DE2048366B2 - Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirmes für eine Farbbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Dieses Verfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen Leuchtschirm für die bekannten Farbfernsehbildröhren vom Lochmaskentyp herzustellen, in denen sich eine lichtabsorbierende Matrix mit einer Vielzahl von Löchern auf der Innenfläche der Frontplatte der Röhre befindet. Bei dieser Schirmkonstruktion liegt jedes Leuchtstoffelement konzentrisch zu einem Loch der Matrix.

Zur Herstellung der Matrix eines solchen Leuchtschirms ist es bekannt, auf der Schirmträgeroberfläche unter Verwendung üblicher Fotodruckverfahren 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 zwischen 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

lu 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 50% für ultraviolettes Licht aufweisen. Ein Grund für diese hohe Durchlässigkeit besteht darin, daß nur eine kleine Menge des Farbstoffs von dem 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 dem mit Leuchtstoff beschichteten Stellen abgelaugt, wodurch die Durchlässigkeit dieser Stellen noch erhöht wird. Wenn also die nach dem bekannten Verfahren

-15 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 werden die Helligkeit und der Wirkungsgrad der Lumineszenz vom Schirm und zugleich die Betriebssicherheit und die Wiedergabetreue des dargestellten Bildes verringert.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem die oben erläuterten Schwierigkeiten auftreten, d. h. ein Teil des Matrixmaterials wegen ungewollter Belichtungshärtung auf den Leuchtstoffelementen zurückbleiben und dadurch die Helligkeit bzw. der Wirkungsgrad sowie die Widergabetreue des Bildschirms beeinträchtigt werden, ist aus der Zeitschrift »Philips' Technische Rundschau« 1961/62,23. Jg., Seiten 133 bis 142, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirmes unter Verwendung der mit Farbstoff beschichteten Leuchtstoffelemente als Schablone für die Aufbringung der Matrixteile anzugeben, das eine größere Helligkeit und

«ι einen besseren Wirkungsgrad des fertigen Bildschirms gewährleistet als das bekannte Verfahren.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß ein unlöslicher Farbstoff vor dem

μ Verfahrensschritt der selektiven Farbstoffentfernung geschaffen wird, wird die Transmission von ultraviolettem Licht durch den Leuchtstoffbelag wesentlich herabgesetzt, denn der unlöslich gemachte Farbstoff

wird in keinem der anschließenden Verfahrensschritte von den mit Leuchtstoff beschichteten Stellen abgelaugt oder entfernt Auf dem Rücken der mit Farbstoff beschichteten Stellen verbleibt weniger Material. Das Ergebnis ist ein Leuchtschirm, der einim besseren Wirkungsgrad hat und eine größere Lichtmenge abgibt.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines Leuchtschirmes, der einen Belag aus diskreten Punkten besitzt, die aus Leuchtstoffteilchen und wasserunlöslichem Binder gebildet sind,

Fig.2 den vollständig mit einer Schicht aus einem wasserlöslichen organischen Farbstoff bedeckten Schirm nach F i g. 1,

Fig.3 den Schirm nach Fig. 1 und 2, nachdem der Farbstoff unlöslich gemacht worden ist, wobei der lichtundurchlässige Farbstoffbelag von den unbeschichteten Oberflächenstellen entfernt worden jnd auf den Leuchtstoffpunkten verblieben ist, und

F i g. 4, 5 und 6 Querschnitte durch den Schirm nach Fi g. 3 längs der Ebene A-A, welche Verfahrensschritte bei der Herstellung des Schirmes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen.

Ein Schirm eines bestimmten Typs für eine Lochmasken-Farbfernsehbildröhre wird in bekannter Weise durch Gruppen von drei Punkten gebildet, nämlich aus sogenannten »Farbtripeln« aus blauen (B), grünen (G) und roten (R) Leuchtstoff elementen 11. Fig. 1 zeigt einen Bruchteil eines solchen Schirmes im Herstellungsstadium, bei welchem Dreiergruppen aus elementaren Leuchtstoffpunkten auf diskrete Stellen der Innenfläche des Schirmträgers 10 niedergeschlagen worden sind. Die Leuchtstoffelemente 11 enthalten Leuchtstoff teilchen und ein durch Licht gehärtetes, organisches Gel auf Wasserbasis, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, der für die Leuchtstoffteilchen als wasserunlöslicher Binder wirkt. Wenn die Oberflächenstellen des Schirmträgers 10 zwischen den Leuchtstoffelementen 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 Leuchtstoffelemente als optische Schablone benutzt. Dies führt zu einem Matrixmuster, das die Oberflächenstellen zwischen den Leuchtstoffelementen umfaßt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die als optische Schablone benutzten Leuchtstoffelemente auf den Schirmträger 10 durch die optische Belichtung eines Belages aufgebracht, der aus einer Mischung aus dem Leuchtstoffmaterial und einem wasserlöslichen Fotolack besteht, der durch eine Belichtung unlöslich wird. Der belichtete Belag wird durch eine Wasserwäsche entwickelt, und die 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, wenn sie angefeuchtet werden. Die Leuchtstoff- und Fotolackniederschläge werden dadurch für ultraviolettes Licht undurchlässig gemacht, daß man auf die Oberfläche des Schirmträgers 10 eine Wasserlösung eines Farbstoffs aufbringt, der sowohl die niedergeschlagenen Leuchtstoffelemente 11 als auch die unbeschichteten Stellen der Trägeroberfläche zwischen den Leuchtstoff elementen 11 bedeckt.

