DE2049897A1

DE2049897A1 - Method of making multi-color filters

Info

Publication number: DE2049897A1
Application number: DE19702049897
Authority: DE
Inventors: John Louis Bednunster N J Vossen (V St A )
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-10-20
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1971-04-29
Also published as: GB1316350A; FR2066219A5; JPS5021050B1; CA945110A; NL7015289A

Description

2049897 Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-Ing. R. König2049897 Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-Ing. R. King

Patentanwälte · 4qdd Düsseldorf ■ Cecilienallee 7B · Telefon 43Ξ7 3ΞPatent Attorneys · 4qdd Düsseldorf ■ Cecilienallee 7B · Telephone 43Ξ7 3Ξ

Unsere Akte: 26 162 9. Oktober 1970Our file: 26 162 October 9, 1970

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)RCA Corporation, New York , NY (V.St.A.)

"Verfahren zum Herstellen von Mehrfarbenfilbern""Method for producing multicolor filters"

Die Erfindung bezieht sich auf das Chiffrieren der Farben von Lichtbildern, insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen dafür geeigneter Farbchiffrierfilter.The invention relates to the enciphering of the colors of light images, and more particularly to a method of making them suitable color coding filter.

Es sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, mit deren Hilfe die Informationen eines Farbbildes mit einem Schwarz-Weiß-Aufzeichnungsgerät gespeichert werden, wobei ein erheblicher Teil der Farbinformationen zurückgehalten wird. Eine Art der Farbverschlüsselung benutzt ein Farbchiffrierfilter, das aus mehreren, dicht beieinanderliegenden, schmalen Farbfilterstreifen besteht, die in einem bestimmten Muster angeordnet sind. Durch das Filter hindurchfallendes Licht ergibt ein Bild, in dem die Farben getrennt und in einer Form angeordnet sind, die dem Filtermuster entspricht. Das so erhaltene Bild kann auf unterschiedliche Weise weiterverwendet werden, beispielsweise zum Erzeugen eines elektronischen Bildes auf der Fangelektrode einer Fernsehkameraröhre.Various methods have been developed with the help of which the information of a color image with a Black and white recording equipment can be stored, with a significant part of the color information being retained will. One type of color coding uses a color cipher filter, which consists of several, closely spaced, narrow color filter strips in one specific patterns are arranged. Falling through the filter Light creates an image in which the colors are separated and arranged in a shape that resembles the filter pattern is equivalent to. The image obtained in this way can be further used in different ways, for example for generating an electronic image on the target electrode of a television camera tube.

Ein derzeit benutztes Farbchiffrierfilter bei Vidikon-Fernsehkameras besteht aus einem Kreuzgitter schmaler, subtraktiv wirkender Farbfilterstreifen. Dabei ist eine Oberfläche eines transparenten Trägers mit schmalen, im gleichen Abstand zueinander angeordneten, gelben Filterstreifen versehen. Ein zweites Gitter schmaler, mit gleichem Abstand voneinander angeordneter Cyan-FilterstreifenA color cipher filter currently in use on Vidikon television cameras consists of a cross grating of narrow, subtractive colored filter strips. There is one Surface of a transparent carrier with narrow, equally spaced, yellow filter strips Mistake. A second grid of narrow, equally spaced cyan filter strips

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ist unter einem Winkel von 45° auf die gelben Streifen
aufgebracht. Dieses Kreuzgitter von Filterstreifen läßt durch jedes Gitter eine gesonderte Farbe, während eine
dritte Farbe dort durchgelassen wird, wo sich die Gitter kreuzen, und sämtliche Farben das Filter im Bereich der Zwischenräume zwischen den Gittern passieren. Dieses zur Zeit gebräuchliche Filter kann auf der inneren Oberfläche eines Vidikon-Schirmträgers vorgesehen werden, wobei der Schirmträger den transparenten Träger des der lichtempfindlichen Fangelektrode benachbarten Filters bildet. Ein Lichtbild wird durch das Filter auf die Fangelektrode auf-■ treffend fokussiert. Die Fangelektrode wird durch einen elektronischen Strahl senkrecht zur Längsrichtung der gelben Streifen abgetastet. Das Ausgangssignal der Kameraröhre, das dem die gelben Streifen passierten Licht zuzuschreiben ist, besitzt eine andere Frequenz als das, das dem die Cyan-Streifen passierten Licht zuzuschreiben ist. Somit können zwei getrennte, verschiedenen Farben des Bildes entsprechende Signale von einer einzigen Kameraröhre erhalten werden. Signale, die dem die Zwischenräume zwischen den Gittern sowie deren Kreuzungsstellen passierendem Licht zuzuschreiben sind, können als Helligkeitssignal verwendet werden.is at an angle of 45 ° on the yellow stripes
upset. This cross grid of filter strips lets a separate color through each grid, while a
The third color is allowed to pass where the grids cross, and all colors pass through the filter in the area of the spaces between the grids. This currently used filter can be provided on the inner surface of a vidicon faceplate, the faceplate forming the transparent support of the filter adjacent to the photosensitive target electrode. A light image is focused through the filter on the target ■ electrode. The target electrode is scanned by an electronic beam perpendicular to the longitudinal direction of the yellow stripes. The output of the camera tube, which is attributable to the light which has passed through the yellow stripes, has a different frequency than that which is attributable to the light which has passed through the cyan stripes. Thus, two separate signals corresponding to different colors of the image can be obtained from a single camera tube. Signals attributable to light passing through the spaces between the gratings and their intersections can be used as the brightness signal.

* Damit das Filtermuster im chiffrierten Bild für das Äuge nicht wahrnehmbar ist, müssen die einzelnen Filterstreifen der Gitter sehr schmal sein und mit geringem Abstand voneinander angeordnet werden. Bei gewöhnlichen Fernsehkameras sollte das Chiffriermuster ungefähr 20 Filterstreifen pro Millimeter aufweisen. * So that the filter pattern in the encrypted image is imperceptible to the human eye, the individual filter strips of the grid must be very narrow and spaced a little apart. For ordinary television cameras, the encryption pattern should have about 20 filter strips per millimeter.

