiedeneweisen und zu verschiedenen Zeitpunkten der Herstellung des
Schirmes angebracht werden. Man kann z. B. die Kömer des ersten Leuchtstoffes zuvor mit dem Filtenna- terial überziehen und sie dann auf dem Träger anbringen. Es ist jedoch auch möglich, die Stellen des
Trägers, an denen nachher die getrennten Oberflächenbereiche des ersten Leuchtstoffes vorgesehen werden müssen, durch eine Filterschicht zu bedecken. Man kann z. B. an die Stellen mit Hilfe des Verfahrens A oder des Verfahrens B ein Pigment heften. Man belichtet dann durch die Maske hindurch, durch die spä- ter auch die betreffenden getrennten Oberflächen des ersten Leuchtstoffes belichtet werden.
Ein drittes Verfahren zum Anbringen der Filterschicht ist folgendes. Man bringt zunächst den ersten Leuchtstoff in getrennten Bereichen an, z. B. mit dem Verfahren A oder B, wonach auf diese getrennten Bereiche die Filterschicht aufgebracht wird. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Farbstoff oder eine Farbstofflösung Verwendung finden, der bzw. die zwar am Leuchtstoff, aber nicht am Material des Trägers haftet.
Man kann auch ein Pigment auf die getrennten Bereiche des ersten Leuchtstoffes aufbringen. Dabei kann man wieder nach A oder B verfahren. Selbstverständlich muss die Belichtung des photoempfindlichen Bindemittels dabei wieder so erfolgen, dass nur Bindemittel auf dem ersten Leuchtstoff unlöslich gemacht wird. Zu diesem Zweck belichtet man vorzugsweise wieder durch die Maske hindurch, mit deren Hilfe auch die getrennten Oberflächenbereiche des ersten Leuchtstoffes angebracht sind.
Findet das Verfahren A Anwendung, bei dem sich das Pigment somit in einer Suspension mit dem Bindemittel befindet, so muss die härtende Strahlung zum Heften des Pigments diese Suspension durchsetzen. Weil das Pigment ein Filter für die härtende Strahlung ist, ist die Belichtungszeit bei diesem Haftverfahren des Pigmentes länger als die Belichtungszeit zum Heften des letzten Leuchtstoffes.
Beim Anbringen des Bindemittels für den letzten Leuchtstoff darf die Filterschicht nicht im Lösungsmittel des Bindemittels in Lösung gehen. Wenn nach der Belichtung ein anderes Lösungsmittel zum Entfernen des Bindemittels des letzten Leuchtstoffes verwendet wird, darf die Filterschicht in diesem aber in Lösung gehen, denn in diesem Falle haftet der letzte Leuchtstoff bereits an den dazu bestimmten Stellen des Trägers, so dass das Filter nicht mehr nötig ist. Findet das gleiche Lösungsmittel, z. B. Wasser, sowohl zum Anbringen als auch zum Entfernen des Bindemittels Verwendung, so muss die Filterschicht nachher mit einem andern Lösungsmittel beseitigt werden, z. B. mit einer organischen Flüssigkeit, wie Alkohol oder Aceton.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der Fig. 1 schematisch einige Ausführungsformen von Verfahren nach der Erfindung darstellt, in denen die nachstehend beschrie- benen Bearbeitungsstufen nacheinander durchgeführt werden, während Fig. 2 einen Teil eines Querschnittes durch einen Leuchtstoff während einer der Bearbeitungsstufen darstellt.
In Fig. 1 sind mit den Bezugsziffern die folgenden Bearbeitungsstufen angegeben :
1. Auf dem Träger werden getrennte Oberflächenbereiche des ersten Leuchtstoffes angebracht.
2. Auf dem Träger wird eine Lösung eines lichtempfindlichen Bindemittels ausgebreitet.
3. Die Bindemittelschicht wird getrocknet.
4. Die Schicht wird mit härtender Strahlung durch eine Maske hindurch belichtet.
5. Das unbelichtete Bindemittel und gegebenenfalls in der Bindemittelsuspension vorhandenes Pigment oder Leuchtmaterial werden entfernt.
6. Eine Suspension eines Pigmentes für die Filterschicht wird aufgetragen.
7. Der etwaige Überschuss an Pigmentsuspension wird entfernt.
8. Es wird durch den Träger hindurch diffus belichtet.
9. Eine Suspension des letzten Leuchstoffes in einem geeigneten Mittel wird auf dem Träger ausgebreitet.
10. Ein Überschuss annichthaftendem letztem Leuchtstoff wird entfernt.
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11. Das Filter wird entfernt.
12. Eine Suspension des Bindemittels und des Pigmentes wird auf dem Träger ausgebreitet.
13. Eine Suspension des lichtempfindlichen Bindemittels und des letzten Leuchtstoffes wird auf dem
Träger ausgebreitet.
