DE2244710A1

DE2244710A1 - Farbfernsehroehren mit schattenmaske

Info

Publication number: DE2244710A1
Application number: DE19722244710
Authority: DE
Inventors: Peter Gordon Eldridge; Thomas Meirion Jackson
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1971-09-15
Filing date: 1972-09-12
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1364078A; FR2153027A1; ES406667A1; NL7212493A; JPS4838975A; FR2153027B1; AU4650372A; AU471570B2

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo T h u
Stuttgart

T.M, Jackson - P.G. Eldridge 48-3

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Farbfernsehröhren mit Schattenmaske

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Farbfernsehröhren mit Schattenmaske, insbesondere sogenannte Schwarζ-Matrix-Röhren.

Ein ernster Nachteil der üblichen Schättenmaskenröhren ist geringe absolute Bildhelligkeit, was besonders bei Anwesenheit von Tageslicht oder bei heller Raumbeleuchtung deutlich wird. Dieser Nachteil wird hauptsächlich durch zwei Faktoren bestimmt. Der erste Faktor ist, daß der Farbpunktdurchmesser größer gemacht wird als der Elektronenstrahl,' um Fehllandungen zu vermeiden. Der zweite Faktor ist die Bedeckung der Fläche um die Farbpunkte herum mit einer stark reflektierenden Aluminiums chi ent.

Diese beiden Faktoren führen insgesamt dazu, daß annähernd 10 % der Schirmfläche nicht von einem Elektronenstrahl getroffen und angeregt werden, aber durch diffuse Reflektion von Fremdlicht die Bildhelligkeit zusätzlich beeinträchtigen.

7.9.1972

Pl/Wl ./

309812/0900

ORIGINAL INSPECTED

224471Q

T.M. Jackson - P.G. Eldridge 18-3 -'*Γ-

Um diesen Effekt auf ein erträgliches Mass zu reduzieren, benutzt man dunkelgetönte Frontscheiben. Dadurch wird zwar das reflektierte Fremdlicht um einen bestimmten Anteil ver-r ,, ringert, gleichzeitig wird aber auch die Röhrenhelligkeit beeinträchtigt, wenn auch nicht so stark. Demnach wird eine Steigerung des Kontrastes mit einer allgemeinen Verminderung der Bildhelligkeit erkauft. Diesen Nachteil kann man durch stärkere Aussteuerung der Röhre kompensieren, allerdings auf Kosten der Lebensdauer der Röhre.

Unter Berücksichtigung dieser Lage ist eine Frontplatte mit einer 50 jt-igen Durchlässigkeit ein vertretbarer Kompromiss.

Eine andere Lösung des Problems besteht darin, dass man einmal den Elektronenstrahldurchmesser grosser als den sichtbaren Teil des Farbpunktes macht und zum zweiten die Zwischenräume mit einem nichtreflektierenden Material füllt.

Mit einer solchen Farbfernsehröhre, bei der z.B. 50 % der Bildschirmfläche durch den bzw. die Elektronenstrahlen angeregt werden und der Rest im wesentlichen nicht reflektierend ist, kann man eine Frontscheibe mit einer 80 5t-igen Durchlässigkeit benutzen und erreicht eine Helligkeitssteigerung von 5*· % und einen um 30 % besseren Kontrast zwischen dem Bild und dem reflektierten Fremdlicht.

Diesen Bildschirm kann man prinzipiell dadurch erreichen, indem man in einer schwarzen Schicht auf der Schirminnenseite ein entsprechendes Lochraster erzeugt.

Die Löcher werden gegenüber den üblichen Farbpunkten (Dots) mit einem gewissen Untermass versehen und die Farbpunkte darübergelegt. Der Durchmesser des oder der Elektronenstrahlen

309812/0900

T.M. Jackson - P.G. Eldridge 48-3 - 9"-

wird in der üblichen Grosse gewählt, aber Landungsfehler haben keinen sichtbaren Einfluss, da die beleuchtete Fläche eines Farbpunktes nur der Lochgrösse entspricht.

Das Problem bei dieser Farbfernsehröhre ist die praktische Herstellung des Lochrasters. Da die .Schattenmaske einer Röhre bereits bei der Herstellung fest zugeordnet wird, kann das obige Lochrasten nur in der Weise erzeugt werden, dass man die öffnungen der Schattenmaske zwischenzeitlich verkleinert.

Dafür sind bereits zwei verschiedene Wege bekannt. Einer dieser Wege besteht darin, dass die Maske zunächst mit kleinen öffnungen hergestellt wird, und dass nach der Fertigstellung des Lochrasters auf dem Bildschirm die öffnungen der Maske durch fitzen aufgeweitet werden. Der andere Weg besteht darin, dass die Maske mif dem Endmass der öffnungen hergestellt wird. Dann werden diese durch einen auf die Maske aufgebrachten metallischen überzug verkleinert. Nach der Fertigstellung des Lochrasters auf dem Bildschirm werden die Lochmaskenöffnungen dadurch wieder aufgeweitet, dass man den aufgebrachten überzug wieder abätzt, ohne dass das eigentliche Maskenmaterial angegriffen»werden darf. Beide Methoden werden dadurch so schwierig, dass die Aufweitung der öffnungen an der fertigen und am Rahmen befestigten Maske vorgenommen werden muss. Ein Risiko stellt auch das Auffangen der Ä'tzlösung zwischen der Maske und dem Rahmen dar, da diese Lösung Verunreinigungen an der fertigen Röhre verursacht. Auch ist diese Methode zeitraubend und aufwendig.