Bisher ist es jedoch nicht möglich gewesen, Chiffrierfilter mit für handelsübliche Fernsehgeräte genügender Präzision herzustellen. Dabei besteht die größte Schwierigkeit darin, Filterstreifen mit ausreichend großer Schärfe zu erhalten, so daß sie genügend dicht angeordnet werdenSo far, however, it has not been possible to use encryption filters with sufficient precision for standard television sets to manufacture. The greatest difficulty here is to find filter strips that are sufficiently sharp to obtain so that they are arranged sufficiently close

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können, um für das Auge unauflösbar zu sein und gleichzeitig ausreichende Farbtrennung zu gewährleisten. Handelsübliche Filterfolien können zwar durch chemisches Ätzen in ein Streifenmuster vergleichsweise niedriger Schärfe verarbeitet und in einer Kameraröhre verwendet werden. Jedoch ist mit dem organischen Filtermaterial der Nachteil verbunden, daß die Lebensdauer der Röhre durch Vergiftung ihres Inneren erheblich verkürzt wird. Außerdem ändert dieses Material seine Filtereigenschaften. Eine Möglichkeit, diese Nachteile zumindest zu verringern besteht darin, anstelle organischer Filter anorganische, Mehrschicht-Interferenz-Filter zu benutzen. Anorganische Filter vergiften die Röhre in aller Regel nicht und ändern ihre Filtereigenschaften im Falle mehrlagiger Filter während der normalen Lebensdauer einer Röhre allenfalls unwesentlich. Allerdings führt das chemische Ätzen anorganischer Interferenzfilter zu unbrauchbaren Mustern, da die verschiedenen Schichten sowohl unterschiedliche Ätzraten aufweisen als auch unterschiedliche Ätzmittel benötigen,, Chemisches Ätzen sowohl organischen als auch anorganischen Filtermaterials resultiert in unebenen und unscharfen Randbereichen uneinheitlicher Dicke aufgrund des Unterhöhlens der Streifen durch das Ätzmittel. Bei schlechter Schärfe der Filterränder geht jedoch der Farbkontrast zu einem erheblichen Teil verloren. Ein weiterer Nachteil des chemischen Ätzens besteht in dem Anhaften der Ätzmaske an den Filterstreifen. Dadurch führt das chemische Entfernen der Ätzmaske nach dem Ätzvorgang zu einem Abziehen anhaftender Filterstreifen vom Träger, wodurch das Muster fehlerhaft wird.can to be indissoluble to the eye and at the same time ensure sufficient color separation. Commercially available Filter foils can be processed into a striped pattern with a comparatively low sharpness by chemical etching and used in a camera tube. However, the disadvantage associated with the organic filter material is that the life of the tube is significantly shortened by poisoning its interior. Also changes this material its filter properties. One way to at least reduce these disadvantages is to to use inorganic multilayer interference filters instead of organic filters. Poison inorganic filters the tube usually does not and its filter properties change in the case of multi-layer filters during the normal service life of a tube is at most insignificant. However, chemical etching results in inorganic interference filters to unusable patterns, since the different layers both have different etching rates as well as different etchants require, chemical Etching of both organic and inorganic filter material results in uneven and fuzzy edge areas inconsistent thickness due to the undercutting of the strips by the etchant. If the sharpness of the However, the color contrast is lost to a considerable extent in the filter edges. Another disadvantage of the chemical Etching consists in adhering the etching mask to the filter strip. This leads to the chemical removal of the etching mask After the etching process, adhering filter strips are peeled off the carrier, causing the pattern to be defective will.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, das die vorerwähnten Nachteile bekannter Verfahren nicht besitzt, und insbesondere eine einfache Herstellung einsatzfähiger Farbchiffrierfilter gestattet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurchThe object of the present invention is to propose a method which the aforementioned disadvantages are better known Process does not have, and in particular allows a simple production of usable color cipher filters. This object is essentially achieved according to the invention

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gelöst, daß eine optische Filterschicht auf einen Träger aufgebracht wird und sodann definierte Bereiche der Filterschicht zur Erzeugung eines Farbchiffriermusters durch Hochfrequenz-Sprühätzen entfernt werden. Vorzugsweise wird das Entfernen bestimmter Teile der Filterschicht derart vorgenommen, daß mit Hilfe fotografischer Methoden eine Resistschicht mit entsprechendem Muster auf die Filterschicht aufgebracht und sodann die freiliegenden Filterschichtbereiche den Ionen einer Hochfrequenz-Glimmentladung ausgesetzt werden.solved that an optical filter layer is applied to a carrier and then defined areas of the filter layer can be removed by high-frequency spray etching to produce a color coding pattern. Preferably will the removal of certain parts of the filter layer made so that with the help of photographic methods a Resist layer with a corresponding pattern applied to the filter layer and then the exposed filter layer areas exposed to the ions of a high frequency glow discharge.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Farbchiff- Ψ rier-Filtermuster sowohl bei anorganischen Mehrschicht-Interferenzfiltern als auch bei organischen Filtern mit größerer Schärfe herzustellen als es mit bisher bekannten Methoden möglich war„ Das Bearbeiten der Filterschicht mit einer Hochfrequenz-Sprühätzung führt unter absolutem Vermeiden des Unterhöhlens zu ausgezeichnet scharfen Rändern. Ein durch Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer anorganischen, mehrlagigen Interferenzfilterschicht hergestelltes Farbchiffrier-Muster großer Schärfe kann in einer normalen, kommerziellen Fernseh-Vidikonröhre verwendet werden. In einer solchen Röhre verändern sich die Filtereigenschaften des Musters in keiner Weise, wobei außerdem während der Lebensdauer der Röhre keine inneren Verunreinigungen auftreten. Auch werden die durch A'tofziehen* von Streifen aufgrund anhaftenden Resistmaterials bei: bekannten Filtern hervorgerufenen Fehler im Muster dadurch vollständig verhindert, daß erfindungsgemäß die Fotoresist-Abdeckschicht durch Ionenbombardement entfernt wird.The inventive method makes it possible Farbchiff- Ψ rier filter pattern as to produce even with organic filters with greater clarity than was possible in both inorganic multilayer interference filters with previously known methods "Editing the filter layer with a high-frequency spray etching leads with absolute avoidance of Undercutting to excellently sharp edges. A color coding pattern of great sharpness produced by applying the method of the invention to an inorganic multilayer interference filter layer can be used in a normal, commercial television vidicon tube. In such a tube, the filter properties of the sample do not change in any way, and no internal contamination occurs during the life of the tube. The defects in the pattern caused by the removal of strips due to adhering resist material in known filters are also completely prevented by the fact that, according to the invention, the photoresist cover layer is removed by ion bombardment.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: .The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. Show it: .

