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Verfahren zur Herstellung von Farbauswahlelektroden von Farbbildröhren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Farbauswahlelektroden
von Farbbild (Wiedergabe )röhren mit einem sog. "Schwarzmatrix"-Leuchtschirm.
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Bei der Herstellung der herkömmlichen Farbbildröhren (vgl. US-PS
3 146 368), die so aufgebaut sind, daß der Durchmesser der durch die Schattenmaske
verlaufenden Elektronenstrahlen größer ist als der Durchmesser der Ieuchtpunkte,
müssen die T£cher (Aperturen) der
Schattenmaske erneut geätzt und
auf eine gewünschte Abmessung vergrößert werden, um eine Schattenmaske nach der
Herstellung eines Musters von Leuchtpunkten durch die Maskenöffnungen fertigzustellen.
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Es wurde bereits ein Verfahren zur erneuten Ätzung der Schattenmaske
diskutiert, bei dem die ganze Schattenmaske oder ein Teil der Schattenmaske in eine
Atzlösung eingetaucht wird, ohne daß eine ätzfeste Beschichtung auf ihr vorgesehen
ist. Dieses Verfahren bewirkt jedoch eine unerwünschte Verringerung der Dicke der
Schattenmaske, was die mechanische Stärke der Schattenmaske herabsetzt und damit
diese für eine Deformation aufgrund mechanischer und thermischer Ursachen empfänglich
macht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer Farbauswahlelektrode einer Farbbildröhre mit einem Schwarzmatrix-Leuchtschirm
anzugeben, bei dem die löcher für den Durchgang der Elektronenstrahlen ohne Verringerung
der Dicke der Farbauswahlelektrode ausreichend vergrößert werden, wobei dieses Verfahren
nicht die oben aufgezeigten Nachteile besitzen soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die folgenden Verfahrensschritte:
Aufbringen der mit Ukhern versehenen Metallplatte auf eine Unterlage mit einer Oberfläche
der gleichen Krümmung wie die mit den löchern versehene Metallplatte,
Aufbringen
eines Ätzwiderstandsmittels auf ein Übertragungsmedium, Druckeinwirkung des Übertragungsmediums
auf die mit den Löchern versehene Platte, so daß das Ätzwiderstandsmittel einheitlich
übertragen wird und die Platte mit Ausnahme der Wände der Löcher beschichtet, Trocknen
und Verfestigen der Schicht aus dem Ätzwiderstandsmittel auf der Platte, Ätzen der
mit den löchern versehenen und so mit dem Ätzwiderstandsmittel beschichteten Platte
zur Vergrößerung der löcher, und Entfernen der Schicht aus dem Ätzwiderstandsmittel
von der Platte.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt eines Teiles einer Schattenmaske zur Erläuterung
des Ätzens bei dem bereits diskutierten Verfahren, Fig. 2 einen zur Fig. 1 ähnlichen
Schnitt gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 ein Diagramm eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung, und Fig. 4 und 5 Diagramme von anderen Ausführungsbeispielen der
Erfindung.
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Zunächst wird ein bereits diskutiertes Verfahren zur erneuten Ätzung
einer Schattenmaske näher anhand der Fig. 1 erläutert. Ein ähnliches Verfahren ist
bereits in der JA-OS 819/72 beschrieben.
