DE3000039A1

DE3000039A1 - Farbbildroehre mit einem lichtabsorbierende bereiche aufweisenden schirm und verfahren zur bildung dieser bereiche

Info

Publication number: DE3000039A1
Application number: DE19803000039
Authority: DE
Inventors: Albert Maxwell Morrell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1980-07-03
Also published as: IT7927985A0; FR2446010A1; JPS5593632A; IT1126560B

Description

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RCA 73 23^ Ks/Ki

U.S. Serial No: 000,912

Filed: January 2, 1979

EGA Corporation
New York, H₀Y₀, V₀ St₀ v_o A_c

Farbbildröhre

mit einem lichtabsorbierende Bereiche aufweisenden Schirm und Verfahren zur Bildung dieser Bereiche

Die Erfindung bezieht sich auf Farbfernsehbildröhren und betrifft insbesondere eine Röhre mit einer Schlitzmaske und einem Linien= schirm, wobei Teile des Schirms mit einem lichtabsorbierenden Material bedeckt sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Ver= fahren zur Herstellung eines solchen Schirms«

Farbfernsehbildröhren, deren Schirme lichtabsorbierende Materia= lien als schwarze Matrix enthalten, sind seit mehreren Jahren im Handel. Sofern es sich bei diesen bekannten Röhren um Ausführungen mit Schlitzmaske und Linienschirm handelt, sind die lichtabsorbierenden Bereiche der Matrix als vertikale Linien zwischen den Leuchtstofflinien aufgebrachte Eine solche Anordnung ist in der US-Patentschrift 4 070 596 beschriebene

Es gibt zwei allgemein gebräuchliche Typen von Röhren mit Schlitz= maske und Linienschirm. Bei dem einen Typ sind durchgehende Schlitze vorhanden, die sich vom oberen zum unteren Rand der

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Haske erstrecken. Beim zweiten Typ sind die Schlitze kürzere Öffnungen, die in praktisch parallelen Spalten angeordnet sind, wobei die Schlitze innerhalb jeder Spalte durch Querstreben, den sogenannten Stegen der Maske, voneinander getrennt sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf diesen zweiten Röhrentyp.

Zur Herstellung von Schirmen für die meisten Röhren, die Schlitz· masken mit Stegen aufweisen, sind hauptsächlich drei wichtige Verfahren in Gebrauch. Zwei dieser Verfahren führen zu durchgehend über den Schirm laufenden Leuchtstofflinien, während beim dritten Verfahren Leuchtstofflinien gebildet werden, die sich jeweils aus einer Reihe von Linienabschnitten zusammensetzen. Bei einem der ersteren Verfahren wird eine linienförmige, mit den Spalten der Maskenöffnungen ausgerichtete Lichtquelle verwendet, um den Schirm phototechnisch zu belichten. Die linienförmige Lichtquelle hat eine solche Länge, daß das Stegmuster auf dem Schirm nicht reproduziert wird (vgl. US-Patentschrift 4 049 451). Bei dem anderen der ersteren Verfahren wird die linienförmige Lichtquelle simuliert, indem man eine Punktlichtquelle nimmt und diese bewegt. Jedes dieser beiden Verfahren führt zu einem Linienschirm, auf dem alle Linien durch parallele lichtabsorbierende Linien voneinander getrennt sind. Bei der dritten Methode jedoch wird zur Bildung des Schirms eine stationäre Punktlichtquelle verwendet, so daß einzelne Linienabschnitte entstehen. Auf dem mit diesem Verfahren erzeugten Schirm befinden sich nicht nur lichtabsorbierende Bereiche als vertikale Elemente zwischen den Leuchtstofflinien, sondern diese Bereiche sind außerdem noch durch zusätzliche lichtabsorbierende Bereiche miteinander verbunden, die durch den Abschattungseffekt der Maskenstege hinter diesen Stegen entstanden sind. Eine solche Anordnung ist in der US-Patentschrift 4 066 924 gezeigt.

