DE2164791A1 - Verfahren zur Herstellung des Schirmes einer Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung des Schirmes einer Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix

Die Erfindung "betrifft Farbkathodenstrahlröhren und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Schirmes einer Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix und eine Farbkathodenstrahlröhre mit einem solchen Schirm.

Der Schirm einer Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix hat einen schwarzen Matrixfilm, der aus einem schwarzen, licht absorbierenden Material wie Graphit hergestellt ist. Der schwarze Matrixfilm hat Matrixlöcher, die roten, grünen und blauen fluoreszierende« Punkten (Phosphorflecke) entsprechen, und die fluoreszierenden Punkte, die jeweils rotes, grüaes UBd blaues Licht aussenden, sind so eingesetzt, daß sie die Matrixlöcher ausfüllen,

Um eisen solchen beschriebenen Farbschirm mit sekwarser Matrix herzustellen, wurde bisher das· folgende Verfahren

1. Die Incere Oberfläche einer frontplatte wird mit oiaeta lichtempfindlichen Harz wie Polyvinylalkohol beschichtet.

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2„ Durch axe Maskenlc.-." "ie^ loei-saske, die dem durch den Beschichtungsvorgaßg . _il⁴ ^e: Tolyrinylalkoholf ilm gegenüber und in einem vorbestieitii ibsiand von . diesem angeordnet ist, wird der PolyvinylalkoholfiXm unter Verwendung einer punktförmigen Lichtquelle Licht aus_&3setst.

3. Der Bereich des-Films außer den exponierten Filmteilen wird entfernt, um Polyvinylalkoholpunltte oder -scheibchen zu bilden.

4. Ein Graphitfilm wird aiii der inneren.Oberfläche der Frontplatte einschließlich der Polyvinylalkoholpunkte ausgebildet. 5· Der auf den Polyvinylalkoholpunkten abgeschiedene Graphit wird zusammen mit den Punkten durch Wasserstoffperoxyd weggewaschen, um Matrixlöcher zu bilden.

6. Fluoreszierende Punkte werden in den Matrixlöchern ausgebildet.

Bei dem Verfahren der Herstellung des Schirmes wird bei dem Belichtungsschritt (2.) eine Lichtquelle mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm verwendet. Bei einer solchen Lichtquelle ist jedoch die Verteilung der Lichtintensität auf dem Polyvinylalkoholfilm in dem erforderlichen Bereich nicht scharf. Aus diesem Grunde ist es unmöglich, den Polyvinylalkoholfilm in Form von Punkten oder Scheibchen einer erforderlichen äröße zuverlässig zu drucken. Außerdem ist es unmöglich, die Punkte so auszubilden, daß sie kleiner sind als die Maskenlöcher der Lochmaske. Das Kleinermachen der gedruckten Punkte als die Maskenlöcher führt dazu, den Durchmesser der Maskenlöcher und schließlich den Durchmesser der fluoreszierenden Punkte kleiner als den der Maskenlöcher zu machen. Die Fläche der fluoreszierenden Punkte so einzustellen, daß sie kleiner sind als die Fläche der Maskenlöcher, ist bei der Herstellung von Farbkathodenstrahlröhren mit schwarzer Matrix bekannt. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird die Lochmaske nach dem Herstellen des Schirmes nachgeätzt, wodurch Maskenlöcher erzeugt werden, die im Durchmesser größer sind als die fluoreszierenden Punkte. Ein solches Verfahren ist nachteilig, nicht nur darin, daß der schwierige Schritt des IT&oaätaens erforderlich ist, sondern auch darin, daß die Dicke der Lochmaske durch das Nachätzen dünn gemacht wird₅ was eiv.e Abnahme der mechanischen Festigkeit der Maske zur Folge hat,

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Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schirmes mit schwarzer Matrix, welches die Schritte des Drückens eines Polyvinylalkoholfilms in Form von Punkten oder Scheiben einschließt, die im Durchmesser kleiner sind als die Lochmaskenlöcher, indem eine ringförmige Lichtquelle verwendet wird, und eine Farbkathodenstrahlröhre, die einen solchen Schirm besitzt.

