DE2229902A1

DE2229902A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Her stellung von Farbbildröhren

Info

Publication number: DE2229902A1
Application number: DE19722229902
Authority: DE
Inventors: Kakuichiro Neyegawa Osaka Yoshida Osamu Otokuni Kyoto Hosokoshi, (Japan) P
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1972-12-21
Also published as: IT959321B; FR2141973A1; JPS5546020B1; US3906515A; CA976402A; DE2229902B2; ES403949A1; BE784726A; GB1388883A; FR2141973B1

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Farbbildröhren"

Priorität: 18. Juni 1971, Japan, Nr. 44_v414/1971

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Farbbildröhren, insbesondere solcher Farbbildröhren mit einem sog. schwarzen Matrixschirm, der mit einer lichtabsorbierenden Filmschicht versehen ist, welche die Zwischenräume zwischen den Farbpunkten auf der Innenfläche ausfüllt.

Bei Farbbildröhren dieser Art mit schwarzem Matrixschirm wird das Raumlicht, das auf die Bildschirmoberfläche auftrifft, durch die lichtabsorbierende Filmschicht absorbiert) und es wird dadurch verhindert, daß der Kontrast des Fernsehbildes durch das auf den Bildschirm auftreffende Zimmerlicht abnimmt. Solche Farbbildröhren v/erden im allgemeinen so hergestellt, daß zu-

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nächst eine lichtabsorbierende Schicht mit einer Vielzahl von Löchern auf der Innenfläche der Frontscheibe der Bildröhre aufgebracht wird und anschließend in diesen Löchern die Farbe

emittierende phosphoreszierende bzw. Phosphorpunkte ausgebildet werden.

Es gibt zwei Arten solcher Farbbildröhren. Bei der ersten Art besitzen die Farbphosphorpunkte einen größeren Durchmesser als die zugeordneten Elektronenstrahlen, die durch die Löcher der Lochmaske hindurchtreten und auf diese Punk"_c uftreffen. Die zweite Art besitzt Farbphosphorpunkte von kleinerem Durchmesser als die Elektronenstrahlen, die durch die Löcher der Maske hindurchtreten und auf diese Punkte auftreffen. Zur Herstellung des zweiten Röhrentyps wird zunächst eine vorläufige Herstellungs-Lochmaske gefertigt, die zunächst mit im Durchmesser kleineren Löchern versehen wird als für die fertige Lochmaske vorgesehen ist. Durch diese vorläufige Lochmaske erfolgt dann der Belichtungsprozess mit ultravioletten Strahlen, so daß die lichtabsorbierende Schicht, d.h. die schwarze Matrixausgeformt wird. In einem anschließenden Herstellungsgang -werden dann diese Löcher der Lochmaske durch einen zweiten Ätzvorgang vergrößert, und zwar auf die speziell gewünschte Größe der fertigen Bildröhre.

Nach einem neueren Herstellungsverfahren der Anmelderin, das "direkte Belichtungsraethode" genannt wird, können die Durchmesser der Löcher des lichtabsorbierenden Films und damit auch die Durchmesser der Farbpunkte, die in diesen Löchern ausgebildet

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v/erden, kleiner gemacht werden als diejenigen der Löcher der Lochmaske, ohne daß die oben erwähnte zweite Ätzung vorgenommen wird, und zwar durch die Verwendung eines speziell konvergierten Lichtstrahles zur Belichtung und durch Steuerung der Ausbildungsbedingungen der belichteten Punkte. Bei diesem Verfahren ist eine nachfolgende Vergrößerung der Löcher durch einen zweiten Ätzvorgang überflüssig. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere von Vorteil in Kombination mit einem solchen "direkten Belichtungsverfahren".

Fig. 1 zeigt im Querschnitt die wesentlichen Teile einer Belichtungseinrichtung für die Frontscheibe einer Farbbildröhre und verdeutlicht ein bekanntes Herstellungsverfahren;

Fig. 2 zeigt die Verteilung der relativen Lichtdurchlässigkeit bzv/. Lichtübertragung entlang dem Durchmesser eines Filters 5, angewendet bei einer Vorrichtung nach Fig. 1.

