DE2048366C3

DE2048366C3 - Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirmes für eine Farbbildröhre

Info

Publication number: DE2048366C3
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: 1979-01-18
Also published as: GB1324377A; CA924564A; NL7014369A; FR2068255A5; DE2048366A1; DE2048366B2; JPS4913426B1

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 bcabstandete Niederschlage aus Leuchtstoffteilchen in einem wasserunlöslichen Binder zu bilden. Die bedeck ten 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

ιυ 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

π 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

2» dieses Ergebnis aber nicht vollständig erreicht, und zwar schon deshalb nicht, weil die mit Leuchtstoff beschichteten, nach bekannter. Verfahren gefärbten Steuer: είπε 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

so 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

i"> 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

tu Fotobinders auf den mit Ljuchtv.cff 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 Matrixmaterial wegen ungewollter Belich-

'·» tungshärtung 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

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

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Dadurch, daß ein unlöslicher Farbstoff vor dein

'■> VerfahrensschriU 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 einen 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 eineü 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 und auf den Leuchtstoffpunkten verblieben ist, und

Fig.4, 5 und 6 Querschnitte durch den Schirm nach F i g. 3 längs der Ebene A-A, welche Verfah.vnsschritte 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 (C) und roten (R) Leuchtstoffelementen 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 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 Schirmträgers 10 zwischen den Leuchtstoffelementen mit einem lichiabsorbierenden Material belegt sind, so bezeichnet man einen solchen Schirm bekanntlich als »Matrix schirm«.

Bei einem bekannten Verfahl en zum Herstellen eines Matrixschirmes werden die Leuchtstoffelemente als optische Schablone benutzt. Die«; führt zu einem Mairixmuster, das die Oberflächenstellen zwischen den Leuchtstoffelementen umfaßt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der F.rfindung werden die als optische Schablone benutzten Leuchtstoffelemente auf den Schirmträger 10 durch die optische Belichtung eines Belages aufgebracht, der aus einer Mischung aus dem I.euchtstoffmaterial und einem wasserlöslichen Fotolack besteht, der durch eine Belichtung unlöslich wird. Der belichtete Bolag 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 hydroskopisc'n und werden nach dem Trocknen Wasser absorbieren, wenn sie angefeuchtet werden, Die Leuchtstoff- und F'otolackniederschläge werden dadurch für ultraviolettes Licht undurchlässig gemacht, daß man auf die Oberfläche des Schirmträgers 10 eine Wasserlösung eines Farbstoffs aufbringt, der sowohl die niedergeschlagenen Leuch'stoffelemente 11 als auch die tinbescbichteten Stellen der Trägeroberfläche /wischen den Leuthtsioffelementv-'n 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 Polyvinyialkohol 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 lu 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.
is 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 χ sie einer Lösung eines Ätz- oder Beizmittels ausgesetzt wird, die ein mehrwertiges MetanV-ienreagens enthält Dadurch wird sowohl eine unlösmAe Farbstoffzusammensetzung in den Leuchtstoffelementen als auch eine unlösliche Farbschicht auf ihnen gebildet Es ist wichtig, :i daß sowohl das gewählte Beizmittel als a^ch 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 :·> ungefähr (gewichtsmäßig) 2-%ige Aluminrumchiorid-Lösung. Die Schirmoberfläche und die Leuchtstoffelemcnte werden in dieser Lösung ungefähr 15 Sekunden lang gespült, um den Farbstoff unlöslich zu machen. Dann wird die Schirmoberfläche unverzüglich mit r> einem Wassersprühstrahl gewaschen. Überraschend hat sich gezeigt, daß die unlösliche Farbstoffschicht 20 auf den niedergeschlagenen Leuchtstoffelernemen 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 er jgül'igen Lichtundurchlässigkeil der Leuchtstoffelemente als bekannte Verfahren, weil der Farbstoff bei der Berührung mit dem Beizmittel sfrfort 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 lichtundurcWässigen Elemente ." bilden also eine optische Schabtone, welche einen hohen Kontrast zu den klaren Glasstetlen aufweist. Ein Farbstoff, der nicht unlöslich gemacht wird, wird hingegen von den !.euchtstoffdeniemen abgelaugt werfen, so daß ihre ursprüngliche Lkhtundurcnlässig-'■> keil verringert wird.

