DE954336C

DE954336C - Verfahren zum Herstellen von Leuchtschirmen fuer die Bildroehren des farbigen Fernsehens

Info

Publication number: DE954336C
Application number: DEC10120A
Authority: DE
Inventors: Lindsey Richard Perry; William Elmer Rowe
Original assignee: Columbia Broadcasting System Inc
Current assignee: CBS Broadcasting Inc
Priority date: 1953-10-20
Filing date: 1954-10-20
Publication date: 1956-12-13
Also published as: FR1113836A; GB758803A; US3080231A; NL191673A

Description

AUSGEGEBEN AM 13. DEZEMBER 1956

C I0I20 Villa/21a¹

des farbigen Fernsehens

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf das Fernsehen in Farben und insbesondere auf die Herstellung von Leuchtschirmen für die Bildröhren, die beim Fernsehen in Farben zu verwenden sind. Eine ganze Anzahl von Verfahren wurden vorgeschlagen und in einigen Fällen ziemlich gründlich erforscht, um für das Fernsehen in Farben Bildröhren von der Bauart mit Siebblende zu erzeugen. Diese Verfahren können ungefähr in den ίο folgenden Klassen zusammengefaßt werden. Die erste dieser Klassen wäre gekennzeichnet durch den Seidensieb- bzw. Netzdruck oder das sogenannte Verfahren der Serigraphie. Zu der zweiten Klasse würde die photographische Reproduktion gehören. Verschiedene andere Klassen sind z. Z. von geringerer Bedeutung. Zu den letzteren gehören Buchdruck- bzw. Hochdruckverfahren, elektrostatisches Drucken und das Absetzen von Phosphorbzw. Leuchtpunkten durch Blenden hindurch. Der Seidennetzdruck ist dasjenige Verfahren, welches bis jetzt die größte Förderung erfahren hat, und in der Tat wurde es dazu benutzt, eine nennenswerte Anzahl von Bildröhren zu erzeugen. Bei Verwendung des Seidennetzdruckes zur Erzeugung von

Bildröhren erfordert die gegenwärtige Technik praktisch, daß die Platte, auf welche die Phosphorbzw. Leuchtpunkte aufgebracht werden, flach ist. Es hat sich jedoch als völlig unerwünscht erwiesen, Bildröhren mit einer flachen Schirmoberfläche zu bauen. Man erhält eine sehr viel wirksamere und praktischer zu handhabende Bildröhre, wenn man dabei sowohl einen gewölbten Leuchtschirm als auch eine gewölbte Blende verwendet. ίο Die dabei jedoch sofort auftretende Schwierigkeit ist die Bildung der Leuchtschirme auf Bildröhren mit gewölbter Schirmoberfläche. Wie bereits oben angedeutet wurde, ist das Seidennetzdruckverfahren nicht leicht anwendbar auf das Absetzen 15. von Phosphor- bzw. Leuchtpunkten auf Oberflächen, die nicht eben sind. Auch wurden früher photographische Verfahren dazu verwendet, Hauptmuster für ebene Röhrenschirme zu bilden. Dabei wird ein Verfahren, welches dem Abziehen photographischer Positive verwandt ist, dazu verwendet, den Phosphor- bzw. Leuchtpunktschirm von dem Hauptmuster abzuformen. Indessen wurden bisher keine praktischen photographischen Verfahren entwickelt, um Phosphor- bzw. Leuchtpunktschirme direkt auf einer gewölbten Oberfläche -in der Weise zu bidden, wie es für die Bildröhren zum Fernsehen in Farben mit gewölbtem Schirm und gewölbter Blende erforderlich ist.

Das Ziel der Erfindung ist daher in erster Linie die Schaffung eines einfachen Verfahrens zur Bildung von Leuchtschirmen für die Bildröhren zum Fernsehen in Farben mit gewölbter Schirmoberfläche und gewölbter Blende.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines praktischen photographischen Verfahrens zur Bildung von Leuchtschirmen für die Bildröhren zum Fernsehen in Farben mit gewölbter Schirmoberfläche und gewölbter Loch- bzw. Siebblende. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schirmbildungsverfahrens, welches die Kompliziertheit und die erforderliche große Genauigkeit, wie sie der Seidennetzdrucktechnik eigen sind, vermeidet.

Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schirmbildungsverfahrens, mit welchem man jede beliebige Anordnung der auf einer gewölbten Oberfläche zu bildenden Phosphorbzw. Leuchtpunkte erreichen kann.