Nach Fig. 1 wird zunächst eine lichtempfindliche dünne Aufschlämmung bzv/. ein Brei, die durch Mischen einer 1 bis 7 prozentigen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol mit Ammoniumdichromat in einem Gewichtsverhältnis von etwa 1 : 0,005 bis 1 : 0,2 hergestellt ist, gleichmäßig auf die Innenwand einer Frontplatte 2 aufgetragen und ausgetrocknet, so daß schließlich ein lichtempfindlicher Film 1 entsteht (ein Film, dessen mit einer speziellen Menge ultravioletten Lichtes belichtete Teile ausgehärtet werden, so daß sie erhalten bleiben und entwickelt werden, wenn die verbleibenden Teile weggewaschen werden). Dann wird in einer vorbestimmten Stellung gegenüber der Frontplatte 2 eine Lochmaske 3 angebracht.Anschließend wird die photoempfindliche Schicht 1 eine vorbestimmte Zeit

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mit ultravioletten Strahlen belichtet, die von einer punktförmigen Lichtquelle 4 ausgehen. Die punktförmige Lichtquelle 4 ist in einer vorbestimmten achsenversetzten Stellung in bezug auf die Frontplatte 2 angeordnet, und diese Stellung wird Ablenkmittelpunkt der Bildröhre genannt. Die Lichtstrahlen passieren dann noch eine Lichtdämpfungseinrichtung bzw. einen Lichtentzerrer 5, eine Brechungslinse 6 sowie die Löcher der Lochmaske 3. Diese Belichtung in der oben angegebenen Weise erfolgt dreimal, nämlich für die roten, grünen und blauen Punkte, und zwar durch jeweilir-33 Anbringen der punktförmigen Lichtquelle in den Ablenkmittelpunkten für den roten, grünen und blauen Elektronenstrahl. Auf diese Weise werden dreimal so viel Belichtungspunkte auf der photoempfindlichen Schicht 1 erzeugt wie Löcher in der Lochmaske 3 vorhanden sind. Dann wird die Lochmaske 3 von der Frontplatte 2 abgenommen und der photoempfindliche Film 1 v/ird ausgewaschen und in heißem oder kaltem Wasserbad entwiekelt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Polyvinylalkohol-Filmpunkten auf der Innenfläche der Frontscheibe 2 erzeugt. Diese Punkte werden nachfolgend in üblicher Weise PVA-Punkte genannt.

Als nächstes v/ird ein dünner Brei einer lichtabsorbierenden Substanz, beispielsweise Graphit oder eine andere Substanz, die durch Erwärmen in eine lichtabsorbierende Substanz umgewandelt

v/erden kann, auf der Innenfläche der Frontscheibe 2 aufgebracht und ausgetrocknet. Dann wird die Frontplatte 2 in ein Bad von Wasserstoffperoxid eingetaucht, so daß die PVA-Punkte gelöst

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und entfernt werden, wobei gleichzeitig auch die lichtabsorbierende Substanz entfernt wird, die oben auf den Punkten verbleibt. Auf diese Weise wird ein lichtabsorbierender Film 1 mit einer Vielzahl von Löchern auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 2 erzeugt.

In diese Löcher der lichtabsorbierenden Schicht 1 werden dann die Farbphosphorpunkte gebracht, deren Fläche damit durch den Durchmesser der PVA-Punkte bestimmt ist. Die Durchmesser dieser PVA-Punkte hängen ihrerseits stark von dem Belichtungsgrad ab, da die Photoempfindlichkeit der Polyvinylalkohol-Ammoniumdichromat-Schicht sehr groß ist und die Lichtdurchlässigkeit innerhalb der Schicht ebenfalls sehr groß ist.

