DE2421442A1

DE2421442A1 - Multiplex-bildschirmaufbau einer farbbildkathodenstrahlroehre und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2421442A1
Application number: DE2421442A
Authority: DE
Inventors: Charles H Rehkopf; Kenneth Speigel
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1973-05-07
Filing date: 1974-05-03
Publication date: 1974-11-28
Also published as: BE814637A; US3858083A

Description

GTE-Sylvania Inc., U.S.A. 25.4.

GTE-PA 21

PATENTANMELDUNG

Ä2U42

Multiplex-Bildschirmaufbau einer Farbbildkathodenstrahlröhre und Herstellungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau des Plultiplex-Bildschirms einer Farbbildkathodenstrahlröhre mit mehreren Elektronenstrahlen erzeugenden Systemen, wobei von einem ersten, aus lichtundurchlässigem, elektrisch leitenden Material durch fotografische Bearbeitung hergestellten Überzug über ein Lochmaskenteil auf der Innenfläche des Bildschirmteils des Glaskolbens ausgegangen wird und hierüber ein zweiter Überzug zur genau dimensionierten Verkleinerung der einzelnen Löcher des Lochmaskenteils vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des gewünschten Aufbaus.

Bezugnahme auf ähnliche Anmeldungen

Diese Anmeldung enthält in zwei verwandten US-Patentanmeldungen bekannt gemachte, aber nicht beanspruchte Themen, Sie sind gleichzeitig hiermit angemeldet. Diese verwandten Anmeldungen sind: Serial Nummer: 357931, Akte des Anwalts:

409848/0777

ORIGINAL INSPECTED

D-7221; und Serial Number: D-7554.

Anwaltsakte

Hintergrund der Erfindung

bild Diese Erfindung bezieht sich auf eine Farb/kathodenstrahlröhre, und besonders auf die Multiplexschirmstruktur innen auf ihrer Frontplatte.

Kathodenstrahlröhren, die zur Vielfarbenabbildung beim Farbfernsehen u.M. benutzt werden, haben zumeist nach bestimmtem Muster ausgeführte Schirmstrukturen aus vielen Elementen bestehend. Sie enthalten sich wiederholende Gruppierungen gleichartiger Phosphormaterialien, die gewöhnlich in punktähnlichen Flächen von runder, ovaler oder langgezogener Form angeordnet sind.

Eine gewöhnliche Röhrenkonstruktion verwendet eine ■ Lochmaske mit runden, ovalen oder langgezogenen Löchern, die in Abstandbeziehung zum nach bestimmtem Muster ausgeführten Schirm stehen, der in einer Röhre mit NachAblenkung Cpost deflection) in der fertigen Röhre als Elektrode fungiert und gewöhnlich in der zuvor getätigten Ablage der Musterbestandteile des Schirms auf der Innenfläche der gläsernen Platte benutzt wird. Im üblichen Röhrenaufbau mit Schattenmaske wird das aus vielen Elementen bestehende Schirmmuster ebenso gebildet, unter Benutzung einer Lochmaske. In diesen beiden Röhrenarten ist jede Öffnung im Musterteil C pattern member) auf

409848/0777

eine spezifische Gruppierung von Phosphorelementen mit Abstand zueinander bezogen, damit ausgewählte Elektronenstrahlen, die durch die Öffnungen dringen, auf die entsprechenden Musterelemente darunter aufprallen. Normalerweise sind die einzelnen Phosphorelemente der Lochmaske durch relativ kleine Zwischenabstände voneinander getrennt, was die Farbreinheit dadurch verbessert, daß die Möglichkeit der Erregung von danebenliegenden, farbausstrahlenden Phosphorelementen durch einen spezifischen Elektronenstrahl verringert ist.

Es wurde festgestellt, daß der Kontrast bei farbigen Schirmabbildungen dadurch verbessert werden kann, daß der Zwischenraum zwischen den Phosphorelementen mit lichtundurchlässigem, lichtabsorbierendem Material ausgefüllt wird. In erster Linie verbessert das Dazunehmen dieses Füllmaterials den Kontrast, dadurch daß das Licht der Umgebung am Zurückwerfen durch die Aluminiumschicht auf den Schirm an jenen Zwischenflächen gehindert wird, die nicht von Phosphorelementen bedeckt sind. So ist durch die Auflage dieses Materials jedes Phosphorelement von einer im wesentlichen nicht durchscheinenden Umfassung umgeben oder abgegrenzt, die kollektiv ein mit vielen Öffnungen versehenes Muster in Form einer Füllung mit Fenstern enthält, welche eine mit einem Netzwerk zu vergleichende Anzahl von lichtundurchlässigen, untereinander verbundenen Zwisc-henräumen besitzt. Als diese gewebeähnlichen Schirmstrukturen

409 8 48/0777

hergestellt wurden - entweder vor oder nach der Phosphorbeschichtung - erwies es sich als leicht durchführbar, wenn die mit Fenstern versehene, netzartige Füllung vor der Beschichtung mit den vielen entsprechenden Phosphorelementen des Schirms gebildet wurde. Diese gewebeähnlichen Strukturen sind durch verschiedene Vorgänge hergestellt worden, bei denen Fotoablagerungsmethoden grundlegend waren. Ein Beispiel einer Art von gewebebildendem Verfahren zur Abgrenzung von Fenstern in der Schirmstruktur ist in Serial Nr. 41.535 durch R.L.Bergamo und andere bekannt gemacht, am 28.5.70 angemeldet.

Es wurde festgestellt, daß eine weitere Verbesserung durch ein Verhältnis Maske/Bildschirm erzielt werden kann, indem die entsprechenden phosphorbedeckten Fenster der lichtundurchlässigen, netzartigen Füllung im bearbeiteten Hultiplexschirm im wesentlichen gleich sind oder um ein geringes kleiner als die Öffnungen in den entsprechenden Lochmasken. Dieses Verhältnis Öffnung zu Fenster wird in der Technik allgemein als "fensterbegrenzter" Schirm bezeichnet. Bei diesem Schirmkonstruktionstyp, wenn ein Elektronenstrahl auf einen Phospharpunkt auftrifft, d.h. durch eine Öffnung in der Lochmaske "dimensioniert" wird, füllt die erregte. Phosphorfläche die dazugehörige Fensterfläche mit einem leuchtenden Farbton völlig aus.

