DE2130062B2 - Verfahren zum aetzen von farbwaehlelektroden fuer farbbildroehren - Google Patents

Description

Schaltenmaskenprinzip arbeiten, können der Ausführung wie auch der Größe nach voneinander sehr \crschieden sein. Beispielsweise kann der Bildschirm rund oder rechteckig sein, und die Leuchtflecke können streifen- oder punktförmig sein. Die Farbwählelektrode oder Schattenmaske weist für die Elektronen durchlässige Stellen auf, im allgemeinen in Form von kreisrunden Löchern oder öffnungen, die eine bestimmte Beziehung zu den Leuchtflecken aufweisen. Bestehen die Leuchtdecke aus Streifen, so ist die Schattenmaske mit Schlitzen versehen, während die Schattenmaske mit einem Feld kreisrunder Löcher versehen ist, wenn sie für einen Bildschirm mit in Triaden angeordneten Leuchtstoffpunkten bestimmt ist. Die Besonderheiten der Bildröhre sind für die Erfindung unwichtig; für die Zwecke der Beschreibung wird jedoch eine Farbwählelektrode für ein rechteckiges Bildfeld mit in Triaden angeordneten Leuchtpunkten angenommen.

Der Aufbau einer solchen Bildröhre und die Ver- ao fahren zum Herstellen des Bildschirms sind an sich bekannt, so daß auf eine Beschreibung verzichtet werden kann. Es braucht an dieser Stelle nur gesagt zu werden, daß die Farbwählelektrode aus einer rechteckigen Schattenmaske besteht, deren Abmessungen dem Bildschirm derjenigen Bildröhre entsprechen, für die die Schattenmaske bestimmt ist. Die Schattenmaske weist ein Feld von Löchern auf, die kleiner sind, als für die endgültige Schattenmaske erwünscht, die jedoch genügend weit sind, so daß die Maske für die Herstellung des Bildschirms benutzt werden kann. Die Schattenmaske ist von einem Rahmen umgeben, der von der Maske aus senkrecht vorsteht und einen Flansch bildet. Die Schattenmaske ist mit drei oder vier Montageblattfedern verscher die an dem einen Ende an den Rahmen angeschweißt und am entgegengesetzten Ende mit dreieckigen Öffnungen versehen sind. Diese Blattfedern sind so ausgestaltet, und die öffnungen sind so dimensioniert, daß sie eine Halterung der Farbwählelektrode im Frontplattenabschnitt der Bildröhre ermöglichen, wobei die öffnungen an den Blattfedern mit Montagezapfen zusammenwirken, die vom Flansch der Frontplatte der Bildröhre aus nach innen vorstehen.

Nach Benutzung der Schattenmaske für die Herstellung der Bildfläche muß die Schattenmaske weiterbehandelt oder nochmals geätzt werden, um die Löcher auf die gewünschte Weite zu vergrößern. Die Vorzüge der Erfindung gegenüber den bisher bekannten Verfahren sind aus einem Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem bekannten Verfahren ersichtlich. Wie in der F i g. 1 dargestellt, war es bisher üblich, die Schattenmaske in einer Ätzstation so zu lagern, daß die Maske nach oben und der Rahmen 11 nach unten gerichtet war. Die Maske 10 kann in dieser Lage ohne Schwierigkeiten dadurch abgestützt werden, daß Zapfen 13 an einer Halterung 14 in die Montagefedern 12 eingreifen. Diese Halterung besteht im allgemeinen aus einem offenen Rahmen, dessen Abmessungen der betreffenden Schattenmpske entsprechend gewählt sind und die mit auf Schienen 16 gelagerten Rollen IS ausgestattet ist, so daß der Rahmen zusammen mit der Schattenmaske mühelos aus der einen Station zur 6s nächsten Bearbeitungsstation befördert werden kann, Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt und 7. B. in den USA,-Patentschriften 2 762149 und 2 822 635 beschrieben. Es können eine Wachstation, eine oder mehrere Ätzstationen und eine Abschlußwaschstation vorgesehen werden, in der das Ätzmittel von der Maske abgewaschen wird. Für die Beschreibung ist nur die Ätzung wesentlich, wie in der Fi g. 1 dargestellt. In der Ätzstation ist oberhalb der Maske 10 eine Anordnung 20 mit Sprühköpfen vorgesehen, die über einen Verteiler 21 mit dem Ätzmittel versorgt werden. Die Maske wird im allgemeinen aus geglühtem Stahl hergestellt, während als Ätzmittel Eisenchlorid verwendet wird. Die Sprühköpfe sprühen das Ätzmittel kegelförmig auf die Oberseite der Maske 10 auf, wobei die Sprühköpfe so angeordnet sind, daß das Ätzmittel gleichmäßig auf das Feld der Löcher der Maske verteilt wird. Das Ätzmittel soll durch die Löcher der Maske hiitdurchfließen, wobei die Temperatur und die Einwirkungsdauer des Ätznv.<els so bestimmt werden, daß alle Löcher geätzt und in einem vorherbestimmten Ausmaß erweitert werden.

