DE2617684C2

DE2617684C2 - Verfahren zum Herstellen einer lichtabsorbierenden Matrix auf der Innenfläche einer Frontglasscheibe einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2617684C2
Application number: DE2617684A
Authority: DE
Inventors: Edith Mayaud Lancaster Pa. Nekut
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1986-05-28
Also published as: FR2308950B1; GB1547294A; JPS5758015B2; JPS51132961A; US4049452A; DE2617684A1; BR7602425A; FR2308950A1; IT1059205B; CA1070546A; DE2661041C2

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Film 20 bis 50Gew.-% mindestens eines Diolalkans mit der Molekularformel

HO-CH₂-(CH₂)_m-CH₃-OH

wobei m eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 5 ist, und/oder mindestens eines Diolethers mit der Molekularformel

HO-CH2-(CH₂-O-CH₂)_n-CH2-OH

wobei π eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5 ist, enthält

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film 2,2'-Ethylendioxidiethanol enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film 1,5-Pentandiol enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film 2,2-EthyIentrioxidethanol enthält

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 im Hinblick auf die US-PS 58 310 als bekannt vorausgesetzt wird.

Bei dem aus der obengenannten US-PS 35 58 310 bekannten Verfahren handelt es sich um ein zweistufiges Umkehrdruckverfahren. Auf die Innenfläche der Frontscheibe der Kathodenstrahlröhre wird ein Film aus klarem photoempfindlichen Material auf Wasserbasis, der typischerweise einen dichromatsensibilisierten Polyvinylalkohol enthält, aufgebracht. Auf diesen Film wird ein Lichtmuster projiziert, das die belichteten Bereiche des Films härtet. Die nicht gehärteten Bereiche werden mit Wasser weggelöst und der auf diese Weise entwikkelte Film wird dann mit einer Schicht überzogen, die Teilchen aus nicht absorbierendem Material, wie Graphit, enthält. Schließlich werden die bei der Entwicklung übrig gebliebenen Fümbereiche zusammen mit dem darauf befindlichen Überzug entfernt, so daß auf der Innenseite der Frontplatte an den durch die Entwicklung freigelegten Stellen eine lichtabsorbierende Matrix verbleibt.

Es ist ferner in der DE-PS 24 11 869 ein photochemisches System zur Beschichtung des Leuchtschirms von Farbfernsehröhren vorgeschlagen worden, das als photoempfindliche Substanzen Polyvinylalkohol und ein Salz der Chromsäure sowie einen Zusatz von Polyetheralkohol enthält, die der allgemeinen Formel

HO-CH₂(CH2-O-CH₂)_n-CH2-OH

genügen, wobei η gleich oder größer als 2 ist. Dieses photochemische System enthält schon bei der Beschichtung des Leuchtschirmes einen suspendierten Leuchtstoff und die die Leuchtstoffteilchen enthaltenden belichteten Bereiche der Schicht verbleiben auf der Frontplatte, sie werden also nicht wie bei dem obengenannten Verfahren gemäß der US-PS 35 58 310 entfernt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß sich eine bessere Haftung der verbleibenden Matrix, sowie eine bessere Auflösung der Matrixstruktur und kürzere Belichtungszeiten ergeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst:

Die Innenfläche der Frontglasscheibe einer Kathodenstrahlröhre, wie einer Farbfernsehbildröhre, wird mit einem Film aus photoempfindlichem Polymermaterial überzogen, welcher 20 bis 50 Gew.-°/o mindestens eines Diolalkans mit der Molekularformel