Erfindungsgemäß wird die innere Oberfläche einer Frontplatte mit einem lichtempfindlichen Harz wie zum Beispiel Polyvinylalkohol ■beschichtet. Der durch das Beschichten erhaltene Polyvinylalkoholfilm wird Licht von einer ringförmigen Lichtquelle durch eine Belichtungsmaske ausgesetzt. Der Film wird in der Form von Punkten, die in der Fläche kleiner als die Belichtungsmaskenlöcher sind, durch den Belichtungsschritt, bei dem die ringförmige Lichtquelle verwendet wird, bedruckt. Dieses Prinzip wird erfindungsgemäß sehr vorteilhaft ausgenützt. Die Teile des Films außer den Polyvinylalkoholfilmteilen, die in Form von Punkten bedruckt sind, werden entfernt, zum Beispiel durch Waschen in Wasser. Die innere Oberfläche der Frontplatte, die die übrigbleibenden Polyvinylalkoholpunkte einschließt, wird mit einem G-raphitfilm beschichtet. Die Teile des Graphitfilms, die sich auf den Polyvinylalkoholpunkten befinden, werden durch eine Lösung von Wasserstoffperoxyd mit dem Ergebnis ausgewaschen, daß Matrixlöcher gebildet werden, bei denen die farberzeugenden fluoreszierenden Teile entfernt sind. Rot-, blau- und grünerzeugende fluoreszierende Punkte oder Scheibchen werden nacheinander in die Matrixlöcher durch ein herkömmliches Verfahren eingesetzt, so daß ein Schirm des sogenannten Typs mit schwarzer Matrix gebildet wird.

Mit diesem Verfahren können fluoreszierende Punkte, die im Durchmesser kleiner als die Maskenlöcher sind, einfach und im •wesentlichen genau in derselben Anordnung wie die Maskenlöcher erhalten werden, ohne daß, wie bei den bekannten Verfahren, der Schritt des Eachätzens der Lochmaske nach der Herstellung des Schirmes erforderlich ist, durch den die Maskenlöcher größer als die fluoreszierenden Punkte gemacht werden. Eine Farbkathodenstrahlröhre mit einem Schirm, der durch das genannte Verfahren

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hergestellt ist, hat die Beziehungen zwischen dem Abstand a der fluoreszierenden Punkte oder den Matrixlöchern, dem Durchmesser 0k der Matrixlöcher und dem Durchmesser φ^ des Elektronenstrah- · les, der durch die lochmaske durchtritt, die gegeben sind durch φ^ = a/ ψ% und ^j₁ ζ (J₁₅. Zusätzlich bedeckt'die wirksame Fläche des Matrixfilms[1 *· (^k)²J40 bis 50$ der effektiven Fläche des Schirmes, das heißt der Fläche der Frontplatte, die ein Bild erzeugt. Dadurch wird die Reflexion von äußerem Licht verhindert, die Aussendung von licht der fluoreszierenden Punkte infolge der Sekundärelektronen der Elektronenstrahlen wird unterdrückt, und ein Bild mit gutem Kontrast wird wiedergegeben.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Zuordnung zwischen drei Strahlen und drei Sorten von Punkten bei einer Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix zeigt.

Fig. 2 zeigt die Schritte des Verfahrens zur Herstellung des Schirmes mit schwarzer Matrix gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt den Zustand der Belichtung und die Verteilung der Lichtintensität bei einem der Belichtungsschritte in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt einer Belichtungsvorrichtung, um den Belichtungsvorgang durchzuführen.

