DE2854573B2 - Verfahren zur Herstellung eines Bildmusters auf einer Fläche eines die Frontplatte eines Bildanzeigeschirms bildenden transparenten Trägers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bildmusters auf einer Fläche eines die Frontplatte eines Bildanzeigeschirms bildenden transparenten Trägers, bei dem in der angegebenen Reihenfolge zwischen einer Lichtquelle und der Frontplatte eine Maske angeordnet wird, die ein dem gewünschten Bildmuster entsprechendes Muster mit strahlungsdurchlässigen Bereichen aufweist, auf der Innenseite der Frontplatte eine photoempfindliche Schicht aufgebracht wird, die von einer außerhalb der Außenfläche der Frontplatte befindlichen Lichtquelle durch die Frontplatte hindurch belichtet wird, und das Bildmuster auf der photoempfindlichen Schicht entwikkelt wird.

Aus der DE-AS 25 26 882 ist ein Verfahren der vorgenannten Art zur Herstellung eines Leuchtschirms mit Punkttripeln bzw. Dreiergruppen von Leuchtstoffelementen in Form von Phosphorabscheidungen bekannt geworden. Dabei wird auf die Innenseite eines transparenten Trägers zunächst eine Filterschicht und auf diese eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht. Sodann werden mittels einer Maske, welche gleich der Schattenmaske einer den Leuchtschirm enthaltenden Farbbildröhre ist und welche zwischen der Innenseite des Trägers und einer Ultraviolett-Lichtquelle angeordnet ist, Bereiche der Filterschicht mit Ultraviolettlicht bestrahlt und dabei für sichtbares Licht durchlässig gemacht. Danach wird die lichtempfindliche Schicht von der Außenseite des Trägers her durch die lichtdurchlässigen Teile der Filterschicht mit sichtbarem Licht bestrahlt Enthält beispielsweise die lichtdurchlässige Schicht einen Leuchtstoff einer der Primärfarben, so kann sie nach ihrer Belichtung derart behandelt werden, daß liur die belichteten Teile stehen bleiben und Punkte einer Farbe der Punkttripel bilden. Die Verfahrensschritte können zur Herstellung der Punkte der beiden weiteren Primärfarben wiederholt werden. Es ist aber auch möglich, mittels der Filterschicht und einer auf

ίο diese aufgebrachten Photoresist-Schicht sowie den vogenannten Belichtungsprozessen eine Löcher aufweisende lichtabsorbierende Matrix herzustellen und in die Löcher dieser Matrix die Phosphore für die Primärfarben einzubetten.

Dabei muß die zur Belichtung mit Ultraviolettlicht verwendete Maske, welche gleich der Schattenmaske der fertigen Farbbildröhre ist, mehrmals am transparenten Träger befestigt werden. Derartige Masken können dadurch relativ leicht zerstört werden, wobei einmal zerstörte Masken gewöhnlich nicht mehr verwendbar sind. Je öfter die Maske montiert und entfernt werden muß, um so größer ist die Wahrscheinlichkeit für eine Zerstörung. Die verschiedenen Maßnahmen, wie beispielsweise erneute Ätzungen, welche zur Realisierung der unterschiedlichen Größen der Maskenöffnungen bei den verschiedenen Schritten zur Herstellung der Röhre erforderlich sind, führen ebenfalls zu einer Zerstörung einer bestimmten Anzahl von Masken, wodurch die Ausbeute verringert wird, und damit die Herstellungskosten erhöht werden. Wird darüber hinaus die Maske bei jeder Bestrahlung nicht erneut genau ausgerichtet, so ergeben sich Fehlpositionierungen der verschiedenen Farbphosphorpunkte in bezug auf die Löcher in der schwarzen Umrandungsschicht oder Fehlpositionierung der Farbphosphorpunkte zueinander.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die genannte Maske nur einmal verwendet wird.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß als nächste Verfahrensschritte nach dem Anordnen der Maske auf der Außenseite der Frontplatte zur Herstellung einer Hilfsmaske eine erste photoempfindliche Schicht aufgebracht wird und daß anschließend die photoempfindliche Schicht auf der Außenseite der Frontplatte durch die Maskenöffnungen und die Frontplatte hindurch belichtet und die belichtete Schicht zur Entwicklung des die Hilfsmaske darstellenden Bildes behandelt wird.