HO-CH₂-(CH₂U-CH₂-OH,

HO-CH₂-(CH₂-O-CH₂Ji₁-CH₂-OH

wobei η eine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5 ist, enthält

Der Film wird dann belichtet und entwickelt, so daß auf der Innenfläche der Frontglasscheibe ein entsprechendes Polymerschichtmuster entsteht Dieses Muster wird dann mit einer Mischung, die Partikel aus lichtabsorbierendem Material enthält überzogen. Das Polymerschichtmuster und die auf diesem befindlichen Teile des die lichtabsorbierenden Partikel enthaltenden Überzuges werden dann entfernt, wie es in der oben erwähnten US-PS 3558 310 beschrieben ist Man erhält auf diese Weise eine lichtabsorbierende Matrix, die auf der Innenseite der Frontglasscheibe sitzt

Durch die oben angegebenen Zusätze läßt sich die Belichtungszeit wesentlich verringern, nämlich auf 35% derjenigen Zeit, wie sie für ähnliche Filme erforderlich ist welche diese Zusätze nicht enthalten. Durch das Vorhandensein des Diolethers oder Diolalkans werden weder Lichtstreuung noch andere optische Effekte verursacht, welche für den Belichtungsschritt unerwünscht sein können. Auch sind die Rezepturen zur Herstellung des Films chemisch stabil und zeichnen sich durch gute Lagerzeit und Gebrauchsdauer aus.

Der Film besteht also im wesentlichen aus mindestens einem Diolether oder Diolalkan und einem Polymermaterial, dessen Löslichkeit in einem Lösungsmittel durch Energiebestrahlung verändert wird.

Die verwendbaren Diolkane haben die Formel

HO-CH₂-(CH₂J_1n-CH₂-OH,
wobei m eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 5 ist Die verwendbaren Diolether haben die Molekularformel

HO-CH₂-(CH₂-O-CH₂J_n-CH₂-OH,

wobei π im Bereich von 1 bis 5 liegt Diese hier als Diole bezeichneten Materialien haben im allgemeinen ein Molekulargewicht von weniger als 500. Diese Diole sind bei Raumtemperatur klare viskose Flüssigkeiten. Beispiele sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt Bevorzugt werden diejenigen mit den laufenden Nummern 2, 3 und 4 der Tabelle. Ein oder mehrere Diole sind in dem Film in Konzentrationen von etwa 20 bis 50 Gew.-% des Polymermaterials enthalten. Eine zu hohe Diolkonzentration führt zu Inkompatibilität mit dem Polymermaterial und ergibt eine Matrix schlechter Auflösung und/oder schlechten Haftvermögens an der Trägerfläche.

Das Polymermaterial, das photosensibilisierende Material und Diolether und/oder Diolalkan werden mit Wasser gemischt; die Mischung wird dann auf die Trägerfläche aufgetragen und getrocknet. Der Film soll glatt, frei von Rissen und Kratzern sein, da man auf diese Weise die schärfsten, saubersten Bildmuster enthält. Zu diesem Zweck wird ein Polymermaterial bevorzugt, das entweder direkt nach dem Aufbringen oder während eines auf das Aufbringen folgenden Erwärmungsschrittes filmbildend ist

Es sei nun ein Beispiel für das vorliegende Verfahren zur Herstellung einer lichtabsorbierenden Matrix auf der Innenfläche der Frontplatte einer Lochmaskenfarbfernsehröhre beschrieben. Zunächst wird die innere Oberfläche der Frontplatte der Röhre in üblicher Weise mit Wasser, Ammoniumbifluorid, Flußsäure, kaustischen Alkalien usw. gewaschen, um Fremdstoffe zu entfernen. Dann wird die Oberfläche mit einem Film aus photoempfindlichem Polymermaterial überzogen, welches einen Anteil von Diolether oder Diolalkan enthält (siehe Nr. 2 der Tabelle). Der Film kann durch Ablagerung eines Quantums einer wäßrigen Lösung etwa gemäß nachstehender Aufstellung auf der Oberfläche der Frontplatte gebildet werden:

Bestandteile Gew.-%

Polyvinylalkohol 2,88

Acrylcopolymer 1,37

Natriumdichromatdihydrat 0,317

2,2' Ethylendioxidethanol (Triethylenglykol) 0,864

Wasser Ausgleich bis 100

Die Frontplatte wird in Rotation versetzt und schräg gehalten, so daß sich die Lösung gleichmäßig über die Oberfläche ausbreitet. Währsnd der zuletzt erwähnten Verfahrensschritte des Rotierens wird eine Infrarotbeheizung vorgenommen, so daß das Wasser in der Lösung verdampft und ein trockener Film auf der Oberfläche sich ausdehnt.