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In Fig. 1 ist ein Teil einer Schattenmaskenplatte 1 dargestellt,
in der eine Anzahl von löchern ausgebildet sind, wobei die löcher im allgemeinen
kreisförmige Kegelstümpfe bilden. Ein nicht dargestellter Leuchtschirm befindet
sich in einer Lage näher zur Seite A der Schattenmaskenplatte, während die ebenfalls
nicht dargestellten Elektronenstrahlerzeuger auf der anderen Seite B der Platte
vorgesehen sind. Während der Herstellung der Leuchtpunkte auf dem Schirmträger der
Farbbildröhre durch die Löcher 2 der Schattenmaskenplatte werden die Durchmesser
der löcher 2 auf der Seite B bei d gehalten, während sie nach der Herstellung der
Leuchtpunkte auf D vergrößert werden, was für den Durchgang der Elektronenstrahlen
bei einem tatsächlichen Betrieb der Farbbildröhre ausreichend groß ist. Zu diesem
Zweck wird die gesamte Schattenmaskenplatte 1 ohne Aufbringung einer Schicht in
eine Ätzlösung eingetaucht, die bewirkt, daß die Dicke t der Schattenmaskenplatte
1 auf t" verringert wird, wie dies durch Strichlinien dargestellt ist, da alle freiliegenden
Teile der Schattenmaskenplatte einschließlich der Innenwände der löcher 2 und der
Seiten A und B geätzt werden. Wenn andererseits eine XFtzlösung nur auf die Seite
A aufgesprüht wird, dann wird die Seite A in unerwünschter Weise zusätzlich zur
Innenwand des Loches 2 geätzt, wodurch die Plattendicke von t auf t' verringert
wird. In jedem Fall schwächt die Verringerung der Dicke der Maskenplatte die mechanische
Stärke der sich ergebenden Schattenmaske, und deshalb
neigt die
Schattenmaske zu einer Deformation bei den folgenden Verfahrensschritten zur Herstellung
der Farbbildröhre. Ein anderer Nachteil des betrachteten Verfahrens liegt darin,
daß das Ätzen eine Deformation bewirkt, wenn eine mechanische Spannung in der Schattenmaske
vorhanden ist. Da weiterhin drei verschiedene, von drei verschiedenen Elektronenstrahlerzeugern
ausgesandte Elektronenstrahlen auf einen kleinen Teil der Oberfläche der in einer
Farbbildröhre vorgesehenen Schattenmaske gesammelt werden, nimmt die Schattenmaske
1 mit einer verringerten Dicke und daher einer kleineren Wärmekapazität stark in
ihrer Temperatur zu, was oft eine thermische Deformation an einem Teil mit erhöhter
Temperatur aufgrund von dessen geringer thermischer Leitfähigkeit bewirkt. Diese
Deformationen führen oft zu ernsten Mängeln der Farbverschiebung bei einem praktischen
Betrieb der Farbbildröhre.
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Das Prinzip, nach dem eine Farbauswahlelektrode einer Farbbildröhre
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, soll im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert werden. Zur Vereinfachung sind die folgenden Erläuterungen
auf eine Schattenmaske für eine Farbauswahlelektrode beschränkt. In Fig. 2, die
entsprechend zur Fig. 1 einen vergrößerten Schnitt der wesentlichen Teile zur Erläuterung
der erfindungsgemäßen Vergrößerung der Schattenmaskenlöcher zeigt, wird zunächst
auf die Oberfläche eines Übertragungs mediums eine Abdecktinte oder -mittel (Maskierungsmittel)
aufgebracht, und dann wird ein Teil des Abdeckmittels oder das gesamte Abdeckmittel
auf dem Medium zur Oberfläche A' der Schattenmaske 1 übertragen. Die beschichtete
Oberfläche der Schattenmaske wird getrocknet
und ausreichend verfestigt,
um eine Ätzwiderstandsschicht (Markierungsschicht) 3 zu bilden, die einer Ätzlösung
widersteht.
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Als nächstes wird eine Ätzlösung auf die Schattenmaske von deren Seite
A' aus durch eine geeignete Einrichtung aufgesprüht, so daß nur die freiliegenden
Teile der löcher in der Schattenmaske erneut geätzt und auf vorbestimmte Abmessungen
vergrößert werden. Schließlich wird die Ätzwiderstandsschicht auf der Schattenmaske
durch Waschen entfernt. Auf diese Weise werden die Innenwände der löcher 2 ohne
Verringerung der Dicke der Schattenmaskenplatte 1 geätzt, während gleichzeitig der
Durchmesser von d auf D zunimmt, wie dies durch Strichlinien in Fig. 2 dargestellt
ist, so daß schließlich eine Schattenmaske auf zufriedenstellende Weise hergestellt
ist.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Eine Vorrichtung zur Anbringung oder Beschichtung
des Abdeckmittels auf einer Oberfläche der Schattenmaskenplatte mittels drehbarer
Walzen sowie eine Schattenmaskenplatte sind in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur
ist der gesamte Abschnitt einer Schattenmaskenplatte 1' mit löchern 2 (nicht dargestellt)
gezeigt. Die Schattenmaskenplatte 1', die im allgemeinen eine Metallplatte aus 0,1
bis 0,3 mm dickem Weichstahl umfaßt, ist leicht mechanisch deformierbar. Zur Verhinderung
einer Deformation aufgrund des von den Walzen 2 während der Beschichtung mit dem
Abdeckmittel 5 einwirkenden Druckes ist die Schattenmaskenplatte 1' auf einer Unterlage
4 mit der gleichen Krümmung wie die Oberfläche B' der Schattenmaskenplatte 1' so
gelagert, daß die Oberfläche B' die Unterlage 4 berührt.