Bei dem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren wird also bei der Herstellung eines Farbanzeigeschirms zunächst eine Hilfsmaske auf der Außenseite des transparenten Trägers erzeugt. Diese Hilfsmaske wird durch Beschichtung der Außenseite des Trägers mit einem lichtempfindlichen Material hergestellt, dessen Löslichkeitseigenschaften durch Belichtung verändert werden. Sodann wird benachbart zur Innenseite des Trägers eine Maske montiert, und die Beschichtung durch die öffnungen der Maske aus einer geeigneten Energiequelle bestrahlt, um in der Beschichtung ein mit der Maske korreliertes latentes Bild zu erzeugen. Die Maske wird sodann entfernt, wonach die bestrahlte Beschichtung zur Entfernung eines Musters von beabstandeten Elementenbereichen entwickelt wird, welche den Maskenöffnungen entsprechen. Danach wird die Beschichtung behandelt, um sie

strahlungsundurchlässig zu machen. Die resultierende mit Öffnungen versehene Beschichtung stellt ein genau definiertes Abbild der Maske dar und dient daher als Hilfsmaske für nachfolgende Bestrahlungsscnritte.

Nach Herstellung der Hilfsmaske auf der Außenseite des Trägers wird auf dessen Innenseite ein im Bedarfsfall mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehener Anzeigeschirm in Form eines Mosaikmusters aus Farbphosphorabscheidungen gebildet Die nachfolgenden Prozeßschritte entsprechen generell ι ο bekannten Verfahrensschritten mit der wesentlichen Ausnahme, daß alle Bestrahlungen von photoempfindlichen Beschichtungen durch den die Hilfsmaske aufweisenden Träger erfolgen. Daraus ergeben sich besser definierte und gleichförmigere Phosphorabscheidüngen (und schwarzumrandete öffnungen). Darüber hinaus sind die Belichtungszeiten sowie die Dicke und die Gleichförmigkeit der lichtempfindlichen Schicht relativ unkritisch. Bedeutungsvoll ist weiterl.in, daß die Möglichkeit der Zerstörung der Maske wesentlich reduziert wird, da sie vor dem endgültigen Zusammenbau der Röhre lediglich einmal auf dem Träger montiert wird.

Das vorstehend definierte Verfahren besitzt eine Anzahl von Vorteilen, von denen einige oben schon erwähnt wurden. Beispielsweise ergibt die Verwendung einer Hilfsmaske bei der Schirmherstellung einer Schattenmasken-Farb-Kathodenstrahlröhre verbesserte Ausbeuten und führt zu einer Reduzierung der Kosten, da die Anzahl der Handhabungen der Schattenmaske reduziert wird. Die Positionierung der Phosphorabscheidungen wird verbessert, da die relative Lage zwischen der Frontplatte und der Bestrahlungsmaske fest bleibt. Darüber hinaus gewährleistet die Bestrahlung der verschiedenen photoempfindlichen Schichten durch Glas, welche bei bekannten Verfahren inpraktikabel ist, besser definierte gleichförmigere Abscheidungen, wobei auch die Schichtgleichförmigkeit relativ unkritisch ist

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 bis 9 der Zeichnung zeigen dabei Teilschnitt- « darstellungen zur Erläuterung verschiedener Verfahrensschritte.

Das Ausführungsbeispiel betrifft die Herstellung eines mit einer schwarzen Umrandung versehenen Schirms einer dreifarbigen Schattenmasken-Kathodenstrahlröhre, in der die Phosphorabscheidungen die Form von kleinen Punkten besitzen. In bekannter Weise besitzt der Kolben einer derartigen Röhre eine als Träger dienende transparente Frontplatte, welche aus Zweckmäßigkeitsgründen der Schirmherstellung anfänglich vom Haupthals der Röhre getrennt ist. Ein Teil einer derartigen Frontplatte 10 ist in F i g. 1 dargestellt.

