DE2159626A1

DE2159626A1 - Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirms einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2159626A1
Application number: DE19712159626
Authority: DE
Inventors: Takeo; Tomita Yoshifumi; Mobara Takemoto (Japan). P
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1972-06-22
Also published as: FR2117311A5; US3775116A; GB1379047A

Description

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HITACHI, LTD. Tokio (Japan)

Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirms einer Kathodenstrahlröhre

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirms einer Kathodenstrahlröhre.

Kürzlich wurden Bildröhren vom Lochblendentyp dadurch in Helligkeit und Kontrast verbessert, daß auf der Innenfläche der Frontplatte oder Planscheibe Leuchtstoffpunkte mit einem im Vergleich zu den Öffnungen der Lochblende oder ychattenrnaske geringeren Durchmesser erzeugt und die Zwischenräume zwischen den Leuchtstoffpunkten mit einem äußeres Licht absorbierenden gefärbten Material ausgefüllt wurden.

Allgemein wird dabei zur Bildung vun Leuchtstoff punkten beispielsweise ein Vorführen angewandt, bei dem ein

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von gefärbtem, äußeres Licht absorbierendem Material angewandt wird, bei dem an den für die Bildung der Leuchtstoffpunkte bestimmten Stellen Öffnungen bzw. Löcher, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der öffnungen der Schattenmaske, gebildet und konform mit dem Raster der kleineren löcher Leuchtstoffpunkte erzeugt werden.

Mehr im einzelnen wird dabei ein Fotolackfilm (photoresist film) auf der Innenseite der Frontplatte durch ein bestimmtes Raster von (zunächst kleineren) Maskenlöchern hindurch belichtet unter Bildung von belichteten Punkten mit geringerem Durchmesser als die (eigentlichen) Maskenlöcher. Danach wird das gefärbte Material auf den Teil der Innenseite der Frontplatte aufgebracht, der nicht abgedeckt ist und auf die belichteten Fotolackpunkte. Letztere werden dann für die Bildung der Leuchtstoffpunkte mit bestimmtem Durchmesser entfernt.

Weiter werden nach dem sog. "Beliejrfcungsverfahren von der Außenseite der Frontplatte" zunächst Leuchtstoffpunkte auf der Innenseite der Frontplatte aufgebracht und gebildet, wonach gefärbtes Material auf die gesamte Innenfläche der Frontplatte einschließlich der Leuchtstoffpunkte aufgebracht und eine Belichtung in diesem Zustand von der Außenseite der Frontplatte durchgeführt wird. Unterschiedliche Abwandlungen dieser Verfahrensweise wurden bislang vorgeschlagen.

Als Schattenmaske wird für die Bildung des Leuchtstoffschirms in der oben genannten Weise eine Maske verwendet, deren Lochdurchmesser unter der (für die eigentliche Schattenmaske) vorbestimmten Größe liegen, so daß anschließend nachgeätzt werden muß. D.h., nach Anfertigung des Leuchtachirms werden die Lochdurchmesser der Schattenmaske unter

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Verwendung eines Ätzmittels wie einer Ferrichloridlösung auf das vorbestimrate Maß vergrößert.

Da nun jedoch die nachzuätzende Schattenmaske bereits für die Bildung der Leuchtstoffpunkte verwendet wurde, ist sie mit einer Passung, Federn usw. versehen und von einer derart gekrümmten Gestalt, wie sie tatsächlich in eine Kathodenstrahlröhre eingebaut wird. Aus diesem Grunde ist es schwierig, eine gleichmäßige Ätzung über die gesamte Oberfläche der Schattenmaske zu erreichen. Außerdem ist es bei einigen Ätzverfahren erforderlich, Maßnahmen zur Verhinderung der Korrosion des Maskenrahmens, der Federn usw. zu ergreifen. Im übrigen muß außerordentlich sorgfältig auf die Einhaltung präziser Durchmesser der Öffnungen der Schattenmaske geachtet werden.

Ferner hat die Frontplatte jeder Kathodenstrahlröhre, die nach dem genannten Verfahren mit erforderlicher Nachätzung gebildet wird, Leuchtstoffpunkte, die der zugehörigen Schattenmaske entsprechen. Y/enn daher bei einer dieser Einheiten Fehler auftreten, ist auch die andere wertlos, d.h., wenn beispielsweise beim IJachätzen Mängel an der Schattenmaske auftreten, ist auch die unter Verwendung dieser defekten Maske hergestellte Frontplatte mit Leuchtstoffpunkten wertlos. Die YTirtschaftlichkeit dieser Fertigungsweise ist mithin sehr in Frage gestellt.