Verschiedene Methoden wurden angewandt, um eine mit

9848/0777

bestimmtem Muster versehene Multiplex Farbbildstruktur mit Fensterbegrenzung zu erreichen, in der die Fensteröffnungen in der lichtundurchlässigen Zwischenfüllung kleiner bemessen sind als die räumlich dazugehörigen Öffnungen in der Lochmaske, die anschließend in der bearbeiteten, betriebsfähigen Röhre benutzt werden können.

Durch ein Schirmherstellverfahren, in dem die Lochgröße in der bereits vorhandenen Lochmaske nicht verändert wird, wird ein Muster von klaren, polymerisierten Polyvinylalkohol-Punkten auf der Innenfläche der Platte an den Stellen befreit, die danach Fenster in der lichtundurchlässigen netzartigen Füllung sein sollen durch Fotobelichtung durch die entsprechende Lochmaske. Nach dem Entwickeln werden die daraus entstehenden, inselähnlichen, polymerisierten Punkte nach der Erosionsmethode verkleinert, indem das Punktmuster mit einem chemischen Abbaumittel sorgfältig behandelt wird. Dieses Verfahren erfordert genaue Bemessung der Zeitdauer und Überwachung, wonach die Platte abgespült wird. Als nächstes wird ein lichtundurchlässiges Material, wie z.B. ein Graphitbelag, aufgetragen, um das Muster der verkleinerten, klaren Punkte und die danebenliegenden nackten Glasflächen dazwischen vollständig zu bedecken. Dann wird ein Dxydiermittel aufgetragen, um das Muster der aufgetragenen Punkte vollständig abzubauen, dadurch löst man die überstehende, lichtundurchlässige Beschichtung, worauf das so gelöste Material durch eine nachfolgende Wasserentwickl'ungsstufe entfernt wird. So wird eine opake Zwischenfüllung gebildet, die viele, als nackte Glasflächen bezeichnete Fenster hat, die

-B-

40 9848/0777

242U42

kleinere Abmessungen besitzen als die entsprechenden Öffnungen im Musterteil. Die Phosphormusterelemente werden dann· auf diesen Fensterflächen mit Hilfe von Fotobelichtung durch die eingangs dimensionierten Öffnungen i.d. Lochmaske durch eines der in der Technik bekannten Verfahren angeordnet. Wenn das oben beschriebene Punkterosionsverfahren auch eine annehmbare Herstellmethode ist, so macht es doch zusätzliche Bearbeitungsstufen erforderlich, benötigt eine strenge Überwachung und bewirkt ein gewöhnliches Ätzresultat über das gesamte Punktmuster hinweg. Keine Auswahlbehandlung abgetrennter Teile des Musteis ist vorgesehen, um eine stufenweise Bemessung der endgültigen Fensterflächen zu ermöglichen.

In einem anderen Verfahren wird das Maskenteil nach den zuerst mit Punkten versehenen Fenstern behandelt, und die darüber liegenden Phosphorelemente werden durch eine gesonderte Reihe von Fotobelichtungen durch die eingangs mit Löchern versehene Maske gebildet. Dieses Verfahren bringt es mit sich, daß die Maske einer chemischen Ätzlösung ausgesetzt wird, wodurch der Umfang der Maskenöffnungen vergrößert wird. Dadurch wird eine dimensionale Veränderliche zwischen den Öffnungen mit

der Endgröße und den geformten Fenstern in der lichtundurchlässigen Zwischenfüllung bewirkt. Wenn dies auch ein Herstellverfahren ist, so erfordert das Ätzen der Öffnungen doch zusätzliche, streng kontrollierte Bearbeitungsstufen. Außerdem wurden als Ergebnis dieses Ätzverfahrens bei Öffnungen metallurgische Unbeständigkeiten des Maskenmaterials festgestellt - wie z.B. aus-

409848/0777

— "7 ^.

242H42

gefranste Öffnungsperipherien, ein Schwächerwerden des Maskenmaterials selbst und Zerstörung des erwünschten dunklen Oxydbelags auf der Naskenoberfläche. In Bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Röhrenherstellung ist ferner das Ätzen der Maskenöffnungen ein von Natur aus kostspieliges Verfahren, da es eine darauffolgende .Wiederbenutzung von Masken, die gewöhnlich aus den Endstufen des Röhrenherstellbetriebs wiederverwertbar sein könnten, von vornherein ausschließt.

Aufgaben der Erfindung und Überblick

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden, indem eine mit Öffnungen versehene Füllung im Schirmaufbau geschaffen wird, die Fensterbezirke besitzt, welche etwas kleiner sind als die Öffnungen in der entsprechenden Lochmaske ohne die anfänglich gebildeten Löcher in der Lochmaske zu beeinträchtigen. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung der mit Öffnungen versehenen, netzartigen Füllung der Schirmstruktur, mit Fensterbezirken, die kleiner sind als die entsprechenden Öffnungen im räumlich dazugehörigen Musterteil.

Die genannten Aufgaben werden für den Gattungsbegriff erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Die weitere Ausgestaltung sowie Einzelheiten des Verfahrens zur Herstellung des Bildschirmaufbaus nach der Erfindung sind den Kennzeichen der Unteransprüche zu

409848/0777

entnehmen.