Das Verfahren zur Herstellung eines Anzeigeschirms auf dem Träger 10 umfaßt als ersten Hauptschritt die Herstellung einer Hilfsmaske, d. h. eines Abbildes einer Maske auf einer Außenseite 11 des Trägers. Dieser Verfahrensschritt läuft in folgender Weise ab. Nach einer chemischen Reinigung des Trägers 10 wird auf die Außenseite 11 eine Schicht 12 aus lichtempfindlichem Material aufgebracht. Diese Schicht wird durch ein Material gebildet, dessen Löslichkeitseigenschaften durch Belichtung änderbar sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schicht 12 durch ein Material gebildet, das ncch einer derartigen Bestrahlung in einem vorgegebenen Lösungsmittel unlöslich ist Ein speziell geeignetes Materia! ist mit Ammoniumdichromat sensitivierter Polyvinylalkohol, welcher nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht wasserunlöslich wird. Aus noch zu erläuternden Gründen soll die Schicht 12 in jedem Fall keine Ingredientien enthalten, welche sich bei normalen Ausheiztemperaturen für die Röhre nicht leicht verflüchtigen. Auf die gesamte Außenseite 11 des Trägers 10 wird also eine Schicht 12 aus sensitiviertem Polyvinylalkohol aufgebracht Nach Trocknung dieser Schicht 12 wird in üblicher Weise im Abstand von einer Innenseite 13 des Trägers 10 eine konventionelle Schattenmaske 14 entfernbar angeordnet Die Anordnung aus Schattenmaske und Träger wird sodann zur Bestrahlung in eine Bestrahlungskammer eingebracht, welche eine geeignete Lichtquelle enthält, die zur Bestrahlung der Innenseite der photoempfindlichen Schicht 12 durch Schattenmaskenöffnungen 15 chemisch wirksame Strahlung auf den Träger 10 strahlt.

Die Bestrahlung dient dazu, in der Schicht 12 durch Bestrahlung der gesamten Schichtfläche mit Ausnahme von den öffnungen 15 zugeordneten unbestrahlten Bildbereichen 12a ein mit der Schattenmaske 14 korreliertes latentes Bild zu erzeugen. Dies kann durch eine einzige Bestrahlung unter Verwendung einer kleinen gerichteten Lichtquelle erfolgen, welche längs einer Achse, die der zentralen Längsachse der Kathodenstrahlröhre entspricht, in einem vorgegebenen optischen Abstand von der photoempfindlichen Schicht angeordnet ist. Eine derartige Lichtquelle ergibt jedoch ein vergrößertes Bild der Schattenmaskenöffnungen. Unbestrahlte Bildbereiche 12a, welche kleiner als die Öffnungen 15 sind, können durch Bestrahlung der Schicht 12 unter Verwendung einer ringförmigen Lichtquelle erhalten werden. Dabei kann ein strahlender Ring, welcher in einem geeigneten Abstand von der Schicht 12 angeordnet ist, durch die Öffnungen der benachbarten Schattenmaske als Muster von sich überlappenden Ringen abgebildet werden, wobei unbestrahlte Bereiche verbleiben, welche kleiner als die Öffnungen sind. Eine derartige Bestrahlung ist graphisch in Fig. 1 dargestellt, wobei die von einer (nichtdargesteliten) ringförmigen Lichtquelle ausgestrahlten Lichtstrahlen sich überlappende ringförmige Bereiche der Schicht 12 bestrahlen, wobei die unbestrahlten Bildbereiche 12a verbleiben.

Nach der Bestrahlung wird die Maske 14 entfernt und die Schicht 12 durch Waschen des Trägers mit Wasser entwickelt. Die unbestrahlten Bildbereiche t2a sind in Wasser löslich und werden daher durch den Waschprozeß entfernt. Die bestrahlten Bereiche der Schicht sind durch die Bestrahlung wasserunlöslich geworden und verbleiben daher an ihren Stellen. Nach dem Trocknen wird die entwickelte Schicht aus Polyvinylalkohol mit einer Formaldehydlösung behandelt, um sie auszuhärten und ihre Abreibfestigkeit zu erhöhen. Der Träger wird sodann (für zwei Stunden bei 80° C) ausgeheizt, um Restfeuchtigkeit zu entfernen und die Schicht 12 weiter auszuhärten. In diesem Zustand ist die Schicht 12 aus Polyvinylalkohol relativ klar. Damit die Schicht als Bestrahlungsmaske wirken kann muß der klare Polyvinylalkohol für chemisch wirksame Strahlung relativ undurchlässig gemacht werden. Zu diesem Zweck wird die Schicht 12 mit einem geeigneten Farbstoff bzw. einem Pigment behandelt. Nach diesem Schritt zur Herstellung der Strahlungsundurchlässigkeit wird der Träger 10 erneut in Wasser gespült und (für 2 h