Ein bevorzugtes 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. Nigrosinschwarz weist ausgezeichnete Schichtbildungseigenschaften auf und ist sehr gut in Wasser löslich. Die Verwendung dieses Farbstoffs führt zu einem Leuchtstoffelement, das für ultraviolettes Licht fast ganz undurchlässig ist. Die Farbstofflösung ίο kann aufgesprüht oder aufgespült werden. Sie wird durch die Leuchtstoff- und Fotolackniederschläge eingesaugt und bildet nach der Trocknung eine Schicht auf der Oberfläche der Leuchtstoffelemente und auf den Stellen der Trägeroberfläche zwischen ihnen.
F i g. 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 (der sogenannte »See«) nun dadurch unlöslich gemacht, daß sie einer Lösung eines Ätz- oder Beizmittels ausgesetzt wird, die ein mehrwertiges MetaJlionenreagens enthält. Dadurch wird sowohl eine unlösliche Farbstoffzusammensetzung in den Leuchtstoffelementen als auch eine unlösliche Farbschicht auf ihnen gebildet. Es ist wichtig, daß sowohl das gewählte Beizmittel als auch der gebildete »See« thermisch zersetzbar sind und nach dem Ausbeizen des Schirmes keinen Rest zurücklassen, welcher die Lumineszenz der Leuchtstoffelemente ändern würde. Ein bevorzugtes Beizmittel ist eine JU ungefähr (gewichtsmäßig) 2-%ige Aluminiumchlorid-Lösung. Die Schirmoberfläche und die Leuchtstoffelemente werden in dieser Lösung ungefähr 15 Sekunden lang gespült, um den Farbstoff unlöslich zu machen. Dann wird die Schirmoberfläche unverzüglich mit einem Wassersprühstrahl gewaschen. Überraschend hat sich gezeigt, daß die unlösliche Farbstoffschicht 20 auf den niedergeschlagenen Leuchtstoffelementen zurückbleibt, aber von den Glasstellen weggewaschen wird. Fig.3 und 4 zeigen die unlösliche Farbschicht 11a auf den Leuchtstoffelementen.

Dieses Verfahren führt auch zu einer größeren endgültigen Lichtundurchlässigkeit der Leuchtstoffelemente als bekannte Verfahren, weil der Farbstoff bei der Berührung mit dem Beizmittel sofort unlöslich wird und nicht von den Leuchtstoffelementen abgelaugt wird, wenn der Farbstoff von der gläsernen Trägeroberfläche abgewaschen wird. Die Durchlässigkeit des gefärbten Leuchtstoffelementes für ultraviolettes Licht beträgt weniger als 2%. Die lichtundurchlässigen Elemente so bilden also eine optische Schablone, welche einen hohen Kontrast zu den klaren Glasstellen aufweist. Ein Farbstoff, der nicht unlöslich gemacht wird, wird hingegen von den Leuchtstoffelementon abgelaugt werden, so daß ihre ursprüngliche Lichtundurchlässigkeit verringert wird.

Der Schirm und die gefärbten Leuchtstoffelemente werden nun mit einer Schlammischung aus wasserlöslichem Fotobinder und Teilchen aus lichtabsorbierendem Material überzogen. Eine geeignete Überzugszusamwt mensetzung besteht aus Wasser, Graphitteilchen und einem durch Dichromat sensitivierten Polyvinylalkohol. Nachdem der Überzug 12 getrocknet ist, wird der Schirm durch den Schirmträger 10 hindurch belichtet, und zwar mit diffusem ultraviolettem Licht von einer iv> Reihe von im Ultraviolettbereich strahlenden Fluoreszenzlampen 13, wobei die zuvor gefärbten Leuchtstoffelemente als optische Schablone wirken. Der über der Schirmträgeroberfläche und den gefärbten Leuchtstoff-

elementen 11 aufgebrachte Überzug 12 ist in Fig.5 zu sehen. Der belichtete Teil des Überzuges 12 wird durch das ultraviolette Licht unlöslich gemacht, während der unbelichtete Teil über den Leuchtstoffelementen Il löslich bleibt. Wo der Farbstoff unlöslich gemacht worden ist, findet kein Ablaugen durch das Aufbringen des Schlammüberzuges 12 statt, und die ursprüngliche Lichtundurchlässigkeit der Leuchtstoffelemente bleibt erhalten.