Bei allen den in den vorstehend genannten Patentschriften beschriebenen Ausführungsformen, worin die Schirme eine lichtabsorbierende Matrix enthalten, ist die Struktur von Maske und

Schirm

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so, daß sicli eine sogenannte negative Toleranz in der X~X=Rich~ tung (Horizontalrichtung) ergibt_o Von negativer Toleranz spricht man dann, wenn die Mas kenö ff mangen während des Betriebs der Roh·= re einen Elektronenstrahlfleck definieren₉ der größer oder breiter ist als ein in der lichtabsorbierenden Matrix befindliches Loch, das ein lichtemittierendes Leuchtstoffelement enthält. Eine Matrixstruktur mit positiver Toleranz bedeutet, daß die Maskenöffnung während des Betriebs der Bohre einen Elektronenstrahlfleck definiert, der kleiner oder schmäler ist_s als das Loch in der lichtabsorbierenden Matrix., Eine Röhre, die einen Matrix-Linienschirm mit positiver Toleranz in der X=X= Richtung aufweist, ist in der US-Patentschrift 3 979 630 beschrieben.

Jeder der vorstehend erwähnten Röhrentypen hat seine eigenen Hachteile. So muß z.B. bei Röhren mit Matrixschirm etwas vom Ausgangslicht geopfert werden, um den gewünschten Kontrast zu erhalten. Bei Röhren mit negativer Toleranz bedeckt die lichtabsorbierende Matrix etwa 40 Prozent der Schirmfläche, so daß man eine "Matrixdurchlässigkeit" von nur etwa 60 Prozent hat_o Bei einer Röhre, welche wie die in der US-Patentschrift 3 979 630 beschriebene Bauform eine Matrix-Schirm-Struktur mit positiver Toleranz hat, ist die Matrixdurchlässigkeit wesentlich höher, bei einer Ausführung mit Linienschirm würde als höchster Wert eine Matrixdurchlässigkeit von 88,6 Prozent festgestellt. Andererseits ist im Falle positiver Toleranz aber die Durchlässigkeit der Maske zwangsläufig wesentlich geringer als im Falle negativer Toleranz,so daß hinsichtlich der Lichtausbeute insgesamt wenig Unterschied ist«, Sowohl bei Röhren mit negativer Toleranz als auch bei Röhren mit positiver Toleranz erlaubt es die Verwendung einer lichtabsorbierenden Matrix aber, die Durchlässigkeit des Glases der Röhrenfrontplatte zu erhöhen, womit ein wesentlicher Teil des durch die Matrix verursachten Verlustes an Ausgangslicht wieder ausgeglichen werden kann.

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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Farbbildröhre mit einem Linienschirm und einer Schiitzmaske, irobei die Schlitze in Spalten angeordnet sind und wobei die Schlitze innerhalb jeder Spalte durch Stege der Maske voneinander getrennt sind. Erfindungsgemäß enthält der Schirm lichtabsorbierende Bereiche in Form einzelner Felder, die mit den Maskenstegen ausgerichtet liegen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine axial aufgeschnittene Schattenmasken-Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung;

Figur 2 zeigt von hinten gesehen einen Teil des Schirms und der Maske gemäß der Schnittlinie 2-2 in Figur 1.

Die Figur 1 zeigt eine rechteckige Farbbildröhre 18 mit einem evakuierten gläsernen Kolben 20, der sich aus einer rechteckigen Kappe 22, einem rohrförmigen Hals 24 und einem dazwischenliegenden !Trichter 26 zusammensetzt. Die Kappe 22 besteht aus einer Frontplatte 28 mit einem umfänglichen Flansch oder Seitenwandteil 30, der mittels einer Frittmasse 27 dichtend mit dem Eöhrentrichter 26 verbunden ist. Auf der inneren Oberfläche der Frontplatte 28 ist ein kathodolumineszenter Liniensehirm 32 aufgebracht, der ein dreifarbiges Mosaik von Leuchtstoff linien bildet, die sich im wesentlichen parallel zur vertikalen Achse (T-Y) der Röhre erstrecken. Teile des Schirms 32 sind mit einem lichtabsorbierenden Material bedeckt, und zwar in einer Weise, die weiter unten näher erläutert wird. Innerhalb der Kappe 22 in einem vorbestimmten Abstand zum Schirm 32 sitzt lösbar eine mit vielen Öffnungen versehene farbselektierende Elektrode, die sogenannte Schattenmaske 34. Die Maske 34 enthält eine Vielzahl schlitzförmiger Öffnungen, die so zueinander ausgerichtet sind, daß sie im wesentlichen parallele Spalten bilden. Jede solche Spalte enthält viele

