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Verfahren zur Herstellung von Bildwiedergabeschirmen für Kathodenstrahlröhren
und Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe von Farbbildern mit einem nach diesem Verfahren
hergestellten Bildwiedergabeschirm Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung eines Bildwiedergabeschirmes für Kathodenstrahlröhren, bei dem mindestens
zwei bei Elektronenanregung in verschiedenen Farben aufleuchtende Leuchtstoffe in
voneinander getrennten Oberflächenbezirken nacheinander auf einen durchsichtigen
Träger aufgebracht werden und bei dem zum Aufbringen des letzten Leuchtstoffes ein
durch Bestrahlung härtbares Bindemittel verwendet wird, das in Lösung auf die gesamte,
mit den bereits aufgebrachten Leuchtstoffoberflächenbezirken versehene Trägeroberfläche
gleichmäßig aufgebracht wird, wonach die Lösung getrocknet, danach der Einwirkung
einer durch den Träger hindurchtretenden härtenden Strahlung ausgesetzt und anschließend
das unbelichtete Bindemittel entfernt wird.
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Bei einem bekannten Verfahren lassen sich die verschiedenen Leuchtstoffe
nacheinander in verschiedener Weise anbringen. Einige Verfahren, bei denen zur Haftung
der Stoffe am Träger ein photoempfindliches Bindemittel verwendet wird, d. h. ein
Stoff, der nach Beleuchtung mit der härtenden Strahlung nicht mehr in einem bestimmten
Lösungsmittel in Lösung geht, werden hier kurz beschrieben werden.
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Der aufzubringende Leuchtstoff wird in einer Lösung des photoempfindlichen
Bindemittels suspendiert, wobei die Lösung meist auch einen Sensibilisator enthält.
Die Suspension wird auf dem Träger ausgebreitet und getrocknet.
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Darauf wird von der vom Träger abgekehrten Seite her die härtende
Strahlung auf diejenigen Stellen geworfen, an denen sich die Oberflächen des Leuchtstoffes
bilden müssen, wodurch das Bindemittel an jenen Stellen im Lösungsmittel unlöslich
wird. Dieses Lösungsmittel braucht nicht dasselbe zu sein wie das Lösungsmittel,
in dem das Bindemittel zuerst gelöst war. Daraufhin wird der Leuchtstoff von den
unbelichteten Stellen durch Waschen mit dem Lösungsmittel entfernt. Nach diesen
Bearbeitungen ist dann ein mit getrennten Oberflächen des Leuchtstoffes bedeckter
Träger entstanden. Die gewünschte Verteilung der getrennten Oberflächen ergibt sich
zum Beispiel durch Verwendung einer punktförmigen Strahlungsquelle und Anbringung
einer Maske zwischen dieser Quelle und der zu belichtenden Schicht, wobei die Maske
Öffnungen mit gleicher Gestalt und Verteilung wie die gewünschten getrennten Oberflächen,
zum Beispiel kreisförmige öffnungen, aufweist, falls ein Muster kreisförmiger Punkte
gewünscht wird.
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An jenen Teilen des Trägers, an denen sich nach diesen Bearbeitungen
kein Leuchtmaterial befindet, können durch Wiederholung der oben beschriebenen Bearbeitungen
ein zweiter und darauf gegebenenfalls noch weitere Leuchtstoffe in getrennten Oberflächen
aufgebracht werden. Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, einen für Farbfernsehen
geeigneten Bildwiedergabeschirm mit drei verschieden aufleuchtenden Stoffen herzustellen,
bei denen die getrennten Oberflächen kreisförmige gleich große Punkte sind, die
in der dichtesten Stapelung aneinander anschließen und gleichsam dreieckige Elemente
bilden, wobei sich in jedem Winkelpunkt ein anderer Leuchtstoff befindet.
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Es ist bekannt, auf diese Weise drei Stoffe, die bei Elektronenanregung
rot, grün und blau aufleuchten, mit einer wässerigen Lösung von Polyvinylalkohol
als Bindemittel aufzubringen, wobei ein Bichromat, zum Beispiel Ammoniumbichromat,
als Sensibilisator verwendet wird. Eine getrocknete Schicht dieser Suspension kann
durch Beleuchtung mit einer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 3600 und 5000
A gehärtet werden, worauf das Bindemittel in Wasser oder Alkohol nicht löslich ist.
Bei
diesem Verfahren wird der letzte Leuchtstoff in gleicher Weise wie die anderen Leuchtstoffe
auf den Träger aufgebracht. Es besteht dabei aber eine Beschränkung auf Leuchtstoffe,
die die härtende Strahlung nicht zu stark absorbieren, da sonst bei den in Frage
kommenden Bestrahlungszeiten und Intensitäten keine hinreichende Haftung am Träger
entsteht.
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Nach einem anderen Verfahren erfolgt das Aufbringen des letzten Leuchtstoffes
auf folgende Weise: Das mit dem letzten Leuchtstoff gemischte, durch Bestrahlung
härtbare Bindemittel wird in Lösung auf dem Träger mit den bereits früher aufgebrachten
getrennten Oberflächen der anderen Leuchtstoffe ausgebreitet, worauf die Lösung
getrocknet wird. Anschließend wird die getrocknete Lösung durch den Träger hindurch
mit einer härtenden Strahlung bestrahlt, für welche die bereits aufgebrachten getrennten
Oberflächen der anderen Leuchtstoffe höchstens schwach durchlässig sind. Nach diesem
Verfahren wird ein Schirm erhalten, bei dem die getrennten Oberflächen der früher
aufgebrachten Leuchtstoffe völlig durch den letzten Leuchtstoff umgeben sind. Dies
bietet den Vorteil, daß bei Verwendung des so hergestellten Schirmes eine große
Kontrastverbesserung des beobachteten Bildes erzielt wird. Da der Träger völlig
mit Leuchtstoffen bedeckt ist, ist es unmöglich, daß eine über die zusammengesetzte
Leuchtschicht aufgebrachte dünne Metallschicht Licht reflektiert, das von außen
her auf den Schirm trifft. Außerdem besteht keine Beschränkung bei der Wahl des
letzten Leuchtstoffes, da die härtende Strahlung nicht zu stark von diesem Leuchtstoff
absorbiert wird, denn die Härtung erfolgt in erster Linie an der Oberfläche des
Trägers. Andererseits ist es aber notwendig, daß die bereits aufgebrachten Schichten
der anderen Leuchtstoffe höchstens schwach für die härtende Strahlung durchlässig
sind, die für den letzten Leuchtstoff verwendet wird, da sonst dieser letzte Stoff
auch an den bereits früher aufgebrachten getrennten Oberflächen haften würde. Sind
die früher angebrachten Oberflächen jedoch für die härtende Strahlung durchlässig,
die für den letzten Leuchtstoff verwendet wird, so müssen die früher aufgebrachten
getrennten Oberflächen zunächst noch mit einer Filterschicht bedeckt werden, die
die betreffende härtende Strahlung absorbiert.
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Dazu wird zum Beispiel der Träger mit den bereits früher aufgebrachten
getrennten Oberflächen der anderen Leuchtstoffe mit einer Lösung eines mit einem
gefärbten Pigment gemischten, durch Bestrahlung härtbaren Bindemittels bedeckt.
Die Lösung wird getrocknet und mindestens an jenen bereits früher angebrachten getrennten
Oberflächen, die für die für den letzten Leuchtstoff verwendete härtende Strahlung
durchlässig sind, dem Einfluß härtender Strahlung ausgesetzt. Das nicht belichtete
Bindemittel wird entfernt und anschließend wird der letzte Leuchtstoff auf die beschriebene
Weise aufgebracht, worauf schließlich die vorhandene Filterschicht noch entfernt
werden muß.
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Obwohl dieses Verfahren große Vorteile bietet und der erzielte Schirm
gleichfalls besondere Eigenschaften aufweist, kann es jedoch sehr hinderlich sein,
wenn zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses viele aufeinanderfolgende Bearbeitungen
notwendig sind. Nach der Erfindung kann ein solches Ergebnis mit weniger Bearbeitungen
und also innerhalb einer kürzeren Zeit erreicht werden. Es ist weiterhin ein älterer
Vorschlag bekannt, der sich auf das eingangs genannte Verfahren bezieht, bei dem
aber die Bestrahlung zur Härtung des Bindemittels ausschließlich durch den Träger
hindurch erfolgt und bei dem weiterhin diese Bestrahlung eine ganz bestimmte Wellenlänge
besitzen muß, damit sie von den zuvor bereits aufgebrachten Leuchtstoffen vollständig
absorbiert wird.
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Das zuerst genannte Merkmal, nämlich die Bestrahlung von nur einer
Seite her und nur durch den Träger hindurch, erfordert bei der Herstellung erheblich
lange Zeiten. Die Bestrahlung nur mit einer bestimmten Wellenlänge schränkt die
Verwendung der Reihenfolge der aufzubringenden Leuchtstoffe stark ein. So ist auch
in dem älteren Vorschlag angegeben, daß der zuletzt aufgebrachte Leuchtstoff der
für die Farbe blau sein soll.
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Diese Nachteile und Mängel werden nun durch die vorliegende Erfindung
dadurch vermieden, daß das Bindemittel an den Stellen, an denen sich die getrennten
Oberflächenbezirke des letzten Leuchtstoffes bilden müssen, auch noch von der vom
Träger abgekehrten Seite her der härtenden Strahlung ausgesetzt wird und daß die
durch den Träger hindurchtretende Strahlung so schwach dosiert wird, daß durch sie
an den bereits früher aufgebrachten getrennten Oberflächenbezirken der anderen Leuchtstoffe
nahezu keine Härtung des Bindemittels erfolgt.
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Hiermit wird erreicht, daß eine gute Haftung am Träger auftritt und
es nicht notwendig ist, daß die früher aufgebrachten Oberflächen der Leuchtstoffe
für die beim letzten Leuchtstoff verwendete härtende Strahlung durch den Träger
hindurch höchstens schwach durchlässig sein müssen, da diese Strahlung nur mit einer
Intensität und nur während einer derartig kurzen Zeit verwendet wird, daß an den
bereits früher aufgebrachten getrennten Oberflächen der anderen Leuchtstoffe nahezu
keine Härtung des photoempfindlichen Bindemittels erfolgt. Insbesondere wird das
photoempfindliche Bindemittel infolge der härtenden Strahlung durch den Träger hindurch
an nahezu der ganzen Berührungsfläche mit dem Träger gehärtet. Obzwar wegen der
Eigenschaften der früher angebrachten getrennten Oberflächen der anderen Leuchtstoffe
für die Strahlung durch den Träger hindurch nur Strahlungen mit einer verhältnismäßig
geringen Dosis in Frage kommen, erfolgt doch überraschenderweise an der ganzen noch
nicht bedeckten Trägeroberfläche eine gut wahrnehmbare Haftung des letzten Leuchtstoffes,
die außerdem derart ist, daß für die Strahlung von der vom Träger abgekehrten Seite
her auf die getrennten Oberflächen des letzten Leuchtstoffes eine bedeutend geringere
Dosis genügt als die, welche erforderlich ist, wenn nur von der vom Träger abgekehrten
Seite her bestrahlt wird. Die Dauer der Strahlung der vom Träger abgekehrten Seite
her kann daher abgekürzt werden.
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Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird also das photoempfindliche
Bindemittel sowohl von der vom Träger abgekehrten Seite her als auch durch den Träger
hindurch dem Einfluß der härtenden Strahlung ausgesetzt, was einen Zeitgewinn in
der Herstellung bedeutet.
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Die anderen Leuchtstoffe können in verschiedenen Weisen bereits früher
in getrennten Oberflächen aufgebracht sein. Dies kann dadurch erfolgt sein, daß
der Leuchtstoff in einer Lösung eines durch Strah-
Jung härtbaren
Bindemittels suspendiert wird, die Suspension auf dem Träger ausgebreitet, getrocknet
und anschließend eine härtende Strahlung auf jene Stellen geworfen wird, an denen
die getrennten Oberflächen des Leuchtstoffes gewünscht sind. Das Bindemittel ist
dann an jenen Stellen im Lösungsmittel unlöslich geworden. Der Leuchtstoff wird
durch Waschen mit dem Lösungsmittel von den unbelichteten Stellen entfernt. Auch
kann eine Lösung des photoempfindlichen Bindemittels, in dem kein Leuchtstoff vorhanden
ist, auf dem Träger ausgebreitet und an bestimmten Stellen belichtet sein. Das Bindemittel
ist an den belichteten Stellen unlöslich geworden, aber es bleibt, wenn die Belichtung
wenigstens nicht zu lange dauert, etwas klebrig. Auf der stellenweise belichteten
Bindemittelschicht ist dann zum Beispiel eine Suspension des aufzubringenden Leuchtstoffes
in irgendeinem geeigneten Mittel ausgebreitet. An den klebrigen Teilen sind die
Körner des Leuchtmaterials angeklebt. An den nichtbelichteten Teilen, die also nicht
klebrig sind, ist keine Haftung erfolgt. Durch Waschen mit dem Lösungsmittel für
das unbelichtete Bindemittel werden gleichzeitig das unbelichtete Bindemittel und
die auf ihm befindlichen Leuchtkörner völlig entfernt.
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Werden auf die beschriebene Weise drei Stoffe, die bei Elektronenanregung
rot, grün bzw. blau aufleuchten, aufgebracht, so wird insbesondere der rotleuchtende
Stoff der erwähnte letzte Leuchtstoff sein, und zwar wird hierfür mit Silber aktiviertes
Zinkcadmiumsulfid verwendet. Das Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere
bei diesem rotleuchtenden Stoff verwendet, da dieser Stoff für die bei der Härtung
des Bindemittels benutzte Strahlung am schlechtesten durchlässig ist.
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Die Stärke der auf die beschriebene Weise erzielten letzten Leuchtschicht
ist nicht überall gleich, sondern davon abhängig, ob an der betreffenden Stelle
nur durch den Träger hindurch oder sowohl durch den Träger hindurch als auch von
der vom Träger abgekehrten Seite her eine Härtung des Bindemittels erfolgt ist.
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Die Erfindung bezieht sich daher gleichfalls auf eine Kathodenstrahlröhre
zur Wiedergabe eines Farbbildes mit einem auf die beschriebene Weise hergestellten
Bildwiedergabeschirm, bei dem der zuletzt aufgebrachte Leuchtstoff die ganze Oberfläche
des Trägers des Bildwiedergabeschirmes zwischen den bereits früher aufgebrachten
getrennten Oberflächen der anderen Leuchtstoffe füllt und in getrennten Oberflächen
eine größere Schichtstärke hat.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine solche Kathodenstrahlröhre,
in der sich auf der vom Träger abgekehrten Schirmseite eine dünne, für Elektronen
durchlässige, Licht reflektierende Metallschicht befindet, woraus sich eine große
Verbesserung des Kontrastes ergibt.
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Bei einer bestimmten Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung
wird von einem aus Glas bestehenden Träger des Leuchtschirmes ausgegangen, auf dem
sich getrennte Oberflächen zweier verschiedener, nämlich grün und blau leuchtender
Stoffe befanden. Für grün wurde ein mit Silber aktiviertes Zinkcadmiumsulfid und
für blau ein mit Silber aktiviertes Zinksulfid verwendet. Auf dem Glasträger und
den Oberflächen von grün und blau leuchtenden Stoffen wurde eine Suspension von
rot leuchtenden, mit Silber aktiviertem Zinkcadmiumsulfid in einer wäßrigen Lösung
von Polyvinylalkohol mit einem Bichromat als Sensibilisator ausgebreitet. Diese
Schicht wurde 20 Minuten lang mittels einer Maske an getrennten Stellen der vom
Träger abgekehrten Seite mit einer 900-Watt-Lampe bestrahlt, welche unter anderem
eine Strahlung im lichtempfindlichen Bereich des Polyvinylalkohol-Bichromatsystems
ergab, d. h. 3650 bis 4380 A. Gleichzeitig wurde die Schicht 15 Sekunden lang durch
den Träger hindurch gleichmäßig mit vier 125-Watt-Lampen mit derselben Strahlung
bestrahlt. Durch diese Bestrahlungen wurden Teile des Bindemittels unlöslich gemacht.
Anschließend wurde das nichtbelichtete Bindemittel mit dem darin befindlichen Leuchtstoff
mit Hilfe von Wasser entfernt. Es entstand so eine am Träger gut haftende rotleuchtende
Schicht, die die ganze Oberfläche des Trägers zwischen den getrennten blau und grün
leuchtenden Oberflächen füllte und die an den durch die Maske hindurch bestrahlten
Teilen eine größere Schichtstärke hatte.