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Endteils einer Vidikon-Kameraröhre, in Fig. 1 shows an embodiment of an end part of a vidicon camera tube manufactured according to the invention, in

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stark vergrößertem Querschnitt;greatly enlarged cross-section;

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Schirmträger mit Filter, in stark vergrößerter, perspektivischer Darstellung. FIG. 2 shows the faceplate with filter shown in FIG. 1, in a greatly enlarged, perspective illustration.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Vidikon-Fernsehkameraröhre 10, die in Fig. 1 teilweise dargestellt ist, mit einem anorganischen, mehrlagigen Interferenz-Farbchiffrierfilter 12 auf der inneren Oberfläche 14 des Schirmträgers 16 versehen. Darauf wird eine das Filter 12 berührende, transparente Signalelektrode 18 aufgebracht, die mit einer sie berührenden, fotoleitfähigen Fangelektrode abgedeckt ist.According to a preferred embodiment of the invention becomes a vidicon television camera tube 10 shown in FIG is partially shown, with an inorganic multi-layer interference color cipher filter 12 on the inner Surface 14 of the faceplate 16 is provided. A transparent signal electrode contacting the filter 12 is then placed thereon 18 applied, which is covered with a touching, photoconductive target electrode.

Der Schirmträger 16 wird durch eine Scheibe aus optischem Glas mit einer Dicke von ungefähr 2,5 mm und einem Durchmesser von ungefähr 25 nun gebildet. Der größte Teil der in zusammengebautem Zustand nach innen weisenden Oberfläche 14 des Schirmträgers 16 - im folgenden "Schirmträgerfläche" genannt - ist mit zwei Gittern aus in regelmäßigen Abständen zueinander angeordneten Filterstreifen versehen. Das erste Gitter liegt der Schirmträgerfläche 14 völlig an und besteht aus 212 Gelbfilterstreifen 22 pro cm. Die Abstände zwischen den gelben Streifen 22 entsprechen ungefähr der Breite der Streifen. Die gelben Streifen 22 bestehen aus anorganischem Mehrschicht-Interferenzfiltermaterial, das Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 4OÖÖ 2 oder linger durchläßt und eine 50&Lge Durchlässigkeit für 500 %-htcht besitzt. Das zweite Gitter liegt ebenfalls auf d#r Schiraträgerflache 14, und zwar das erste Gitter in der dargestellten Art überdeckend. Das zweite Gitter besteht ai*s Cyan(Blau)-Filterstreifen 24, die in einem Winkel von 45° zu den gelben Streifen 22 des ersten Gitters liegen» Die blauen Filterstreifen 24 besitzen dieselbe Breite und Abstände zueinander wie die gelbenThe faceplate 16 is now formed by a disk of optical glass with a thickness of approximately 2.5 mm and a diameter of approximately 25. Most of the inwardly facing surface 14 of the faceplate 16 in the assembled state - hereinafter referred to as the "faceplate face" - is provided with two grids made of filter strips arranged at regular intervals from one another. The first grid lies completely against the faceplate surface 14 and consists of 212 yellow filter strips 22 per cm. The distances between the yellow stripes 22 correspond approximately to the width of the stripes. The yellow stripes 22 are made of an inorganic multilayer interference filter material which transmits light with a wavelength of approximately 40 OO 2 or less and has a transmission of 50 % for 500%. The second grid also lies on the blade support surface 14, specifically covering the first grid in the manner shown. The second grid consists of cyan (blue) filter strips 24, which are at an angle of 45 ° to the yellow strips 22 of the first grid. The blue filter strips 24 have the same width and spacing from one another as the yellow ones

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Streifen 22«, Sie bestehen ebenfalls aus anorganischem Mehrschicht-EnterferenzfLitermaterial. Die Cyan-Streifen 24 sind nur für Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 7OOO Λ oder weniger durchlässig und haben eine 50%ige Durchlässigkeit für 500 8-Licht. Eine vereinfachte, perspektivische Darstellung des Filters 12 ist in Fig. 2 dargestellt, wobei Teile der darüberliegenden Signalelektrode 18 und der fotoleitenden Fangelektrode 20 entfernt sind. Licht, das nur den Schirmträger 16 passiert, tritt ungefiltert bzw, weiß an den freiliegenden Stellen der Schirmträgerfläche 14 zu Tage. Licht, das nur die gelben Streifen 22 passiert, tritt gelb zu Tage, während nur die Cyan-Streifen 24 passierendes Licht blau zu Tage tritt. Schließlich tritt das die sich überlappenden Teile 26 passierende Licht grün zu Tage. Dadurch wird ein das Filter 12 passierendes Bild in vier - entsprechend weiß, gelb, blau und grün - getrennte Punktbilder unterteilt, von denen jedes geringfügig zu den übrigen drei versetzt ist₀ Strips 22 ", they also consist of inorganic multilayer interference filter material. The cyan stripes 24 are only transparent to light having a wavelength of about 7,000 Λ or less and have 50% transmittance to 5008 light. A simplified, perspective illustration of the filter 12 is shown in FIG. 2, parts of the signal electrode 18 and the photoconductive collecting electrode 20 being removed. Light that only passes through the faceplate 16 emerges unfiltered or white at the exposed points on the faceplate surface 14. Light that only passes through the yellow stripes 22 shows up in yellow, while light that only passes through the cyan stripes 24 shows up in blue. Finally, the light passing through the overlapping parts 26 appears green. As a result, an image passing through the filter 12 is subdivided into four - correspondingly white, yellow, blue and green - separated point images, each of which is slightly offset from the other three ₀