In Fig. 1 sind drei Ausführungsformen, D, E und F mit einer bestimmten Reihenfolge der vorstehend angeführten Arbeitsgänge dargestellt. Die Spalte I bezieht sich für sämtliche Bearbeitungen auf das An- bringen des ersten Leuchtstoffes in irgendeiner Weise. Die Spalte II bezieht sich lediglich auf das An- bringen der Filterschicht. Die Spalte III bezieht sich auf das Anbringen des letzten Leuchtstoffes. Die
Spalte IV bezieht sich auf die Entfernung des Materials des Filters als letzte Bearbeitungsstufe.
Nachdem eine Zeile von Stufen der Spalte II durchgeführt ist, kann man mit einer beliebigen Zeile von Stufen der Spalte III fortfahren. Man kann z. B. D II und dann F III oder E II und schliesslich D III anwenden. Am Ende erfolgt stets die Bearbeitung nach der Spalte IV. Manchmal kann, wie vorstehend erläutert, die Stufe der Spalte IV mit der letzten Stufe der Spalte III zusammenfallen.
Wie vorstehend bereits erläutert wurde, kann man auch zunächst die Stufen der Spalte II und dann dieStufe der Spalte I durchführen. Die Ausführungsform F weist die wenigsten Stufen auf und ist somit zu bevorzugen.
In Fig. 2 bezeichnet 20 einen Teil des z. B. aus Glas bestehenden Trägers des Leuchtschirmes. Auf diesem Träger sind die getrennten Oberflächenbereiche 21 und 22 zweier verschiedenfarbig, z. B. grün und blau, aufleuchtender Stoffe angebracht. Zwischen diesen Oberflächenbereichen 21 und 22 muss der ganze Träger mit einem dritten Leuchtstoff, der z. B. rot aufleuchtet, überzogen werden. Zu diesem
Zwecke werden die Oberflächenbereiche 21 und 22 durch eine Filterschicht 23 bedeckt, die die härtende Strahlung für das Bindemittel des dritten Leuchtstoffes absorbiert. Die Quelle der härtenden Strahlung, die ein diffuses Strahlungsbündel aussendet, ist mit 24 bezeichnet.
Auf dem Träger 20 und den Oberflächenbereichen 21 und 22 mit den auf ihnen angebrachten Filterschichten 23 wird eine Schicht 25 ausgebreitet, die gemäss dem Schema F der Fig. 1 ausser dem Bindemittel auch den zuletzt anzubringenden Leuchtstoff enthält. Die Strahlung aus der Quelle 24 kann die Schicht 25 nur zwischen den getrennten Oberflächenbereichen 21 und 22 und den auf diesen angebrachten Filterschichten 23 erreichen. An den Stellen zwischen diesen Oberflächen wird das Bindemittel infolge der Bestrahlung unlöslict auf den Filterschichten 23 bleibt es jedoch löslich und somit leicht entfernbar.
Nach derBelichtung werden das Bindemittel und der nichthaftende Leuchtstoff an den unbelichteten Stellen, d. h. auf den Filterschichten 23,. entfernt. Es bleibt jedoch mit dem in ihm befindlichen Leuchtstoff auf dem Träger zwischen den getrennten Oberflächenbereichen 21 und 22 zurück und füllt den ganzen freien Teil der Oberfläche des Trägers zwischen den getrennten Oberflächenbereichen. Schliesslich werden die Filterschichten 23 aufgelöst.
Als Leuchtstoffe können z. B. verwendet werden : Für Grün Willemit ; für Blau mit Silber aktiviertes Zinksulfid ; für Rot mit Silber aktiviertes Zinkkadmiumsulfid. Der letztere Stoff ist nur für Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 360 und 500 mi. durchlässig. Verwendet man somit dieseStrahlùngzum Härten des Bindemittels, das z. B. eine wässerige Lösung von Polyvinylalkohol mit einem Bichromat als Sensibilisator sein kann, so wird -der rot aufleuchtende Stoff zuletzt angebracht.
Als Pigment für das Filter verwendet man z. B. einen Stoff, der unter dem Warenzeichen Grasolechtgelb 3 G. L. von der Firma Geigy, Basel, käuflich erhältlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Bildwiedergabeschirmen für Kathodenstrahlröhren mit mindestens zwei auf einem durchsichtigen Träger in getrennten Oberflächenbereichen angebrachten Stoffen, die bei Elektronenanregung in verschiedenen Farben aufleuchten und nacheinander an den Träger geheftet werden, wobei zum Anbringen des letztenLeuchtstoffes ein lichtempfindliches Bindemittel Verwendung findet, das als Lösung auf dem Träger mit den bereits vorher angebrachten getrennten Oberflächenbereichen der andern Leuchtstoffe ausgebreitet wird.
wonach die Lösung getrocknet und der Einwirkung einer härtenden Strahlung ausgesetzt wird, für die die bereits angebrachten getrennten Oberflächenbereiche der andern Leuchtstoffe durchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stelle dieser Leuchtstoffe eine Filterschicht für die härtende Strahlung zwischen dem Träger und dem Bindemittel vorhanden ist, dass die Bestrahlung durch den Träger hindurch erfolgt und dass das unbelichtete Bindemittel und die Filterschicht entfernt werden.