DE2203124A1

DE2203124A1 - Verfahren zum Herstellen eines Paars von Arbeitsmasken zur Anwendung bei der Herstellung von Lochmasken

Info

Publication number: DE2203124A1
Application number: DE19722203124
Authority: DE
Inventors: Waal Jan Van Der
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1972-01-24
Publication date: 1972-08-24
Also published as: NL163362B; DE2203124B2; NL7101795A; GB1336108A; NL163362C; FR2125345A1; FR2125345B1

Description

N. V. Philips' GloeÜampenfabriekM

Akte No. ρΗΚ- 5423

οι 1 το Ρ.·.... 34*-2 ■ Anmeldung vom: c. I ο le ft

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"Verfahren zum Herstellen eines Paars von Arbeitsniasken zur Anwendung bei der Herstellung von Lochmasken¹¹.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Paares zueinander gehöriger Arbeitsmaoken, wie sie bei der Herstellung einer Lochmaske verwendet werden, die aus einer zwischen dem Bildschirm und den Elektronenstrahlerzeugungssystemen einer Bildwiedergaberöhre für Farbfernsehen anzuordnenden Metallplatte besteht, die mit einem Muster

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von sich in Richtung zum Bildschirm hin erweiternden Offnungen versehen ist, von welchem Paar von Arbeitsmasken eine eine genaue Abbildung der

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erwähnten Offnungen an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der

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Lochmaske und die andere eine genaue Abbildung derselben Offnungen an der Schirmseite der Lochmaske ist, wobei eine derartige Abbildung sowohl positiv als auch negativ sein kann.

Deutlichkeitshalber sei bemerkt, dass unter dem Ausdruck

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"Arbeitsmaske" sowohl solche Masken zu verstehen sind, die bei der Herstellung der Lochmaske direkt verwendet werden, als auch Masken, die zur Herstellung von anderen Arbeitsmasken dienen. Zur zweiten /lategorie gehören auch die sogenannten Muttermasken.

Ferner sei bemerkt, dass mit dem Ausdruck "positive Abbil dung" eine Abbildung gemeint wird, die aus einer undurchsichtigen Platte

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besteht, auf der die Offnungen als durchsichtige Stellen wiedergegeben sind. Umgekehrt ist eine "negative" Abbildung" eine durchsichtige Platte,

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auf der die Offnungen als undurchsichtige Punkte angegeben sind.

Bei der Herstellung von Lochmasken geht nan von einer dünnen Metallplatte, beispielsweise aus Eisen, aus. Diese Platte wird zu beiden Seiten mit einer Schicht lichtempfindlichen Lacks bedeckt. Auf diese Lackschichten werden Arbeitsmasken gelegt, mit deren Hilfe der Lack an denjenigen Stellen belichtet wird, an denen die Arbeitsmasken durchsichtig sind. Hiernach wird der Lack entwickelt, wobei er an den Stellen,

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an denen die Offnungen in der Lochmaske auftreten müssen, entfernt wird.

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Danach wird die Platte einem Atzmittel ausgesetzt, das das Metall an den nicht mehr durch Lack geschützten Stellen auflöst, so dass zu beiden

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Seiten der Platte Aushöhlungen entstehen. Beim weiteren Atzen vereinigen sich die Aushöhlungen zu beiden Seiten der Platte, so dass ein Muster

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von durchgehenden Offnungen entsteht. Hierbei ist es von Bedeutung, dass sich die Mittelpunkte der Aushohlungen zu beiden Seiten über die gesamte Platte genau gegenüberliegen oder dass eine reproduzierbare Beziehung zwischen den Stellen dieser Mittelpunkte besteht. Um dies zu erreichen, muss zwei Bedingungen genügt werden. Erstens müssen die beiden zuein ander gehörigen Masken hinsichtlich der Anordnung der Mittelpunkte der Abbildungen, welche die Offnungen wiedergeben, identisch sein. Zweitens