Ziel der Erfindung ist daher die Beseitigung dieser Mangel, was durch ein Verfahren erreicht wird, bei dem eine Schattenmaske zur Bildung einer Schattenmasken-Fertigungseinheit mit einer lichtdurchlässigen und lichtschwächenden Schicht und einer photoempfindlichen Schicht bedeckt wird

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und bei dem eine Leuchtstoffschicht auf der Innenseite der Frontplatte durch die Schattenmasken-Fertigungseinheit hindurch belichtet wird, die - wie weiter unten näher erläutert ist - ein Lochraster für die Erzeugung von Leuchtstoffpunkten mit effektiven Lichtdurchlaßöffnungen hat, deren Durchmesser (vorübergehend) geringer gemacht ist als der tatsächliche Durchmesser der Öffnungen der eigentlichen Schattenmaske.

Mehr im einzelnen ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirms einer Kathodenstrahlröhre gekennzeichnet durch die folgenden schritte:

Aufbringen einer lichtdurchlässigen und -schw-ächenden Schicht auf die dem Leuchtstoffschirm innerhalb der Kathodenstrahlröhre gegenüberliegenden Seite einer Schattenmaske, die mit einem Raster lichtdurchlässiger öffnungen versehen ist;

- Aufbringen einer photoempfindlichen Schicht auf die lichtdurchlässige und -schwächende Schicht;

- Belichten der photoempfindlichen Schicht durch die Schattenmaske und lichtdurchlässige und -schwächende Schicht hindurch unter Bildung belichteter Bereiche in der photoempfindlichen Schicht, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Lichtdurchlaßöffnungen der Schattenmaske;

Entwickeln der belichteten Bereiche unter Erzeugung von den belichteten Bereichen entsprechenden effektiven Lichtdurchlaßöffnungen in der durch die Beschichtungen gebildeten Schattenmasken-Fertigungseinheiten;

Belichten einer Leuchtstoffschicht unter Verwendung

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dieser Schattenmasken-Fertigungseinheit und

- Erzeugen eines Leuchtstoffpunkt-Rasters auf der so belichteten Schicht durch entsprechende Entwicklungsbehandlung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines leuchtstoffschirms bietet den Vorteil einer hohen Genauigkeit der Abmessungen der gebildeten Leuchtstoffpunkte und geringer Produktionskosten unter Fortfall der Itfachätzung der Schattenmaske nach der Belichtung und der damit verbundenen Probleme, die bei der teilweisen Verhinderung der Korrosion der Schattenmaske, der Einhaltung eines bestimmten Lochdurchmessers der Schattenmaske usw. auftreten.

Nachfolgend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand der angefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen schematisch

Pig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer Schattenmasken-Fertigungseinheit vor der Belichtung und

Mg. 2 den gleichen Teil der Schattenmasken-Fertigungseinheit nach Belichtung und Behandlung mit gefärbtem Material (ebenfalls im Schnitt).

Bei der Durchführung des Verfahrens wird zunächst eine Schattenmaske 1 mit einem bestimmten Lochdurchmesser 1c hergestellt. Eine lichtempfindliche Bahn oder Lage 2 aus einer photoempfindlichen Schicht 2a und einer lichtdurchlässigen und -schwächenden Schicht 2b (nachfolgend als "transparente Schwächungsschicht" bezeichnet) wird an die einem Leuchtstoffschirm gegenüberliegenae Fläche der Schattenmaske 1

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vermittels einer transparenten Bindeschicht 3 so eng angeheftet bzw. geklebt, daß die photoempfindliche Bahn 2 nicht zusammenschrumpfen kann. Die photoempfindliche Schicht 2a liegt bei dieser Anordnung näher am Leuchtstoffschirm als die transparente Schicht 2b. Die enge Haftung an der (eigentlichen) Schattenmaske kann auch direkt ohne Zwischenschaltung einer Bindeschicht 3 unter Anwendung von Verfahren wie beispielsweise einer Thermokompressionsbindung oder Vakuumansaugung bzw. -anheftung erreicht werden.