Die Erfahrung beweist, daß dieses theoretische Nachätzen und die Erweiterung der Löcher tatsächlich nicht stattfinden. Wie aus der F i g. 1 a zu ersehen ist, besteht jedes Loch der Maske aus einem sich zur konvexen Seite der Maske öffnenden vertieften Teil mit einem großen Durchmesser (10 a) und aus einem Abschnitt 10 b mit einem kleineren Durchmesser, der sich zur konkaven Seite der Maske öffnet und die wirksame Weite des Loches an der Maske bestimmt. Wird die Schattenmaske in der bisher üblichen Weise gelagert, so ist der weitere Teil 10 a nach oben gerichtet und wirkt als eine Schüssel, die sich mit dem von oben her aufgesprühten Ätzmittel füllt. Das Ätzmittel sucht am schmalen Abschnitt 10 b der Löcher einen Meniskus zu bilden, der oberhalb ein Ätzmittelbad festhält. Dieser Vorgang findet an allen Löchern der Maske statt und behindert den Fluß des Ätzmittels durch die Löcher sehr stark. Infolgedessen sucht das Ätzmittel von der Mitte der Maske aus ladial nach außen zu den Kanten zu strömen, df> die Maske nach oben gewölbt ist. Die Ätzwirkung ist bekanntlich besonders intensiv an Stellen der Bewegung des Ätzmittels in bezug auf das Metall, und da nach der F i g. 1 diese Bewegung weitgehend von der Mitte der Wölbung ausgehend radial zum Rahmen 11 hin erfolgt, se besteht die Ätzwirkung vorherrschend aus dem Entfernen des zwischen den Löchern gelegenen Teils der Masfce an den Abschnitten 10 a der Löcher. Mit anderen Worten, das Ergebnis der Ätzung besteht aus einer wesentHchen V3rringerung der Dicke des Maskenrohlings durch Wegätzen an der konvexen Seite, so daß die Ätzung nicht auf eine Erweiterung der Löcher an der Maske begrenzt wird. Die Folge ist eine erhebliche mechanische Schwächung der Maske, so daß bei der Handhabung der Maske die Gefahr einer Beschädigung besteht, in welchem Falle die gesamte Bildröhre wertlos wird, einfach aus dem Grunde, daß die Schattenmaske dem Bildschirm nur einer ganz bestimmten Bildröhre zugeordnet ist.