Der Schirm wird dann mit Wasser abgespült, um den löslichen Überzug von den Leuchtstoffelementen zu entfernen. Der unlösliche Überzug 12a zwischen den Leuchtstoffelementen bleibt zurück und bildet die lichtabsorbierende Matrix. F i g. 6 zeigt, wie der lösliche Teil des Überzuges entfernt worden ist und der unlösliche Überzug 12a nach dem Waschen verblieben ist.

Von dem Grad der Undurchlässigkeit (Opazität) der Leuchtstoffelemente hängt, wie schon erwähnt wurde, der Betrag der Lichttransmission der Leuchtstoffelemente ab. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung undurchlässig gemachte Leuchtstoffelemente erlauben eine Transmission von ultraviolettem Licht von weniger als 2%, während bei nach bekannten Verfahren undurchlässig gemachten Leuchtstoffelementen eine Lichtdurchlässigkeit im Ultraviolettbereich von ungefähr 30% 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 in den Leuchtstoffelementen 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 Nigrosinschwarz als Farbstoff bevorzugt wird, können auch andere wasserlösliche Farbstoffe, die unlöslich gemacht werden können, verwendet werden. Beispielsweise liefert auch Kongorot nach der Behandlung mit einem Beizmittel eine lichtundurchlässige wasserunlösliche Farbstoffschicht, die viel undurchlässiger ist als Schichten, die man bei bekannten Verfahren

ίο ohne die Behandlung mit einem Beizmittel erhalten hat Als Beizmittel können auch andere Salze mehrwertiger Metallkationen verwendet werden, beispielsweise eine ungefähr (gewichtsmäßig) l%ige Bariumazetatlösung oder eine (gewichtsmäßig) l°/oige Aluminiumammoniumsulfatlösung. Stets muß aber das gewählte Beizmittel thermisch zersetzbar sein, und nach dem Ausheizen verbleibende Reste dürfen die Helligkeit des Leuchtstoffes nicht wesentlich beeinträchtigen.

Die Erfindung eignet sich auch für die Herstellung von anderen Leuchtschirmen, z. B. mit einem Streifenmuster. 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 US-PS 33 54 341 beschrieben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Leuchischirms für eine Farbbildröhre, bei welchem auf diskreten Stellen der Oberfläche des transparenten Schirmträgers Leuchtstoffelemente durch Photodruck aufgebracht werden, bei dem auf die Leuchtstoffelemente ein lichtundurchlässiger Farbstoff aufgebracht wird, bei dem dann auf die bedeckten und unbedeckten Stellen der Trägeroberfläche ein Überzug aus einem weiteren Schirmmaterial aufgebracht wird, das mit einem Fotolackmaterial gemischt ist, bei dem auf diesen Überzug aus dem weiteren Schirmmaterial durch den Schirmträger hindurch eine Strahlung gerichtet wird, welche den Überzug zwischen den Leuchtstoffelementen unlöslich macht, und bei dem anschließend der Überzug aus dem weiteren Schirmmaterial entwickelt wird, wodurch der Überzug von den Leuchtstoffelementen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige Farbstoff (Schicht 20 bzw. lla) auf die Leuchtstoffelemente (11) sowie auf die unbedeckten Stellen des Schirmträgers (10) als Lösung aufgebracht und durch eine Beizlösung unlöslich gemacht wird und daß der lichtundurchlässige Farbstoff anschließend von den Stellen der Trägeroberfläche, die nicht von Leuchtstoffelementen bedeckt sind, mit Wasser abgewaschen wird.

2. Verfahren nach Anspruch t, bei welchem die Leuchtstoffelemente aus einem Material hergestellt werden, das durch Belichtung unlöslich wird und das einen wasserlöslichen Fotolack oder einen Fotolack aus Polyvinylalkohol enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige Farbstoff und das Beizmittel jeweils als wässrige Lösungen aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtundurchlässige Farbstoff als wässrige Lösung aus Nigrosinschwarz 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 5 Gewichtsprozent Nigrosinschwarz und 1,25 Gewichtsprozent Polyvinylalkohol besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (12) aus dem weiteren Schirmmaterial ein lichtabsorbierendes oder ein Leuchtstoffmaterial enthält.