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Schlitze, die durch Stegteile in der Maske vertikal voneinander getrennt sind. Die Stege in "benachbarten Spalten sind vertikal gestaffelt angeordnet, so daß die Öffnungen insgesamt ein Mus= ter ähnlich einer Ziegelsteinmauer bilden_o

Innerhalb des Eöhrenhalses 24 sitzt ein Inline-Elektronenstrahlerzeugungssystem 36 (nur schematisch dargestellt), um drei Elektronenstrahlen 38B, 38E und 38G zu erzeugen und diese Strahlen auf Wegen, die in einer gemeinsamen Ebene liegen, durch die Maske 34· auf den Schirm 32 zu lenken_o

Die Röhre 18 nach Figur 1 ist in Verbindung mit einem äußeren magnetischen Ablenkjoch 40 zu verwenden, das den Hals 24 und den Trichter 26 im Bereich des Übergangs der Teile umgibt„ Durch Anlegen geeigneter Spannungen an das Joch 40 werden die drei Strahlen 38B, 38R und 38G vertikalen und horizontalen Magnetfeldern ausgesetzt, unter deren Einfluß sie horizontal und vertikal in einem rechteckigen Easter über den Schirm 32 tasten_o Zur Vereinfachung ist die sich in Wirklichkeit ergebende Krümmung der Wege der abgelenkten Strahlen in der Ablenkzone in Figur 1 nicht dargestellte Stattdessen sind die Strahlen schematisch mit einer plötzlichen Abknickung in der Ablenkebene P=P gezeichnet.

In Figur 2 ist ein Teil des Schirms 32 dargestellt, und zwar teilweise durch die Maske 34 verdeckte Der Schirm 32 besteht aus abwechselnden j, vorzugsweise aneinanderstoßenden Linien rot-, grün- und blau-emittierender Leuchtstoffelemente 42 bzw_o 44 bzw. 46. Bei der dargestellten besonderen Ausfuhrungsform liegt jede Spalte 48 von Schlitzöffnungen jeweils einer grünen Leuchtstoff linie 44 gegenüber, welche sich in der Mitte einer Dreiergruppe von Linien befindet, die außerdem eine rot- und eine blau-emittierende Leuchtstoff linie enthalte Die Öffnungen 50 in der Maske 34 haben jeweils in der X=X=Eichtung eine Breite, die etwas geringer als die Breite der Leuchtstofflinien ist» Daher sind die Elektronenstrahlen, die durch die Öffnungen 50 dringen

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■und auf die Leuchtstoff linien treffen, schmaler als die Leuchtstofflinien; die Röhre 18 hat also gemäß der obigen Definition eine positive (Poleranz in der horizontalen bzw. X-X-Richtung.