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müssen die beiden Arbeitsmasken zum Belichten der auf der Metallplatte vorgesehenen Lackschichten in bezug aufeinander genau positioniert werden. Der zweiten Anforderung kann mit Hilfe eines Registrierungszeichens auf einer der Arbeitsmasken genügt werden, das gegenüber einem zugehörigen Registrierungszeichen auf der anderen Arbeitsmaske angeordnet werden muss, um die beiden Arbeitsmasken auf richtige Art und Weise in bezug aufeinander zu positionieren. Der ersten Anforderung könnte genügt werden, indem man von einer Arbeitsmaske zwei Kontaktabdrücke unter denselben Umständen macht, was zwei identische Arbeitsnasken ergeben würde. Dieses Verfahren ist jedoch unbrauchbar, wenn sich die Arbeitsnasken für die beiden Seiten der Lochmaske voneinander unterscheiden. Letzteres

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ist bei Lochmasken der Fall, deren Offnungen in Richtung Bildschirm

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weiter werden, um zu verhindern, dass durch eine Öffnung gehende Elek-

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tronen an die Wand der Öffnung stossen. In diesem Fall nuss der Durch-

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messer der Abbildung einer Öffnung auf der Arbeitsmaske für die Schirm- seite der Lochmaske grosser sein als der Durchmesser der entsprechenden Abbildung auf der Arbeitsmaske für die dem Erzeugungssystem zugewandte Seite der Lochmaske.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, ait dem ein Paar von Arbeitsmasken hergestellt werden kann, wobei die Abbildungen

jeder Öffnung in der Lochmaske auf jeder der beiden Arbeitsmasken einen anderen Durchmesser haben, während sich die Stellen der Mittelpunkte dieser Abbildungen auf beiden Arbeitsmasken genau entsprechen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass von einer ersten Arbeitsmaske des Paars ausgegangen wird, um die zweite herzu* stellen» wobei die erste Arbeitsmaske in einem genau bestimmten Abstand parallel zu einer photographischen Platte angeordnet wird, wonach die

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photographische Platte mit Licht belichtet wird, das durch die durchsichtigen Teile der ersten Arbeitsmaske fällt und das von einer in einigem Abstand parallel zur Arbeitsmaske angeordneten, homogenen, flachen Lichtquelle herrührt, deren Abmessungen grosser sind als die der Arbeitsmaske, und zwar derart, dass die belichteten Teile der photographischen Platte in ihrer Lage zueinander das Muster der transparenten Teile der ersten Arbeitsmaske aufweisen. Vorzugsweise ist hierbei die Arbeitsmaske, von der ausgegangen wird, eine positive Abbildung der Offnungen an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der Lochmaske.

Um die beiden so gebildeten Arbeitsmasken in bezug aufeinander positionieren zu können, müssen sie mit einer Anzahl vor. Registrierungszeichen versehen sein, die bei beiden Masken in bezug auf die

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Abbildungen der Offnungen dieselbe Position haben. Ties kann dadurch erreicht werden, dass eine Anzahl auf der ersten Arbeitsmaske angebrachter Registrierungszeichen, die jeweils aus einer Anzahl konzentrischer Hinge bestehen, während der erwähnten Belichtung nit der flachen Lichtquelle gegen das daherrührende Licht abgeschirmt werden, und, während die Position der ersten Arbeitsmaske und der photographische Platte in bezug aufeinander dieselbe ist wie während der Belichtung mit der flachen Lichtquelle, mit Hilfe einer auf der Achse jedes der Ringsysteme angeordneten, punktförmigen Lichtquelle belichtet werden.

Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Ks zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Bildwiedergaberöhre für Farbfernsehen,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Lochmaske, die ar, ,leder Seite eine belichtete Lackschicht und eine Arbeitsmnske aufweist,

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Fig. 3 ein Schema der Anordnung, wie sie bei den erfir.dungscemässen Verfahren angewendet wird,

-Pig* 4 ein Detail der Anordnung nach Fig. 2, Fig. 5 eine Abbildung eines Registrierungszeichene, Fig. 6 ein Detail einer Anordnung zum Anbringen von Hegistrierungezeichen mit dem erfindungsgemassen Verfahren.

Die in Fig. 1 dargestellte Farbbildröhre enthält drei in Deltaform angeordnete Elektronenstrahlerzeugungssysteme 1,3 und 5t einen Bildschirm 7 und eine Lochaaske 9· Die Lochmaske 9 ist dadurch gebildet* dass eine Metallplatte zu beiden Seiten mit einer Schicht lichtempfindlichen Lacke bedeckt wird, welche Lackschichten in Fig. 2 mit und 13 bezeichnet sind. Auf die Lackschichten 11 und 13 werden die Arbeitemasken 15 bzw. 17 gelegt. Diese Arbeitsmasken enthalten in Fig. 2 schraffiert dargestellte undurchsichtige Teile und (nicht schraffierte) durchsichtige Teile. Hierdurch können die Lackschichten 11 und 13 mit Hilfe von (nicht dargestellten) Lichtquellen örtlich belichtet werden. Die schraffiert angegebenen Teile der Lackschichten 11 und 13 werden dabei belichtet und werden dadurch unlösbar in einer Entwicklungsfliissigkeit. Nach der Behandlung mit dieser Entwicklungsflüssigkeit sind mithin nur noch die schraffierten Teile der Lackschichten 11 und 13 vorhanden. Die

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Metallplatte 9 wird nun einem Atzmittel ausgesetzt, in dem sich das Metall an den nicht durch Lack geschützten Stellen auflöst. Hierdurch

entstehen die Offnungen 19 in der Platte 91 deren Vände punktiert angegeben sind. Die Lochmaske 9 ist in Fig. 2 in derselben Stellung dargestellt wie in Fig. 1, also mit der Schirmseite (dies ist die den Bildschirm 7 zugewandte Seite der Lochmaske 9) in Aufwärtsrichtung und der Erzeugungseystemseite (dies ist die den Elektronenstrahlerzeugungssys-

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temen 1, 3t 5 zugewandte Seite der Lochmaske 9) in Abwärtsrichtung. Aus

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Fig. 2 geht deutlich hervor, dass die Offnungen 19 an der Schirmseite der Lochmaske 9 weiter sind als an der dem Erzeugungssystem zugewandten

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Seite. Dies dient zur Verhinderung, dass durch-die Öffnung 19 gehende Elektronen an die Wand der Öffnung stossen.

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Dieser Verlauf der Offnungen wird dadurch erreicht, dass die undurchsichtigen Stellen auf den Arbeitsmasken 15 und 17, die Abbildungen

von den Offnungen 19 an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite bzw. der Schirmseite der Lochmaske 9 sind, unterschiedliche Grossen aufweisen. Die Arbeitsmasken 15 und 17 gehören mithin paarweise zuein-

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ander, wobei die Mitten der Abbildungen der Offnungen 19- bei beiden Arbeitsmasken 15 und 17 an denselben Stellen liegen, wShrend die Abmessungen der üblicherweise runden Abbildungen auf der Arbeitsnaske 15 fOr die dem Erzeugungssystem zugewandte Seite der Lochmaske 9 kleiner sind als die auf der Arbeitsmaske 17 für die Schirmseite. Die in Fig. 2 dargestell-

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ten Arbeitsmasken 15 und 17 sind negativ. Das bedeutet, dass die Öffnungen 19 auf den Arbeitsmasken 15 und 17 als undurchsichtige Stellen wiedergegeben sind. Selbstverständlich Können auch positive Arbeitsmasken

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vorkommen, bei denen die Offnungen als durchsichtige Stellen in der übrigens undurchsichtigen Arbeitsmaske abgebildet sind. Derartige positive Arbeitsaasken können als sogenannte Muttermasken verwendet werden, von denen duroh das Anfertigen von Kontaktabdrücken negative Arbeitsmasken hergestellt werden, es können aber auch positive Arbeitssasken direkt beim Belichten der Lackschichten 11 und 13 verwendet werden, die dann jedoch aus einer Art von Lack bestehen müssen, der unter Einfluss von Licht in einer EntwioklungsflUssigkeit lösbar wird.