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Im folgenden wird die Beschichtung der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte
1' mit dem Abdeckmittel näher erläutert.
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Das in einem Behälter gespeicherte Abdeckmittel 5 wird zu einer Auftragungsanordnung
gespeist. Insbesondere wird es zuerst auf eine Mittelzuführwalze 6 gespeist und
dann über eine Schwingwalze 7 zu Reiterwalzen 8 übertragen, von wo das Abdeckmittel
zu Walzen 9 und einem Verteilungszylinder 10 gebracht wird, wo ihn eine geeignete
Viskosität und Dicke von beispielsweise 50 bis 5000 Poise und 2 bis 15 mji verliehen
wird. Weiterhin wird eine vorbestimmte Menge an Abdeckmittel zu Formwalzen 13 über
Übertragungswalzen 11 und 12 gespeist. Wenn die Formwalze 13 vom Punkt E' zum Punkt
F' auf der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte zusammen mit den anderen Walzen
rollt, dann bewegt sich die Achse der Formwalze 13 vom Punkt E zum Punkt F entlang
der Kurve 14, die durch eine Strichlinie dargestellt ist, um so eine Beschichtung
der Ätzwiderstandsschicht 3 auf der Oberfläche A mit einheitlicher Dicke zu erhalten.
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Die Formwalze ist im allgemeinen zylinderförmig und besteht vorzugsweise
aus einem solchen Material, daß ihr Wandteil durch den im wesentlichen rechtwinklig
auf die Oberfläche A' einwirkenden Druck einer elastischen Deformation bis zu einem
gewissen Grad unterworfen ist, so daß die Formwalze 13 in einem möglichst engen
Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche A gehalten werden kann. Ein derartiges für
den Randteil der Formwalze 13 geeignetes Material umfaßt Gummi mit einer Härte von
100 bis 900 (japanische Industrienorm -JIS K 6301-1962), wie beispielsweise Butadien-Acrylnitrilgummi
oder ein dazu
gleichwertiges Material, das ausreichend ätzbeständig
ist. Da eine zu große Deformation des Randteiles der Formwalze 13 bewirken kann,
daß die Innenwand der Löcher 2 der Schattenmaskenplatte 1 in unerwünschter Weise
mit dem Abdeckmittel beschichtet wird, ist es erforderlich, daß die Festigkeit des
Randteiles der Formwalze 13 über einem bestimmten Pegel liegt. Weiterhin darf das
Abdeckmittel nicht in die Löcher 2 einfließen, während es einheitlich auf der Oberfläche
A der Schattenmaskenplatte 1' vorgesehen ist. Weiterhin muB das Abdeckmittel gut
ätzbeständig sein und vorzugsweise aus einem Material bestehen, das vollständig
von der Oberfläche der Schattenmaske mit einem chemischen Mittel entfernbar ist
oder keine Schäden auf der Oberfläche der Schattenmaske während der Wärmebehandlung
nach dem Ätzen hervorruft. Es ist auch möglich, ein Abdeckmittel zu verwenden, das
vollständig verbrennbar oder zu Asche reduzierbar und auf der Oberfläche der Schattenmaske
ohne nachteilige Einwirkung auf die Eigenschaften der Farbbildröhre anbringbar ist.
Da es schwierig ist, das Ätzwiderstandsmittel über dem gesamten gekrümmten Bereich
der Oberfläche A gleichzeitig mit einer einzigen zylinderförmigen Form walze aufzubringen,
ist es, erforderlich, entweder sicherzustellen, daß kein Teil der Oberfläche A der
Schattenmaskenplatte 1 unbeschichtet bleibt, in dem eine einzige Formwalze in vier
Richtungen bewegt wird, oder verschiedene Formwalzen vorzusehen, die gleichzeitig
betrieben werden können, um in einer kurzen Zeit durchgehend die Oberfläche A zu
beschichten. Obwohl in Fig. 3 lediglich eine einzige Formwalze verwendet wird, ist
die oben erwähnte Alternative auf ähnliche Weise anwendbar.