Im allgemeinen besteht die Erfindung in einem photographischen Verfahren zur Verwendung beim Bau von Bildröhren für das Fernsehen in Farben. Jeder der erforderlichen Phosphor- bzw. Leuchtpunkte wird durch ein Wasserkissen hindurch auf der Schirmoberfläche einer- Röhre gemäß einer wohlbekannten Schirmabsetztechnik aufgebracht. Ein durch Aktivierung eines löslichen Silikats gebildetes Silikagel bindet den Phosphor auf dem Leuchtschirm. Das Absetzen der Leuchtschirme durch ein Wasserkissen hindurch wird gegenwärtig fast allgemein von den Herstellern der Schwarzweißbildröhren verwendet. Unter den verschiedenen Fabrikanten gibt es einige Abweichungen hinsichtlich der Bestandteile und der Aufeinanderfolge der Einspritzstoffe. Das grundlegende Verfahren, bei welchem ein Silikagel als Bindemittel für den Phosphor auf dem Glas verwendet wird, wird jedoch beibehalten.

Nach der Ablagerung jeder Reihe von Phosphorpunkten wird ein lichtempfindlicher Reservagestoff entweder aufgespritzt oder aufgeschwemmt, um den Phosphor zu sättigen. Belichtungen der Schicht aus Phosphorpunkten und lichtempfindlichen Reservagestoff werden durch die Siebblende der Röhre selbst in der richtigen Reihenfolge und Richtung hindurch vorgenommen. Der lichtempfindliche Reservagestoff zwischen den belichteten Flächen wird weggelöst und nimmt den in den betreffenden Flächen abgelagerten Phosphor mit sich. Es werden hierauf die üblichen Fabrikationsverfahren angewendet, um die Röhre fertigzustellen. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit anderen und sonstigen Zielen, Kennzeichen und Vorzügen wird auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen, welche im Zusammenhang mit der Begleitzeichnung zu lesen ist. Die einzige Figur der Zeichnung ist ein Blockschaltbild, welches die Verfahrensstufen, die zur Herstellung einer Bildröhre bzw. von deren Leuchtschirm für das Fernsehen in Farben -gemäß der vorliegenden Erfindung gehören, angibt.

In der Zeichnung stellt Block 12 den ersten Arbeitsgang dar, und zwar vorzunehmen an der Oberfläche, welche den Leuchtschirm der Bildröhre abgeben soll. Diese Oberfläche ist das Innere des Schirmendes eines üblichen Bildröhrenkolbens mit kugelförmig oder zylindrisch gewölbter Vorderseite bzw. Stirnseite, und zwar entweder rund oder rechteckig, geschnitten nach einer Ebene, die senkrecht zu der Längsachse des Kolbens steht. Der Schnitt erfolgt auf einen Abstand von wenigen Zoll von dem Schirm selbst, und an der Schnittfläche wird ein Metallflansch dicht angebracht. Ein gleicher Flansch wird an der anderen Schnittfläche des konischen Teils des Kolbens dicht angebracht.

Die innere Oberfläche des schalenf örmigen Schirmendes wird — wie in Block 12 angedeutet — gründlich gereinigt. Bei 13 wird eine gewisse Menge ionenfreien Wassers, die ausreicht, um die Schirmoberfläche etwa 2 Zoll (50,8 mm) hoch zu bedecken, in das Schirmende eingebracht. Bei 14 wird eine geringe Menge eines Ausfällmittels zu dem Wasserkissen hinzugesetzt; hierauf folgt bei 15 die erste Phosphorcharge, welches der die grüne Farbe erzeugende Phosphor sein kann. Diese Phosphorcharge besteht aus einer der verschiedenen im Handel erhältlichen und in der Technik wohlbekannten Verbindungen, welche bei Erregung grünes Licht erzeugen,. wobei der Phosphor mit einer gewissen Menge der Lösung eines löslichen Silikats innig vermischt wird. iao

Die Silikatlösung bildet beim Zusammentreffen mit dem vorher hinzugesetzten Ausfällmittel ein Gel, welches die Phosphorteilchen einschließt, wenn sich dieselben absetzen, wodurch eine dünne Gelschicht, die fest an die Schirmoberfläche gebunden ist, gebildet wird. Die Schicht enthält eine gleich-

mäßige Verteilung des Phosphors über die ganze Schirmoberfläche hinweg. Das Wasser, durch welches hindurch die Leuchtschirmstoffe abgesetzt wurden, wird nach vollendetem Absetzen abgegössen.