Ein weiterer Nachteil ist, dass durch die Ätzlösungen die bei der Herstellung der Maske entstandene Oxydschicht beseitigt

309 812/0 900

T.M. Jackson - P.G. Eldridge 48-3 -«Τ-

wird. Wenn dann diese Schicht durch eine zusätzliche Wärmebehandlung wieder aufgebracht werden soll, besteht das Risiko, dass die Maske sich verformt und nicht mehr mit dem Farbpunktraster übereinstimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist,ein Verfahren für die Herstellung von Farbfernsehröhren mit Schattenmaske, insbesondere von sogenannten Schwarz-Matrix-Röhren, anzugeben, bei dem die Behandlung der Schattenmaske technologisch günstig ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die öffnungen der Schattenmaske in einem Sprühvorgang unter gleichzeitiger Anwendung eines starken Luftstromes in Sprührichtung durch die Maskenöffnungen hindurch verkleinert werden, und dass in einem weiteren Schritt die öffnungen der Schattenmaske durch Ablösen der aufgesprühten Schicht auf ihre ursprüngliche Grosse aufgeweitet werden.

Im folgenden wird anhand der Beschreibung der Herstellung einer Farbfernsehröhre die Erfindung näher erläutert. Auf die beiliegenden Zeichnungen wird hingewiesen.

In Fig. la und Ib ist ausschnittsweise jeweils eine Maskenöffnung gezeigt, wobei die Schattenmaske mit einem Lackspray bedeckt ist.

In Fig. Ic und Id sind die entsprechenden Ausschnitte dargestellt, wobei die Sprayschicht unter Einwirkung eines starken (Luft)zuges aufgebracht wurde.

Eine übliche Schattenmaske mit den endgültigen Maskenlöchern wird so montiert, dass ein durch ein Gebläse erzeugter Luftstrom höherer Geschwindigkeit durch die Maskenöffnungen strömt. Bei laufendem Gebläse wird die Schattenmaske aus

309812/09 0 0

T*M* Jackson - P.G₄ Eldridge 48*3

einer Sprühdüse mit dem Lack angesprüht, wobei die Sprühdüse sich in etwa 8 Zoll Entfernung von der Maske befindet*

Ein schwarzer Zellulose-Lack, der mit Verdünnung im Verhältnis 2 Volumenteile Lack zu 1 Teil Verdünnung gemischt war, wurde für geeignet befunden, wobei der Lack mit einer Sprühpistole vom Typ Aerograph MPS, die mit einer. Düse Grosse 3 bestückt war, und einem Luftdruck von 60 ρ si (= 60 * 7»031 · 10 "² kp/cm²), aufgesprüht wurde.

Aus der Sprühdüse entstand ein fächerförmiger Sprühstrahl, der sich in vertikaler Richtung ausdehnte; die Sprühpistole war in einer Spannvorrichtung so befestigt, dass sie sich in einem bestimmten Bogen um eine vertikale Achse schwenken Hess.. Mit dieser Einrichtung wurde die Schattenmaske zwölfmal besprüht. Zwischen jedem Übersprühvorgang wurde die Schattenmaske in vertikaler Richtung gedreht, so dass die gesamte Oberfläche gleichmässig bedeckt wurde. Der starke Luftstrom erlaubte es, die Schichten unmittelbar nacheinander aufzutragen, wobei zwei Schichten bereits eine 10 $-ige Reduzierung der Öffnungsgrösse zur Folge hatte. Der gesamte Besehichtungsvorgang liess sich in etwa einer Minute durchführen. Demgegenüber beansprucht der bisher übliche Beschichtungsvorgang ohne die Anwendung eines starken Luftstromes insgesamt etwa eine halbe Stunde. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass der Lackverbrauch für die gesamte Beschichtung auf ein Drittel der Menge gesenkt werden konnte.

Diese Tatsache zusammen mit der stark verkürzten Trockenzeit wird im vorliegenden Fall als Ursache für die grosse Gleich« mässigkeit hinsichtlich des Öffnungsdurchmessers und der Gestalt betrachtet.

'309812/0900 ^%/i

T.M. Jackson - P.G. Eldridge 48-3 ■"&"

Die Fig. la und Ib zeigen die charakteristische Gestalt von öffnungen einer Schattenmaske,die ohne die Anwendung von Druckluft besprüht wurde, während die in Fig. Ic und Id gezeigten öffnungen bei Anwendung von Druckluft während des Sprühens entstanden.