Die genannten Aufgaben werden in einer Ausführung

der Erfindung durch die Schaffung eines Multiplex-Is i Id
schirmaufbaus einer Farb/kathodenstrahlröhre gelöst, die räumlich einer Lochmaske zugeordnet ist und eine erste mit Öffnungen versehene,netzartige Füllung von lichtundurchlässigem, elektrisch leitendem Material enthalt, das durch fotografische Bearbeitung auf der Innenfläche der Röhrenfrontplatte geformt wird. Eine zweite mit Öffnungen versehene Füllung eines im wesentlichen lichtundurchlässigen Materials überlagert elektrophoretisch die erste Füllung, so daß eine Doppelschichtstruktur geschaffen wird, deren Öffnungen aufeinander ausgerichtet sind. Die elektrophoretische Ablagerung der zweiten, netzartigen Füllung bewirkt eine enge, mattenähnliche Umfassung innerhalb der sich abzeichnenden Peripherie jeder Öffnung der ersten Füllung, wodurch eine zweite kleinere Füllungsöffnung oder Fenster erzeugt wird. Die abgrenzende Umfassung ist im wesentlichen perimetrisch angrenzend an die Glasoberfläche des Bildschirms im Öffnungsbezirk der ersten, netzartigen Füllung. Die mit Fenstern versehene, so gebildete Struktur schafft Fensterbezirke, die kleiner sind als die Öffnungen in der räumlich dazugehörigen Lochmaske. Der gemusterte Schirm, der eine voneinander Abstand haltende Vielzahl von mindestens zwei sich wiederholenden Phosphorelementen enthält, wird auf der zweiten mit Öffnungen versehenen, netzartigen Füllung gebildet, von der ein einzelnes Phosphorelement über jedes der verkleinerten Fenster in der Füllstruktur angeordnet ist.

409848/0777

Die Schirmstruktur wird vervollständigt durch die Aufbringung eines metallischen, reflektierenden Films über die mit Abstand verteilten Phosphorelemente des Schirmmusters.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist die Abbildung einer Farbbildkathodenstrahlröhre in einer betriebsfähigen Umgebung und teilweise im Schnitt. Sie zeigt die Beziehung -der Lochmaske zur zugeordneten Multip'lexschirmstruktur, wie sie auf der Glasplatte der Röhre angeordnet ist.

Figur 2 und 3 sind vergrößerte Schnitte von Fragmenten der Schirmstruktur und zeigen Stufen der Bildherstellung.

Figur 4 ist eine Schnittzeichnung und zeigt eine Möglichkeit zur Anordnung der zweiten Füllung auf dar Platte.

Figur 5 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 5-5 von Figur 4 und zeigt weitere Einzelheiten der Beschichtungsmöglichkeit.

Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung anhand der oben erwähnten Zeichnungen beschrieben.

- 10 -

409848/0777

242U42

Was die Zeichnungen betrifft, so stellt Figur 1

bild einen Schattenmaskentyp einer Farbfkathodenstrahlröhre 11 in einer betriebsfertigen Umgebung dar, die grafisch mit 12 bezeichnet wird. Die umfassende Hülle 13 enthält einen gläsernen Bildschirm 15, der entlang der Siegelkante 16 mit dem Trichterteil 17 der Umhüllung verbunden ist. In der Platte liegt ein Musterteil oder Maske 19, die ein gewölbtes, mit vielen Löchern versehenes Metallteil 21 enthält, das an einen umfangenden Verstärk^un§?%hmen 23 gefügt ist. Auf der Innenfläche des Bildschirms 15 ist eine gemusterte Multiplexschirmstruktur 25 angeordnet, die mit sich wiederholenden Gruppierungen von zwei oder mehr elementaren kathodenlumineszenten Flächen aus verschiedenem Phosphormaterial 27 und 29 bedeckt ist, das auf die einzeln gebildeten Fensterflächen 31' des geschichteten, lichtundurchlässigen Zwischen-füllteils 33 des Schirmaufbaus 25 gelegt ist, wie unten noch zu beschreiben sein wird. Ein reflektierender Aluminiumfilm 35 bedeckt die Rückseite des Schirmaufbaus und erstreckt sich in Richtung auf den peripheren Seitenwandbezirk der Platte. Im Abstand nach hinten vom Schirmaufbau 25 ist die Lochmaske aus Metall 21, in der eine repräsentative Öffnung 37 größer bemessen ist als die entsprechende Fensterfläche 31'. Ein als Beispiel genommener Elektronenstrahl 39, der aus einer nicht gezeigten Quelle innerhalb der Röhre kommt, wird zum Masken/Schirm-Aufbau 41 gelenkt. Beim Auftreffen auf die mit Öffnungen versehene Lochmaske 21 geht der Teil des Strahls, der in seiner Größe durch die Öffnung 37 bestimmt wird, dort hindurch, prallt auf die darunter liegende entsprechende Phosphorfläche 27 und erregt die gesamte entsprechende Phosphorfläche bis zum Leucht-

- 11 -

409848/0777

zustand. Da jede der erregten Phosphorflachen [besser:Phosphorpunkte} in dieser von "Fenstern begrenzten" Schirmstruktur so groß oder vorzugsweise großer als ihre dazugehörigen Fenster 31' ist, ist die gesamte Fläche jedes Fensters einschließlich des sichtbaren Schirmmusters voll leuchtend. Das sich daraus ergebende Bild in einer betriebsfähigen Röhre ist vom Zuschauer 43 deutlich zu erkennen.

Wird von der Multiplexschirmstruktur 25 ausführlicher gesprochen, so bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die mit Löchern versehene-, lichtundurchlässige Füllung 33 der Einheit, die in diesem Beispiel doppelschichtig ist, und auf das Verfahren ihrer Herstellung.

Die mit Öffnungen versehene Grund- oder erste Füllung 47, wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, wird in mehreren Stufen auf der Innenfläche des gläsernen Bildschirms 15 aufgetragen. Z.B. wird eine dünne, einheitliche Schicht einer im wesentlichen klaren PoIyvinylalkohollösung (PVA), die mit einem Chromsäuresalz, wie Kalium, Doppelammonium oder Bichromat, lichtempfindlich gemacht wurde, durch bekannte Methoden auf der Innenfläche der Platte aufgetragen. Die Lochmaske 19 wird dann in der Platte angebracht und die PVA-Schicht durch Ausstrahlung von Lichtquanten (actinic radiation) aus bestimmten Quellen durch die vielen Öffnungen in der Maske den fotopolymerisierten, einzelnen Teilen der Plattenschicht ausgesetzt, und zwar an den Stellen, die anschließend daran von den Phosphorelementen der Schirmmaske besetzt werden. Beim Entfernen der Lochmaske von der Platte wird die belichtete Schicht

- 12 -

409848/0777

durch Abspulen mit Wasser zur Entfernung der nicht ausgesetzten PVA entwickelt, wodurch ein Füllmuster von im wesentlichen unbedeckten Glas geschaffen wird, das die Zwischenräume zwischen den klaren polymerisierten Musterelementen abgrenzt. Diese polymerisierten, punktähnlichen Elemente werden darauf Fensterflächen in der lichtundurchlässigen Zwischenfüllung der danach gebildeten Farbschirmstruktur, wie es in dem oben erwähnten, die Füllung formenden Verfahren gezeigt wird, das in der US-Patentanmeldung, Seriel Nr. 41.535 durch R.L. Bergamo u.nd andere bekannt gemacht wurde.