Die Herstellung eines Paares zueinander gehöriger Arbeite-

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masken 15 und 17 entsprechend der Erfindung wird anhand von Fig. 3 r.äher erläutert. Eine Arbeitsmaske 15' mit einer positiven Abbildung der Offnungen 19 an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der Lochmaske 9 ist in einem genau bestimmten Abstand parallel zu einer photographischen Platte 21 angeordnet. Die photographische Platte 21 wird nun mit Licht belichtet, das durch die durchsichtigen Teile der Arbeitsnaske 15' fällt, und das von einer parallel zur Arbeitsmaske angeordneten flachen Lichtquelle 23 herrührt, deren Abmessungen grosser sind als die der Arbeitsmaske. Die flache Lichtquelle 23 besteht aus einer durchscheinenden Platte, beispielsweise aus Mattglas, die durch eine Lampe 25 beleuchtet wird, die sich in einem in bezug auf die Querabmessungen der Lichtquelle 23 grossen Abstand von der Platte befindet. Durch den grossen Abstand zwischen der Lichtquelle 25 und der Platte 23 ist die Lichtstärke über die Oberfläche der Platte nahezu konstant, so dass die Lichtquelle 23 als homogen betrachtet werden kann.

In Fig. 3 ist für eine durchsichtige Stelle 27 in der Arbeitsmaeke I5¹ die Art der Abbildung dargestellt. Von einem Teil der flachen Lichtquelle 23 herrührendes Licht fällt durch die durchsichtige Stelle 27. und trifft auf die photographische Platte 21. Auf der photographischen Platte 21 entsteht hierdurch eine vergrösserte Abbildung 29 der durchsichtigen Stelle 27. Die GrSsse der Abbildung 29 hängt u.a. von der Grosse der durchsichtigen Stelle 271 dem Abstand d, der Lichtempfindlichkeit der photographischen Platte 21, der Lichtstärke der Lichtquelle 23 und der Belichtungszeit ab. Lurch eine richtige Wahl dieser Paktoren kann man den Abbildungen 29 genau die für die Arbeitsmaske 17 erforderlichen Abmessungen verleihen. Es ist ersichtlich, dass die Querabmessungen der Lichtquelle 23 so gross sein nüssen, dass das

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Licht, das durch die durchsichtigen Stellen am Rand der Arbeitsmaske fällt, von einem ebenso grossen Teil der flachen Lichtquelle 23 herrührt wie das Licht, dass durch die durchsichtigen Stellen fällt, die mehr zur Mitte der Arbeitsmaske hin liegen.

Die Arbeitsmaske 15' in Fig. 3 enthält, wie bereits erwähnt wurde, eine positive Abbildung der Offnungen 19 an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der Lochmaske 9· Es versteht sich, dass das anhand von Pig. 3 beschriebene Verfahren auch bei einer Arbeitsmaske 17

angewendet werden kann, die eine negative Abbildung der Gffnungen 19 an der Schirmseite der Lochmaske 9 enthält. Auf entsprechende V.'eise entsteht auf der photographischen Platte 21 eine vergrösserte Abbildung des - auf der Arbeitsmaske 17 durchsichtigen - Gebiets zwischen den Öffnungen 19» dessen Abmessungen den Abmessungen desselben Gebiets auf der Arbeitsmaske 15 entsprechen. In der Praxis wird jedoch das zuerst erwähnte Ver-

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fahren bevorzugt, weil der Durchmesser der Öffnungen 19 vorzugsweise von

