DE2646817C2

DE2646817C2 - Elektrostatisches Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre

Info

Publication number: DE2646817C2
Application number: DE2646817A
Authority: DE
Inventors: Jacob Van Den Berg; Johannes Gerardus Van Lent; Francis Bernardus Eindhoven Strik
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-10-27
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1985-11-07
Also published as: JPS6157648B2; FR2330135B3; JPS5254363A; US4496641A; FR2330135A1; NL7512513A; DE2646817A1; GB1535064A; CA1094381A

Description

Abtasten des Frontglasteiles, mit der Farbauswahlelektrode in der genannten Lage, mittels eines Elektronenstrahls zum Erzeugen eines Ladungsmusters auf der elektronenabsorbierenden Schicht

hinter den öffnungen in der Farbauswahlelektxode vordem Entwickeln und

Bestrahlen der elektronenabsorbierenden Schicht mit ultraviolettem Licht zur Entfernung der verbleibenden Ladung des Ladungsmusters

nach dem En'wickeln des Ladungsmusters.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist also keine Kombination der oben beschriebenen bekannten Verfahren. Eine derartige Kombination, bei der eine gleichmäßig aufgeladene photoleitende Schicht mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden würde, ist überhaupt auch unnötig verwickelt und wäre nur möglich, wenn die photoleitende Schicht positiv aufgeladen wird. Das Verfahren nach der Erfindung benutzt die Ladung, die der abtastende Elektronenstrahl transportiert, auch zum Aufladen der Schicht auf dem Frontglasteif, wobei diese Ladung direkt in Form eines Potentialbildes angebracht

Die elektronenabsorbierende Schicht is: außerdem photoleitend und wird nach dem Entwickeln mit ultraviolettem Licht bestrahlt, um die verbleibende Ladung des Ladungsmusters zu entfernen. Diese Bestrahlung ist zweckmäßigerweise eine kurze gleichmäßige Bestrahlung, wobei die Farbauswahlelektrode nicht mehr vorhanden ist. Die genannte verbleibende Ladung könnte, nämlich ein nächstes anzubringendes Ladungsmuster in erheblichem Maße beeinträchtigen. Die genannte Bestrahlung ermöglicht es aber, das Abtasten des Frontglasteils mit dem Elektronenstrahl und das Entwickeln des Ladungsmusters für das Anbringen eines nächsten Musters elektrisch geladener Teilchen zu wiederholen. Auf diese Weise können nacheinander Muster aus rot, grün bzw. blau aufleuchtenden Leuchtstoffteilchen angebracht werden.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich auch zum Anbringen einer lichtabsorbierenden Schicht mit Öffnungen füi die lumineszierenden Gebiete anwenden. Dann wird das Abtasten des Frontglasteils gleichzeitig oder nacheinander dreimal mit drei Elektronenstrahlen zum Abringen dreier ineinander eingreifender Ladungsmuster durchgeführt, wonach mit einem lichtabsorbierenden Pigment entwickelt wird, das die Gebiete zwischen den Ladungsgebieten bedeckt. Unter ineinander eingreifenden Ladungsmustern sind hier Ladungsmuster zu verstehen, bei denen die Ladungsgebiete jedes der Muster zwischen den Ladungsgebieten der anderen Muster liegen.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es auch möglich, Uie öffnungen in der Farbauswahlelektrode verkleinert oder verschmälert als Ladungsgebiete auf der elektronenabsorbierenden Schicht auszubilden. Dann wird eine Bildröhre mit sog. negativer Toleranz erhalten, in der die Elektronenflecke die Leuchtstoffgebiete überlappen. Dazu wird das Potential der Farbauswahlelektrode während der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl niedriger als das Potential der leitenden Schicht auf dem Frontglasteil gewählt Der genannte Potentialunterschied ergibt nicht nur eine Fokussierung des Elektronenstrahls, sondern auch eine kleine Ablenkung des Strahls in Richtung der Mitte des Frontglasteiles. Dieser Effekt kann mit Hilfe einer axialen Verschiebung der für die Abtastung verwendeten Ablenkspule und eines magnetischen Hilfsfeldes zwischen dem Elektronenstrahlerzeugungsnystem und der Ablenkspule ausgeglichen werden.