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Wenn ein Abschnitt der Beschichtung keine ausreichend dicke Abdeckmittelschicht
auf der Oberfläche A der Schattenmaskenplatte 1 erzeugen kann, die ätzbeständig
ist, so ist es möglich, mehrere Beschichtungsabschnitte vorzusehen, um eine gewünschte
Dicke zu erzielen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch wünschenswert, die
Menge des eingespeisten Abdeckmittels so einzustellen, daß die gewünschte Dicke
mit einem oder zwei Beschichtungsabschnitten erreicht wird.
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In Fig 4 ist ein Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt, bei dem die Abdecktinte auf die Oberfläche der Schattenmaskenplatte
mittels eines elastischen Druck- oder Filzblockes 15 aufgebracht wird. In dieser
Figur gleichen die Schattenmaskenplatte 1£ und die Unterlage 4 den entsprechenden
Teilen der Fig. 3.
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Zunächst wird eine vorbestimmte Menge an Abdeckmittel auf die Oberfläche
einer Abdeckmittel- oder Arbeitsplatte 16 mittels einer Verteilerwalze 17 aufgebracht,
um dadurch eine Ätzwiderstandsschicht (Maskierungsschicht) 3' einer vorbestimmten
Dicke herzustellen. Von oberhalb der Ätzwiderstandsschicht 3' wird der Filzblock
15 nach unten gedrückt, um mit einem vorbestimmten Druck 2 von beispielsweise 0,1
bis 60 kg/cm2 rechtwinklig auf die Oberfläche der Arbeitsplatte einzuwirken, so
daß eine vorbestimmte Menge an Ätzwiderstandsmittel (Maskierungsmittel) auf den
Boden oder die untere Oberfläche des -Filzblockes übertragen wird. Dieser Filzblock
15 wird in eine Lage oberhalb der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte
1'
gebracht und rechtwinklig gegen deren Oberfläche gedrückt, so daß das am Boden des
Filzblockes haftende Ätzwiderstandsmittel ganz oder teilweise auf die Oberfläche
A' der Schattenmaskenplatte 1' übertragen wird, um die Beschichtung abzuschließen.
Der Filzblock 15 besteht vorzugsweise aus Silikonkautschuk, Gelatine mit einem Zusatz,
Polyvinylchloridharz oder einem gleichwertigen Material einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit
des Abdeckmittels, das unter Druck elastisch deformierbar ist. Es ist anzustreben,
daß die untere Oberfläche des Filzblockes 15 und die Oberfläche der Arbeitsplatte
die gleiche Krümmung wie die Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte aufweisen, um
einen einheitlichen Kontakt an jedem Punkt zwischen dem Boden des Filzblockes und
der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte zu gewährleisten, selbst wenn diese abhängig
von der Eigenschaft des Filzblockes 15 eben sind. Aus wirtschaftlichen Gründen sollte
die untere Oberfläche des Filzblockes so groß wie möglich sein, solange im wesentlichen
der gleiche Druck zwischen jedem Punkt der Zwischenfläche zwischen dem Filzblock
und der Schattenmaskenplatte einwirkbar ist.
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Im allgemeinen ist es schwierig, die Beschichtung des Xtzwiderstandsmittels
(Maskierungsmittels) auf dem gesamten Bereich der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte
mit einem einzigen Filzblock in einer Übertragungsrichtung durchzuführen, und deshalb
ist es erforderlich, die Übertragung verschiedene Male mit einem oder mit mehreren
Filzblöcken durchzuführen. Die erforderliche hohe Leistungsfähigkeit wird in der
Praxis durch MeEhanisierung jedes Verfahrensschrittes der Beschichtung auf der Grundlage
des in der Fig. 4 dargestellten
Prinzips erzielt. Die Eigenschaft
des Ätzabdeckmittels sollte so sein, daß dieses nicht nur ätzfest und entfernbar
ist, sondern auch eine Leichtfltissigkeit und Trocknungsgeschwindigkeit aufweist,
was insbesondere bei dem Verfahren mittels eines Filzblockes erforderlich ist.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Übrtragung
mittels eines Filmes erfolgt, ist in der Fig. 5 dargestellt. In dieser Figur entsprechen
die Schattenmaskenplatte 1 ' und die Unterlage 4 den gleichen Teilen in den Ausführungsbeispielen
der Figuren 3 und 4. Der Übertragungsfilm 18, der ein Übertragungsmedium ist, dessen
eine Seite mit einer Ätzwiderstandsschicht (Maskierungsschicht) 3 einer einheitlichen
Dicke mittels Walzen beschichtet ist, hat eine untere Seite, die in engem Kontakt
mit der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte 1' ist. Ein einheitlicher Druck von
bei-2 spielsweise 0,1 bis 60 kgocm wirkt auf alle Punkte der Zwischenfläche zwischen
dem Übertragungsfilm 18 und der Schattenmaskenplatte 1' mittels eines Druckwerkzeuges
19 in einer kurzen Zeit ein, und dann wird der Übertragungsfilm 18 mit dem Ergebnis
entfernt, daß eine Ätzwiderstandsschicht einer vorbestimmten einheitlichen Dikke
auf der Oberfläche A' der Schattenmaskenplatte 1' ausgebildet ist.