Die photoempfindliche Schicht 2a kann aus einem Material wie Polyvinylchlorid bestehen, das bei Lichteinstrahlung eine Photopolymerisationsreaktion erleidet unter Bildung stark polymerisierter Bereiche, die ihre Haft- bzw. Klebfähigkeit verloren haben. Darüber hinaus kann auch ein Material verwendet v/erden, das wie etwa Polyvinylcarbazol die Fähigkeit besitzt, bei Bestrahlung mit Licht den Ladungszustand zu ändern.

Unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Quecksilber-Hochspannungsbogenlampe wird dann die photoempfindliche Bahn 2 durch alle öffnungen 1c der Schattenmaske 1 von der Elektronenkanonenseite 1b der Schattenmaske her belichtet, wie in Figo 1 durch den Pfeil angedeutet ist. Das durch die Öffnungen 1c der Schattenmaske 1 bei Belichtung einfallende Licht wird durch die transparente Schwächungsschicht 2b übertragen und erreicht die photοempfindIiehe Schicht 2a. Beim Durchgang durch die transparente Schwächungsschicht 2b wird das Licht durch Absorption und Streuung geschwächt. Als Ergebnis wird, wie bei 4 in Fig. 2 gezeigt ist, der jeweils belichtete Bereich der photοempfindlichen Schicht 2a, der lagemäßig mit der Öffnung 1c der Schattenmaske 1 korrespondiert, (i.e. die -spätere- effektive Lichtdurchlaßöffnung

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der Schattenmaske) in seinem Durchmesser kleiner als das Loch 1c der Schattenmaske 1.

Nachfolgend werden Teilchen eines lichtundurchlässigen Materials (5) wie von Kohlenstoff oder Graphit mit einer Teilchengröße von etwa 20 bis 60 mu gleichmäßig über die photoempfindliche Schicht 2a gestreut bzw. gesprüht. Nach Aufbringen des liehtundurchlässigen Materials (5) wird das Pulver von den belichteten Bereichen 4 nach bekannten Verfahren wie durch Aufblasen von Luft oder Eintauchen in Lösungsmittel entfernt. Die belichteten Teile 4- werden damit lichtdurchlässig, während an den Bereichen außerhalb der belichteten Teile 4 eine Deckschicht 5 aus lichtundurchlässigem Material besteht und die effektiven Lichtdurchlaßöffnungen in der photoempfindlichen Bahn 21 kleiner sind als die Öffnungen 1c der Schattenmaske 1. Dabei kann die Fixierung der Schicht 5 aus lichtundurchlässigera Material bei Bedarf unter Verwendung irgendeines Bindemittels usw. erfolgen.

Die Bildung der photoempfindlichen Bahn wird nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben·. Yfenn die photoempfindliche Schicht 2a eine aus dem genannten Polyvinylchlorid gebildete klebrige Schicht ist, verlieren die belichteten Teile 4 bei der Belichtung ihre Kleb- oder Haftfähigkeit und das lichtundurchlässige Material 5 haftet dann an diesen Bereichen nicht. Es werden daher korrespondierende lichtdurchlässige Bereiche gebildet bzw. frei gelassene

G-emäß dieser Verfahrensweise wurden bei einem Beispiel folgende Ergebnisse erzielt: Der Durchmesser der Öffnungen 1c der Schattenmasken lag bei 0,32 mm, die Dicke der transparenten Schwächungsschicht 2b betrug 8 u und die Dicke der

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photoempfindlichen Schicht 2a betrug 1 η. Die Belichtung erfolgte mit einer Quecksilberbogenlampe von 400 V/, die in einem Abstand von etwa 30 cm von. der Schattenmaske 11 angeordnet war. Nachfolgend wurde Kohlepulver von z.B. 20 mn aufgestreut bzw. -gesprüht und dann Luft aufgeblasen. Der erzielte Durchmesser der belichteten Bereiche 4 lag bei etwa 0,23 mm.

Neben der vorstehend erläuterten Verfahrensweise unter Verwendung einer klebrigen photoempfindlichen Schicht sind zahlreiche Verfahrensvarianten möglich. So werden beispielsweise nach einer anderen Verfahrensweise bei der Belichtung elektrische Ladungen an den belichteten Bereichen 4 zum Verschwinden gebracht (oder auch gemäß einer Abwandlung erzeugt), so daß diese Bereiche ihre Aufnahmefähigkeit für entsprechende Pulver aus lichtundurehlässigem Material verlieren und bei angemessener Entwicklung an den belichteten Teilen Lxehtdurchlaßöffnungen gebildet werden.