Indem der Potentialunterschied zwischen der leitenden Schicht und der Farbauswahlelektrode während* «ier Bestrahlung auf eine Weise geändert wird, die mit der augenblicklichen Lage des Elektronenstrahls während der Abtastung des Frontglasteiles korreliert ist, können die Abmessungen der Ladungsgebiete über den Frontglasteil geändert werden. Dann kann eine Bildröhre erhalten werden, bei der sich die Ladungstoleranz der Elektronenstrahlen auf den Leuchtstoffgebieten über

ίο den Bildschirm ändert und z. B. an den Ecken des Bildschirmes größer ist

Mit Hilfe eines zusätzlichen Magnetfeldes kann außerdem eine Meine Bewegung der abtastenden Bewegung des Elektronenstrahls zur Vergrößerung oder Verbreiterung der Ladungsgebiete auf der elektronenabsorbierenderi Schicht überlagert werden. Indem diese Vergrößerung oder Verbreiterung mit der genannten Verkleinerung oder Verschmälerung mit Hilfe eines Potentialunterschiedes zwischen der leitenden Schicht und der Farbauswahlelektrode kombivVrt wird, kann jede gewünschte Verteilung der Ladungsco'eranz des Elektronenstrahls über den Bildschirm erhalten werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach der Erfindung zeigt

Die dargestellte Vorrichtung enthält ein Metallgehäuse 1, das auf der Oberseite mit einer öffnung 2 versehen ist, auf der ein Frontglasteil 3 einer herzustellenden Farbbildröhre angeordnet werden kann. Ein Verschlußring 4 aus Gummi sorgt für eine vakuumdichte Abdichtung zwischen dem Frontglasteil 3 und dem Gehäuse 1. Das Gehäuse 1 ist weiter mit einem Anschluß 5 versehen, der zum Evakuieren der Vorrichtung mit einer Vakuumpumpe verbunden werden kann. Im Gehäuse 1 sind ein Elektronenstrahlerzeugungssysteni 6, ein Satz von Ablenkspulen 7, die einen vom Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 erzeugten Elektronenstrahl 8 über den Frontglasteil 3 ablenken, und ein zusätzlicher Satz von Ablenkspulen 9 angeordnet Um genügend schnell efc.en genügend niedrigen Druck in der Vorrichtung erreichen zu können, sind die Sätze der Ablenkspulen 7 und 9 mit einem Kunstharz imprägniert
Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 weist eine bekannte Bauart zum Erzeugen dreier Strahlen auf, die auch in Farbbildröhren verwendet wird. Die Elektronenstrahlen können aber einzeln ein- und ausgeschaltet werden, um die Bestrahlung für jedes anzubringende Leuchtstoffmuster einzeln durchführen zu können. Dia Lage des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 gegenüber dem Frontglasteil 3 ist identisch mit der Lage des Elektrünenstrahlerzeugungssystems in der herzustellenden Farbbildröhre gegenüber dem Frontglasteil 3. Ähnliches trifft für den Satz der Ablenkspulen 7 zu. Das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 ist in einem G!ashals 14 montiert, der mit einem inneren leitenden Überzug 15 versehen ist Die äußerste Elektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 ist mittels einer Kontakt ■ feder 16 mit dem leitenden Überzug 15 verbunden. Zwi-

sehen dem leitenden Überzug 15 und der Farbauswahlelektrode 12 befindet sich ein Metallkonus 17 aus Gaze, der mittels einer Kontaktfeder 18 mit der Farbauswahlelektrode 12 verbunden ist. Der Raum zwischen der äußersten Elektrode des Elektronenstrahlerzeugungssystems 6 und der Farbauswahlelektrode 12 ist somit ein Äquipotentialraum.