Oberhalb des Films wird eine Lochmaske für die Frontplatte angeordnet, und diese Anordnung wird in einen Belichtungskasten eingebracht, wo der Film auf der Frontplatte durch Projektion von durch die Maske fallenden |; Lichtes belichtet wird. Im hier beschriebenen Beispiel hat die Maske kreisförmige öffnungen mit einem Durch-

|j messer von etwa 0,33 mm und einem Mittenabstand von 0,71 mm im mittleren Maskenbereich. Der Film wird

f|j etwa 1,7 Minuten lang mit einer 1000-Watt-Quarzlampe belichtet, die in einem Abstand von 35,6 cm von der EfJ Lochmaske entfernt ist.

p Während der Belichtung wird Licht von der Lampe durch einen Lichtleiter oder Kollimator geführt und durch

§ die Maske projiziert, so daß Lichtstrahlen durch die öffnungen der Maske hindurchkommen und auf den Film

auftreffen. Die bestrahlten Bereiche des Films härten, & h. sie werden wasserunlöslich. Es tritt eine leichte Vergrößerung der belichteten Flächen Ober die Größe der Strahlen (auf etwa 0,41 mm) und eine stufenweise Härtung an den Zwischenräumen der belichteten Flächen auf. Die Belichtung durch die Maske wird dreimal wiederholt, wobei jedesmal das Licht unter einem etwas anderen Winkel auffällt so daß die Strahlen den Film in Dreiergruppen härten, wie dies üblicherweise bei der Lochmaskenherstellung der Fall ist Bei dem neuen Verfahren wird wesentlich weniger Belichtungszeit benotigt als bei früheren Verfahren, bei welchen kein Diolether oder Diolalkan vorhanden ist Bei einigen Tests hat die Verringerung der Belichtungszeit in der Größenordnung von 25% betragen.

Nach der Belichtung wird die Anordnung aus dem Belichtungsgehäuse herausgenommen und die Maske wird

von der Frontplatte wieder getrennt Der belichtete Oberzug wird mit einem starken Wasserstrahl etwa 30 Sekunden lang behandelt danach wird die Frontplatte mit Wasser gespült und getrocknet An diesem Punkt des Verfahrens trägt die Frontplattenoberfläche eine anhaftende Matrix aus freien Bereichen und aus Punkten gehärteten Polymerfilms, welcher sich auf der Oberfläche befindet Die Matrix wird nun mit einer Mischung aus lichtabsorbierenden Partikeln überzogen. Im vorliegenen Beispiel wird der Überzug erzeugt indem man auf die Matrix eine Aufschlämmung aufbringt die etwa 5 Gew.-% kolloides Graphit in Wasser enthält und diese Aufschlämmung etwa durch Anwendung von Infrarotwärme für etwa 1,5 Minuten trocknet Nach dem Abkühlen

haftet der Überzug gut sowohl an den Polymerpunkten als auch an den freien Oberflächenteilen der Frontplatte.