Die mit Muster versehene Platte wird dann mit einer einheitlichen Schicht von lichtundurchlässigem, elektrisch leitendem Material überzogen, z.B. einer Kohlenstoff enthaltenden Substanz, wie eine Kolloidauf schlämmung von Graphit, die nach dem Trocknen mit einem Abbaumittel, wie Wasserstoffsuperoxyd, behandelt wird. Diese Behandlung bewirkt Schäumen und Abbau der Musterelemente der beschichteten Platte aus lichtpolymerisiertem Material und lockert den dazugehörigen, darauf befindlichen Graphit. Das Abbaumaterial und die gelockerte Graphitschicht werden daraufhin durch Wasserstrahl entfernt. So entsteht die erste, mit Öffnungen versehene Füllung 47, die beides ist: lichtundurchlässig und elektrisch leitend. Wie in Figur gezeigt wird, stehen die Öffnungen 31 in der ersten Füllung, die die Grundfensterflächen in der Schirmstruktur darstellt, in Bezug zu den Öffnungen 37 in der räumlich zugeordneten Lochmaske 21.

- 13 -

409848/0777

3ede der Maskenöffnungen 37 gehört mindestens zu zwei Grundfensterflachen 31 in der ersten Füllung 47 während der lichtelektrischen Herstellung des Schirms und des darauffolgenden Röhrenbetriebes, da die entsprechenden, verwendeten Energien aus auf bestimmte Weise versetzt und räumlich angeordneten Quellen, wie z.B. bei "A" und "B" in Figur 2 angedeutet, ausgestrahlt werden. Der fensterbegrenzende, Licht absorbierende, die Zwischenräume ausfüllende Teil der ersten Füllung 47 ist das entsprechende Gegenstück zum festen, Zwischenräume ausfüllenden" Teil 51 des mit Öffnungen versehenen Teils 21 der Metallochmaske 19. Da die Maskenöffnungen 37 dazu verwendet werden, die Grundfensterflachen 31 der ersten Füllung 47 zu bilden, besteht eine Beziehung zwischen der Maskenöffnungsbemessung "d" und der Grundfensterbemessung "e", wie in Figur 2 angedeutet.

Die Erfindung hat den Zweck, eine "fensterbegrenzte" Schirmstruktur auf schnellem Wege zu erreichen, in der die Fenster im Multiplexschirm kleiner sind als die Öffnungen in der Lochmaske, ohne diese oder die zuerst gebildeten Öffnungen darin auf irgendeine Weise zu verändern. Wie in Figur 3 gezeigt wird, wird, um die Größe der Fensterflächen 31 der ersten Füllung zu verringern, eine zweite mit Öffnungen versehene Füllung 53 von lichtundurchlässigem Material durch elektrophoretische Mittel über die erste Füllung gelegt, um zu einer Doppelfüllstruktur 55 zu gelangen. In der elektrophoretischen Abscheidung der zweiten Füllung liegt das zweite Belagmaterial, außer daß es auf dem ersten Füllmaterial liegt, an den abgrenzenden Peripherien 59 der ersten Füllöffnungen an. Diese peripherische Haftung schafft eine Ausfüll- oder enge, matten-

- 14 -

409848/0777

artige Umfassung 61 innerhalb des bezeichneten Umfangs jedes der Löcher der ersten Füllung und umreißt genau eine Vielzahl von deutlichen, in der Größe verringerten Fenstern 31' in der Doppelfüllstruktur 55, welche in der Größenordnung von 1,0 bis 4,0 Mils [tausendstel Zoll] kleiner sind als die Öffnungen der ersten Füllung. Der innere Rand 63 jeder Fensterumfassung liegt im wesentlichen an der Glasfläche des Bildschirms an.

Das Licht absorbierende oder opake Material der zweiten Füllung ist völlig vereinbar mit den inneren Teilen der Röhre und kann aus einer Anzahl von Substanzen sein, die elektrophoretisch auftragbar sind. Darum sind die hier aufgeführten Beispiele nicht als ausschließlich anzusehen. Eine geeignete, im wesentlichen lichtundurchlassige Substanz kann eine dunkelfarbige sein, wie z.B. graues Eisenoxyd, Plangandioxyd und Kohlenschwärze, die Graphit einschließt, Russ und andere Kohlepartikelchen. Dieses Material der zweiten Füllung liefert ein optisch dunkelopakes Ausfüllteil, das sich peripherisch in den Öffnungen der ersten Füllung fortsetzt.

Die zweite Füllung kann auch aus einem geeigneten [verträglichen) im wesentlichen weißlich undurchsichtigen Material bestehen, wie z.B. Zinkoxyd und Aluminiumoxyd von solcher Dicke, daß es die knappe, peripherische, leichte, farbige Ausfüllung herbeiführt, um das "fensterbegrenzte" Merkmal der Schirmstruktur zu erreichen. Wenn ein leichtes, farbiges Ausfüllmaterial Verwendung findet, so hat das zusätzlich den Vorteil des Reflektionsvermögens innerhalb jedes Phosphorelementes, das dazu neigt,

- 15 -

409848/0777

242H42

den sichtbaren leuchtenden Strahlungsausgang der durch Elektronen erregbaren Phosphorelemente des mit dem Muster versehenen Schirms, die in der Folge darauf angeordnet werden, zu verbessern.