Wenn der Schirmträger 16 zusammen mit dem Filter 12, der Signalelektrode 18 und der Fangelektrode 20 im Vidikon 10 untergebracht ist, wird das aus dem Filter heraustretende Licht auf der Fangelektrode fokussiert. Die Fangelektrode 20 wird von einem Elektronenstrahl abgetastet, und zwar in horizontaler Richtung senkrecht zum ersten Gitter und somit unter 45° zum zweiten Gitter. Da die Frequenz _f mit der der Strahl auf die unter den Streifen des ersten Gitters liegenden Bereiche der Fangelektrode 20 trifft, etwas größer ist als die Frequenz, mit der der Strahl auf die unter den Streifen des zweiten Gitters liegenden Bereiche der Fangölektrode trifft, besitzt das Ausgangssignal der Fangelektrode 20 unterschiedliche Frequenzen für die beiden Farbkomponenten gelb und blau des ankommenden Lichtes» Grün passiert alle Teile des Filters 12 in nahezu gleichem Umfang, so daß es zweckmäßig ist, grün als Helligkeitssignal zu benutzen. If the faceplate 16 is accommodated together with the filter 12, the signal electrode 18 and the targeting electrode 20 in the vidicon 10, the light emerging from the filter is focused on the targeting electrode. The target electrode 20 is scanned by an electron beam, specifically in the horizontal direction perpendicular to the first grid and thus at 45 ° to the second grid. Since the frequency _f with which the beam strikes the areas of the collecting electrode 20 located under the strips of the first grid is somewhat greater than the frequency with which the beam strikes the areas of the oil collecting electrode located under the strips of the second grid, this has Output signal of the collecting electrode 20 different frequencies for the two color components yellow and blue of the incoming light »Green passes through all parts of the filter 12 to almost the same extent, so that it is expedient to use green as the brightness signal.

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Das Chiffrierfilter wird direkt auf der Schirmträgerfläche 14 hergestellt. Dazu wird der gereinigte Schirmträger 16 in eine Vakuumkammer gebracht und die Fläche 14 auf folgende Weise gleichmäßig mit einer gelben, anorganischen, mehrschichtigen Interferenzfilterschicht versehen:The encryption filter is manufactured directly on the faceplate surface 14. The cleaned faceplate is used for this 16 placed in a vacuum chamber and the surface 14 on Apply a yellow, inorganic, multi-layered interference filter layer evenly in the following way:

Eine erste Schicht Zinksulfid (ZnS) wird aus einem widerstanderhitzten Tantalschiffchen bei einem Unterdruck vonA first layer of zinc sulfide (ZnS) is made from a resistance heated Tantalum boat at a negative pressure of

—5
ungefähr 10 Torr bis zu einer Dicke, die einem Viertel der Wellenlänge von 4000 Ä-Licht in diesem Material entspricht, aufgedampft. Die genaue Dicke wird dadurch überwacht, daß Licht mit einer Wellenlänge von 4000 2. durch den Schirmträger 16 einer Fotomultiplikatorröhre zugeführt und das Ausgangssignal der Röhre während des Aufdampfvorgangs beobachtet wird. Sobald das Ausgangssignal ein Minimum erreicht hat, besitzt die Schicht eine Dicke von ungefähr 1/4 der Wellenlänge. Sodann wird eine zweite Schicht, bestehend aus Thoriumfluorid (ThF^), auf die ZnS-Schicht gedampft bis zu einer Dicke von 1/4 der Wellenlänge von 4000 S-Licht in ThF/„ Das Thoriumfluorid wird in derselben Weise wie die Zinksulfidschicht aufgebracht. Dieser Vorgang wird abwechselnd mit ZnS- und ThF^-Schichten fortgesetzt, bis vier ZnS-Schichten und drei ThF^-Schichten gebildet sind. Sodann wird eine letzte ThF.-Schicht auf die vorherige ZnS-Schicht mit einer der halben Wellenlänge entsprechenden Dicke niedergeschlagen«-5
about 10 torr to a thickness corresponding to a quarter of the wavelength of 4000 Å light in this material. The exact thickness is monitored by applying light having a wavelength of 4,000 second through the faceplate 16 to a photomultiplier tube and observing the output of the tube during the vapor deposition process. Once the output signal has reached a minimum, the layer has a thickness of about 1/4 the wavelength. Then a second layer, consisting of thorium fluoride (ThF ^), is vaporized onto the ZnS layer to a thickness of 1/4 the wavelength of 4000 S light in ThF / "The thorium fluoride is applied in the same way as the zinc sulfide layer. This process is continued with alternating ZnS and ThF ^ layers until four ZnS layers and three ThF ^ layers are formed. Then a last ThF. Layer is deposited on the previous ZnS layer with a thickness corresponding to half the wavelength «

Nunmehr wird der Schirmträger 16 aus der Vakuumkammer entfernt und die gesamte gelbe Filterschicht mit einem lichtempfindlichen Material überzogen. Dieses Abdeckmittel kann aus mit einem Sensibilisator versetzten Alkydharz mit niedrigem Ölgehalt bestehen. Die lichtempfindliche Schicht wird sodann einem Lichtgitter ausgesetzt, das die dem fertigen Filterstreifengitter entsprechenden Abmessungen hat, und sodann auf bekannte Weise zum Entfernen der nicht belichteten Stellen entwickelt, so daß eine Maske des be-The faceplate 16 is now removed from the vacuum chamber and coated the entire yellow filter layer with a photosensitive material. This covering means can consist of alkyd resin with a low oil content mixed with a sensitizer. The photosensitive layer is then exposed to a light grid that has the dimensions corresponding to the finished filter strip grid, and then developed in a known manner to remove the unexposed areas, so that a mask of the

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lichteten Fotoresists mit gegenüber der Filterschicht etwas größerer Dicke zurückbleibt.exposed photoresists with a somewhat greater thickness than the filter layer remains.