Wie Fig. 1 zeigt, sind bei einer Farkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix Elektronenstrahlerzeuger 17 so angeordnet, daß drei Elektronenstrahlen durch sie erzeugt werden und im wesentlichen zu einem Punkt in der Ebene einer Lochmaske konvergieren, die allgemein mit 15 bezeichnet und in einem kurzen Abstand von und parallel zu einem allgemein mit 11 bezeichneten Schirm der Röhre angeordnet ist. Die Maske 15 hat die Form einer dünnen Metallplatte, von der nur ein-Teil gezeigt ist, in welcher Löcher 16 in sechseckiger Anordnung ausgebildet sind. Der Schirm 11 umfaßt eine rechteckige Platte 12, von der nur ein Teil gezeigt

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ist, von der eine Hauptfläche mit einer Reihe von Gruppen von drei fluoreszierenden Punkten 8, 9 und 10 versehen ist, wobei die Punkte oder Scheibchen 8, 9 und 10 jeder Gruppe jeweils blaues, grünes bzw. rotes Licht aussenden können und in einer dreieckigen Anordnung vorgesehen sind, und* wobei eine Gruppe von fluoreszierenden Punkten 8, 9 und 10 für jedes der Löcher 16 in der Maske 15 vorhanden ist. Die fluoreszierenden Punkte 8, 9 und 10 sind voneinander durch eine Graphitschicht 13 getrennt, und die Punkte 8, 9 und 10 und die Schicht 13 sind mit einem dünnen Aluminiumfilm 7 beschichtet, von dem ein Teil weggebrochen dargestellt ist. Der Film 7 ist so dünn, daß die Elektronen frei durch diesen durchdringen können, und ist so ausgelegt, daß er verhindert, daß sich elektrostatische Ladungen auf dem Schirm aufbauen, und daß er Licht, das von den fluoreszierenden Punkten emittiert wird, zu einem Beobachter des Schirmes 11 reflektiert.

Es sollen nun die Schritte der Herstellung des Schirmes mit schwarzer Matrix unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden.

Zuerst wird ein Polyvinylalkoholfilm 20 auf der inneren Fläche der Frontplatte 12 der Kathodenstrahlröhre erzeugt (Fig. 2a). Bine Lochmaske 22, die dieselbe ist, wie die Lochmaske, die in der Farbkathodenstrahlröhre angeordnet wird, wird in eine vorbestimmte Lage dem Polyvinylalkoholfilm 2 gegenüber angebracht. Durch die Maskenlöcher 23 der Maske 22 wird der Polyvinylalkoholfilm 20 in der Form von Punkten, die im Durchmesser kleiner als die Maskenlöcher 23 sind, mit Hilfe von Licht von einer ringförmigen Lichtquelle bedruckt, zum Beispiel von einer Hochspannungsqueeksllberdampflampe 24 (Fig. 2b). Auch wenn nur ein einziger Lichtstrahl in der Figur dargestellt ist, wird der Polyvinylalkoholfilm 20 tatsächlich dem Licht in den vorbestimmten Punkten über im wesentlichen den ganzen Bereich durch die Maskenlöcher 23 von der Lichtquelle 24 ausgesetzt. In der Belichtungsvorrichtung ist die Lichtquelle so festgelegt, daß sie Licht aussendet, welches zur Übereinstimmung mit den fluoreszierenden Punkten für rot (R)-, grün (G) und blau (B) mit dem Abtasten der Elektronenstrahlen von den drei Elektronenstrahlerzeuger» zusammenfällt. Zusätzlich wird eine Korrekturlinse 21

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zwischen die Lichtquelle 24 und die Maske 22 eingesetzt, davit die Löcher im zentralen Teil großer werden können als die der Umfangst eile. Als nächstes werden in dem in Fig. 2c gezeigten Schritt die Bereiche des Polyvinylalkoholfilms 20 außer den mit Punkten bedruckten Teilen durch Waschen in Wasser entfernt. Ein Film aus Graphit 26 wird auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 12 ausgebildet, der die übrigbleibenden Polyvinylalkohol— punkte 25 einschließt (Fig. 2d). Die Polyvinylalkoholpunkte 25 werden zusammen mit den auf ihnen abgeschiedenen Graphitfilmabschnitten entfernt, wobei eine Losung von Wasserstoff peroxyd verwendet wird. Als Ergebnis wird ein schwarzer Matrixfilm 28 mit den gewünschten Matrixlochern 27 erzeugt (Fig. 2e). Die innere Oberfläche der Frontplatte 12 einschließlich des Matrixfc films 28 wird mit einem fluoreszierenden Material oder Phosphor 29 beschichtet, der Polyvinylalkohol enthalt und zum Beispiel rotes Licht emittiert (Fig. 2f) .Durch die Maskenlocher 23 der Maske werden die Teile der fluoreszierenden Filmschicht 29, die den roten fluoreszierenden Punkten entsprechen, dem Licht durch, eine Punktlichtquelle 30 ausgesetzt (Fig. 2g). Die Bereiche der fluoreszierenden Filmschicht 29 außer den belichteten Teilen werden entfernt, so daß rote fluoreszierende Punkte 31 erhalten werden (Fig. 2h).