Nachdem die Doppelschichtfüllung abgeformt ist, in welcher die Abmessungen der endgültigen Öffnungen in ihrer Größe verringert wurden, wird durch einen bekannten Vorgang ein gemusterter Farbraster getrennt angeordnet. Gewöhnlich hat dieser Raster die Form einer mit Abständen angeordneten Vielzahl von mindestens zwei sich wiederholende Phosphorelementeⁿ27 und 29, die so sorgfältig über die zweite, mit Öffnungen versehene Füllung 53 gelegt werden, daß jedes Fenster 3V in der Füllstruktur ein darin und darüber angeordnetes Phosphorelement besitzt. Die Multiplexschirmstruktur 25 wird durch das Anbringen eines dünnen, reflektierenden Netallfilms über die Reihe der entsprechenden, mit Abstand verteilten Phosphorslemente 27 und 29 und die Zwischenflächen 65 der zweiten, dazwischen ausgelegten Füllung vervollständigt.

Das Anbringen der zweiten mit Öffnungen versehenen Füllung über der ersten, mit Öffnungen versehenen, zuvor gebildeten Füllung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre wird durch ein verbessertes elektrophoretisches Beschichtungsverfahren erleichtert. Zur Beschreibung dieses Verfahrens wird auf die Figuren 4 und 5 hingewiesen, in denen eine Ausführung eines elektrophoretischen Beschichtungsgerätes 69 gezeigt wird. Eine Kathodenstrahlröhrenplatte 15 mit einer ersten, mit Öffnungen versehenen, im wesentlichen lichtundurchlässigen, elektrisch leitenden

- 16 -

409848/0777

242U42

Füllung 47, die innen auf ihrer Sichtfläche angeordnet ist, hat ein mit Öffnungen versehenes Elektrodenstück 71, das darin in räumlicher Beziehung zur ersten mit Öffnungen versehenen Füllung liegt. In diesem Beispiel ist die Elektrode ein geformtes, mit Öffnungen versehenes Teil mit einem Isolierrahmen 73, der auf bestimmte Weise durch ein nicht gezeigtes Mittel in der Platte gestützt.wird. Die Funktionsfläche des Elektrodenteils 71 kommt zumindest der Fläche der ersten mit Öffnungen versehenen Füllung 47 gleich, die überzogen werden soll. Die vielen Öffnungen 74 in der Elektrode sind größer als die Festsubstanz, einschließlich der Schwebestoffe des elektrophoretischen Überzugs, um das Durchzirkulieren der Aufschlämmung zu gestatten. Der Platten-Elektroden-Aufbau ist in einer Ecklage gesondert ausgerichtet und in ein elektrophoretisches Bad 75 eingetaucht, das eine feine Verteilung von Feststoffpartikeln in einem Flüssigkeitsbehälter enthält.

Die schwebende Festsubstanz besteht vorzugsweise aus Partikeln von einer Größe unter einem Mikromillimeterj sie haben eine Durchschnittsgröße von etwa 0,10 - 0,20 Mikromillimeter». Die obere Grenze der Partikelgröße sollte im wesentlichen»nicht größer als 5,0 Mikromillimeter betragen. Der Flüssigkeitsbehälter der Aufschlämmung ist meist derart, wie er zum Beschichten von Lochmasken im

bild
Schirmaufbau von Farb/kathodenstrahlröhren verwendet wird, wie in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 310.706 von Kenneth Spiegel bekannt gemacht. Um dabei zu bleiben: der Flüssigkeitsbehälter enthält einen C. -C^-einwertigen Alkohol, wie Methanol und/oder Ethanol, kombiniert mit

- 17 -

409848/0777

einwertigem Cg-Cg-Alkohol, wie Propyl-, Butyl- oder Amylalkohol, oder Mischungen derselben, und Wasser. Eine kleine Menge von Aluminiumnitrat ist mit darin, um die elektrische Leitfähigkeit zu fördern. Eine allgemeine Abstimmung pro Liter elektrophoretischer Abscheidung enthält z.B.:

einwertigen C₁-C₂-AIkOhOl ecm 110-800

zweiwertigen C₃-C₅-AIkOhOl 200.-900

Wasser 10- 80

Schwebestoffe gr 5- 20

Aluminiumnitrat 0.1-0.2

Eine bevorzugte elektrophoretische Abstimmung enthält pro Liter z.B.:

Methanol ecm 310-330

2-Propanol 650-670

Wasser 10-20

Schwebestoffe gr 5- 8

A1 CNG₃J₃. 9H₂O 1,0 bis 0,2

Um das Überzugsverfahren durchzuführen, ist der Lagewinkel der Platte so, daß die Plattenöffnung und die Innenfläche der Platte in einer schrägen Abwärtsrichtung liegen, in gekippter Stellung, um eine Aufwärtsablagerung der elektrophoretischen Schicht auf der leitenden Füllung 47 zu ermöglichen und zu verhindern, daß sich Makroteilchen aus der elektrophoretischen Aufschlämmung nach dem Gesetz der Schwerkraft auf der Fläche der ersten Füllung und der Innenfläche der Platte absetzen.