Der Schirmträger mit der Filterschicht und der Maske wird nunmehr wiederum in eine Vakuumkammer gebracht, die in bekannter Weise für den Vorgang einer Hochfrequenz-Sprühätzung oder einer Ionenbeschußätzung ausgerüstet ist. Die Maske und die freiliegenden Bereiche der Filterschicht werden dem Sprühätzen so lange ausgesetzt, bis die gesamte freiliegende Filterschicht entfernt ist. Das Ausmaß der Ätzung wird durch Zeitmessung überwacht. Die Ätzrate hängt sowohl geringfügig von der Konfiguration des ÄtzsystemsThe faceplate with the filter layer and the mask is now again brought into a vacuum chamber, which is known in the art Way for the process of high frequency spray etching or is equipped with ion bombardment. The mask and the exposed areas of the filter layer are exposed to spray etching until the entire exposed filter layer has been removed. The extent of the Etching is monitored by timing. The etching rate depends slightly on the configuration of the etching system

W als auch von verschiedenen für das Ätzsystem wichtigen Parametern ab. Jedoch kann die genaue Ätzzeit für ein bestimmtes System mit bestimmten Parametern leicht und genau durch eine kurze Serie von Versuchen ermittelt werden. Die Werte verschiedener wichtiger Parameter während des Ätzvorgangs im bevorzugten Ausführungsbeispiel bestanden in einer Spitze-Spitze-Hochfrequenzspannung von 2750 Volt, einer Hochfrequenz von 7,4 Megahertz einem magnetischen Glimmbegrenzungsfeld von 35 Gauss im Ätzbereich, einer negativen Mantelspannung von 680 Volt, einem Abstand von 87,5 mm zwischen der Sprüh-Fangelektrode und einer darüber angeordneten, geerdeten Platte und einem Argon^-Druck von ungefähr 2,7 x 10""^ Torr. W as well as various parameters that are important for the etching system. However, the exact etching time for a specific system with specific parameters can easily and accurately be determined through a short series of experiments. The values of various important parameters during the etching process in the preferred embodiment consisted of a peak-to-peak high frequency voltage of 2750 volts, a high frequency of 7.4 megahertz, a magnetic glow limiting field of 35 Gauss in the etching area, a negative cladding voltage of 680 volts, a distance of 87 .5 mm between the spray target and an above grounded plate and an argon pressure of approximately 2.7 x 10 "" Torr.

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Sowohl die Spitze-Spitze-Spannung als auch die-Mantelspannung können in einem weiten Bereich geändert werden. Mit beiden Spannungen ändert sich auch die Ätzrate. In Abhängigkeit von der gewünschten Ätzrate kann die Spitze-Spitze-Spannung bis zu 3800 Volt betragen und die negative, von der Spitze-Spitze-Spannung abhängige Mantelspannung bis zu 950 Volt. Bei Mantelspannungen von mehr als 950 Volt treten merkliche Strahlungsschäden an der Filterschicht auf. Die magnetische Feldstärke kann bis zu 60 Gauss betragen. Bei höheren Feldstärken kann es zu ungleichen Ätzra-Both the peak-to-peak tension and the cladding tension can be changed in a wide range. The etching rate also changes with both voltages. Dependent on of the desired etch rate, the peak-to-peak voltage can be up to 3800 volts and the negative, from the peak-to-peak voltage dependent sheath voltage up to 950 volts. With jacket voltages of more than 950 volts noticeable radiation damage occurs to the filter layer. The magnetic field strength can be up to 60 Gauss. At higher field strengths, unequal etching radiations can

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-9- 2 Li 41) 8 S)-9- 2 Li 41) 8 S)

ten kommen.ten come.

Die Ätzzeit zum Entfernen der freiliegenden Gelbfilterüchicht beträgt ungefähr 70 Minuten,, Obwohl, das der Ätzung ausgesetzte Filtermaterial danach vollständig entfernt ist, ist die Dicke der Abdeckmaske genügend groß, daß die Maske nicht vollständig entfernt wird, vielmehr die darunter liegende Filterschicht vollständig gegen den Sprüheffekt geschützt ist.The etch time to remove the exposed yellow filter layer is about 70 minutes, though that of the etch the exposed filter material is then completely removed, the thickness of the cover mask is sufficiently great that the mask is not completely removed, but rather the one underneath Filter layer is completely protected against the spray effect.

Das nach dem Ätzvorgang zurückbleibende Abdeckmaterial kann durch kurzes Sprühätzen in einer Sauerstoff-Atmosphäre entfernt werden. Dieser Vorgang dauert etwa fünf Minuten bei einem Sauerstoffdruck von ungefähr 3 x 10 Torr, einer Spitze-Spitze-Hochfrequenzspannung von ungefähr 2000 Volt, einem durchschnittlichen, negativen Oberflächenpotential von ungefähr 500 Volt am Fotoresist und einem magnetischen Feld von ungefähr 35 Gauss. Dabei wird das Abdeckmaterial karbonisiert und verflüchtigt. Dieses Abdampfen von der Oberfläche geschieht ohne Beeinflussung der darunter befindlichen gelben Filterstreifen 22.The cover material remaining after the etching process can be removed by brief spray etching in an oxygen atmosphere removed. This process takes about five minutes at an oxygen pressure of about 3 x 10 Torr, a peak-to-peak radio frequency voltage of approximately 2000 volts, an average negative surface potential of about 500 volts on the photoresist and a magnetic field of about 35 gauss. It will Covering material carbonized and volatilized. This evaporation from the surface takes place without any influence the yellow filter strips 22 underneath.