bei 8O⁰C) getrocknet, um die Bildung einer Hilfsmaske 16 auf der Außenseite 11 abzuschließen. Wie Fig. 2 zeigt, besitzt die Maske 16 relativ strahlungsundurchlässige Bereiche 17, sowie mehrere lichtdurchlässige Öffnungen 18, welche ein zum Muster der öffnungen in der Schattenmaske 14 korreliertes Muster bilden.

Der nächste Schritt des Verfahrens besteht in der Bildung eines schwarzen Randmusters auf der Innenseite 13 des Trägers 10. Aus der Vielzahl von möglichen Verfahren zur Herstellung eines derartigen Musters kommt hier ein Verfahren zur Anwendung, das mit der Aufbringung einer aus mit Dichromat sensitiviertem Polyvinylalkohol bestehenden Schicht 19 auf die Innenseite des Trägers beginnt. Nach Trocknung der Schicht 19 wird der Träger in eine Bestrahlungskammer eingebracht, welche eine kleine gerichtete Lichtquelle enthält, deren Lage mit einer Elektronenkanone in der fertigen Kathodenstrahlröhre korreliert ist. Wie F i g. 3 zeigt, werden Punktbereiche 19a der Polyvinylalkohol-Schicht sodann durch die öffnungen der Hilfsmaske 16 und den Träger 10 belichtet. Nach einer neuerlichen Einstellung der Lichtquelle in eine Stellung, welche mit der Stellung einer zweiten Elektronenkanone korreliert ist, werden Punktbereiche 19£> entsprechend bestrahlt. Eine abschließende Bestrahlung von weiteren Punktbereichen (weiche in den Zeichnungen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind) erfolgt mit der Lichtquelle in einer dritten auf eine Elektronenkanone korrelierten Stellung. Der Träger wird sodann in Wasser gewaschen, um die nicht-bestrahlten Teile der Schicht 19 zu entfernen, wodurch ein Muster aus Polyvinylalkohoi-Punkten auf der Innenseite 13 des Trägers verbleibt, wie dies in Fig.4 dargestellt ist. Gemäß F i g. 5 wird sodann auf die Innenseite des Trägers eine die Polyvinylalkohol-Punkte bedeckende Schicht 20 aus anorganischem, lichtabsorbierendem Material, beispielsweise eine kolloidale Graphitsuspensiou aufgebracht Nach Trocknung der lichtabsorbierenden Graphitschicht wird sodann ein mit dem Polyvinylalkohol reagierendes chemisches Abhebemittel aufgebracht, um die Punkte und die darüberliegenden Teile der Schicht 20 abzuheben. Als Abhebemittel eignet sich eine 30%ige Lösung von mit Schwefelsäure aktiviertem Wasserstoffperoxid. Nach der Behandlung mit der Peroxidlösung wird die mit Graphit beschichtete Fläche des Trägers in Wasser gewaschen, wodurch eine Matrix 21 aus lichtabsorbierendem Material verbleibt, welche Elementenbereiche 13a und 136 auf der Innenseite umgibt, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist

In diesem Zustand des Trägers können nun die verschiedenen Farbphosphorabscheidungen aufgebracht werden, welche für die fertige Schirmstruktur erforderlich ist. Das Verfahren zur Aufbringung der Phosphorabscheidungen entspricht dem Verfahren zur Bildung der Punktbereiche 19a und 196. Gemäß F i g. 7 wird auf die gesamte Innenseite des Trägers eine photoaushärtbare Aufschlämmung von rotem, grünem oder blauem Phosphor als Schicht 22 aufgebracht, wonach durch die Öffnungen 18 in der Hilfsmaske 16 mittels einer kleinen oder »punktförmigen« Quelle für