- 18 -

409848/0777

-1B-

242U42

Die Größe des Plattenkippwinkels wird bestimmt durch die Schnittlinie der Ebene der Abdichtkante der Platte 16, wobei die Ebene "k" senkrecht zur Fläche 77 des elektrophoretischen Bades steht. Deutlichkeitshalber ist in Figur 4 die Ausrichtung des Winkels Q der Platte von Mittelpunkt 79 der Außenwölbung der Plattensichtfläche aus gezeichnet, an der ein Scheitelpunkt errichtet ist durch die Schnittlinie der senkrechten Ebene "k" und der Ebene "m", der als Tangente am Mittelpunkt 79 anliegt und parallel verläuft mit der Ebene der Abdichtkante 16. Der Wert des Winkels 0 wird beeinflußt von der Wölbung der Sichtplatte und der zu beschichtenden Füllfläche. Der Nominalwert des Kippwinkels liegt in einer Größenordnung von 20 bis 35 Grad. Die Plattenabstützung 83 hat z.B. die Form von zwei schrägen, parallelen Reitern 85 und 87, auf denen die Platte 15 und das Elektrodenteil 71 in bestimmter Weise bewegt werden, durch Betätigung der Vorrichtung 81 und der Steuervorrichtung 82, um das Eintauchen und Herausholen in die und aus der elektrophoretischen Aufschlämmung durch das Bewegungsmittel 89 zu bewirken, wobei die Platte durch das Mittel 90 zeitweilig daran befestigt ist. Die Aufschlämmung der Auftrageschicht 75 befindet sich in einem nichtleitenden, flüssigkeitenthaltenden Behälter 91, der tief genug ist, um die Platte und dazugehörige Elektrode in sich aufzunehmen.' Isolierte elektrische Verbindungen 93 und 95 aus einer Gleichstromquelle 97 werden durch den Schalter 99 am Elektrodenteil 71 und der ersten Plattenfüllung 47 befestigt, um den 'elektrophoretischen Niederschlag der zweiten mit Öffnungen versehenen Füllung auf der ersten zu bewirken. Im gezeigten Beispiel ist das Elektroden-

- 19 -

409848/0 777

teil 71 die Anode und die erste mit Öffnungen versehene Füllung 47 die Kathode, so daß eine kataphor/Lsche Ablagerung der Schwebeteilchen auf der ersten Füllung zustande kommt.

Eine Zufuhr der Überzugsaufschlämmung 75 ist im Reservoir 101 enthalten, in dem ein Agitationsmittel die Aufschlämmung aufrechterhält. Ein Ventil 105 reguliert den Fluss der Überzugsaufschlämmung aus dem Reservoir durch die Röhre 107 zum Geräteüberzugsbehälter 91. In diesem befindet sich mindestens ein Agitationsmittel 109, z.B. ein Ultraschall - oder Flüssigkeitsvibrator, der zur Aufrechterhaltung der Aufschlämmung und zur Beschleunigung des Flusses der aufgeschlämmten Partikelchen durch die mit Öffnungen versehene Elektrode 71 betrieben wird. Mindestens ein Ausfluss 111 erhält das Niveau der Aufschlämmung im Behälter aufrecht und fließt ab in ein Sammelreservoir 113. Ein Entlüfter ist so in der Platte ausgerichtet, daß das erwünschte Aufschlämmungsniveau in der oberen peripherischen Region der gekippten Platte beibehalten werden kann.

Eine Ausführung des Verfahrens besteht darin, daß die Platte 15 und die dazugehörige Elektrode 71 in der oben beschriebenen Kipplage in die elektrophoretische Aufschlämmung 75 gleichzeitig eingetaucht werden. Die Aufschlämmung wird nun bewegt durch Betätigung des Agitationsmittels 109- Die Gleichstromquelle 97 wird dann geöffnet, um eine elektrische Spannung von z.B. 80 bis 200 V zuzuführen, damit ein Strom zur Auftragung der Schicht so ausreichend herbeigebracht wird, daß ein elektrophoretischer Niederschlag der Festkörperpartikelchen

- 20 -

409848/0777

auf der ersten mit Öffnungen versehenen, leitenden Füllung-47 abgelagert wird. Bei konstanter Beschichtungsspannung verändert sich die Stromdichte gemäß dem Abstand zwischen den Elektroden. Man stellte fest, daß der Niederschlag der elektrophoretischen Schicht hauptsächlich in der Zone der Aufschlämmung, in der der Anstieg der elektrischen Spannung (Volt/cm) am stärksten ist, vollzogen wird. In der in Figur 4 gezeigten Beschichtungsvorrichtung findet die Ablagerung hauptsächlich im oberen Teil der Aufschlämmung in einer Breite oder einer Zone statt, die 2 bis 3 Zoll tief ist, wo die Abscheidungsspannung am höchsten ist. Darum hält die Wirkzeit der zugeführten elektrischen Spannung Schritt mit dem Vorgang und der gewünschten Beschichtungsdicke. Um z.B. eine Beschichtungsdicke von 1,0 bis 2,0 Mil [tausendstel Zoll) durch eine Gleichspannung von ca. 120 V herbeizuführen, werden die eingetauchte Platte und Elektrode, die in einer anfänglichen stationären Lage sind, für eine Zeitdauer von 20 Minuten elektrischer Wirkung ausgesetzt, um die Beschichtung im oberen Teil der Aufschlämmung herbeizuführen, worauf die elektrische Wirkung fortdauert und das Zurücknehmen der Platte und Elektrode mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 cm/min beginnt, um danach den Rest der ersten Füllung 47 zu beschichten. Die angeordnete Schicht erzeugt den inneren Grenzrand jeder Fensterumfassung 61 der zweiten mit Öffnungen versehenen Füllung 53 und verringert - da sie im wesentlichen an der Glasfläche des Bildschirms anliegt - die Größe der ersten Füllungsöffnungen 31 um z.B. 1,0 bis 4,0 Mil. Wenn es gewünscht wird, kann ein zweiter oder dritter elektrophoretischer Auftrag vorge-

- 21 -

A09848/0777

nommen werden, um einen erforderlichen Beschichtungsaufbau zur weiteren Verringerung der Endabmessungen jeder Fensterfläche zu erreichen. Da die Menge und damit Dicke der Überzugsabscheidung in direktem Bezug zum Abstand zwischen den Elektroden steht, kann eine stufenartige Dimensionierung der endgültigen Fensterflächen in der zweiten Schicht durch eine getrennte Ausbildung des Elektrodenteils erreicht werden. Eine stufenweise Dimensionierung ist auch erreichbar durch das Kombinieren der "Zwischenelektrodenverteilung" mit Veränderungen der Rücknahmezeiten und der zugeführten Spannung.

Nach gleichzeitiger Rücknahme der Platte und Aufbau der Elektrode aus dem elektrophoretischen Bad 75 wird das Elektrodenteil 71 davon entfernt und die Platte mit Wasser abgeschwemmt und gespült. Die netzartige Doppelfüllung wird dann getrocknet als Vorbereitung auf die nachfolgende Rasterschirmbildung durch das Muster der aufzubringenden Phosphorelemente.