Andererseits ist eine gute Färbverteilung des Fernsehbildes auf d/em Schirm abhängig von der gleichmäßigen Größe der drei Phosphorpunkte der drei Hauptfarben in jedem Einzelbereich. Um eine gute gleichmäßige Farbverteilung über den gesamten Bildschirm zu erreichen, ist eine sehr gleichmäßige Belichtung über die gesamte Bildschirmoberflache nötig.

Bei dem bisher üblichen Herstellungsverfahren wird ein Lichtentzerrer 5 verwendet, der eine Lichtdurchlässigkeitsverteilung nach Figur 2 besitzt und der zwischen der Brechungslinse 6 und der punktförmigen Lichtquelle 4 nach Figur 1 angeordnet ist.

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Um die gewünschte gleichmäßige Belichtung zu erreichen/ ist die Durchlässigkeit dieses Lichtdämpfungsgliedes 5 in den Randbe-• reichen F größer gewählt als im mittleren Bereich b, wie dies Figur 2 zeigt. Vorzugsweise wurde dieser Lichtentzerrer 5 auch noch um die Achse der Frontplatte 2 gedreht, um so Ungleichmäßigkeiten um die Achse herum zu vermeiden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der US-PS 3 259 038 beschrieben.

Selbst mit einem solchen Lichtdämpfungsglied ist jedoch noch keine gleichmäßige Ablichtung erreichbar, da bei dem bekannten » Verfahren dieses Lichtdämpfungsglied 5 unterhalb der Linse 6 angeordnet v/urde und daher relativ weit weg von der Lochmaske 3. Wenn ein Randbereich d der photoempfindlichen Schicht durch einen Lichtstrahl σ der Lichtquelle 4 belichtet wird, um so beispielsweise die PVA-Punkte für die grünen Phosphorpunkte zu erzeugen und anschließend eine Belichtung mit einem Lichtstrahl e der Lichtquelle 4 durchgeführt wird, die dann die Stellung 4¹ nach Figur 1 einnimmt, so daß nunmehr die PVA-Punkte für die roten oder blauen Phosphorpunkte erzeugt werden, so geht der Lichtstrahl c durch den Punkt A des Lichtdämpfuhgsgliedes 5 und der zweite Lichtstrahl c durchdringt das Lichtdämpfungsglied 5 an einem anderen Punkt B. Figur 2 zeigt, daß die Lichtdurchlässigkeit der Punkte A und B voneinander merklich verschieden ist. Die Belichtung mit dem Lichtstrahl c und mit dem Lichtstrahl e ist deshalb ebenfalls merklich unterschiedlich,und darauf ist zurückzuführen, daß die Belichtung nicht gleichmäßig erfolgt. Diese Abweichung bedingt eine merkliche Abweichung der Größe der

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Phosphorpunkte im kleinen Randbereich d und damit auch eine merkliche Abweichung der Farbe von der vorbestimmten richtigen Farbe in den Randbereichen des Bildschirms.

Es ist Aufgäbe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Farbbildröhren aufzuzeigen, bei denen solche Abweichungen der Größe der Phosphorpunkte und damit auch Farbabweichungen in den Randbereichen vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst/ daß der Lichtentzerrer sehr nahe unmittelbar unterhalb der Lochmaske angeordnet wird, wenn durch die Belichtung mit chemisch aktivem Licht die Punkte auf dem Bildschirm hergestellt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Lichtentzerrers zur Steuerung der Belichtungsverteilung der verwendeten chemisch aktiven Strahlen unmittelbar"unterhalb der Lochmaske wird die Größe der Punkte im Randbereich des Schirmes immer gleich groß, und zvrar unabhängig von der Änderung der Stellung der Lichtquelle. Die Punkte für die drei Farben in den Randbereichen werden daher im wesentlichen gleich groß und es wird insgesamt eine gute Farbverteilung über den gesamten Schirm erreicht.

Die Erfindung v/ird im folgenden anhand der Figuren 3 bis 5 ari Ausführungsbeispielen näher erläutert.