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der Stelle dieser Offnungen abhängt.. Wie aus der U.S. Patentschrift 2.755.402 hervorgeht, wird die Qualität des Bildes auf dem Bildschirm 7

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beträchtlich verbessert, wenn der Durchmesser der Offnungen I9 nahe den Rändern der Lochmaske 9 kleiner gewählt wird, als nahe den Zentrum. Der

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richtige Verlauf des Durchmessers der Offnungen 19 über die Lochmaske ? ist mitbestimmend für die Bildqualität. Daher ist es von Bedeutung, dass

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vor allem an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite, wo die Offnungen am kleinsten sind und wo mithin ein Fehler im Durchmesser aen verhältnismässig grössten Einfluss hat, eine möglichst genaue Arboitsmaske 15 verwendet wird. Man geht daher lieber nicht das Risiko ein, dass bei der Abbildung, die anhand von Fig. 3 beschrieben wurde, Abweichungen in der Arbeitsmaske 15 für die dem Erzeugungssystera zugewandte Seite des Eci.irms

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entstehen. Man geht lieber von einer möglichst genauen Arbeit sniaske 15 aus und nimmt etwaige kleine Abweichungen in der durch Abbildung hiervon gebildeten Arbeitsmaske 17 in Kauf, die einen viel geringeren Einfluss auf die Bildqualität haben.

Der Abstand d zwischen der Arbeitsmaske 15' und der photographischen Platte 21 muss genau reproduzierbar und über die Gecamtoberflache der photographischen Platte 21 und der Arbeitsmaske 15' gleich sein. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, dass die photographische Platte 21 und die Arbeitsmaske 15' curch eine durchsichtige Folie 31 (siehe Fig. 4) voneinander getrennt werden, wonach das Ganze in einem (nicht dargestellten) Vakuum-Abdruckrahmen fixiert wird.

Um beim Belichten der lichtempfindlichen Lackschichten 11 und 13 die beiden Arbeitsmasken 15 und 17 derart in bezug auf einander positionieren zu können, dass sich die Mittelpunkte der entsprechenden

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Abbildungen der Offnungen 19 auf beiden Masken gegenüberliegen, werden die Masken vorzugsweise mit einer Anzahl von Registrierungszeichen 33 versehen, von denen in Fig. 5 eins dargestellt ist. Ein Registrierungszeichen 33 besteht aus einer Anzahl konzentrischer Ringe 35 nit einer Steigung S. Unter der Steigung S wird der Unterschied zwischen dem Halbmesser der Innenbegrenzung eines Ringes und dem Halbmesser der Innenbegrenzung des folgenden Rings verstanden. Wenn die Steigung S eines auf der Arbeitsmaske 15 vorhandenen Registrierungszeichens 33 etwas kleiner ist als die Steigung S¹ eines entsprechenden Registrierungszeichens auf der Arbeitsmaske 17» so sieht man beim Aufeinanderlegen der beiden Arbeitsmasken an der Stelle der Registrierungszeichen ein Moire'muster. Wenn die Mittelpunkte der beiden Registrierungszeichen 33 genau übereinander liegen, so ist dieses Moire'muster kreissynmettisch.

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Dies ergibt eine sehr empfindliche Indikation hinsichtlich der Position der beiden Arbeitsmasken 15 und 17 zueinander.