Im Gegensatz hierzu wird nach dem erfindtingsgemäßen Verfahren die Schattenmaske in der zur Fig. 1 umgekehrten Lage gehaltert, so daß die Löcher die umgekehrte Lage einnehmen, wie in der F i g. 2 a dargestellt, bei der der Abschnitt 10 b mit dem kleinen Durchmesser nach oben gerichtet und der Abschnitt 10 α mit dem größeren Durchmesser

nach unten gerichtet ist. Bei dieser Anordnung ist der Rahmen 11 nach oben gerichtet, da die engeren Abschnitte 10 b der Löcher sich normalerweise zu der sich an den Rahmen 11 anschließenden Seite der Maske 10 öffnen. Der nächste wichtige Verfahrensschritt besteht darin, daß nach der Erfindung das Ätzmittel allein von unten her auf die Maske aufgesprüht wird. Mit anderen Worten, die Sprühköpfe 20 sind unterhalb der Schattenmaske angeordnet und sprühen das Ätzmittel senkrecht nach oben durch die ie Löcher.

Das auf das zwischen den Löchern gelegene Metall der Maske fallende Ätzmittel bildet Tröpfchen, die auf Grund der Eigenschwere auf den Boden der Ätzeitirichtung fallen. Eine Tendenz zu einer radialen i$ Strömung des Ätzmittels über den Maskenrohling hinweg wird auf diese Weise vermieden, so daß die Ätzung der Fläche des Maskenrohlings weitgehend vermindert wird. Das Ätzen ist größtenteils eine Folge des Umstandes, daß das Ätzmittel in der ge- »ο wünschten Weise die öffnungen der Maske durchdringt und die öffnungen erweitert.

Wie in der F i g. 2 a dargestellt, besteht bei diesem Ätzverfahren nur eine geringe Tendenz, daß sich am engen Abschnitt 10o der einzelnen Löcher der »$ Maske ein Meniskus bildet. Das die Löcher von der Innenseite der Maske her durchdringende Ätzmittel sucht durch die Löcher zurückzuströmen und trägt zur gewünschten Ätzung bei.

Es ist häufig erwünscht, die Weite der Löcher von der Mitte der Maske aus mit der radialen Entfernung von der Mitte allmählich zu verkleinern. Dies kann ohne Schwierigkeiten in der Weise erzielt werden, daß die Sprühköpfe in der in der Fig. 3 dargestellten Weise angeordnet werden, und zwar in kon- zentrischen Kreisen in einem Abstand voneinander, bei dem das Feld der Löcher gleichmäßig besprüht wird. Die Abstufung der Weite der Löcher kann ohne Schwierigkeiten dadurch erzielt werden, daß die Entfernung der Sprühköpfe von demjenigen Teil 4« der Maske verändert wird, der besprüht werden soll, und ferner kann die Strömung des Ätzmittels durch die verschiedenen Sprühköpfe verändert werden. In der Praxis werden jedoch die Sprühköpfe mit dem Ätzmittel aus einem gemeinsamen Verteiler der Einfachheit halber versorgt, und die Regulierung erfolgt durch Verändern des Abstandes der einzelnen Sprühköpfe von der Ebene der Maske.

Andererseits kann auch eine einzelne Reihe von Sprühköpfen in der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung verwendet werden. Bei dieser Anordnung wird das Ätzmittel in Form eines Bandes versprüht, dessen Breite klein ist in bezug auf die Abmessungen des Feldes der Löcher, während die Länge mindestens gleich der größten Abmessung dieses Feldes ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Reihe der Sprüh köpfe bestündig um eine zur Mitte der Schattenmaske senkrechte Achse gedreht. Bei dieser Drehung der Düsenreihe wird das gesamte Feld der Löcher in der erforderlichen Weise besprüht, so daß alte Löcher des Feldes nochmals geätzt und erweitert werden. Die Drehzahl beträgt geeigneterweise 30 UpM.