Bei einer anderen Verfahrensweise kann die photoempfindliche Schicht eine kischung aus einem Material wie dem oben erwähnten Polyvinylchlorid und einem lichtundurchlässigem Material wie Kohlenstoff enthalten und die Belichtungsbereiche verlieren bei Belichtung ihre Klebrigkeit (bzw. ihren Zusammenhalt).

Bei einem weiteren Verfahren werden die Teilchen des lichtundurchlässigen Uaterials auf die haftfähige photoempfindliche Schicht gestreut, wobei sowohl die Teilchen als auch die Schicht zuvor in Haftzustand gebracht wurden und danach wird das lichtundurchlässige Material an den Teilen 4 durch die Belichtung entfernt.

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Gemäß der Erfindung wird dann der Leuchtstoffschirm mit Hilfe der beschriebenen Schattenmasken-Fertigungseinheit 11 mit photoempfindlicher Bahn oder Lage 21 hergestellt= Auf diese Weise kann eine Prontplatte für eine Kathodenstrahl- ' röhre erzeugt werden, deren Leuchtstoffpunkte einen geringeren Durchmesser haben als die Öffnungen der (eigentlichen) Schattenmaske 1. Nach diesem Verfahren kann die Frontplatte (bzw. die Einheit aus Schirm und Schattenmaske) einfacher als nach dem bislang üblichen Nachätzverfahren hergestellt werden. Die Schattenmaske 1 wird von der Schatteniaasken-Fertigungseinheit 11 durch Entfernen der photoempfindlichen Bahn 21 nach der Belichtung zurückerhalten.

Obgleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf eine Farbfernsehröhre vom Schattenmaskentyp als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist diese nicht darauf beschränkt, sondern auch auf andere Systeme anwendbar, wie beispielsweise auf Parbfernsehröhren vom "Chromatron"-Typ.

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Claims

- ίο -

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirms einer Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch folgende Schrittet

- Aufbringen einer lichtdurchlässigen und -schwächenden Schicht auf die dem Leuchtstoffschirm innerhalb der Kathodenstrahlröhre gegenüberliegenden Seite einer Schattenmaske, die mit einem Haster lichtdurchlässiger öffnungen versehen istj

- Aufbringen einer photaempfindlichen Schicht auf die lichtdurchlässige und -schwächende Schicht^

- Belichten der photoempfindlichen Schicht durch die Schattenmaske und lichtdurchlässige und -schwächende Schicht hindurch unter Bildung belichteter Bereiche in der photoempfindlichen Schicht, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Iichtdurchlaßöffnungen der Schattenmaske!

- Entwickeln der belichteten Bereiche unter Erzeugung von den belichteten Bereichen entsprechenden effektiven Lichtdurchlaßöffnungen in der durch die Beschichtungen gebildeten Schattenmasken-Fertigungseinheitenj

- Belichten einer Leuchtetoffschicht unter Verwendung dieser Sohattenmasken-Pertigungseinheit und

- Erzeugen eines Leuchtstoffpunkt-Rasters auf der so belichteten Schicht durch entsprechende Entwicklungsbehandlung.

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2. Verfahren nach Anspruch 1i dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht durch ein lichtundurchlässige Teilchen enthaltende haftfähige Schicht gebildet wird, die bei Belichtung ihre Haftfähigkeit verliert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht bei Belichtung ihren ladungszustand ändert und eine Schicht aus lichtundurchlässigen Teilchen auf die noch nicht belichtete Schicht aufgebracht wird, die bei Änderung des Ladungszustandes der Schicht durch Belichtung freigegeben werden·
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht durch eine klebrige oder haftfähige Schicht gebildet wird, die bei Belichtung ihre Kleb- oder Haftfähigkeit verliert und daß nach der Belichtung lichtundurchlässige Teilchen auf die nicht belichteten Teile der Schicht unter Ausnutzung der Kleb- oder Haftfähigkeit dieser nicht belichteten Teile aufgebracht werden.
5. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtschirme einer Kathodenstrahlröhre, gekennzeichnet durch die Ausführung einer leuehtschirmbildenden Belichtung durch eine Schattenmaske, die auf der Iieuehtschirmseite mit einer photo empfindlichen Schicht versehen ist, wobei die photoempfindliche Schicht aus lichtdurchlassenden Teilen besteht, die an den Öffnungen der Schattenmaske entsprechenden Stellen lokalisiert und kleiner als die öffnungen sind und aus einem lichtundurchlässigen Teil, der die Zwischenräume zwischen den lichtdurchlässigen Bereichen bildet.

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