Das auf der Arbeitsmaske 15* befindliche Registrierungszeichen 33 wird während der anhand von Fig. 3 und 4 beschriebenen Belichtungen bedeckt, so dass es nicht abgebildet wird. Nach dieser Belichtung wird die Position der Arbeitsmaske 15'» der Folie 31 und der photographischen Platte 21 zueinander sorgfältig aufrechterhalten. Nun wird die Abdeckung vom Registrierungszeichen 33 entfernt, und eine punktförmige Lichtquelle 37 (siehe Fig. 6) wird in einem kleinen Abstand (einige cm.) gegenüber dem Mittelpunkt des Registrierungszeichens angeordnet. Die durch die durchsichtigen Teile zwischen den Ringen 35 fallenden Lichtstrahlen bilden einen um so kleineren Winkel zur Ebene der Arbeitsmaske 15'» je weiter die Ringe 35 vom Zentrum des Re^istrierungszeichens 33 entfernt sind. Hierdurch wird auf der photographischen Platte 21 eine Abbildung des Registrierungszeichens 33 erhalten, wobei die Steigung S¹ etwas grosser ist als diejenige des ursprünglichen Recistrierungszeichens.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

M/ Verfahren zum Herstellen eines Paars zueinander gehöriger

Arbeitsmasken, wie sie bei der Herstellung einer Lochmaske verwendet werden, die aus einer zwischen den Bildschirm und den Elektronenstrahl- erzeugungssystemen einer Bildwiedergaberöhre für Farbfernsehen anzuord nenden Metallplatte besteht, die mit einem Muster sich in Richtung zum

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Bildschirm hin erweiternder Offnungen versehen ist, von welchem Paar von Arbeitsinasken eine eine genaue Abbildung der erwähnten Cffnungen an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der Lochmaske und die andere eine

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genaue Abbildung derselben Offnungen an der Schirmseite der Lochmaske ist ι wobei eine derartige Abbildung sowohl positiv als auch negativ sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass von einer ersten Arbeitsmaske (15') des Paars ausgegangen wird, um die zweite herzustellen, wobei die erste Arbeitsmaske (15¹) in einem genau bestimmten Abstand parallel zu einer photographischen Platte (21).angeordnet wird, wonach die photographische Platte (21) mit Licht belichtet wird, das durch die durchsichtigen Teile der ersten Arbeitsmaske (15') fällt und das von einer in einigen Abstand parallel zur Arbeitemaske angeordneten, homogenen, flachen Lichtquelle (23) herrührt, deren Abmessungen grosser sind als die der Arbeitsnaske (15')t und zwar derart, dass die beleuchteten Teile der photographischen Platte (21) in ihrer Lage zueinander das Muster der transparenten Teile der ersten Arbeitsmaske (15') aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaske (15¹ )» ^v°n der ausgegangen wird, eine positive Abbil-

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dung der Offnungen (19) ^an der dem Erzeugungssystem zugewandten Seite der Lochmaske (9) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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dass die photοgraphische Platte (21) und die Arbeitemaske (15') durch eine durchsichtige Folie (31) im erwünschten Abstand voneinander gehalten werden.

4· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die flache Lichtquelle (23) aus einer flachen, durchscheinenden Platte besteht, die durch eine gegenüber der* Mitte ihrer von der Arbeitemaeke abgewandten FISche in einem in bezug auf ihre ^uerabmessungen grossen Abstand vorgesehene Lampe (23) beleuchtet wird. 5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von auf der ersten Arbeitsmaske (15*) vorgesehenen Registrierungszeichen (33)» von denen jedes aus einer Anzahl konzentrischer Ringe (33) besteht, während der erwähnten Belichtung mit der flachen Lichtquelle (23) gegen das von der flachen Lichtquelle (23) herrührende Licht abgeschirmt werden, und, während die Position der ersten Arbeitsmaske (15*) und der photographischen Platte (21) zueinander dieselbe ist wie während der Belichtung mit der flachen Lichtquelle (23), mit Hilfe einer auf der Achse jedes der Ringsysteme angeordneten, punktfBreigen Lichtquelle (37) belichtet werden.

6. Paar zueinander gehöriger Arbeitsmasken zum Herstellen einer Lochmaske, von welchen Arbeitsmasken eine mit dem Verfahren entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche aus der anderen hergestellt wird.

7. Lochmaskei hergestellt mit Hilfe eines Paares von Arbeitemasken nach Anspruch 6.

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