Nach Fertigstellung der gelben Streifen 22 wird die gesamte Schirmträgerfläche 14 sowie die gelben Streifen 22 gleichmäßig mit einem anorganischen, blauen, mehrschichtigen Interferenzfiltermaterial bedeckt. Die Cyan-Filterschicht wird in einem ähnlichen Aufdampfverfahren hergestellt wie die gelbe Filterschicht, Dabei besteht die erste Schicht aus ZnS.« Abwechselnde Schichten aus ThF^ und ZnS werden so lange niedergeschlagen, bis fünf ZnS- und vier ThF4-Schiehten vorhanden sind. Die Dicke sämtlicher dieser Schichten wird Jedoch mit Licht einer Wellenlänge von 7000 % überwacht. Somit besitzt jede Schicht eine Dicke, die einem Viertel der Wellenlänge von 7000 X-Licht in dem betreffenden Schichtmaterial entspricht» SodannAfter completion of the yellow stripes 22, the entire faceplate surface 14 and the yellow stripes 22 are evenly covered with an inorganic, blue, multilayered interference filter material. The cyan filter layer is produced in a similar vapor deposition process as the yellow filter layer. The first layer consists of ZnS. Alternating layers of ThF ^ and ZnS are deposited until five ZnS and four ThF4 layers are present. However, the thickness of all these layers is monitored with light having a wavelength of 7000%. Thus each layer has a thickness which corresponds to a quarter of the wavelength of 7000 X-light in the layer material in question »Then

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- ίο - 204Π8Π7- ίο - 204Π8Π7

wird eine letzte Schicht ThF^ hinzugefügt, der em Dicke jedoch mit 5300 ft-Licht kontrolliert wird, anstatt mit dem für die anderen Schichten verwendeten 7000 Ä-Licht. Diese Letzte Schicht ist etwas dünner als die vorhergehenden ThF^-Schichten.a last layer of ThF ^ is added, but the thickness is em controlled with 5300 ft light instead of the 7000 Å light used for the other layers. This last layer is a little thinner than the previous ones ThF ^ layers.

Mit demselben Ätzverfahren, das zur Herstellung der gelben Filterstreifen verwendet wird, wird sodann clLe blaue Filterschicht in ein Gitter verwandelt, dessen Streifen unter 45° zu den gelben Gitterstreifen verlaufen, Die Ätzparameter sind dabei grundsätzlich die gleichen wie beim Ätzen der gelben Filterschicht, mit lediglich dem Unterschied, daß die Ätzzeit ungefähr um 7,7% langer ist als die für das Ätzen der gelben Schicht notwendige, da das Cyan-Filter eine größere Dicke besitzt. Durch genaues Einhalten der Ätzzeit kann die blaue Filterschicht auf eine bestimmte Dicke geätzt werden, und zwar mit einer Genauigkeit von ungefähr 1,5% der ursprünglichen Filterschichtdicke. Diese Genauigkeit genügt, um das Wegätzen des freiliegenden blauen Filtermaterials von den darunterliegenden gelben Filterstreifen zuzulassen, ohne daß dabei die gelben Filterstreifen beschädigt werden.The same etching process used to make the yellow filter strips then turns the blue one Filter layer transformed into a grid, the stripes of which run at 45 ° to the yellow grid stripes, the etching parameters are basically the same as when etching the yellow filter layer, with the only difference that the etching time is approximately 7.7% longer than the one necessary for etching the yellow layer, since the cyan filter has a greater thickness. By adhering precisely the etching time, the blue filter layer can be etched to a certain thickness, with an accuracy of about 1.5% of the original filter layer thickness. This accuracy is sufficient to etch away the exposed blue filter material from the underlying allow yellow filter strips without damaging the yellow filter strips.

Die optimalen Parameter bei dem beschriebenen Sprühätzverfahren wurden natürlich unter bestimmten Umständen und mit einer bestimmten Vorrichtung ermittelt. Obwohl die im bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten Filter zweifarbige Filter des Mehrschichttyps sind, gibt es auch andere Filter, wie beispielsweise Einschicht- oder andere Arten, die sich für das erfindungsgemäße Verfahren eignen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die zuvor beschriebenen Filter besonders gut für kommerzielle Farbfernseh-Kameraröhren geeignet sind. Die Hochfrequenz-Sprühätzung ergibt genau definierte Ränder ohne Unterhöhlung, Darüber hinaus ist die Kontrolle des Ätzprozesses so genau, daßThe optimal parameters in the described spray etching process were, of course, under certain circumstances and determined with a specific device. Although the filters used in the preferred embodiment are two-color If filters are of the multilayer type, there are others as well Filters, such as single-layer or other types, suitable for the method of the invention. However, it has been found that the previously described Filters especially good for commercial color television camera tubes are suitable. The high-frequency spray etching results in precisely defined edges without undercutting, above In addition, the control of the etching process is so precise that

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das obere Filtermaterial von dem darunter liegenden mit einer solchen Präzision weggeätzt werden kann, daß die Wirkungsweise des darunter liegenden Filters nicht beeinflußt wird. Das Ätzen zweifarbiger Filter des Mehrschichttyps, wie er zuvor beschrieben wurde, würde mit chemischen Mitteln außerordentlich schwierig sein, da die verschiedenen Schichten unterschiedliche Ätzraten besitzen, so daß ein beträchtliches Unterhöhlen stattfinden würde. Außerdem könnte das oben liegende Filtermaterial vom darunter liegenden nicht ohne Beschädigung des letzteren weggeätzt werden.the upper filter material can be etched away from the underlying one with such precision that the Effectiveness of the underlying filter is not influenced. Etching of two-color filters of the multilayer type, as previously described, it would be extremely difficult to use chemical means as the various Layers have different etch rates so that considerable undercutting would take place. aside from that the overlying filter material could not be etched away from the underlying filter material without damaging the latter will.

Obwohl sich die bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Herstellen eines Chiffrierfilters 10 mit besonderem Muster befaßt, kann dieses Verfahren selbstverständlich zum Herstellen außerordentlich trennscharfer Farbchiffrierfilter jeglichen Musters verwendet werden. So können die verschiedensten Muster hergestellt werden, die für Fernsehen, Fotografie, magnetische Bänder oder andere Arten von Farbchiffrierung verwendet werden können.Although the preferred application of the method according to the invention involves the production of an encryption filter 10 When dealing with special patterns, this method can of course be used to produce extremely precise selections Color cipher filters of any pattern can be used. A wide variety of patterns can be produced in this way Can be used for television, photography, magnetic tapes, or other types of color encoding.