Bei dem beschriebenen Verfahren, bei dem die Schattenmaske in der umgekehrten Lage abgestützt und von unten her mit dem Ätzmittel besprüht wird, erfolg; das Nachätzen gleichmäßiger als bei den älteren Verfahren nach der Fig. t. und femer wird die Dicke des Maskenrohlings nur unwesentlich vermindert im Gegensatz zu bekannten Verfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachätzen der Schattenmaske ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet begrenzt Das Nachätzen bedeutet natürlich, daß die Maske bereits mit siriem Muster von Löchern versehen worden ist; das Verfahren ist jedoch auch von Nutzen bei einer Maske ohne Löcher. In diesem Falle wird der Maskenrohling üblicherweise mit einem Belag aus einem ätzungsfesten Material versehen, der Unterbrechungen an denjenigen Stellen aufweist, an denen Löcher geätzt werden sollen. Wird der Maskenrohling an der den Sprühköpfcn in der Anordnung nach der F i g. 2 zugewandten Seite mit einem solchen ätzfesten Belag versehen, so kann der Maskenrohling in der beschriebenen Weise zum Erzeugen von Löchern mit einer bestimmten Weite besprüht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2

Patentansprüche· bemessen, so daß sie einen Abstand voneinander aufweisen, wobei die Zwischenräume mit einem Pigment

L. Verfahren zum Ätzen von Farbwähl- oder mit einem lichtabsorbierenden Material auselektroden für Farbkathodenstrahlröhren, bei gefüllt werden, so daß in der Auswirkung jeder BiIddem jede Farbwählelektrode ein flächenhaftes, s punkt von einem schwarzen Material umgeben ist. gewölbtes Maskenteil und ein von dessen kon- Werden die Löcher der Schattenmaske größer bekaver Seite abgehendes Rahmenteil aufweist, das messen als die Bildpunkte, so weisen die Elektroneneinen in etwa rechtem Winkel zum Maskenteil strahlen dementsprechend einen größeren Querverlaufenden Umrandungsflansch besitzt, da- schnitt auf als die Fläche der Bildpunkte, so daß die durch gekennzeichnet, daß die Elektrode io volle Leuchtkraft der Bildpunkte ausgenutzt werden in einer Ätzstation so gelagert wird, daß das kann, während andererseits die schwarze Umrandung Rahmenteil oben und das Maskenteil unten zu der Bildpunkte zur Erhöhung des Kontrastes beiträgt, liegen kommt, und daß das Maskenteil der Bei Bildröhren mit Nachablenkung werden die Elektrode von unten her mit einem Ätzmittel be- Elektronenstrahlen der Einwirkung eines Fokusfeldes sprüht wird. 15 unterworfen. Wegen dieses Effektes erfolgt bei den

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Ätzen einer Elektronenstrahlen eine Verkleinerung des Durch-Farbwähielektrode, deren Maskenteil bereits mit messers, so daß es erwünscht ist, die Leuchtpunkte einem Feld von Löchern versehen ist, dadurch kleiner zu bemessen als die Löcher der Schattengekennzeichnet, daß das Ätzmittel durch die maske.

Löcher hindurch senkrecht nach oben versprüht 20 Bei der Herstellung von Bildröhren mit Schattenwird, um die Weite der Löcher in einem vorher- maske, deren Löcher größer sind als die Leuchtstoffbestimmten Ausmaß zu vergrößern. punkte, wird die Schattenmaske geeigneterweise an-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- fangs mit einem Feld von Löchern versehen, deren kennzeichnet, daß das Ätzmittel über das gesamte Weite so bemessen ist, daß bei der Herstellung des Feld der Löcher am Maskenteil hinweg senkrecht 25 Bildschirms das Photodruckverfahren angewendet nach oben versprüht wird, wobei alle Löcher werden kann. Nachdem die Schattenmaske für die gleichzeitig und in einem vorherbestimmten ab- Herstellung des Bildschirms verwendet worden ist, gestuften Ausmaß erweitert werden. werden die Löcher der Maske in bezug auf die