Block 16 stellt die Arbeitsstufe des Hinzusetzens eines wasserlöslichen lichtempfindlichen Reservagestoffes dar. Die feuchte Schicht aus Gel und Phosphor wird vorzugsweise bis zur Sättigung mit ίο einem geeigneten Sensibilisator gespritzt, obwohl — falls gewünscht — der Sensibilisator auch aufgeschwemmt werden kann, um die Phosphorschicht zu sättigen. Anschließend wird die Schicht in das Schirmende bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen eingebrannt, wodurch die ganze Schicht so weit erhärtet, daß sie an dem Glas des Schirmendes der Bildröhre fest anhaftet. An diesem Punkt muß der lichtempfindliche Reservagestoff, wenn er trocken ist, vor hellem Licht geschützt werden, bis der nächste Verfahrensgang begonnen worden ist.

Dieser nächste Verfahrensgang — durch den Block ΐγ angedeutet — ist die Belichtung der lichtempfindlichen Schicht bzw. der sensibilisierten Schicht. Die Siebblende, welche sich im wesentliehen der Form der Schirmoberfläche anpaßt und welche später in der Röhre selbst verwendet wird, wird in eine Lage zu dem Schirm gebracht, welche die Blende später in der fertigen Bildröhre einnehmen soll. Eine punktförmige Lichtquelle wird in eine Lage gebracht, welche der Lage entspricht, die der aus der Elektronenkanone kommende Elektronenstrahl einnehmen soll, um die die grüne Farbe erzeugenden Phosphorpunkte zu erregen. Die punktförmige Lichtquelle soll vorzugsweise eine hohe Lichtstärke besitzen, beispielsweise ein Argon-Lichtbogen sein.

Bei diesem Verfahrensgang ist die jeweilige in der Bildröhre selbst zu verwendende Siebblende das Hauptmuster. Die Phosphorschicht selbst muß im richtigen Abstand von der Blende stehen. Der Lichtstrahl aus der punktförmigen Lichtquelle wird genau so. ausgerichtet, wie es bei dem Elektronenstrahl aus der »Grünlichtkanone« an dem Ablenkteil in der fertigen Bildröhre der Fall sein wird. Damit ist die optische Analogie zu der Bildröhre selbst vollständig hergestellt, und die belichteten Flächen- afuf der Schirmschicht sind nur diejenigen, auf welche der »grüne Strahl« in der fertigen Bildröhre auftrifft.

Der folgende Arbeitsgang ist die Entwicklung der Schirmschicht, um den unbelichteten Phosphor zu entfernen. Dies erfolgt, wie es in Block 18 angedeutet ist, nämlich durch Baden der Oberfläche mit ionenfreiem Wasser, dem ein Reinigungsmittel hinzugesetzt wurde. Dadurch wird der lichtempfindliche Reservagestoff an den Stellen, wo er nicht durch Belichtung gehärtet wurde, entfernt. Ein leichter Sprühnebel ionenfreien Wassers wird dann verwendet, um irgendwelche Spuren von Reinigungsmittel zu entfernen, und es bleiben die grünen, an die Schirmoberfläche gebundenen Flecken zurück. Schließlich wird eine gelhärtende Lösung, welche aus einer schwachen Lösung von Ameisensäure in ionenfreiem Wasser bestehen kann, dazu verwendet, weiterhin das Anhaften ■ der Grün-Leuchtpunkte sicherzustellen.

Block 19 bezeichnet das Absetzen, die Belichtung, die Entwicklung, die Entfernung des Überschusses und das Fixieren der »blauen Phosphorpunkte«. Dieses Verfahren ist in allen Einzelheiten das gleiche, wie es oben¹ für die »grünen Phosphorpunkte« beschrieben wurde, abgesehen davon, daß die dazu verwendete Phosphorverbindung zu den verschiedenen im Handel erhältlichen Stoffen gehört, die ein blaues Licht erzeugen. Natürlich wird auch die Bogenlampe in eine andere Stellung gebracht, und zwar in die, bei welcher die Lichtstrahlen die gleiche Richtung haben wie die aus der »Blaulichtkanone« austretenden Elektronenstrahlen in der fertigen Bildröhre.