Die öffnungen 50 in jeder Spalte 4-8 sind von benachbarten öffnungen 50 jeweils derselben Spalte durch Querstreben oder Stege 52 der Maske 34- getrennt. Bei bekannten Röhren, die durchgehende Leuchtstoff linien aufweisen, sind wegen des Vorhandenseins dieser Stege Teile jeder Leuchtstofflinie gegenüber den Elektronenstrahlen abgeschirmt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Röhre sind diejenigen Teile des Schirms 32, die durch die Stege 52 der Maske 34· gegenüber den Elektronenstrahlen abgeschirmt werden, mit Flecken oder Feldern eines lichtabsorbierenden Materials wie z.B. Graphit beschichtet. Diese Felder 54-,. die mit den Stegen ausgerichtet sind, stellen die einzigen lichtabsorbierenden Bereiche des Schirms 32 dar. Eine typische Größe für ein jedes solches lichtabsorbierende Feld ist ungefähr 0,2mm (Y-Y-Richtung) mal 1,0mm (X-X-Richtung), und diese Felder machen insgesamt etwa 20 Prozent der Schirmfläche aus. Bei der gerade beschriebenen Ausführungsform ist die Breite der lichtabsorbierenden Bereiche, gemessen in einer Richtung parallel zur Längsausdehnung der Schlitze in der Maske (Y-Y-Richtung), im wesentlichen gleich der in derselben Richtung gemessenen Breite der Stege. Bei anderen Ausführungsformen kann die Breite der lichtabsorbierenden Bereiche größer als die Stegbreite sein (was eine negative Toleranz in der Y-Y-Richtung) oder geringer als die Stegbreite (was eine positive Toleranz in der Y-Y-Richtung bedeutet). Die Länge der lichtabsorbierenden Bereiche (in der X-X-Richtung) ist vorzugsweise gleich der Breite, die drei aufeinanderfolgende Leuchtstoff linien des Schirms einnehmen.

Bei bisher bekannten Verfahren zur Bildung einer lichtabsorbierenden Matrix auf einer Röhrenfrontplatte wird eine Ehotoresistmaterial auf die Frontplatte aufgebracht, und es werden drei getrennte Belichtungen vorgenommen, wobei die Schatten-

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maske der Bohre als Photomatrize -verwendet wird. Jede Belichtung legt diejenigen Stellen fest, wo in einem späteren Prozess Leuchtstoff einer bestimmten Farbe aufgebracht wird» Am Ende befindet sich also auf der irontplatte eine lichtabsorbierende Matrix mit freien (offenen) Stellen, an denjenigen Orten, wo die drei Leuchtstoffe vorzusehen sind«,

Anders als beim bekannten Verfahren, das drei Belichtungen unter Verwendung dreier verschiedener optischer Linsen erfordert, kann der lichtabsorbierende Teil des Schirms im vor·= liegenden lall durch nur eine Photobelichtung unter Verwendung einer einzigen Linse hergestellt werden_o Diese einzige Beiich= tung kann erfolgen, indem man Lichtstrahlen von zwei oder meh= reren getrennten Punkten her einfallen läßt 5 vorzugsweise er= folgt die Belichtung aber unter Verwendung entweder einer linsenförmigen Lichtquelle, die senkrecht zur Längsausdehnung der Schlitzspalten liegt, oder unter Verwandung einer Punkt° lichtquelle, die in einer Richtung senkrecht zur Längsausdehnung der Schlitzspalten bewegt wirdo Die Länge der linienförmig gen Lichtquelle oder die Länge der Bewegung der Punktlicht= quelle sollte genügend groß sein, daß die gesamte zu bildende Schirmfläche mit dem darauf befindlichen Photoresistmaterial belichtet wird, mit Ausnahme der Bereiche hinter den Stegen, die durch die Stege gegenüber den Elektronenstrahlen abgeschirmt werden. Die genannte Länge sollte sich, wenn sie durch einen Maskenschlitz auf die itontplatte projiziert wird, dort in ei= ner Länge abbilden, die gleich der gewünschten Breite dreier aufeinanderfolgender Leuchtstoff linien ist_o Weitere Einzelheiten bezüglich der Bildung des lichtabsorbierenden Teils eines Schirms sind z.B. in den US-Patentschriften 3 558 310 und 3 788 84-6 beschrieben.

IPür die Bildung der lichtabsorbierenden Teile des Schirms kann es außerdem zweckmäßig sein_s die Stege entweder schmaler oder breiter als die Stege in der Y=X= Sichtung auszubilden_o Methoden zum Verkleinern der Größe von öffnungen, so daß die offenen

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Stellen einer lichtabsorbierenden Matrix kleiner als die Öffnungen sind, sind in der vorstehend genannten US-Patentschrift .3 788 846 beschrieben.