Mit der Maßnahme, daß die Filtergitter sich gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in direktem Kontakt miteinander befinden, sind verschiedene Vorteile verbunden. So hat das Fehlen eines zwischenliegenden Mediums den Vorteil, daß zwischen den beiden Filterschichten im Bereich der Überlappung eine bessere Lichtkopplung erreicht wird, die zu einer höheren Empfindlichkeit der damit ausgerüsteten Kamera führt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beide Filter nahezu in dieselbe Lage relativ zu einer Bildfläche gesetzt werden können, die im Falle des Vidikon in der Fangelektrode liegt. Dadurch wird für wesentlich geringere Farbverwässerung zwischen den einzelnen Bereichen der Fangelektrode gesorgt.With the measure that, according to the preferred embodiment, the filter grids are in direct contact with one another are associated with various advantages. The lack of an intermediate medium has the advantage that a better light coupling is achieved between the two filter layers in the area of the overlap, which leads to a higher sensitivity of the camera equipped with it. Another advantage is that both filters can be placed in almost the same position relative to an image area, which in the case of the vidicon in the collecting electrode is lying. This will result in significantly lower Dilution of paint between the individual areas of the collecting electrode ensured.

Da die Filterstruktur anorganisch ist, kann keine Vergif-Since the filter structure is inorganic, no poisoning

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-12- 20Α98Π7-12- 20Α98Π7

tung der im Innern der Vakuumröhre befindlichen Teile eintreten, 'so daß keine besondere Vorsorge getroffen werden muß, um das Filter gegenüber dem Röhreninneren zu isolieren. Die erfindungsgemäß hergestellten Filter sind außerordentlich stabil und unterliegen während der Lebensdauer eines Vidikon keinem Verblassen» Das Entfernen des Fotoresists durch Sauerstoffätzen verhindert ein-Ablösen der Filterstreifen von der Schirmträgerfläche während der Röhrenherstellung. Ein derartiges Ablösen würde passieren, wenn die Maskenreste mit chemischen Mitteln entfernt würden. the parts inside the vacuum tube occur, 'so that no special precautions are taken must to isolate the filter from the inside of the tube. The filters produced according to the invention are extremely stable and deflate during their service life of a vidicon no fading »Removing the photoresist by means of oxygen etching prevents the Filter strips from the faceplate surface during tube manufacture. Such a peeling would happen if the mask residues were removed with chemical means.

^ Der innige Kontakt zwischen dem Schirmträger, dem Filter, Ψ der Signalelektrode und der Fangelektrode ist besonders vorteilhaft und erst mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich,, Es ist nämlich grundsätzlich wünschenswert, daß Chiffrierfilter so dünn wie möglich sind. Dünne Filter können dadurch eine optimale Farbtrennung erzielen, da0 sie dicht an der Brennebene liegen, die sich im Falle der Vidikon-Röhre 10 an der Fangelektrode 20 befindet. Bekannte chemische Verfahren zum Ätzen anorganischer Interferenzfilter sind nicht genügend: genau, um gewisse Teile einer eine erste Filterschicht überdeckenden zweiten Filterschicht wegzuätzen, ohne die erste Filterschieht zu beschädigen. Mit den bekannten Verfahren ist es notwendig, k zunächst zwei Filtergitter auf zwei getrennten, dünnen,, transparenten Trägern za ätze» und diese damn zu einem Kreuzgitter zusammenzupressen» Dadurch wird 1 Transparentträger mehr gebraucht als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem nur ein einziger Schirmträger benötigt wird» Ein zusätzlicher Träger verringert jedoch die Lichtdurchlässigkeit durch das Filter und setzt somit die Empfindlichkeit des Vidikons herab. Außerdem verringert ein zusätzlicher Träger die mit einem Filter erreichte Farbtrennung, da zusätzliche Berührungsfläche» das einfallen-^ The intimate contact between the faceplate, the filter Ψ of the signal electrode and the collecting electrode can be particularly advantageous and only with the help of the inventive method ,, It is, in principle desirable that Chiffrierfilter are as thin as possible. Thin filters can achieve optimal color separation because they are close to the focal plane which, in the case of the vidicon tube 10, is located on the collecting electrode 20. Known chemical methods for etching inorganic interference filters are not sufficient: precisely to etch away certain parts of a second filter layer covering a first filter layer without damaging the first filter layer. With the known methods it is necessary to first put two filter grids on two separate, thin “transparent carriers” and then press them together to form a cross grating is required »However, an additional carrier reduces the light transmission through the filter and thus reduces the sensitivity of the vidicon. In addition, an additional carrier reduces the color separation achieved with a filter, since additional contact surface »the incident-

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13- 21)4989713-21) 49897

de Licht im Filter seitlich reflektieren.de Reflect light to the side in the filter.

Es hat sich herausgestellt, daß aus einem Alkydharz mit niedrigem Ölgehalt und einem Sensibilisator bestehendes, lichtempfindliches Fotoresist-Abdeckmaterial besonders gut für die Hochfrequeriz-Sprühätzung geeignet ist. Ein solches Abdeckmaterial hat eine überraschend große Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Ätzen und kann daher in einer dünneren Schicht aufgebracht werden als übliche Fotoresiste. Eine dünnere Abdeckschicht führt wiederum zu einer genaueren Begrenzung des Ätzmusters_β Daher ist dieses Abdeckmaterial besonders gut zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Ein spezielles, derartiges Fotoresistmaterial wird folgendermaßen erhalten:It has been found that photosensitive photoresist masking material composed of a low oil alkyd resin and a sensitizer is particularly well suited for high frequency spray etching. Such a cover material has a surprisingly high resistance to etching and can therefore be applied in a thinner layer than conventional photoresists. A thinner cover layer in turn leads to a more precise delimitation of the etching pattern _β. This cover material is therefore particularly well suited for carrying out the method according to the invention. A special, such photoresist material is obtained as follows:

Durch Mischen vonBy mixing

Tallölfettsäure (1% Harz) 25,0 Gew.%Tall oil fatty acid (1% resin) 25.0% by weight

Phthalsäureanhydrid 35,5 Gew.%Phthalic anhydride 35.5% by weight

Pentaerythrit 18,0 Gew.%Pentaerythritol 18.0% by weight

Trimethylolpropan 16,9 Gew.%Trimethylolpropane 16.9% by weight

Benzoesäure 4,6 Gew.%Benzoic acid 4.6% by weight

wird ein Alkydharz mit niedrigem Ölgehalt hergestellt« Die Reaktion der Ingredienzen wird bei einer Temperatur von ungefähr 200⁰C durchgeführt, bis das Erzeugnis eine Säurezahl von 5 bis 25 besitzt.an alkyd resin with a low oil content is produced. The reaction of the ingredients is carried out at a temperature of approximately 200 ^° C. until the product has an acid number of 5 to 25.