Die Schritte der Fig. 2f, 2g und 2h werden für die anderen fluoreszierenden Punkte, das heißt die grünen und blauen wiederholt. Auf diese Weise wird der gewünschte schwarze Matrixschirm * 11 hergestellt.

Der Zustand der Belichtung bei dem Schritt der Belichtung des Polyvinylalkoholfilms (Fig. 2b) bei der oben beschriebenen Herstellung soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 3a beschrieben werden. Das Licht von der Lichtquelle 24 der HochspannuBgsquecksilberdampflampe tritt durch die Maekenlöeher 23 der Maske 22, läuft längs des durch die gestrichelten Linien dargestelltes optischen Weges und trifft auf den^PolyvInylalkoholfilm 20. BIe Verteilung der Intensität des Lichtes auf dem Polyvinylalkoholfilm 20 zu diesem Zeitpunkt besitzt einen scharfen Anstieg oder Gradienten, wie durch die Kurve 35 in Fig. 3b dargestellt ist«

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Als die Schwellenintensität des Lichtes, die erforderlich ist, um den Polyvinylalkoholfilm 20 auf der inneren Fläche der Frontplatte 12 in der Form von Punkten zu bedrucken, wird ein im wesentlichen rechteckiger Verteilungsbereich über der Linie S-S genommen. Der Durchmesser in diesem Bereich, das heißt der Durchmesser fc der Polyvinylalkoholpunkte wird kleiner als der Durchmesser φ der Haskenlöcher 23.

Es soll nun ein konkretes Beispiel einer Farbkathodenstrahlröhre gegeben werden, wie es in der Praxis verwendet werden kann. Die ringförmige Lichtquelle 24 ist besonders zu bevorzugen, wenn die Breite des Ringes d 0,5 bis 1 mm ist, während der Durchmesser D der Quelle,gemessen in der Mitte der Ringbreite, 1,5 bis 3 mm beträgt. Der Abstand L_Q zwischen der Oberfläche der Lichtquelle 24 (die näher zu der Frontplatte ist) und der inneren Oberfläche der Frontplatte 12 wird zu 280 mm gewählt, der Abstand q zwischen der inneren Oberfläche der Frontplatte 12 und der Maske 22 zu 10 mm, und der Durchmesser der Maskenlöcher 23 zu 0,33 ram. Dabei besitzt die verwendete ringförmige Lichtquelle 24 eine Breite des Ringes d von 0,7 mm, während der Durchmesser D 2 mm ist. Dabei kann eine schwarze Matrix 28 gebildet werden, welche Matrixlöcher 27 mit einem Durchmesser von etwa 0,26 mm im mittleren Teil und von etwa 0,23 ram in den Umfangsteilen besitzt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, aus einem Belichtungsgestell 41, welches einen offenen Abschnitt 42 in seinem oberen Teil besitzt, einer ringförmigen Lichtquelle 40, welche in der Mitte auf dem Boden des Gestelles angeordnet ist, und einer Korrekturlinse 43 aufgebaut, die über der Lichtquelle 40 angeordnet ist. Die Frontplatte 12, die an ihrer inneren Oberfläche mit einem lichtempfindlichen Harz beschichtet ist, befindet sich an dem offenen Abschnitt 42, und so wird der Belichtungsvorgang ausgeführt. Auf der Innenseite der Frontplatte 12 ist die Lochmaske 15 vorgesehen.