Das Absetzen der »roten Phosphorpunkte« — in Block 20 angedeutet — ist eine weitere Wiederholung des ganzen Verfahrens mit den gleichen Ausnahmen, nämlich daß eine im Handel erhältliche Phosphorverbindung, die rotes Licht erzeugt, verwendet wird und daß die punktförmige Lichtquelle so eingestellt wird, daß ihre Lichtstrahlen die gleiche Richtung haben wie der in der fertigen Bildröhre von der »Rotlichtkanone« abgegebene Elektronenstrahl.

Der vollendete Leuchtschirm wird — wie es in Block 21 angedeutet ist — endgültig in Luft eingebrannt, um etwaige Reste des lichtempfindlichen Reservagestoffes zu entfernen, worauf auf den fertigen Leuchtschirm ein leichter Überzug aus einer Silikatlösung aufgebracht wird. Dieser Überzug wird getrocknet, und der Leuchtschirm ist dann zum Aluminisieren fertig. Anschließend wird die Loch- bzw. Siebblende eingesetzt, die Flansche werden miteinander verschweißt, die Elektronenkanonen werden in den Hals der Bildröhre eingedichtet, und das. fertige Rohr wird in der üblichen Art und Weise luftleer gepumpt, wie es in Bloek 22 angedeutet ist.

Die zahlreichen Nachteile und Hemmnisse, wie man sie bei Röhren findet, bei denen das Seidennetzdruckverfahren angewandt wurde, fehlen bemerkenswerterweise bei den erfindungsgemäßen Röhren. Das vorstehend beschriebene photographis.che Verfahren ist äußerst elastisch insofern, als man die Phosphorablagerungen in der Form von Punkten, Streifen, Sechsecken usw. erhalten kann, welche sich natürlich der Siebblende, die als negatives Hauptmuster verwendet wird, anpaßt. Die Größe der Phosphorablagerung ist einstellbar durch die geeignete Wahl des Abstandes zwischen Blende und Schirm und die richtige Einstellung der Belichtungsdauer. Größe und Gestalt des Schirms sind nicht mehr beschränkt, da — wie bei der vorliegenden Erfindung — Verfahren" der photographischen Projektion leicht auf jede angemessene Größe oder Formgebung eines Schirmes angewandt werden können. Die den Lichtstrahlen eigene Genauigkeit, welche natürlich völlig derjenigen der Elektronenstrahlen, an deren Stelle sie treten, entspricht, beseitigt praktisch die mit der Technik des Seiden-

netzdruckes verbundenen technischen Probleme und die Notwendigkeit sehr genauen Arbeitens.

Ein weiterer sehr wichtiger Faktor ist die Verwendung der. Sieb- bzw. Schattenblende der BiIdröhre selbst als Muster für die Anfertigung des Phosphorpunktleuchtschirms. Da der Leuchtschirm ein getreues Abbild der Blende ist, wurde das Problem des Ausrichtens der Blende zu dem Leuchtschirm außerordentlich vereinfacht. Schließlich

ίο kommt das ganze Verfahren durch den Einschluß von Arbeitsstufen, welche in der Fabrikation von Schwarzweißfernsehbildröhren wohlbekannt sind, wie z. B. das Absetzen der Stoffe für den Leuchtschirm durch ein Wasserkissen hindurch, in den Bereich fabrikatorischer Möglichkeiten insofern, als diejenigen Stufen des Verfahrens, welche neuartig sind, leicht auf die Technik der Massenfertigung zugeschnitten werden können.

Das vorstehend dargestellte Verfahren soll natür-

ao Hch nicht auf die genauen hier beschriebenen Arbeitsgänge beschränkt bleiben, sondern es wird lediglich durch den Geist und die Reichweite der angefügten Ansprüche begrenzt.