In einer anderen Ausführung dieses Beschichtungsverfahrens wird das Elektrodenteil von der Platte entfernt und in der oberen Zone der elektrophoretischen Aufschlämmung fest angebracht. In diesem Beispiel wird die Elektrode, die als ein im wesentlichen flaches,-längliches, durchlöchertes Teil mit einer Breite von 5 bis 7,5 cm ausgebildet ist, an einer Stelle angebracht, wo die gekippte Platte 15 seitlich daran anliegend entfernt werden kann, wobei die Ebene der Abdichtungskante während des Eintauchens und des Herausziehens aus der Beschichtungsauf-

- 22 -

409848/0777

schlämmung dazu parallel liegt. Da die Lage des Elektrodenteils im Bad fest ist und die Platte während der Rücknahmestufe in einer daran anliegenden Ebene durchgezogen wird, muß der unterschiedliche Abstand zwischen dem Elektrodenteil und der ersten mit Öffnungen versehenen,netzart igen Füllung im gewölbten Teil der Platte kompensiert werden. Der Ausgleich für diesen unterschiedlichen Abstand wird durch eine Änderung der Gleichspannung oder durch eine andere Plattenrücknahmegeschwindigkeit oder beides herbeigeführt.

In einer weiteren Ausführung des Beschichtungsverfahrens sind sowohl das Elektrodenteil als auch die gekippte Platte parallel im Verhältnis zueinander getrennt beweglich. Die Platte selbst wird in die Aufschlämmung 75 eingetaucht, und ein getrenntes, im wesentlichen flaches Elektrodenteil mit Öffnungen wird während der Beschichtung nahe dran hindurchbewegt - in einer Ebene, die im wesentlichen zu derjenigen der Plattenabdichtkante 16 parallel liegt. Wie im vorherigen Verfahrensbeispiel werden die Abstandsunterschiede zwischen der Elektrode und der ersten mit Öffnungen versehenen Füllung auf der Bildschirmwölbung der Platte durch Veränderung der Geschwindigkeit der sich bewegenden Elektrode oder durch Veränderung der Gleichspannung ausgeglichen. Nachdem das aktivierte Elektrodenteil auf bestimmte Weise über die Platte bewegt worden ist, was den Beschichtungsschritt vollzieht, wird die Platte entfernt, gespült und getrocknet.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn man eine Schutz-

- 23 -

408848/0777

schicht über die netzartige Doppelfüllung oder -beschichtung auf der Platte aufträgt,ζ.B. die Imprägnierschicht einer bindenden Lösung, um sie vor der zufälligen Abschabung der Füllstruktur während dem darauf folgenden rasterbildenden Schritt zu bewahren. Das geeignete Beispiel einer verträglichen Schutzschicht ist Polyvinylalkohol in einer Methanol-Wasserverbindung. Eine solche Schicht wird durch Eintauchen,Drüberrinnenlassen oder Besprühen aufgetragen und dann beim darauffolgenden Wärmeverfahren des bearbeiteten Schirms vom Multiplexschirm entfernt. Nach dem Trocknen ist die mit der netzartigen Füllung versehene Platte fertig zur Anbringung der entsprechenden Phosphorelemente einschließlich des sich wiederholenden Rastermusters.

So wird eine mit Öffnungen versehene Füllung im Schirmaufbau einer Farbbildkathodenstrahlröhre geschaffen, welche Fensterflächen besitzt, die kleiner sind als die Öffnungen in der entsprechenden Maske, ohne in irgendeiner Weise die zu Beginn gebildeten Öffnungen in der Maske oder das Maskenmaterial an sich zu beeinträchtigen. Es wird auch ein rasch vor sich gehendes Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen, mit Öffnungen versehenen Füllung des Schirmaufbaus geschaffen.

Während die Beschreibung hauptsächlich auf eine

exemplarische Schattenmasken/Schirm-Montage gerichtet ist, ist das Konzept zur Verringerung der Fenstergröße in der Schirmstruktur ebenfalls anwendbar für Röhren, die eine Maske/Schirm-Struktur mit Brennpunkt verwenden.

Es-. wurde gezeigt und beschrieben, was man gegenwärtig als bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung

ein ansehen kann. Fachleuten dürfte es jedoch/leuchten, daß

- 24 -

409848/0777

man mehrere Änderungen vornehmen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

- 25 -

409848/0777

Claims

Patentansprüche:

f "!.^Aufbau des Multiplex-Bildschirms einer Farbbildkathodenstrahlröhre mit mehreren Elektronenstrahlen erzeugenden Systemen, wobei von einem ersten, aus lichtundurchlässigem, elektrisch leitenden Material durch fotografische Bearbeitung hergestellten Überzug über ein Lochmaskenteil auf der Innenfläche des Bildschirmteils des Glaskolbens ausgegangen wird und hierüber ein zweiter Überzug oder eine Füllung zur genau dimensionierten Verkleinerung der einzelnen Löcher des Lochmaskenteils vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm folgendermaßen aufgebaut ist:

A - Ein erster mit Öffnungen versehener Überzug aus im wesentlichen licht undurchlässigem, elektrisch leitenden Material, der an der Innenfläche des Bildschirms anliegt, wobei die Öffnungen in dem Überzug oder der Füllung, die in Beziehung zu den Öffnungen im Rasterteil stehen, Grundfenster für den Schirmaufbau darstellen und mindestens doppelt so viele sind wie diejenigen des Rasterteils;

B - ein zweiter mit Öffnungen versehener Überzug, der aus einem zweiten, im wesentlichen lichtun-' durchlässigen Material gebildet und auf den ersten Überzug gelegt wird, wobei der zweite Überzug Zwischenräume aufweist, die flächenmäßig größer als die des ersten Überzugs sind, um

- 26 -

09848/0777

Öffnungen abzugrenzen, deren Abmessungen kleiner sind als die in dem ersten Überzug/