In den Zeichnungen ist die Schattenmaske mit 1 bezeichnet, auf die der Sprühlack 2 in Richtung des Pfeils 3 aufgetragen wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die endgültige Form nicht nur von der Anwendung von Druckluft allein abhängt, sondern auch davon, ob die Maske von der Seite mit den kleinen öffnungen oder von der Seite mit den ausgekehlten öffnungen her besprüht wird.

Es ist klar, dass man die Beschichtung von der Seite her vornimmt, die der Seite mit den ausgekehlten Öffnungen gegenüberliegt.

Nachdem die Schattenmaske in der angegebenen Weise beschichtet wurde, ist sie fertig für den ersten Beschirmungsvorgang. Dieser Vorgang besteht in dem Aufbringen der schwarzen Matrix mit dem für die Farbpunkte oder Dots vorgesehenen Lochraster. Die Matrix wird in ähnlicher Weise hergestellt wie dies bisher bei den Farbpunkten üblich ist. Allerdings enthält die photoempflindliche Mischung Polyvinylalkohol (PVA) und keinen Phosphor. Dann wird die Schattenmaske in der für sie vorgesehenen Stellung befestigt und der Bildschirm durch die Maskenöffnungen hindurch mit UV-Licht belichtet.

Auf dem Bildschirm werden nicht nur Löcher für eine Farbe, sondern für alle drei, d.h. die Belichtung hat für jede Lage der drei Elektronentrahlkanonen zu erfolgen, erzeugt.

3098 1 ?/0f)00

T.M. Jackson- P.G- Eldridge 48-3 - & -

Der Farbtriplett-Raster für die Farbpunkte wird dann in bekannter Weise entwickelt,und die niehtbelichteten Stellen der PVA-Sehicht werden weggewaschen. Daraufhin wird der Schirm mit einer Kolloidgraphit-Farbe beschichtet, um eine entsprechend haftende, schwarze Oberfläche zu erhalten. Die Porösität dieser Farbe erlaubt es, die darunterliegenden, UV-belichteten Bereiche der PVA-Sehicht mit Wasserstoffsuperoxyd auszuwaschen. Dieses Entfernen der PVA-Dots führt zum Aufbrechen der darüberliegenden Kolloidgraphitschicht, wobei aber die anderen Bereiche unbeschädigt·bleiben, die anschließend festgebacken werden.

Die Löcher sind,wie schon vorstehend beschrieben,kleiner als übliche Dots, da sie ja mit einer Maske mit verkleinerten Maskenöffnungen hergestellt wurden. Dann müssen diese Löcher mit den zugehörigen Farbphosphoren gefüllt werden. Allerdings müssen vorher noch die Maskenöffnungen auf ihre ursprüngliche Grosse aufgeweitet werden; dies hat den Zweck, mögliche Landungsfehler bei der Fixierung der Phosphordots zu kompensieren, d.h. dass zumindest die Matrixlöcher mit einem Phosphordot gefüllt sind. Wenn dagegen der Phosphordot grosser gelingt und die schwarze Matrix überlappt, so kann dies ohne weiteres in Kauf genommen werden, da dies für den späteren Betrachter des Fernsehbildes unsichtbar bleibt. Die Aufweitung der Maskenöffnungen wird durch die Ablösung der Lackschicht mittels Aceton erreicht, wobei das Aceton jeweils wiedergewonnen werden kann.

In den nun folgenden Herstellungsschritten werden.die gleichen Massnahmen angewendet,wie dies bei den üblichen Schattenmaskenröhren der Fall ist.

309812/0900

T.M. Jackson - P.G. Eldridge 48-3 - J* -

Es wird also ein Dot-Raster in einem normalen Auswahlprozess unter Benutzung einer photoempfindlichen PVA-Mischung und bei Anwendung von UV-Licht erzeugt, wobei jeweils die nichtbelichteten Zonen weggewaschen werden. Dies geschieht für
jede der drei Farben.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehende, detaillierte Beschreibung nicht als Beschränkung der Erfindung auf dieses Beispiel verstanden wird.

3 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen

309812/0900

Claims

22U710

T.M. Jackson - P.G, Eldridge 48-3

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Parbfernsehrohren mit Schattenmaske, insbesondere von Schwarz-Matrix'-Röhren, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die öffnungen der Schattenmaske (1) in einem Sprühvorgang unter gleichzeitiger Anwendung eines starken Luftstromes in Sprühriehtung (3) durch die Maskenöffnungen hindurch verkleinert werden,und dass in einem weiteren Schritt die öffnungen der Schattenmaske durch Ablösen der aufgesprühten Schicht (2) auf ihre ursprüngliche Grosse aufgeweitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zellulose-Lack auf die Schattenmaske gesprüht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einseitig ausgekehlten öffnungen der Schattenmaske die Beschichtung und Belüftung von der Seite her erfolgt, die derjenigen mit den Auskehlungen gegenüberliegt ,

Leerseite