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Der Übertragungsfilm 18 hat vorzugsweise die gleiche Krümmung wie
die Oberfläche A auf der einen Seite der Schattenmaskenplatte 1' und ist ausreichend
dick, beispielsweise 0,1 bis 2 mm, und elastisch, um in engem Kontakt mit der Oberfläche
A' der Schattenmaskenplatte 1' zu sein. Ein geeignetes Material für den Übertragungsfilm
18 ist Polyamid, Teflon (Wz), Polyester oder dgl. Wenn ein einziger Film
nicht
die gesamte Oberfläche der Schattenmaske 1' bei einer Beschichtung bedecken kann,
dann kann ein kleinerer Film als die Fläche der Oberfläche A verwendet werden, um
die Beschichtungen zu wiederholen, so daß sichergestellt ist, daß die gesamte Oberfläche
A ausreichend beschichtet ist.
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Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel kann ein Abdeckmittel mit
der gleichen Eigenschaft wie das bei den vorherigen Ausführungsbeispielen verwendete
Abdeckmittel vorgesehen werden.
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Die nach dem oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren mit
drehbaren Walzen hergestellte Schattenmaske wird nun mit der nach dem herkömmlichen
Verfahren hergestellten Schattenmaske verglichen.
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In der Fig. 1 wurde eine mit Öffnungen versehene Schattenmaskenplatte
aus Weichstahl, die 0,18 mm dick ist und Öffnungen von 0,23 mm Durchmesser aufweist,
ohne Abdeck- oder Maskierungs- oder Widerstandsbeschichtung auf der Oberfläche A
durch Besprühung mit einer Eisenchloridlösung von der Seite A aus geätzt. Als Ergebnis
ist der Durchmesser auf 0,33 oder 0,34 mm vergrößert, während die Dicke t auf 0,13
oder 0,14 mm verringert ist.
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Andererseits wurde die Oberfläche A einer mit Öffnungen versehenen
Schattenmaskenplatte 1' aus Weichstahl, die 0,18 mm dick ist und Öffnungen von 0,23
mm Durchmesser aufweist, mit einem Ätzwiderstandsmittel (Maskierungsmittel) M-81
(hergestellt von der Fa.
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TAIYO INK MFG Co., LTD., Tokio, Japan) durch Siebdrucken mit
drehbaren
Walzen (Fig. 3) beschichtet und dann durch Wärmeeinwirkung bei 700 Celsius während
30 min getrocknet. Danach wurde eine Abkühlung und Ätzung in der oben beschriebenen
Weise durchgeführt. Der Durchmesser d vergrößerte sich auf 0,33 oder 0,34 mm, während
die Dicke der Schattenmaskenplatte zwischen 0,175 und 0,180 mm verblieb, was im
wesentlichen der ursprünglichen Abmessung entspricht.
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Die ernsten Nachteile der herkömmlichen Verfahren, nämlich daß die
Schattenmaske der Farbbildröhren leicht einer Deformation unterworfen ist, was eine
Verschiebung der Farben bei einem praktischen Betrieb der Farbbildröhre bewirkt,
werden, wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, durch die vorliegende Erfindung
vermieden.
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Obwohl sich die obige Beschreibung auf eine Schattenmaske mit kegelförmigen
Löchern bezieht, so braucht doch nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß
die Erfindung auch auf Löcher in der Form eines Schlitzes, einer Kombination aus
einem Schlitz und einer Kugel oder dgl. anwendbar ist.