Als nächstes wird ein die Polymerpunkte auf chemischem Wege entfernendes Agens auf den Überzug

aufgebracht Im hier beschriebenen Beispiel ist das Agens eine wäßrige Lösung mit einem Anteil von etwa 7 Gew.-% Wasserstoffperoxid. Der Überzug kann dieser Lösung durch einen Waschvorgang oder durch Aufsprühen unter Druck ausgesetzt werden. Die Wasserstoffsuperoxidlösung dringt in den Überzug und die Punkte ein und bewirkt daß der gehärtete Polyvinylalkohol der Punkte aufquillt und erweicht Durch nachfolgendes Schwemmen mit Wasser werden die aufgeweichten Punkte zusammen mit den darüber befindlichen Teilen des Überzugs entfernt wobei diejenigen Teile des Überzugs verbleiben, die unmittelbar an der Oberfläche der Frontplatte anhaften. Bei diesem Verfahrensstand trägt die Frontplatte eine schwarze lichtabsorbierende Matrix, in der sich eine Vielzahl kreisförmiger Löcher von etwa 0,41 mm Durchmesser befinden.

Die schwarze lichtabsorbierende Matrix wird nun mit Wasser gespült und etwa 4 Minuten lang unter Infraroteinwirkung getrocknet Dann wird die Frontplatte in üblicher Weise weiterverarbeitet.
Die nachfolgende Tabelle ist eine Zusammenfassung einiger experimenteller Werte zur Bestimmung der Belichtungszeiten, welche zur Herstellung einer zu 70% durchlässigen Matrix unter Verwendung einer zu 25% durchlässigen Maske benötigt wird, und zwar mit bzw. ohne die verschiedenen im Matrixfilm enthaltenen Diolether und Diolalkane. Die Rezeptur ist dieselbe wie im vorbeschriebenen Beispiel mit Ausnahme der in der ersten Spalte angegebenen Diolether und Diolalkane und der Diolgewichtsprozente in der zweiten Spalte. Die in der zweiten Spalte angeführten Gewichtsprozente gelten gegenüber dem enthaltenen Polyvinylalkoholgewicht.

Die dritte und vierte Spalte gibt die Molekulargewichte und Siedepunkte des enthaltenen Diols an. Die tatsächliche Belichtungszeit ist in der fünften Spalte angeführt. Die sechste Spalte gibt den Prozentsatz an, welche die tatsächliche Belichtungszeit von der unter Nr. 1 angegebenen Vergleichsbelichtungszeit (4,3 Minuten) ist.
Bei den Beispielen Nr. 2 bis 5 verringert sich die Belichtungszeit ganz erheblich.

Tabelle

Nr.	Diol	Gew.-o/o	Moleku	Siedepunkt	Belichtungs	% der
		Anteil	lar	"C	zeit	Vergleichs-
			gewicht		(Minuten)	belichtungs
						zeit
1	Kein Zusatz				4,3	100
	(Vergleichsversuch)				(4,1 bis 4,6)
2	l,5Pentandiol	30	104,4	137 bis 138	2,3	53
3	2,2' Ethylendioxydiethanol	30	150	285	2,3	53
4	2,2' Ethylentrioxydiethanol	30	194	314	1,6	37
5	2,2' Ethylentrioxydiethanol	45			1,7	39

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer lichtabsorbierenden Matrix auf der Innenfläche einer Frontglasscheibe einer Kathodenstrahlröhre, bei welchem

a) die Innenfläche mit einem Film aus Polymermaterial Oberzogen wirdj dessen Löslichkeit sich ändert, wenn es Strahlungsenergie ausgesetzt wird,

b) die Strahlungsenergie in Form eines Musters auf den Film projiziert wird, so daß Bereiche größerer und geringerer Löslichkeit entstehen,

ίο c) die Fümbereiche größerer Löslichkeit entfernt werden, so daß dort die Innenfläche der Frontglasscheibe freigelegt wird,

d) die freigelegten Bereiche der Innenfläche und die zurückgebliebenen Filmbereiche mit einer Mischung, die Partikel eines lichtabsorbierenden Materials enthält, überzogen werden und

e) mindestens ein Teil der zurückgebliebenen Filmbereiche zusammen mit der darauf befindlichen Mischung entfernt wird, während die direkt auf der Innenfläche der Frontglasscheibe aufgebrachten Teile der Mischung zurückbleiben,