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- Größe der Leuchtpunkte erweitert, wie bei der kennzeichnet, daß das Ät~mittel in Form eines 30 fertigen Bildröhre erwünscht. Die Löcher können Bandes versprüht wird, dessen Breite klein ist in durch Ätzen erweitert werden, wenn die Schattenbezug auf die Abmessungen des Feldes der maske aus Metall, z. B. aus Stahl, besteht, was nor-Löcher am Maskenteil und dessen Länge minde- malerweise der Fall ist. Da die Löcher an der stens gleich der größten Abmessung des ge- Schattenmaske anfangs durch Ätzen erzeugt werden, nannten Feldes der Löcher ist, und daß das Ätz- 35 so kann die zweite Ätzung als Wiederätzung bemittelband um eine zur Mitte des Feldes der zeichnet werden. Nach den bisher bekannten VerLöcher senkrechte Achse gedreht wird. fahren wird bei der Wiederätzung auf die Schatten-

mase ein Ätzmittel aufgesprüht, das durch die

Löcher hindurchfließen und durch Ätzen die er-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen 40 wünschte Erweiterung der Löcher bewirken soll. Die

von Farbwählelektroden für Farbkathodenstrahl- Lochmaske wurde bisher so abgestützt, daß der mit

röhren, bei dem jede Farbwählelektrode ein flächen- den Löchern versehene Teil nach oben und der

haftes, gewölbtes Maskenteil und ein von dessen Rahmen nach unten gerichtet war; jedoch treten in

konkaver Seite abgehendes Rahmenteil aufweist, das diesem Falle bei dem Wiederätzen Schwierigkeiten

einen in etwa rechtem Winkel zum Maskenteil ver- 45 auf. wenn die Maske von oben her besprüht wird,

laufenden Umfangsflansch besitzt. Diese Schwierigkeiten sollen bei dem erfindungs-

Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt ins- gemäßen Verfahren vermieden werden,
besondere das nochmalige Ätzen der Schattenmaske, Die Lösung besteht darin, daß die Elektrode in um deren Löcher auf eine gewünschte vorher- einer Ätzstation so gelagert wird, daß das Rahmenbestimmte Weite zu vergrößern. 50 teil oben und das Maskenteil unten zu liegen kommt,

Die Notwendigkeit eines nochmaligen Ätzens der und daß das Ätzmittel von unten her auf das Masken-Schattenmaske für die genannten Farbbildröhren ist teil aufgesprüht wird.

naheliegend, wenn die Farbpunkte auf dem Leucht- Beim Wiederätzen wird das Ätzmittel durch die

schirm der Bildröhre kleiner sein sollen als die Löcher der Maske senkrecht nach oben gesprüht, so

Löcher der Farbwählelektrode. Dieses Erfordernis 55 lange, bis bei den Löchern die gewünschte Er-

ist charakteristisch für Bildföhren mit Schattenmaske Weiterung erreicht ist,

und schwarzer Umrandung der Leuchtstoffflächen Die Erfindung wird nunmehr ausführlich be-

sowie für Bildröhren mit Nachablenkungs-Be- schrieben. In den Figuren der Zeichnung sind die

schleunigung oder mit Nachablenkung. einander gleichen oder entsprechenden Bauelemente

Eine bevorzugte Ausführung einer Bildröhre mit 60 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen

schwarzer Umrandung ist beschrieben in der USA.- die

Patentschrift 3 146 368. Bei der gewerblichen Aus- Fi g. 1 und 1 a die Durchführung eines bekannten

führung besteht der Bildschirm aus einer Vielzahl Verfahrens zum Ätzen einer Schattenmaske,

von zu Dreiergruppen oder Triaden angeordneten F i g. 2 und 2 a die Durchführung des Ätz-

Bildpunkten, wobei jede Triade je einen grünen, 63 Verfahrens nach der Erfindung, und die

blauen und roten Bildpunkt umfaßt. An Stelle einer F i g. 3 zeigt eine Darstellung zum Erläutern einer

Dimensionierung der Bildpunkte derart, daß diese speziellen Anordnung der Sprühköpfe,

sich berühren, werden die Bildpunkte etwas kleiner Farbfernseher, die nach dem Parallax- oder