Der Schirm urd die gefärbten Leach »«offelemente werden nun mit einer Schlamimschong au» wasserlöslichem Fotobind^r und Teilchen aus lichtabsorbierendem Material über/ogea Eine geeignete ObeTzugszusap}-'■ mensctzung bes.eht aus Wasser, Graphitteilchen und einem durch Dichromat sensiüvierten FolyvnTYlalkohoL Nachdem der Überzug 12 getrocknet in, wird der Schirm durch den Schirmträger 1· hmjorch belichtet und zwar mit diffusem ultraviolettem Licht von einer ■ Reihe von im Ultraviolettbereich strahlenden Fluoreszenzlampen 13, wobei die zuvor gefärtaen Leuchtstoffelemente als optische Schablone wirken. Der über der Schirmträgeroberfläche und den gefärbten Leuchtstoff-

elementen ti aufgebrachte Überzug 12 ist in F i g. 5 zu sehen. Der belichtete Teil des Oberzuges 12 wird durch das ultraviolette Licht unlöslich gemacht, während der unbelichtete Teil über den Lcuchtstoffelementen 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 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 I.cuchtstoffelementen 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 l.ciichtstoiiciemeiHe hängt, wie sciiuii ei »valin! wurde, der Betrag der Lichttransmission der l.cuchtstoffelc inente ab. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung undurchlässig gemachte l.euchtstoffelementc erlauben eine Transmission von ultraviolettem Licht von weniger als 2%. während bei nach bekannten Verfahren undurchlässig gemachten Leuchtstoffelementen eine l.ichtdurchlässigkeit im Ultravioit ubereich von ungefp.hr ^0% möglich ist.

Die verwendeten Fa. b- und Beizstoffe sind wio ν !-.on erwähnt wurde, so gewählt, daß sie sich zersetzen, wenn sie erhitzt werden. Sie werden mit dem in den Leuchtstoff elementen 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 ohne die Behandlung mit einem Beizmittel erhalten hat.

Als Beizmittel können auch andere Salze mehrwertiger Mctallkationcn verwendet werden, beispielsweise eine ungefähr (gewichtsmäßig) lⁿ/oige Bariumazetatlösung oder eine (gewichtsmäßip) 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 F.rfir.d'jng eigne! sich ;<>.:·_■· ii.ir ilir Hrrsirlliine von anderen Leuchtschirmcn. /.. B. mit ei;.en Streifenmuster. Das Verfahren könnte auch dazu dienen, :i,idere Schirmmus'icr lichtundurchlässig zu machen, die einen wasserlöslichen Fotobinder enthalten, um eine Belichtung und anschließende Fuf^rnung der unbelichteten BercJie zu ermöglichen. Das Verfahren eignet sich schließlich auch zur Verbesserung bekannter Verfahren wie z. B. des Vcrf.ihrens. bei dem zwei der drei Leuchts! .Tpunkte zur Verwendung als :>jnablone lichtundurchlässig gemacht werden, um die übrige Schirmträgerfläche mit dem dritten leuchtstoff zi bedecken, wie dies in der US-PS T3 54 341 beschrieber ist.

Hierzu 1 Blatt Zcichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirms 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 lichtundurchlassige Farbstoff (Schicht 20 bzw. lla) auf die Leucnisiofteiemenie (il) suwie 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 1, bei welchem die Leuchtstoffelemente aus einem Material hergestellt werden, das durch Belichtung unlöslich wird und das einen wasserl: suchen Fotolack oder einen Fotolack aus Polyvinylalkohol enthält, chdurch 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 I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (12) aus dem weiteren Schirmmaterial ein lichtabsorbierendes oder ein Leuchtstoffmaterial enthält.