Ein Verfahren nach der Erfindung wird auf folgende Weise mit der dareestellten Vorrichtung durchgeführt:

Auf einem Frontglasteil 3 wird zunächst eine durchsichtige leitende Schicht 10 und dann eine elektronenabsorbierende Schicht 11 angebracht Die Dicke der Schicht

11 soll etwa gleich oder größer als die mittlere Eindringtiefe der Elektronen des Elektronenstrahls 8 sein. Wei- s ter muß der Sekundäremissionsfaktor kleiner als 1 sein. Unter diesen Bedingungen kann mit dem Elektronenstrahl 8 ein negatives Ladungsmuster auf der Schicht 11 angebracht werden. Die Schicht 10 ist 2 bis 6 · 10~² μπι dick und besteht aus aufgedampftem Metall, wie Magnesium oder Chromnickel. Die Schicht 11 ist 2 bis 10 μπι dick und besteht aus Poly-N-Vinylkarbazol. Die Schicht 11 ist nicht nur elektronenabsorbierend, sondern auch photoleitend, so daß mit Hilfe einer kurzen gleichmäßigen Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ein ggf. nach der Entwicklung verbleibendes Ladungsmuster entfernt werden kann.

Dann wird die Farbauswahlelektrode 12 mit den öffnungen 13 im Frontglasteil 3 montiert und der Frontglasteil 3 auf das Gehäuse 1 gesetzt. Anschließend wird die Vorrichtung bis zu einem Druck von 136 ■ 10~³ Pa evakuiert.

Danach wird mit dem Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 ein Elektronenstrahl mit einer Energie von 6 bis 20 keV erzeugt Die Energie des Elektronenstrahls muß genügend groß sein, um den Einfluß von Störfeldern, z. B. des erdmagnetischen Feldes, vernachlässigbar zu machen. Mit Hilfe des Satzes von Ablenkspulen 7 wird die Farbauswahlelektrode 12 von dem Elektronenstrahl abgetastet und hinter den öffnungen 13 werden dann negativ aufgeladene Gebiete auf der elektronenabsorbierenden Schicht gebildet Die Ladungsgebiete sind nahezu gleich groß wie die öffnungen 13, wenn die leitende Schicht 10 und die Lochmaske 12 dasselbe Potential aufweisen. Der Strom durch die Ablenkspulen 7 soll naturgemäß der Energie des Elektronenstrahls angepaßt werden. Die Form des Magnetfeldes, das von den Ablenkspulen erzeugt wird, soll gleich der Form des Magnetfeldes der Ablenkspulen der arbeitenden Röhre sein. Die Ablenkspulen 7 sind daher mit den Ablenkspulen der arbeitenden Röhre identisch. Indem das Potential der Farbauswahlelektrode 12 einige kV niedriger als das Potential der leitenden Schicht 10 gewählt wird, können Ladungsgebiete erhalten werden, die kleiner oder schmaler als die öffnungen 13 sind. Wenn der Potentialunterschied zwischen der Farbauswahlelektrode

12 und der leitenden Schicht 10 während der Abtastung geändert wird, kann die Verkleinerung oder Verschmäierung der Ladungsgebiete über den Frontglasteil 3 geändert werden. Die Abtastung mit dem Elektronen- strahl 8 kann z. B. gemäß einem Muster paralleler Linien erfolgen, wobei der ganze Frontglasteil 25mal pro Sekunde abgetastet wird. Bei einem Strahlstrom von 0,05 mA erweist es sich als möglich, in 15 Sekunden ein Ladungsmuster genügender Stärke anzubringen.

Dann wird der Druck im Gehäuse 1 wieder auf den atmosphärischen Druck erhöht und der Frontglasteil 3 wird entfernt Nachdem die Farbauswahlelektrode 12 aus dem Frontglasteil 3 entfernt worden isi, wird eine Leuchtstoffsuspension mit positiv geladenen Leucht-Stoffteilchen auf den Frontglasteil 3 aufgespritzt, wobei die positiven Leuchtstoffteilchen nur an den negativen Ladungsgebieten auf der Schicht 11 haften. Dieser Schritt wird als die Entwicklung des Ladungsbildes bezeichnet Ein verbleibender Teil des Ladungsbildes, das nicht völlig von den Leuchtstoffteilchen neutralisiert ist wird dadurch entfernt daß dann die Schicht 11 mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, wodurch die Schicht 11 photoleitend wird.

