DE2005151A1

DE2005151A1 - Lochmaske und Verfahren zum Vergrößern der Locher durch Atzen

Info

Publication number: DE2005151A1
Application number: DE19702005151
Authority: DE
Inventors: John J North St Paul Minn Frantzen (VStA)
Original assignee: Buckbee Mears Co
Current assignee: Buckbee Mears Co
Priority date: 1969-08-15
Filing date: 1970-02-05
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1252713A; NL7009574A; FR2057648A5; US3609033A; JPS501870B1; BE744171A

Description

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245 East Sixth Street St» Paul» Minnesota, U.S.A.

Lochmaske und Verfahren zum Vertarflsaern der Löcher durch

Die vorliegend· Erfindung betrifft die Herstellung von Lochaasken für Farbfernsehbildröhren, und zwar insbesondere das fotografische Aufdrucken von ungewöhnlichen Lochmustern in genauer Übereinstimmung, deren Löcher sich nach einem zweistufigen Ätzverfahren durch Atzen vergröasern lassen.

Sei Ferbfernsehbildröhren ist die Schattenoder Lochmaske zwischen den im hinteren Teil der Sildröh«

re befindlichen Strehlerzeugern und dem an der Frontseite der Röhre arigebrechten phoephorbeachichteten Siidschir« engeordnet· Oie Elektronenstrahlen flieeaen durch die Löcher in der «asks und beaufschlagen auf dem Bildschirm einen die entsprechende Farbe hervorrufenden Phoephorpunkt. Hinter jedem Loch in der Lochmaske befinden eich drei solcher Phosphorpunkte, ein sogen. Farbtripel, bestehend aus einem Punkt fUr jede der drei Grundfarben. Sei der montage der Bildröhre wird die Lochmaeke ala fflaeka Oder Sehlebion· dezu benutzt, das Phosphorpunktmuster auf dem Bildschirm aufzubringen· Oiä| geschieht gewöhnlich unter AiintnaurvQ fotogrufiechtr Techniken, die in der Industrie heutiutig· bekennt sind. i

' ρ Um bei» 8t»uf«ehlegen d*y Photphorachicht durch den Elektronafiftrehl tin IiId «it der grösetmögUchen

euf dem Bildechirm zu erzeugen, dabei gleichzeitig jedoch den Elektronenstrahl euf den richtigen rerbtripel zu fokueeieren, müssen die Phoephorpunkte einen kleineren Durchmesser heben eis die Löcher in dar Schattenmaske. Um das Auftragen der Phoephorpunkte mit Hilfe der vorhandenen Löcher der Schettenaeeke zu erleichtern, muss der Durchmesser dieeer Löcher vorübergehend reduziert werden, indem die löcher mit einem zweiten material, das sich von de« Ieteriel, eus den die Maske beeteht, unterscheidet, teilweise ausgefüllt werden. let dee Phosphorpunktmuster «it Hilfe der Lochmaske auf dem Bildechirm aufgebrecht, wird dae FUllmeteriel wieder entfernt, um die Löcher in der Schettenmeeke zu vergröesern und dadurch die grösstmögliche Helligkeit von der Bildröhre zu erhelten.

Ein enderee Verfehren, zum Auftragen der Phoephorpunkte kleinere Löcher in der Schettenmeeke zur Verfügung zu heben, beeteht derin, eue dar Schettenmeeke kreisrunde Löcher hereuezutttzen, deren Durchmeeeer zum Aufbringen der Phoephorpunkte euf den Bildechirm geeignet iet. Wech de« Auftregen dee Phosphorpunktmustere euf den Sildechirm werden die Löcher denn durch Ätzen vergröeeert, indem die Meeke unter geeteuerten Bedingungen mit einem Ätzmittel besprüht wird.

Oae erfindungegemasse Verfehren iet ein Druck· und Kompeneetionsverfehren zu« Aufdrucken von geeigneten iuetern euf eine lichtempfindliche Abdackschlcht in genauer Übereinstimmung, um eine Ätzfigur in For« einet Anzahl kreisrunder Lfleher zu bilden« die von einer entsprechenden Antenl unterhöhlter Aingfllohen umgeben sind, fahrend dee zweistufigen Xtzprozeseee wird eine Anzahl ft intfliehen

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>' 1 ORIGINAL JNSPECTED .

grBaseren Durch····**·, die den gleichen Bittelpunkt wie die kreisrunden Löcher hoben» aus dar flSaeke teilweise ' herausgeStzt, und in einem späteren Ätzschtitfe werden dann diet· im eraten Btsacftritt teilweise herauegeätztan Ringflachen vollständig durehgeetzt, so dass das innerhelb der Ringflächen befindliche fflaterial herausfallt und die Löcher in der Lochmaske dadurch einen gröaseren Durchmesser erhalten. De das Ätzmuster dsm auf der Ab· dackachicht aufgedruckten Wüster nicht genau folgt und de auaaerdam die Ralativabnaaaungen dar kralarunden Löcher und ihrer Ringflüchen aahr klein eind, ist ea schwierig, des material um die kreisrunden Löcher gleicheüsalg wegzuätzen und die Ringflächen um die Lecher sauber zu ent« . fernen.