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Claims (5)

1. Patsetansprüche

   Verfahren sur Herstellung eiaes Schirmes, für eine Färbkathodenstrahlrchre mit schwarzer Matrix, wobei ein lichtempfindlicher Härzfilm auf der inneren Oberfläche einer Frontplatte der Farbkathodeiistralilröhre gebildet wird, sine Lochmaske mit MaskenlSchsrn in siner. vorbestimmten Lage, die dem lichtempfindlichen Harsfilm gegenüberliegt; angsoränet wird, und der lichtempfindliche Harsfilm durch diese Maskenlöcher licht von einer Lichtquelle ausgesetzt 'rflrd_s die Teile des Filmes außer den in Form von Punkten bedrucktes Teilen durch Waschen entfernt werden, ein Graphitfilm auf der inneren Oberfläche der Frontplatte ausgebildet wird, der ebenfalls die übrigbleibenden punktförmigen lichtempfindlichen Filmteile einschließt, die Teile des G-raphitfilmes, die sieh auf diesen punktförmigen lichtempfindlichen Filmteilen befinden, susammen mit diesen punktförsfigen lichtempfindlichen Filmteilen entfernt werden, um vortestimrate Matrixlöcher zu erhalten, und in diese Matrixlöcher in Torbestimmter Anordnung fluoreszierendes Material aufgebracht wird, das jeweils rotes, grünes hzw. blaues Licht emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtimg in einem Bedrucken des lichtempfindlichen Harzfilmes in der Form von vorbestimmten Punkten oder Scheibchen besteht, 'deren Fläche kleiner ist als die der Maskenlöcher, indem eine ringförmige Lichtquelle vei*weadet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e ώ η =■ zeichnet^ daß der lichtempfindliche Harzfilm aus Polyvinylalkohol besteht.
3. 3. Verfahren Each. Anspruch 1, dadurch gefeesszeichne-?, daß Ii.B !"vääinittel b-aim Waschen wa& Entfernen eine Lösung voß Waseerstcffperoxyd ist.

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4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d ir c h g © 1ε <s η ώ zeichnet, daß die ringförmige lichtquelle eine Breite des Ringes von 0,5 bis 1 mm und einen Durehmesser tob i_s5 bis 3jO ms in der Mitte dieser Breite des Ringes liato
5. 5. Farbkathodenstrahlröhre mit schwarzer Matrix:, nit einer- Ifrcafe platte, einer lochmaske, die dieser Frontplatte gegenüber-= steht, einer Dreistrahlelektroaenstrahlersseugung_p die eo angeordnet ist, daß sie drei Elektroaenstrahlsn durch die lochmaske auf die Frontplatte aussendet, und einem schwarzes Matrixschirm, der durch Herstellen eines lichtempfiHdliches Harzfilmes auf der inneren Oberfläche der Prontplatte der Farbkathoaenstrahlröhre vorgesehen ist₅ wobei die Lochmaske mit Maskenlöchern in einer vorbestimmten lage angeordnet ist, die dem lichtempfindlichen Harsfilm gegenüberliegt₉ und der lichtempfindliche Harzfilra durch die Maskenlöcher licht von einer Lichtquelle ausgesetzt wird, wobei die Teile dieses Filmes außer den zu diesen Punkten bedruckten Teilea durch Waschen entfernt werden, wobei ein Graphitfilm auf der iaaeren Oberfläche der Frontplatte ausgebildet wird_D d@2? ebenso die übrigbleibenden punktfönaigen lichtempfindlichen Film= teile einschließt, wobei zusammen mit diesen puaktföxiaigen lichtempfindlichen Filmteilen die Seile des Graphitfilmes entfernt werden, die sich auf" diesen punktförmigea lichtempfindlichen FilmteileD befinden, vm vorbestimate Mateixlöclier zn erhalten, und wobei in diese Matrixlöch@r wnä in vorliegtitsinter räumlioheE¹ Anordnung zmeinaMar fliioE¹®!; Stoffe aufgebracht werden, die jeweils rotesj, §εΊϊώ©8 blaii.es licht ^TBittiereB^ dadurch § e k e s B s β e t₅ fei de^ schwarze Mf.tr-izsohixife ©ineia gchwai'gda film sit Matri^löehere einscfclieit₃ ül® kleinem siM als ti© Mss!:galöeLsr uqq die durch- Belichten mater

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