ίο chemisch wirksame Strahlung, welche an einer mit der Stelle der richtigen Elektronenkanone korrelierten Stelle angeordnet ist, eine Bestrahlung erfolgt. Sodann wird der Träger zur Entfernung der unbestrahlten Teile der Schicht 22 gewaschen, wodurch punktförmige Farbphosphorabscheidungen 22a verbleiben, welche die Bereiche i3a auf der Innenseile des Trägers bedecken. Das Verfahren wird sodann zur Abscheidung von Phosphorpunkten mit einer anderen Farbe in Bereichen 136 auf der Innenseite des Trägers wiederholt, wie dies in F i g. 8 dargestellt ist.

Punkte eines Phosphors mit einer dritten Farbe werden sodann in der gleichen Weise abgeschieden.

Der resultierende mit Schwarzumrandungen versehene Schirm enthält in diesem Zustand eine lichtabsorbierende Matrix 21 mit Phosphorpunkten unterschiedlicher Primärfarben in den öffnungen dieser Matrix. Sodann wird eine dünne Schicht 24 aus Aluminium in konventioneller Weise auf den Schirm aufgebracht, wonach die mit dem Schirm und der Hilfsmaske versehene Träger der üblichen Hochtemperatur-Ausheizung ausgesetzt wird, um organische Komponenten, wie beispielsweise den Polyvinylalkohol in den punktförmigen PhosDhorabscheidungen zu entfernen. Bei dieser Ausheizung wird auch die Hilfsmaske 16 von der Außenseite 12 des Trägers 10 entfernt, wodurch eine Schirmstruktur nach F i g. 9 verbleibt.

Neben der Herstellung eines schwarzumrandeten Punktschirms ist das beschriebene Verfahren auch für andere Typen von Farbanzeigeschirmen, wie beispielsweise Schirme mit nicht matrizierten Punkten oder Schlitzmaskenröhren anwendbar, wobei entsprechende Modifikationen des oben erläuterten Ausführungsbeispiels des Verfahrens möglich sind. Beispielsweise kann eine Hilfsmaske dadurch hergestellt werden, daß eine

-15 dünne Schicht aus einem geeigneten Metall, wie beispielsweise Chrom auf ein Muster von Polyvinylalkohol-Punkten aufgedampft wird, wonach die Punkte und die über diesen liegenden Bereiche der Metallbeschichtung in ähnlicher Weise entfernt werden, wie dies oben

so in Verbindung mit der Herstellung der lichtabsorbierenden Matrix beschrieben wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Bildmusters auf einer Fläche eines die Frontplatte eines Bildanzeigeschirms bildenden, transparenten Trägers mit nachstehenden, in der angegebenen Reihenfolge ausgeführten Verfahrensschritten:

a) zwischen einer Lichtquelle und der Frontplatte wird eine Maske angeordnet, die ein dem gewünschten Bildmuster entsprechendes Muster mit strahlungsdurchlässigen Bereichen aufweist,

b) auf der Außenseite der Frontplatte wird zur Herstellung einer Hilfsmaske eine erste photoempfindliche Schicht aufgebracht,

c) die photoempfindliche Schicht auf der Außenseite der Frontplatte wird durch die Maskenöffnungen und die Frontplatte hindurch belichtet und die belichtete Schicht zur Entwicklung des die Hilfsmaske darstellenden Bildes behandelt,

d) auf der Innenseite der Frontplatte wird eine zweite photoempfindliche Schicht aufgebracht, die von einer außerhalb der Außenfläche der Frontplatte befindlichen Lichtquelle durch die Frontplatte hindurch belichtet wird,

e) das Bildmuster auf der zweiten photoempfindlichen Schicht wird entwickelt,

wobei die Merkmale a, d und e den Oberbegriff und die Merkmale b und c den kennzeichnenden Teil bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmaske (16, 17, 18) nach der Entwicklung des Bildmusters entfernt wird.