C - das Überlagern der kleineren Öffnungen des zweiten Überzugs über die größeren Öffnungen des ersten Überzugs bzw. der ersten Füllung liefert eine enge, mattenähnliche Umfassung im sich abzeichnenden Durchmesser jeder der Öffnungen des ersten Überzugs und eine Vielzahl von scharf abgegrenzten verkleinerten Fenstern in der Doppelfüllstruktur schafft, wobei der innere Rand jeder Fensterumfassung im wesentlichen an der Glasfläche des Bildschirms anliegtj

D - einen rasterähnlich gemusterten Farbschirm in Form einer voneinander mit Abstand aufgebrachten Vielzahl von mindestens jeweils zwei sich wiederholenden Phosphorelementen, die auf der ganzen mit Öffnungen versehenen Füllung angeordnet sind, wodurch jedes Fenster in der Füllstruktur ein Phosphorelement über sich hat,- und

E - Überzug eines reflektierenden Metallfilms über den verteilten Phosphorelementen und Zwischenbelichtung der Zwischenräume der zweiten, dazwischen ausgelegten Füllung.

2. Die Multiplexschirmstruktur der Farbbildkathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen lichtundurchlässigen, auf dem Schirm angeordnete erste Füllung im wesentlichen aus einem

- 27 -

409848/0777

elektrisch leitenden Kohlenstoffmaterial besteht.

3. Eine Multiplex-Schirmstruktur einer Farbbildkathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die licfrundurchlässige, überlagerte zweite Füllung aus einem weissen, lichtundurchlässigen, elektrophoretisch aufgetragenen Material besteht, das mit den inneren Bestandteilen der Röhre vereinbar ist, wobei um jedes Fenster in der Doppelfüllung ein peripheres Band aus dem weissen, elektrophoretisch aufgetragenen Material liegt.

4. Eine Multiplexschirmstruktur einer Farbbildkathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige, elektrophoretisch aufgetragene Material rückstrahlende Merkmale aufweist, die die sichtbare Leuchtkraft der später aufgetragenen, durch Elektronen erregten Phosphorelemente steigert.

5. Verfahren zum Aufbau des Multiplex-Bildschirms einer Farbbildkathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte aufweist:

A - Anbringung eines zur Schirmplatte gehörigen "Elektrodenteils in räumlicher Entsprechung zu ihrer Innenfläche und ihrer ersten darauf befindlichen, mit Öffnung versehenen, einen leitenden Überzug bildenden Füllungj

- 28 -

40 98 4 8/0777

B - Einbringen der Platte in einer Halterung in Kippstellung, um die Plattenöffnung und die Platteninnenfläche in schräge Abwärtsrichtung zu bringen;

C - Eintauchen von Platte und Elektrode in ein Elektrotauchbad, derart, daß das Bad die leitende Füllung und das Elektrodenteil berührt, wobei das Bad eine Aufschlämmung von Festkörperteilchen enthält;

D - Ingangbringen der Bewegung des Elektrotauchbades, um die Aufschlämmung einheitlich zu erhalten und ihre Bewegung in Bezug auf die leitende Füllung und die Elektrode zu bewirken,-

E - Zuführung einer elektrischen Spannung zwischen der leitenden Füllung und dem Elektrodenteil, so lange, bis eine elektrophoretische Ablagerung der Festkörperteilchen auf der ersten, mit Öffnungen versehenen, leitenden Füllung zustande kommt, so daß eine Doppelfüllung entsteht, die eine mit Öffnungen versehene eng auf der ersten Füllung liegende zweite Füllung enthält, wobei der Innenrand jeder Fensterumfassung der zweiten Füllung, die an der Glasfläche der Bildplatte anliegt, die Verkleinerung der Öffnungen der ersten Füllung bewirkt;

F - Entfernen der Platte aus dem Elektrotauchbad;

- 29 -

409848/0777

G - Abspülen der Platte; und

H - Trocknen der beschichteten Füllung als Vorbereitung auf das nachfolgende, rasterförmige Auftragen von Phosphorelementen.

B. Verfahren zum elektrophoretischen Anbringen einer zweiten, mit Öffnungen versehenen Füllung auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Imprägnierschicht eines Bindemittels auf die gebildete Doppelfüllung aufgetragen wird, um eine Schutzschicht zu schaffen, die beim darauffolgenden Wärmeverfahren der fertiggestellten Schirmstruktur wieder entfernt wird.·

7. Verfahren zum elektrophoretischen Auftragen einer zweiten, mit Öffnungen versehenen Füllung auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Platte gehörige Elektrode bewegt wird und die elektrophoretisch^ Ablagerung der Festkörperteilchen während der Bewegung der Platte in der Aufschlämmung vor der vollständigen Entfernung der Platte aus dem Bad hervorgerufen wird.

8. Verfahren zum Auftragen einer zweit'en,mit Öffnungen versehenen Füllung auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Platte in so einer Winkelrichtung in die Aufschlämmung getaucht wird, daß die Ablagerung der in der Lösung fein verteilten Festkörperteilchen auf ihrer Innenfläche verhindert wird.

- 30 -

409848/0777

9. Verfahren zum Tauchbadauftragen einer zweiten mit Öffnungen versehenen Füllung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Platte und Elektrodenteil gleichzeitig in die Aufschlämmung getaucht und gleichzeitig wieder daraus entfernt werden·

10. Verfahren zum Tauchbadauftragen einer zweiten mit Öffnungen versehenen Füllung auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gemäß Anspruch 5 und einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphorelemente rasterförmig zu einem Farbmuster auf dem Schirm aufgetragen werden und zwar in Form einer im Abstand zueinander stehenden Vielzahl von mindestens jeweils zwei sich wiederholenden Phosphorelementen, die über die mit Öffnungen versehene Füllung ausgebreitet sind, daß jedes durch die Öffnung gebildete Fenster ein Phosphorelement über sich hat, und daß über den mit Abständen verteilten Phosphorelementen und über den Zwischenflächen des dazwischen aufgebrachten zweiten Überzugs ein metallischer, reflektierender Film aufgebracht wird.

409848/0777

Leerseite