BAD ORKSINAL

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-Ta-

Dabei sind entsprechende Teile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Fig. 3 im Querschnitt die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Herstellung von Farbbildröhren;

Fig. 4 im Querschnitt die wesentlichen Teile einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Herstellung von Farbbildröhren; und

Fig. 5 in einer Draufsicht die Lagebeziehunjen zwischen der Röhrenachse, drei versetzten Achsen LSR, LSG und LSB, in denen die punktförmige Lichtquelle 4 angehalten wird, und weitere drei versetzte Achsen bR, bG und bB, in denen das Zentrum des Lichtentzerrers angehalten wird, um durch Belichtung entsprechend die roten, grünen und blauen Punkte auszubilden.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist wie bei der Anordnung nach Fig. 1 auf der Innenfläche einer Frontscheibe 2 eine Lochmaske

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befestigt-, und zwar in einem vorbestimmten Abstand davor. Im Abienkmlttelpunkt für eine erste Hauptfarbe ist wieder eine punktförmig© Lichtquelle 4 angeordnet, die chemisch aktive Strahlen, beispielsweise ultraviolette Strahlen, aussendet. Zwischen der Lichtquelle 4 und der Lochmaske 3 ist eine bekannte Brechungslinse 6 angeordnet. Unmittelbar unterhalb der Lochmaske 3 ist parallel zu dem Hauptteil dieser Lochmaske 3 ein Lichtdämpfer bzw. Lichtentzerrer 5 angeordnet, der eine Lichtdurchlässigkeit im Sinne des Diagrammes nach Figur 2 besitzt. Die Lage dieses

• Lichtentzerrers 5 ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung. Dieser Lichtentzerrer 5 kann eine Glasplatte sein, auf welcher eine

* Metallschicht aufgedampft ist,und zwar mit einer vorbestimmten Dichteverteilung. Es kann auch eine sich drehende Tönungsblende vorbestimmter Form verwendet werden, um die gewünschte Verteilung der Lichtdurchlässigkeit zu erzeugen. Der Abstand L zwischen der

Lichtquelle 4 und dem Lichtentzerrer 5 sollte größer als das l,5-*fache des Abstandes K zwischen der Lichtquelle 4 und der Linse

beispielsweise sein. Für eine kleine Farbbildröhre mit einem Abstand K von / 50 mm sollte der Abstand L größer als 75 mm sein.

Durch die erfindungsgemäße Wahl der Lage dieses Lichtentzerrers durchdringen die Strahlen c und e der Lichtquelle in den' Stellungen 4 und 4¹ diesen Entzerrer 5 an den Punkten M und N. Figur 3 zeigt, daß der Abstand zwischen diesen Punkten M und N sehr gering ist und daher auch der Unterschied .zwischen der Lichtdurchlässigkeit dieser Punkte M und N sehr klein ist. Die Größe der Punkte in einem kleinen Bereich d, die durch unterschiedliche

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mm ty —

Lichtstrahlen c und e erzeugt werden, ist deshalb im wesentlichen gleich. Diese Gleichmäßigkeit der Punktgröße ermöglicht eine gute gleichmäßige Farbwiedergabe und eine gute Farbverteilung über dem gesamten Bildschirm.

Zur Erzielung besonders guter Ergebnisse ist es vorteilhaft, den Lichtentzerrer um seine Mittelachse zu drehen. Für die tatsächliche Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es fer-ner von Vorteil, die Lichtquelle 4 in ein Lichtgehäuse einzubauen, an dessen Oberseite die Linse als Deckel angebracht ist. Ein solches praktisches Ausführungsbeispiel zeigen Figuren 4 und 5.

Bei der Vorrichtung nach Figur 4 ist die Frontscheibe 2 auf einem Rahmen 11 angebracht und wird dort durch einen vorspringenden Rand 12 unterstützt. Die punktförmige Lichtquelle 4 ist in einem Gehäuse 8 angeordnet, an dessen Oberseite die Linse 6 befestigt

nicht darist. Das Gehäuse 8 und der Rahmen 11 sind durch in der Zeichnung / gestellte Befestigungseinrichtungen miteinander verbunden. Auf einem Gleittisch 14 des Rahmens 11 ist ein beweglicher Rahmen 13 gleitend angebracht. Die Bewegung des Rahmens 13 erfolgt über eine Antriebseinrichtung 16, beispielsweise Öldruckzylinder, die mit dem Rahmen antriebsmäßig verbunden ist. Auf dem bewegbaren Rahmen 13 ist ein den Lichtentzerrer 5 unterstützender Drehrahmen 15 befestigt, durch welchen der Entzerrer 5 um seine Achse verdrehbar ist. Am Rahmen 13 ist noch ein Motor 17 befestigt, durch welchen der Drehrahmen 15 über die Zahnräder la und 19 antreibbar ist.

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Bei Anwendung der Vorrichtung nach Figur 4 wird der Mittelpunkt des Lichtentzerrers 5 durch den Antrieb 16 in eine geeignete exzentrische Stellung verschoben, in welcher die gleichmäßigste Belichtung erreicht wird. Wenn die punktförmige Lichtquelle 4 auf einer versetzten Achse LSR nach Figur 5 angeordnet wird, die einer vorbestimmten versetzten Stellung in bezug auf die Frontscheibe entspricht, wird bei einer Belichtung zur Ausbildung der roten Punkte der Mittelpunkt des Lichtentzerrers 5 in einer versetzten Stellung bR angeordnet. In gleicher Weise wird der Mittelpunkt zu den anderen versetzten Stellungen bG und bB versetzt, wenn zur Herstellung der grünen und blauen Punkte belichtet wird. Durch eine solche Verschiebung des Mittelpunktes des Lichtentzerrers 5 v/erden mögliche Ungleichmaßigkeiten der Belichtung zwischen einem Randbereich und dem anderen Randbereich vermieden, die auf jeder Seite des Mittelpunktes liegen.

Da der Lichtentzerrer 5 um seinen Mittelpunkt durch den Motor 17 verdreht wird, werden mögliche Ungleichmaßigkeiten der Belichtung um den Mittelpunkt der Lochmaske herum eliminiert, selbst wenn kleine Flecken oder Schlieren im Entzerrer 5 vorhanden sind.

Selbstverständlich kann auch ein bekannter Lichtentzerrer in Gestalt einer drehbaren Blende bestimmter Form verwendet werden, die

um die Achse entsprechend gedreht wird.

Bei der erfindungsgemäßen Herstellung ist die Abweichung der

beispielsweise
Durchmesser der Punkte/kleiner als ±1,5 Prozent, wogegen bei

den bisher üblichen Verfahren diese Abweichung bis zu i 10 Prozent

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BÄDORKaiNAL

betrug.

In der nachfolgenden Tabelle wird eine Farbbildröhre, die gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung nach den Figuren 4 und 5 hergestellt wurde, mit einer Farbbildröhre verglichen, die nach den herkömmlichen Verfahren mit einer Vorrichtung nach Figur 1 hergestellt wurde.

BAD ORK3INAL

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Al

Tabelle

Größe

Erfindungsgemäßes Herkömmliches Verfahren Verfahren

Außendiagonale der Frontscheibe	510 mm	510 mm
Durchmesser des Lichtent- zerrers (hergestellt aus metallbeschichtetem Glas)	360 mrn	130 mm'
Abstand K	70 mm	70 mm
Abstand L	130 mm	68 mm
Abstand zv/ischen dem Ent zerrer und der Lochmaske im Mittelpunkt der Maske	90 mm	202 mm
Maximaler Durchmesser der Punkte im Randbereich (Mikron)	191	220
Minimaler Durchmesser der Punkte in den Randbereichen (Mikron)	185	180
Änderung des Durchmessers (Mikron)	6	40
Änderung des Durchmessers (Prozent)	■ +1,5	ΐιο

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BAD OFUGlNAL

44-

Aus der Tabelle ergibt sich/ daß eine erfindungsgemäß hergestellte Bildröhre einen wesentlich gleichmäßigeren Durchmesser der einzelnen Punkte besitzt als eine nach den bekannten Verfahren hergestellte Bildröhre.

Die Erfindung ist insbesondere von Vorteil zur Ausbildung der PVA-Punkte, die auf der Innenfläche der Frontscheibe ausgebildet werden, und zwar als Schritt zur Ausbildung des lichtabsorbierenden Films (schwarze Matrix) bei der Herstellung einer Farbbildröhre. Die Uriindung ist jedoch beispielsweise auch anwendbar bei einem Herstellungsverfahren, bei dem die Farbpunkte einer üblichen Farbbildröhre ohne schwarze Matrix hergestellt werden. Auch hier sind das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in analoger Weise anwendbar.

Ansprüche

BAD ORK3INAL

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Claims

- w

Ansprüche

I* Vorrichtung zur Herstellung der Frontscheibe einer Farbbildröhre, bei der die auf der Innenseite mit einer lichtempfindlichen Schicht überzogene Frontscheibe durch eine vor dieser angeordneten Lochmaske mit dem chemisch aktiven Lichtstrahl einer Lichtpunktquelle belichtet wird, die an vorbestimmten, gegenüber der Frontscheibenachse versetzten Stellen anbringbar ist, mit einer den Strahlengang beeinflussenden Linse zwischen Lichtpunktquelle und Frontschnibo sowie einem im Strahlengang angeordneten Lichtentzerrer zur vorbestimmten Steuerung der BeIichtungsverteilung auf der lichtempfindlichen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtentzerrer (5) zwischen der Linse (6) und der Lochmaske (3) nahe dieser Maske (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtentzerrer (5) um seine Achse drehbar angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L) zwischen der Lichtpunktquelle (4) und dem Lichtentzerrer (5) mehr als l,5mal so groß wie der Abstand (K) zwischen der Lichtpunktquelle (4) und der Linse (6) gewählt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtentzerrer (5) entsprechend der Änderung der Lichtpunktquellenstellung mit seinem Mittelpunkt (b) ver-

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JrS -

schiebbar angeordnet ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre durch Auftragen eines lichtempfindlichen Filmes auf der Innenfläche einer Frontscheibe, Anbringen einer Lochmaske in einem vorbestimmten Abstand vor der Innenfläche dieser Frontscheibe, Belichten der lichtempfindlichen Schicht durch die Löcher der Lochmaske und einen Lichtentzerrer mit einem chemisch aktiven Lichtstrahl, wobei dieser Lichtentzerrer die Belichtung der photoempfindlichen Schicht in einer vorbestimmten Weise steuert, und bei dem der Lichtstrahl von einer punktförmigen Lichtquelle emittiert wird, die in vorbestimmten, gegenüber der Frontscheibe versetzten Stellungen angebracht wird und bei welchem der Lichtstrahl in einer Linse gebrochen wird, die zwischen der Lichtpunktquelle und der Lochmaske angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtentzerrer zwischen der Linse und der Lochmaske angeordnet wird, und zwar näher an der Lochmaske. '
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtentzerrer (5) während der Belichtung um seine Achse gedreht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Lichtentzerrers entsprechend der Stellungsänderung der Lichtpunktquelle verschoben wird.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht durch Auftragen eines Breies von Polyvinylalkohol und Ammoniumdichromat und durch anschließendes Austrocknen hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die photoempfindliche Schicht eine phosphorisierende Substanz enthält und durch Auftragen eines Breies hergestellt wird, der eine farbige phosphorisierende Substanz, Polyvinylalkohol und Ammoniumdichromat enthält und der anschließend ausgetrocknet wird.

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