Claims

*⁵ PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Bildung eines Leuchtschirms für eine Bildröhre für das Fernsehen in Farben der Bauart mit gewölbtem Schirm und gewölbter Blende, bei dem die Lagen der Leuchtstoffelemente in bezug auf die öffnungen der Blende durch eine von einem Ablenkzentrum der Röhre her erfolgende Belichtung ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Phosphorarten durch ein Flüssigkeitskissen hindurch auf die innere Oberfläche des Schirmendes der Bildröhre aufgebracht werden, daß auf die Phosphorarten ein lichtempfindlicher Reservagestoff aufgebracht wird, worauf einzelne Stellen der Phosphorarten durch die gewölbte Blende hindurch belichtet werden, und daß schließlich entwickelt wird, um dann die uribejichtet gebliebenen Flächen der Phosphorarten wegzuwaschen.
2. Verfahren gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Phosphorarten aufgebrachte lichtempfindliche Reservagestoff aus einem wasserlöslichen lichtempfindlichen Material besteht und daß die gewölbte Blende mehrere kreisförmige öffnungen besitzt, welche symmetrisch in praktisch ihrer ganzen Oberfläche angebracht sind, um Licht zur Belichtung der Phosphorflächen hindurchtreten zu lassen.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gesondert drei Phosphorschichten auf der gewölbten Schirmoberfläche abgesetzt werden, daß jeder der Schichten ein lichtempfindlicher Reservagestoff hinzugesetzt wird und jede der Schichten mit Lichtstrahlen belichtet wird, welche so gerichtet werden, daß sie auf einzelne Flächen der verschiedenen Phosphorschichten auftreffen, worauf die unbelichtet gebliebenen Flächen jeder der Phosphorschichten entwickelt und weggewaschen werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Schirm abgelagerten Phosphorschichten je eine der Grundfarben Rot, Blau und Grün erzeugen, wenn ein Elektronenstrahl auf sie auftrifft.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtstrahl analog der Lage eines Elektronenstrahles in der fertigen Bildröhre ausgerichtet wird.
6. Verfahren gemäß irgendeinem der Anspräche 3 bis 5, gekennzeichnet durch die folgenden Arbeitsstufen: Absetzen einer ersten Phosphorschicht durch ein Flüssigkeitskissen hindurch auf die innere Oberfläche des Schirmendes der Röhre, Aufbringen des lichtempfindliehen Reservagestoffes auf die erste Phosphorschicht, Anbringen der besagten Siebblende in einem gewissen Abstand zu dem Schirmende der Röhre, Belichten der ersten Phosphorschicht aus einer punktförmjgen Lichtquelle durch die kreisförmigen öffnungen der Blende hindurch, Entwickeln und Wegwaschen der unbelichteten Flächen der ersten Phosphorschicht, Absetzen einer zweiten Phosphorschicht durch ein Flüs^ sigkeitskissen hindurch auf der inneren Oberfläche des Schirmendes der Röhre, Aufbringen eines lichtempfindlichen Reservagestoffes auf die zweite Phosphorschicht, Anbringen der Blende in einem gewissen Abstand von dem Schirmende der Röhre, Belichten der zweiten Phosphorschicht aus einer punktförmigen Lichtquelle durch die: kreisförmigen öffnungen der Siebblende hindurch, wobei die punktförmige Lichtquelle aus ihrer ursprünglichen Lage verschoben wird, und zwar um ein Maß, das ausreicht, um auf der zweiten Phosphorschicht kreisförmige Flächen zu belichten, welche die kreisförmigen Flächen der ersten Phosphorschicht tangieren, Entwickeln und Wegwaschen der unbelichteten Flächen der zweiten Phosphorschicht, Absetzen i°5 einer dritten Phosphorschicht durch ein Flüssigkeitskissen auf die innere Oberfläche des Schirmendes der Röhre, Aufbringen eines lichtempfindlichen Reservagestoffes auf die dritte Phosphorschicht, Anbringen der Siebblende in einem gewissen Abstand von dem Schirmende der Röhre, Belichten der dritten Phosphorschicht aus einer punktförmigen Lichtquelle durch die kreisförmigen öffnungen der Siebblende hindurch, wobei die punktförmige Lichtquelle wiederum um ein bestimmtes Maß verschoben wird, das ausreicht, um auf der dritten Phosphorschicht belichtete kreisförmige Flächen zu erhalten, welche die belichteten kreisförmigen Flächen der ersten und der zweiten Phosphor- xeo schicht tangieren, Entwickeln und Wegwaschen der unbelichteten Flächen der dritten Phosphorschicht.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmige Lichtquelle für jede Belichtung zu der besagten gewölbten

Blende und zu dem Schirmende der Röhre besonders eingestellt wird, so daß die belichteten Flächen der ersten, zweiten und dritten Phosphorschicht aneinander anstoßen.
8. Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bilden des Leuchtschirms die Hülle der Bildröhre vervollständigt und evakuiert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 862 914; Electrical Engineering, Nov. 1953, S. 1038 und 0^m Prioritätsintervall erschienea).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©609 546/135 6.56 (609 705 12.56)