Das beschriebene Verfahren wird anschließend für einen zweiten Farbleuchtstoff und danach für einen dritten Farbleuchtstoff wiederholt, wobei der zweite und der dritte Strahl, die das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 erzeugen kann, verwendet werden. Suspensionen mit geladenen Leuchtstoffteilchen sind an sich bereits aus der vorgenannten US-PS 34 75 169 bekannt.

Es ist mit einem Verfahren nach der Erfindung auch möglich, eine lichtabsorbierende Schicht auf dem Frontglasteil 3 anzubringen. Eine derartige lichtabsorbierende Schicht vergrößert bekanntlich den Kontrast des wiedergegebenen Bildes. Dazu wird die Schicht 11 nacheinander oder gleichzeitig mit den drei Elektronenstrahlen bestrahlt, die das Elektronenstrahlerzeugungssystem 6 erzeugen kann (somit ohne zwischenzeitliche Entwicklung), wonach mit einer Suspension negativ geladener Teilchen eines lichtabsorbierenden Pigments entwickelt wird. Das lichtabsorbierende Pigment haftet dann nur zwischen den ebenfalls negativen Ladungsgebieten auf der Schicht 11.

Mit Hilfe des zusätzlichen Satzes von Ablenkspulen 9 kann der abtastenden Bewegung der Elektronenstrahlen, die mit dem Satz von Ablenkspulen 7 erhalten wird, eine kleine zusätzliche Bewegung überlagert werden. Auf diese Weise können die Ladungsgebiete in bezug auf die öffnungen 13 vergrößert oder verbreitert werden. Zusammen mit der bereits genannten Verkleinerung oder Verschmälerung der Ladungsgebiete, die mittels eines Potentialunterschiedes zwischen der leitenden Schicht 10 und der Farbauswahkiektrode 12 erhalten werden kann, kann dann an jeder Stelle des Bildschirmes die gewünschte Landungstoleranz der Elektronenstrahlen erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatisches Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre mit einer mit öffnungen versehenen Farbauswahlelektrode, angeordnet in geringer Entfernung vor dem Bildschirm, bei dem ein Ladungsmuster mit elektrisch geladenen Teilchen entwickelt wird, wobei erst eine leitende Schicht auf einem Frontglasteil der Röhre und danach eine elektronenabsorbierende photoleitende Schicht auf der leitenden Schicht angebracht wird, gekennzeichnet durch

das Abtasten des Frontglasteiles, mit der Farbauswahlelektrode in der genannten Lage, mittels eines Elektronenstrahls zum Erzeugen des Ladungsmusters auf der elektronenabsorbierenden Schicht hinter den öffnungen in der Farbay?wahlelektrode

vor dem Entwickeln und

das Bestrahlen der elektronenabsorbierenden Schicht mit ultraviolettem Licht zur Entfernung der verbleibenden Ladung des Ladungsmusters

nach dem Entwickeln des Ladungsmusters.

2. Elektrostatisches Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der Farbauswahlelekuode niedriger als das der leitenden Schicht ist, wodurch .die Laiungsgebiete auf der elektronenabsorbierendfn Schicht kleiner oder schmaler als entsprechende öff ungen in der Farbauswahlelektrode sind.

3. Elektrostatisches Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Potentialunterschied zwischen der leitenden Schicht und der Farbauswahlelektrode auf eine Weise ändert, die mit der Lage des Elektronenstrahls während der Abtastung des Frontglasteiles korreliert ist

4. Elektrostatisches Verfahren nach Anspruch 1,1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines zusätzlichen Magnetfeldes eine kleine Bewegung der abtastenden Bewegung des Elektronenstrahls zur Vergrößerung oder Verbreiterung der Ladungsgebiete auf der elektronenabsorbierenden Schicht überlagert wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatisches Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre mit einer mit öffnungen versehenen Farbauswahlelektrode, angeordnet in geringer Entfernung vor dem Bildschirm, bei dem ein Ladungsmuster mit elektrisch geladenen Teilchen entwickelt wird, wobei erst eine leitende Schicht auf einem Frontglasteil der Röhre und danach eine elektronenabsorbierende photoleitende Schicht auf der leitenden Schicht angebracht wird.