Das so erhaltene Alkydharz wird in einer Menge von beispielsweise 225 g eine Stunde lang gerührt und unter Stickstoff auf 20O⁰C erhitzt und dann auf 100⁰C abgekühlt. Sodann werden 900 ml Methylcyclohexan hinzugefügt und die Mischung zur Behandlung unter Rückfluß unter Rühren erhitzt. Nach einer Stunde wird die Wärmezufuhr und der Rührvorgang abgebrochen und die oben stehende Flüssigkeit dekantiert. Das zurückbleibende absorbierte LösungsmittelThe alkyd resin thus obtained is in an amount of for example 225 g stirred for one hour long and heated under nitrogen to 20O ⁰ C and then cooled to 100 ⁰ C. Then 900 ml of methylcyclohexane are added and the mixture is heated under reflux with stirring for treatment. After one hour, the supply of heat and the stirring process are stopped and the above liquid is decanted. The remaining absorbed solvent

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wird durch Destillation entfernt, wonach das erhaltene
Polymer, ungefähr 185 g, aufgelöst, dekantiert und gefiltert wird.is removed by distillation, after which the obtained
Polymer, approximately 185 g, is dissolved, decanted and filtered.

Die zuvor beschriebene Behandlung wird durchgeführt, um
die Alkydharzzweige mit niedrigem Molekulargewicht zu entfernen. Vorzugsweise sollten etwa 15 bis 40$ des ursprünglichen Materials entfernt werden.The treatment described above is carried out in order to
remove the low molecular weight alkyd branches. Preferably, about $ 15 to $ 40 of the original material should be removed.

Um eine Fotoresist-Material zu erhalten, wird das modifizierte Alkydharz in Toluol oder einer Mischung aus Toluol und Xylol zu einer 20 Gew.%igen Lösung aufgelöst. Sodann
ψ wird ein Sensibilisator in einer Menge von ungefährTo obtain a photoresist material, the modified alkyd resin is dissolved in toluene or a mixture of toluene and xylene to form a 20% strength by weight solution. Then
ψ becomes a sensitizer in an amount of approximately

6 Gevr_o% des Harzes zugegeben. Der Sensibilisator kann beispielsweise 2,6-bis(parazidobenzal)-4-Methylcyclohexanon sein. Weitere brauchbare Sensibilisatoren sind: Benzoin,
Benzophenon, Diacethyl, 4,4,4,4'-bis-(Dimethylamino)
Benzophenon, Benzoinmethyläther, 2-Methylanthrachinon und 2-Chloranthrachinon. Selbstverständlich können Mischungen der genannten Verbindung verwendet werden.6 Gevr _o % of the resin added. The sensitizer can be, for example, 2,6-bis (parazidobenzal) -4-methylcyclohexanone. Other useful sensitizers are: benzoin,
Benzophenone, diacethyl, 4,4,4,4'-bis (dimethylamino)
Benzophenone, benzoin methyl ether, 2-methylanthraquinone and 2-chloroanthraquinone. Mixtures of the compounds mentioned can of course be used.

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Claims

- 15 - 2 O /_fl Π 8 9 7- 15 - 2 O / _fl Π 8 9 7

RCA Corporation, New York , NY (V.St.A ")

Patent claims:

Iy / method of making a color cipher filter, wherein Optical filter material is applied to a carrier, characterized in that the in areas of the filter layer that are not desired in a color coding pattern are removed by high-frequency spray etching «

2. The method according to claim 1, characterized in that that the filter layer is made of vapor-deposited, inorganic, multi-layer interference filter material consists.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the following manufacturing steps:

a) Vapor deposition of an inorganic, multilayer interference filter layer on the carrier;

b) coating the filter layer with a photoresist masking agent in a thickness at least equal to corresponds to the filter layer;

e) exposing certain parts of the cover layer corresponding to a desired pattern;

d) removing the unexposed photoresist material;

e) Bombardment of both the exposed cover layer and that obtained by removing the unexposed one Cover layer exposed surface of the filter layer with ions of a high-frequency glow discharge in the forevacuum ^ with the exposed

1 0 9 S 18 / 1 0 H 71 0 9 S 18/1 0 H 7

-16- 2043897

Areas of the filter layer as well as almost the entire, exposed cover layer are removed, and

f) Remove what remains after the bombardment exposed cover material.

4. The method according to claim 3, characterized in that that bombardment in an inert gas atmosphere at a pressure of approximately 2.7 x 10 7 Torr is made.

* 5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that that the high frequency glow discharge with a peak-to-peak voltage of approximately 2750 volts takes place while the average surface potential of the exposed cover layer is between minus 1 and minus 950 volts during bombardment.

6. The method according to one or more of claims 3 to 5, characterized in that during the bombardment of the exposed cover layer a magnetic Field on the order of 35 Gauss is generated.

7. The method according to one or more of claims 3 to 6, characterized in that the removal of the exposed cover material remaining after the bombardment of the exposed filter surface by bombardment with ions of a high-frequency glow discharge in a pre-vacuum under oxygen at a pressure of about 30 χ 10 ^J Torr with a peak-to-peak radio frequency voltage of approximately 2000 volts, an average surface potential of approximately -500 volts on the masking material, and a magnetic field of approximately 35 Gauss.

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8. The method according to one or more of claims 3 to 7 »characterized in that the
Photoresist material consists of an alkyd resin and a sensitizer.

9ο Method according to claim 8, characterized in that the alkyd resin has a low oil content
owns.

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