Bach der Bildung des lichtabsorbierenden Teils des Schirms werden die kathodolumineszenten Linien gebildet, wofür es verschiedene Wege gibt. Die Linien können z*B. durchlaufend sein und dabei die Rückseite der lichtabsorbierenden Bereiche überlappen, oder sie können unterbrochen sein, so daß sie die lichtabsorbierenden Bereiche nicht überlappen. Durchlaufende Linien erhält man entweder mit Hilfe einer linienförmigen Lichtquelle, die parallel mit der Längsausdehnung der Maskenschlitze ausgerichtet ist, oder mit Hilfe einer Punktlichtquelle oder kurzen linienförmigen Lichtquelle, die parallel zur Längsausdehnung der Schlitze bewegt wird. Unterbrochene Linien erhält man bei Verwendung entweder einer stationären Punktlichtquelle oder einer stationären linienförmigen Lichtquelle, die zu kurz ist, um Lichtstrahlen hinter die Stege treffen zu lassen. Ein Verfahren zur Bildung durchlaufender Linien ist in der oben genannten US-Patentschrift 4 049 451 beschrieben.

Bekannte Bohren mit positiver Toleranz, die keine lichtabsorbierenden Materialien auf dem Schirm enthalten, müssen für die Irontplatte ein Glas relativ geringer Durchlässigkeit haben, um das auf die Irontplatte treffende Umgebungslicht, welches von den Leuchtstoffen zurückreflektiert wird, zu dämpfen. Wegen der Einfügung lichtabsorbierender Materialien am Schirm gemäß der Erfindung kann für die irontplatte ein Glas mit einer Durchlässigkeit von etwa 85 Prozent verwendet werden.

Verbesserte Fertigungstechniken haben es ermöglicht, daß die Toleranzen, die zur Erzielung einer Deckung des Elektronenstrahls mit den Leuchtstoff element en vorhanden sein müssen, geringer gemacht werden können. Durch Verwendung einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, den Vorteil dieser verbesserten Technik voll auszunutzen, indem man das Prinzip

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der positiven Toleranz in der horizontalen oder X-X-Richtung anwendet. Dies ist möglich, weil die licht absorbier enden Bereiche mit den Stegen ausgerichtet sind und bei den meisten Ausführungsformen nur einen sehr kleinen Prozent anteil der Elektronenstrahl en abfangen. Dadurch haben die erfindungsgemäßen lichtabsorbierenden Bereiche einen vernachlässigbaren Einfluß auf den möglichen lichtausgang, der durch erhöhte Herstellungsgenauigkeiten erzielbar ist.

Die Erfindung bringt auch einige Vorteile gegenüber einer mit Linienschirm und Schlitzmaske versehenen Röhre, die lichtabsorbierende Bereiche zwischen den einzelnen Leuchtstofflinien hat. Da die lichtabsorbierenden Bereiche bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Vergleich mit den dünnen Matrixlinien bekannter Röhren relativ groß sind, läßt sich die Größe der lichtabsorbier enden Bereiche während der Schirmbildung leichter kontrollieren, wodurch die Schirmqualität verbessert und gleichzeitig die Ausschußrate vermindert wird« Die sogenannte maskenbedingte Sprenkelung, ein sichtbares unregelmäßiges Master, das durch Ungleichmäßigkeit der Schlitzbreite hervorgerufen werden kann und auf dem Schirm bekannter Matrixröhren erscheint, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht wiedergegeben. Außerdem ist das Aussehen des Schirms, wenn er nicht zum Leuchten angeregt wird, bei einer erfindungsgemäß konstruierten Röhre gleichmäßiger als bei vielen bekannten Matrixröhren. Diese Verbesserung ergibt sich, weil die von der Mitte zum Rand gehende Abstufung, die sich bei manchen bekannten Matrixröhrenschirmen zeigt, durch die Matrix deutlicher sichtbar abgehoben wird, während bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung keine solche sichtbare Abhebung vorhanden ist.