Aus der US-PS 34 75 169 ist ein derartiges Verfahren bekannt. Bei diesem Verfahren wird die photoleitende Schicht gleichmäßig elektrisch aufgeladen und dann über die mit öffnungen versehene Farbauswahlelektrode belichtet. An den belichteten Stellen der photoleitenden Schicht fließt die Ladung dann infolge von Photoleitung ab, während an den unbelichteten Stellen die La dung erhalten bleibt Das auf diese Weise erhaltene elektrostatische Potentialbild wird mit Hilfe einer Suspension von Leuchtstoffteilchen oder Teilchen eines üchtabsorbierenden Pigments in einer apolaren Flüssigkeit entwickelt Durch Zusatz eines oberflächenaktiven Stabilisators erhalten die Teilchen in der Suspension eine positive oder eine negative Ladung. Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, daß sowohl eine positive als auch eine negative Abbildung des Potentialbildes und

ίο somit des Musters von öffnungen in der Farbauswahlelektrode erhalten werden kann. Die geladenen Teilchen aus der Suspension, mit der entwickelt wird, haften nämlich an den Gebietes, in denen nach der Belichtung Ladung verbleibt, wenn ihre Ladung der Ladung der photoleitenden Schicht entgegengesetzt ist Wenn ihre Ladung gleich der Ladung der photoleitenden Schicht ist, haften sie jedoch zwischen den geladenen Gebieten des Potentialbildes. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, eine elektrische Aufla dung der photoleitenden Schicht zu erzielen, die gleich mäßig ist

Aus der US-PS 28 48 295 ist ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre bekannt Bei diesem Verfahren wird auf dem Frontglasteil der Farbbild- röhre eine lichtempfindliche Schicht angebracht, die bereits Leuchtstoffteilrten enthält Diese Schicht ist in unbestrahltem Zustand wasserlöslich, wird aber durch Bestrahlung unlöslich. Diese Schicht wird dann Ober die mit öffnungen versehene Farbauswahlelektrode be strahlt An den bestrahlten Stellen der lichtempfindli chen Schicht wird diese gehärtet und unlöslich, während die unbestrahlten Stellen löslich bleiben. Dann wird durch Spülen mit Wasser entwickelt, wodurch ein Leuchtstoffmuster an den bestrahlten Stellen der licht empfindlichen Schicht erhalten wird. Nach der genann ten US-PS 28 48 295 erfolgt die Bestrahlung nicht mit Licht, sondern mit einem Elektronenstrahl, der die Schicht auf dem Frontglasteil durch die Farbauswahlelektrode hindurch abtastet üieses Verfahren hat den großen Vorteil im Vergleich zur Belichtung mit Licht, daß keine Korrekturlinsen benötigt werden, die die virtuelle Lage der verwendeten Lichtquelle mit der Lage des Ablenkpunktes des Elektronenstrahls in der betriebsfertigen arbeitenden Röhre in Obereinstimmung bringen müßten. Letzteres läßt sich, wenn bisher auch sehr gebräuchlich, tatsächlich nicht mit genügender Genauigkeit verwirklichen. Die Bahn des Elektronenstrahls, mit dem bestrahlt wird, kann aber theoretisch genau gleich und in der Praxis nahezu gleich der Bahn

so der Elektronenstrahlen in der betriebsfertigen arbeitenden Röhre sein. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß beim Entwickeln durch Spülen mit Wasser Leuchtstoffe verlorengehen bzw. mühsam wiedergewonnen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrostatisches Verfahren zur Herstellung einer Farbbildröhre der vorausgesetzten Art dahingehend zu verbessern, daß es bei ihm nicht erforderlich ist, die photoleitende Schicht elektrisch aufzuladen, und daß bei ihm die Ladung direkt in Form eines elektrostatischen Potentialbildes angebracht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst: