DE2048366A1

DE2048366A1 - Verfahren zum Herstellen eines Leucht schirmes fur eine Kathodenstrahlrohre

Info

Publication number: DE2048366A1
Application number: DE19702048366
Authority: DE
Inventors: Edith Ellen Lancaster Pa Mayaud (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1971-04-08
Also published as: NL7014369A; GB1324377A; JPS4913426B1; CA924564A; DE2048366B2; FR2068255A5; DE2048366C3

Description

7Ο67-7Ο/Η HGA 61,740 Serial No. 862,758 Filed Oct. 1 , 1969

B.CA Corporation, Few York, H.Y., U.S.A.

Verfahren sum Herstellen eines Leuchtscliirmes für eine

Kathodens trahlröhre

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Leuclrfcschirmes für eine Kathodenstrahlröhre, bei welchem diskrete Stellen der Oberfläche eines transparenten Schirmträgers mit niederschlagen aus einem Leuchtstoff bedeckt wird, der mit einem Fotolackmaterial gemischt ist, das durch Licht unlöslich gemacht wird, auf die Leuchtstoffniederschlage ein lichtundurchlässiger Farbstoff aufgebracht wird, auf die bedeckten und unbedeckten Stellen der Trägeroberfläche ein Überzug aus einem Schirmmaterial aufgebracht wird, jias mit einem löslichen Fotolackmaterial gemischt ist, durch den Schirmträger hindurch eine Strahlung gerichtet wird, welche die Überzugsmischung zwischen den diskreten Stellen der Trägeroberfläche unlöslich macht und der Schirm entwickelt wird, wodurch die Überzugsmischung von den Leuchtstoff niederschlagen entfernt wird.

Dieses Verfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen lichtabsorbierenden Schirm vom sogenannten Hatristyp für eine Farbfernsehbildröhre herzustellen, wie er beispielsweise in den USA-Patentschriften 2.84-2.697 und 3.146.368 beschrieben ist. Aus diesen Patentschriften

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sind Farbfernsehbildröhren vom Lochraasken- oder Schattenmaskentyp bekannt, in denen sich eine lichtabsorbierende Matrix auf der Innenfläche der Frontplatte der Röhre befindet. Bei dieser Schirmkonstruktion weist die Matrix eine Vielzahl von Löchern auf, und jeder Leuchtstoffpunkt liegt konzentrisch zu einem Loch der Matrix.

Zur Herstellung der Matrix für diese Schirmkonstruktion ist es bekannt, auf der Schirmträgeroberfläche unter Verwendung üblicher Fotoabdecklackverfahren beabstandete Niederschläge aus Leuchtstoffteilchen in einem wasserunlöslichen Binder zu bilden. Die bedeckten und unbedeckten Stellen der Schirmträgerfläche werden ferner mit einem lichtabsorbierenden Farbstoff beschichtet und dann gespült, um den Farbstoff von den Oberflächenstellen zv/ischen den bedeckten Stellen des Schirmträgers zu entfernen. Dann wird der Schirmträger mit einer Zusammensetzung überzogen, die lichtabsorbierende Teilchen in einem Fotobinder enthält. Der Überzug wird durch den Schirmträger hindurch mit ultraviolettem Flutlicht belichtet. Die gefärbte Leuchtstoffschicht wirkt als Schablone. Im Idealfall wird die Überzugszusammensetzung nur zwischen den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen unlöslich gemacht und bleibt über den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen, wo die Stellen mit gefärbtem Leuchtstoff den Überzug beschatten oder abschirmen, löslich. Das noch lösliche Material des Überzugs auf den mit Leuchtstoff bedeckten Stellen wird weggewaschen, während das unlöslich gemachte Überzugsmaterial zwischen diesen Stellen verbleibt.

In der Praxis wird dieses Ergebnis aber nicht vollständig erreicht, und zwar schon deshalb nicht, weil die mit Leuchtstoff beschichteten, nach bekannten Verfahren gefärbten Stellen eine Durchlässigkeit von etwa 30 $ bis

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50 f> für -ultraviolettes Licht aufweisen. Ein Grund für diese hohe Durchlässigkeit "besteht darin, daß nur eine kleine Menge des Farbstoffs von den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen absorbiert werden kann. Die gefärbten Leuchtstoffstellen sind deshalb für ultraviolettes Licht nicht ganz undurchlässig. Außerdem wird beim Abspülen des Farbstoffs von den unbeschichteten Frontplattenstellen vor der Belichtung ein Teil des Farbstoffs von den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen abgelaugt, wodurch die Durchlässigkeit dieser Stellen noch erhöht wird.

Wenn also die nach dem bekannten Verfahren gebildeten, mit gefärbtem Leuchtstoff beschichteten Stellen als Schablone für die Niederschlagung der Matrixteilchen und des Fotobinders zwischen die Leuchtstoffstellen verwendet werden, härtet das belichtende ultraviolette Licht einen Teil der Matrix und ihres Fotobinders auf den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen, der im weiteren Verlauf des Verfahrens nicht entfernt wird. Durch das Vorhandensein dieses Matrixmaterials v/erden die Helligkeit und der Wirkungsgrad der Lumineszenz vom Schirm und zugleich die Betriebssicherheit und die Wiedergabetreue des dargestellten Bildes verringert.

Die bei dem beschriebenen Verfahren auftretende Schwierigkeit bei der Verwendung eines mit gefärbtem Leuchtstoff beschichteten Hiederschlages werden gemäß der Erfindung dadurch weitgehend vermieden, daß der Farbstoff auf die Leuchtstoffniederschläge als eine Lösung aufgebracht und der Farbstoff dann durch Aufbringen einer Ätz- oder Beizlösung unlöslich gemacht wird.

Dadurch, daß ein unlöslicher Farbstoff vor dem Verfahrensschritt der selektiven Farbstoffentfernung geschaffen wird, wird die Transmission von ultraviolettem Licht durch den Leuchtstoffbelag wesentlich herabgesetzt, denn der unlöslich

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geiachte farbstoff wird iti keinem der YerfahrensSehritte Iron den ait Iteuehtistefi beschichtet ©ti Stellen abgelaugt oder entfernt* Auf 4©ä Sticken äieilt farbstoff beiöhiöhteten Stell en verbleitot'wenige*.Material, Das Ergebnis ist ein Eeuchtiiohiria, dii? einen besseren Wir* kungsgrad hat und eine g^öBö^t liiöiitittetige

Anhand der Zeiöhti-üü^ wiM ein bitorstigt©e spiel der Erfindung näher erläutert* Die Zeiohnunf steigt ini

1 eine Draufasidht auf einen Seil eines » der einen Belag aus diskreten lenkten besitzt _t die aus Iieuöhtstöffteilöhen und waiservmlöslioheffl Binder gebildet sind;

2 den vollitändig mit einer Sdhiöht aus einein wasserlöslichen organischen farbstoff bedeckten Bchirta nach l*ig* Ij

Mg, 3 den Schirtfl nach fig« 1 und 2 _i üaöhdeia d er farbiteff unlöslich getflaöht worden, ist, Wobei der liehttmdurohläsöigö farbstoffbeiag -von den t3nbesoMchteten öberfläGhenstelien entfernt wordeh und auf den ]jelaöhtitöf£pUttktön ferbliöben iöt| und

fig, AtB und 6 Querschnitte durch den Schirin nach fig* 3 länp der Ebene A*4, weiöhe Verfahrensschritte bei der Herstellung des Söhirtaes geffiäß einets

der Erfindung

Ein Schiri eines bestitöititi iTypS für eine fernsehbildröhre Wird in beMtihtif* fSiii duröh Von drei Puilkteh gebilditj. tilliisl äu§ S§gifiänhten " tripeltt¹¹ äUs blailih (%)_f grMh§!i (ö) Utid ä^oten (%) stöffniederächlägeü 11» Hg» i üift eitieft Üruchteii

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solchen Schirmes im Herstellungsstadium, bei welchem Dreiergruppen aus elementaren leuclitstoffpunkten auf diskrete Stellen der Innenfläche des Schirmträgers 10 niedergeschlagen worden sind. Die Leuchtstoffpunkte enthalten Leuchtstoffteilchen und ein durch Licht gehärtetes, organisches Gel auf Wasserbasis, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, · der für die Leuchtstoffteilchen als wasserunlöslicher Binder wirkt. Wenn die Oberflächenstellen des Schirraträgers 10 zwischen den elementaren Leuchtstoffpunkten mit einem lichtabsorbierenden Material belegt sind, so bezeichnet man einen solchen Schirm bekanntlich als "Matrixschirm".

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen eines Matrixschirmes werden die elementaren Leuchtstoffpunkte als optische Schablone benutzt. Dies führt zu einem Matrixmuster, das die Oberflächenstellen zwischen den Punkten umfasst. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die als optische Schablone benutzten Leuchtstoffniederschlage auf den Schirmträger 10 durch die optische Belichtung eines Belages aufgebracht, der aus einer Mischung aus dem Leuchtstoff material und einem wasserlöslichen Fotolack besteht, der durch eine Belichtung unlöslich wird. Der belichtete Belag wird durch eine Wasserwäsche entwickelt, und, due belichteten unlöslichen Niederschläge aus Leuchtstoff und Fotolack bleiben zurück. Die verwendbaren Fotolacke wie Fischleim, Gelatine oder Polyvinylalkohol sind normalerweise hydroskopisch und werden nach dem Trocknen Wasser absorbieren,.,w|nn., sie angefeuchtet werden. Die Leuchtstoff- und Fotolackniederschläge werden dadurch für ultraviolettes Licht undurchlässig gemacht, dass man auf die Träger oberfläche 1.0 eine Wasserlösung eines Farbstoffs aufbringt, der sowohl.die. niedergeschlagenen Leuchtstoffpunkte 11 als auch die unbeschichteten Stellen der Trägeroberfläche 10 zwischen den Punkten 11 bedeckt. . . _;

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Ein spezielles Merkmal der Erfindung besteht darin, daß eine Wasserlösung verwendet wird, die ungefähr 5 Gewichtsprozent einer schwarzen Nigrosin-Farbe und ungefähr"1,25 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol enthält. Ilgrosinschwarz weist ausgezeichnete Schichtbildungseigenschaften auf und ist sehr gut in Wasser löslich. Die Verwendung dieses !Farbstoffs führt zu einem Leuchtstoffpunkt oder -niederschlag, der für ultraviolettes Licht fast ganz undurchlässig ist. Die Farbstofflösung kann aufgesprüht oder aufgespült werden. Sie wird durch die Leuchtstoff- und Fotolackniederschläge eingesaugt und "bildet nach der Trocknung eine Schicht auf der Oberfläche dieser Punkte und auf den Stellen der Trägeroberfläche zwischen ihnen.

Pig. 2 zeigt einen Bruchteil des Schirmträgers 10, der vollständig mit der Schicht 20 aus einer organischen Farbstofflösung bedeckt ist. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Farbstofflösung oder der sogenannte "See" nun dadurch unlöslich gemacht, daß sie einer Lösung eines Ätzoder Beizmittels ausgesetzt wird, die ein mehrwertiges Metallionenreagens enthält. Dadurch wird sowohl eine unlösliche Farbstoffzusammensetzung in den Punkten als auch eine unlösliche Farbschicht auf den Punkten gebildet. Es ist wichtig, daß sowohl das gewählte Beizmittel als auchder gebildete "See" thermisch zersetzbar sind und nach dem Ausheizen des Schirmes keinen Rest zurücklassen, welcher die ' Lumineszenz der Leuhtstoffpunkte ändern würde. Ein bevorzugtes Beizmittel ist eine ungefähr (gewichtsmäßig) 2-%ige Aluminiumöhlorid-Lösung. Die Schirmoberfläche und die Leuchtstoffpunkte werden in dieser Lösung ungefähr 15 Sekunden lang gesollt, um den Farbstoff unlöslich zu machen. ' Dann wird die^Schirmoberflache unverzüglich mit einem WassersprühatrahiL-gewaachen. Überraschend hat sioh gezeigt, ■'■'■