Es ist festzuhalten, daß obwohl die lichtabsorbierenden Bereiche bei der bevorzugten Ausführungsform unanhängig von horizontalen !Toleranzen der Röhre sind, der Lichtausgang gegenüber vertikalen Fehlern empfindlich ist. Wenn z_fflB. die Vertikalaus-

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dehnung eines lichtabsorbierenden Feldes genau gleich der erwarteten Ecojektion eines Steges auf dem Schirm ist, wird jede vertikale Fehldeckung eines Elektronenstrahls dazu führen, daß ein Teil des Strahls auf den lichtabsorbierenden Bereich trifft und dadurch die Lichtausbeute etwas geringer wird. Um solche vertikalen Toleranzen zu kompensieren und die Gleichmäßigkeit aufrechtzuerhalten, ist es vorzuziehen, die vertikale Abmessung der lichtabsorbierenden Felder entweder größer oder kleiner als die Vertikalausdehnung der Stegprojektionen zu machen.

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Claims

i?ATT&KTAN Vl ILTl. DR. DIETER V. BEZOIiB <3j Π Π Γ) Π O Q DIPI,. ING·. PETKi? SCHÜTZ ^ DIPIi. ING. WOtFGANG HEUSLER MARIA-THEBESIA-STRASSE 22 POSTFACH SH OU 08 B-8000 MUJENCHEN 86 TELEFON 089/47 89 06 47 6819 TELEX 522638 ECA 73 234 Ks/Ki TELEGRAMM SOMBEZ U.S. Serial Mos-"000,912 Piledι January 2, 1979 RCA Corporation New York, NoYo9 Vo St0 vo A0 Farbbildröhre mit einem lichtabsorbierende Bereiche aufweisenden Schirm und Verfahren zur Bildung dieser Bereiche Patentansprüche

1. Farbbildröhre mit einem kathodolumineszenten Linienschirm und einer mit schlitzförmigen Öffnungen versehenen Schatten= maske, worin die Schlitze in Spalten angeordnet und durch Stege voneinander getrennt sind, dadurch ge= kennzeichnet , daß der Schirm (32) lichtabsorbierende Bereiche in Form einzelner Felder (54) enthält, die mit den Stegen (52) ausgerichtet liegen„

2. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung der lichtabsorbierenden Bereiche, gemessen in einer zur Längsausdehung der Schlitze (50) senkrechten Richtung (X-X), im wesentlichen gleich der Breite ist, die drei aufeinanderfolgende kathodolumineszente Linien (42, 44, 46) des Schirms in dieser selben Richtung einnehmen_o

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POSTSCHECK MÜNCHEN NR. 6 9148 800 · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ 700 200 40) KTO. 6060 25 73 78

3. Farbbildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabsorbierenden Bereiche (54-) insgesamt ungefähr zwanzig Prozent der Schirmfläche ausmachen.

4. Verfahren zur Bildung lichtabsorbier en der Bereiche auf dem kathodoluminesζente Linien aufweisenden Schirm einer Farbbildröhre, die eine Schattenmaske mit schlitzförmigen Öffnungen enthält, welche in Spalten angeordnet und innerhalb jeder Spalte durch Stege der Maske voneinander getrennt sind, wobei ein photoempfindliches Material auf einer irontplatte der Röhre unter Verwendung der Maske als Photomatrize durch Licht belichtet wird, das von mindestens zwei getrennten Punkten kommt, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Verbindungslinie der Punkte senkrecht zur Längsausdehnung der Schlitze (50) in der Maske (34) verläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden getrennten Punkte durch die Baden einer linienförmigen Lichtquelle definiert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung aus einer Punktlichtquelle erfolgt, die zwischen den getrennten Punkten bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Punkte einen genügenden Abstand voneinander haben, damit Lichtstrahlen, die von den Punkten durch einen Maskenschlitz projiziert werden, das photoempfindliche Material an Orten treffen, deren gegenseitiger Abstand gleich der gewünschten Breite ist, die drei aufeinanderfolgende kathodolumineszente Linien (42, 44, 46) einnehmen.

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