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das die unlösliche farbstoffschicht 20 auf den niedergeschlagenen Leuchtstoff punkten zurückbleibt, aber fön dem Slasstellen weggewandten wird, fig* 3 und 4 zeigen, die unlösliche farbschicht 11a &uf den Leuchtstoffpunkten«

Dieses neuartige Verfahren führt auch zu einer größeren endgültigen Lichtundurchlässigkeit der leuchtstoffpunkte , als bekannte Verfahren, weil der farbstoff bei der Berührung mit dem Beizmittel sofort unlöslich wird und nicht Ton äun Punkten abgelaugt wird, wenn der farbstoff Von der gläsernen !ürägeroberflache abgewaschen wird. Die Durchlässigkeit des gefärbten Leuchtstoffpunktes für ultraviolettes Iiicht beträgt weniger als 2 fo_t Die lichtuntturchlässigen Punkte bilden also eine optische Schablone, welche einen hohen Kontrast zu den klaren Glasstellen aufweist. Bin farbstoff, der nicht unlöslich gemacht wird, wird hingegen von den Zeuchtstoffniederschlagen abgelaugt werden, so daß ihre ursprüngliche Liehtundurchlässigkeit verringert wird*

Der Schirm und die gefärbten Leuchtstoff punkte werden nun alt einer Schlammischung aus wasserlöslichem fotobinder und 2eilchenaus lichtabsorbierendem Material überzogen. Eine geeignete tJberzugszusammensetzung besteht aus Wasser, öraphitteilchen und einem dichromatisch sensitiviertem Polyvinylalkohol. Hachdem der Überzug 12 getrocknet ist, wird der Schirm durch den Glasschirmträger 10 hindurch belichtet, und zwar mit diffusem ultravioletten Mcht voti einer Eeihe von im Ültraviolettbereich strahlenden fluoreszenzlampen 13* wobei die zuvor gefärbten [Leuchtstoff punkte als optische Schablone wirken. Der über der !Erägeroberflache und den gefärbten Leuchtstoffpunkten 11 aufgebrachte Überzug 12 ist in fig. 5 zu sehen. Der belichtete -IDeil des tiberzügeö 12 wird durch das ultraviolette Licht unlöslich gemacht, während der unbelichtete ieil ^:

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über den Punkten 11 löslich bleibt. Wo der Farbstoff -unlöslich gemacht worden ist, findet kein Ablaugen durch das Aufbringen des Schlammüberzuges 12 statt, und die ursprüngliche Lichtundurchlässigkeit der Leuchtstoffpunkte bleibt erhalten.

Der Schirm wird dann mit Wasser abgespült, um den löslichen Überzug von den Punkten zu entfernen. Der unlösliche Überzug 12a zwischen den Punkten bleibt■zurück und bildet die lichtabsorbierende Matrixschirmkonstruktion. Pig. β zeigt, wie der lösliche Teil des Überzuges entfernt worden ist und der unlösliche Teil 12a nach dem Waschen verblieben ist.

Von dem Grad der Undurchlässigkeit (Opazität) der Leuchtstoff punkte hängt, wie schon erwähnt wurde, der Betrag der Lichttransmission der Punkte ab. Nachdem Verfahren gemäß der Erfindung undurchlässig gemachte Leuchtstoffpunkte erlauben eine Transmission von ultraviolettem Licht von weniger als 2 $, während bei nach bekannten Verfahren undurchlässig gemachten Punkten eine Lichtdurchlässigkeit im Ultraviolettbereich von ungefähr 30 tfo möglich ist.

Die verwendeten Färb- und Beizstoffe sind, wie schon erwähnt wurde, so gewählt, daß sie sich zersetzen, wenn sie erhitzt werden. Sie werden mit dem im Leuchtstoffniederschlag verbliebenen organischen Fotolackmaterial thermisch zersetzt, wenn der Schirm im weiteren Verlauf des Verfahrens ausgeheizt wird, und sie lassen keinen Rest zurück, der die Helligkeit des Leuchtstoffes merklich beeinträchtigen könnte.

Obwohl Higrosinschwarz als Farbstoff bevorzugt wird, können auch andere wasserlösliche Farbstoffe, die unlöslich gemacht werden können, verwendet werden. Beispielsweise

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liefert auch. Kongorot nach der Behandlung mit einem Beizmittel eine lichtundurchlässige wasserunlösliche Farbstoffschicht, die viel undurchlässiger ist als Schichten, die man "bei "bekannten Verfahren ohne die Behandlung mit einem Beizmittel erhalten hat.

Als Beizmittel können auxih andere Salze mehrwertiger Metallkationen verwendet werden, "beispielsweise eine ungefähr (gewichtsmäßig) 1-$ige Bariumazetatlösung oder eine (gewichtsmäßig) 1-^ige Aluminiumammoniumsulfatlösung. Stets muß aber das gewählte Beizmittel thermisch zersetzbar sein, und nach dem Ausheizen verbleibende Reste dürften die Helligkeit des Leuchtstoffes nicht wesentlich beeinträchtigen.

Das Verfahren wurde in Verbindung mit der Herstellung einer Farbfernsehbildröhre mit einem Leuchtetoffpunktschirm erläutert, doch eignet sich die Erfindung auch für die Herstellung von anderen Schirrakonstruktionen wie z. B. vom Gitter- oder Balkenmustertyp. Das Verfahren könnte auch dazu dienen, andere Schirmmuster lichtundurchlässig zu machen, die einen wasserlöslichen Fotobinder enthalten, um eine Belichtung und anschließende Entfernung der unbelichteten Bereiche zu ermöglichen. Das Verfahren eignet sich schließlich auch zur Verbesserung bekannter Verfahren wie z. B. des Verfahrens, bei dem zwei der drei Leuchtstoffpunkte zur Verwendung als Schablone lichtundurchlässig gemacht werden, um die übrige Schirmträgerfläche mit dem dritten Leuchtstoff zu bedecken, wie dies in der USA-Patentschrift 3.354.341 beschrieben ist.

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Claims

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Patentansprüche

/i.)Verfahren zum Herstellen eines IeuchtSchirmes für eine ^■""^ Kathodenstrahlröhre, bei welchem diskrete Stellen der Oberfläche eines transparenten Schirmträgers mit Niederschlagen aus einem Leuchtstoff bedeckt wird, der mit einem Fotolackmaterial gemischt ist, das durch Licht undurchlässig gemacht wird, auf die Leuchtstoffniederschlage ein lichtundurchlässiger Farbstoff aufgebracht wird, auf die bedeokten und unbedeckten Stellen der Trägeroberfläche ein Überzug aus einem Schirmmaterial aufgebracht wird, das mit einem löslichen Fotolackmaterial gemischt ist, durch den Schirmträger hindurch eine Strahlung gerichtet wird, welche die Überzugsmischung zwischen den diskreten Stellen der Trägeroberflache unlöslich macht, und der Schirm entwickelt wird, wodurch die Überzugsmischung von den Leuchtstoffniederschlagen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Farbstoff (20)bzw. 11a) auf die Leuchtstoffniederschlage (11) als Lösung aufgebracht und dann dadurch unlöslich gemacht wird, daß auf den Schirm eine Beizlösung für den Farbstoff aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Leuchtstoff mit einem durch Licht unlöslich gemachten wasserlöslichen Fotolack oder mit einem lichtempfindlichen Fotolack aus Polyvinylalkohol gemischt ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Farbstoff und das Beizmittel jeweils als wässrige Lösungen aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Farbstoff ala wässrige Lösung

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aus Higrοsinschwarz oder Kongorot und das Beizmittel als Lösung aus Aluminiumchlorid oder Bariumazetat aufgebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Farblösung aus etwa 5 Gewichtsprozent Higrosinschwarz und etwa 1,25 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Überzug (12) Schirmmaterial enthält, das aus lichtabsorbierendem oder leuchtstoffmaterial besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Überzug (12) Schirmmaterial enthält, das aus lichtabsorbierendem Material und einem ffotobinder/ besteht.

oder einem Leuchtstoffmaterial

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