ErfindungegemBea werden die Löcher in der Schattenmaske zunächst soweit herauegeatzt, deas sie zum Auf» tragen das Phosphorpunktmustsra benutzt werden können. Antchliessend werden sie dann nochmals geatzt, um eine Rirsgflache zu entfernen, so dasa sin auf den gewünschten Durchmesser vergrSeeertes Loch Übrigbleibt.

Das erflndungsgemaeae Verfahren umfasst folgende Schrittet Anfertigen eines vergröseerten, frontssitigon Bilde· von einem vorbestimmten ntueter in einem kopierrahmen, Entwerfen des Bildes durch eine Anzahl Nadellöcher auf eine lichtempfindliche Platte, Herausnehmen der lichtempfindlichen Platte und Entwickein des Negatives, Anfertigen eines vergresserten, rückseitigen Bilde· von einem vorbestimmten Muster in einen Koplerrehmen, Entwerfen des Bildes durch dieselbe Ansah! Nadellöcher auf eine zweite lichtaapfIndliche Platts und Entwickeln des auf der ziuei-

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ten lichtempfindlichen Pleite erzeugten Negativ··. Die ■o erheltenen negativen Schablonen werden denn unter genauer optiacher Ausrichtung in eine geeignete Druckvorrichtung gelegt, ua de· Atzmuster euf die lichteapfindliche Abdeckachicht euf beiden Seiten der ffseke aufzudrucken. Denech wird die Hecke eo lange in ein Ätzbad getaucht, bia eine erate Anzahl von JSitteilöchern herauagaätzt let. Anachlleeeend wird dia ffleeke zum Aufbringen dea Phoephorpunktmuetere benutzt, und echlieealich wird aie erneut in dea Ätzbad gebracht, bis de· Materiel um dee Loch herum ^ entfernt und dea Loch auf den gewünschten Durchmesser vergrueaert iat.

Ein Auaführungabeiaplel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen«

figur 1 ein Retariel zur Anfertigung des negativen Wüstere euf. einer Glasplatte»

Figur 2 das frontseitige Küster euf einer geeigneten Glasplatte;

Figur 3 die Keneraanordnung mit Lochplette und Negativ, mit dar daa Bild auf eine Seite einer zur Her-P stellung der Schattenmaske benutzten Scheblone entworfen wird;

Figur 4 des rückseitige muster, dee euf die endere Seite der Schattenmaske eufgedruckt wirdf

Figur 5 eine Querschnittsenelcht dee euf beiden Seiten dee ffteekenmeteriale aufgetregenen ützfeeten Abdeckmueterei

Figur 6 einen Querschnitt durch die Meake nach teilweleem Ourchitzen, und

Figur ? die Uuerechnitteeneicht einee Loches

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nach dem Wegätzen der dasLach umgebenden Ringflache,

Fig. 1 zeigt eine Platt« aus liehtunsSurchläeeigen föeterie1, die -eich- zur Anfertigung.eine· worgröeserten ffluetera für den Fotodruck eignet. AIe iiehtundurchläe» eiges ißateriel eignet sich bapei. des in Rollenfest unter dem Handelenemen "Studniie" vertriebene ffleter/isl-· Dst Auster wird yorzugieielet in etwa hundertfacher Vergröaea« rung engefertigt, um Fehler bei» Anfertigen dee (flutters weitgehend zu verseiden. Nach dem Anrsiasen des Mustere werden die Flächen 11, 12 und 13 (Fig. 1) von der Unterlage sorgfältig.abgezogen. IBie eraichtlloh, enthält des Wueter auch senkrechte und waagerechte Auericntmarkierungen 11, mit deren Hilfe die Bedienungsperson das Hu* eter in bezug auf die Kamera genau einstellen kann. Sodann asird vom ffiuater ein Kontaktabdru.ck euf einer ersten Gleeplatte angefertigt. Aneehlieeeend wird auf sine zweite Glseplette 16 (Fig. 2) im Kontakt unkopiert, um vom ffluitsr ein Negetiw zu erhalten. Die negativen muster sind mit 11aι 12a und 13a bezeichnet. Anachlieeeend wird die Glasplatte 16 alt dem derauf bsfindlichen negativen Bild dee ffluctara in einen Kopierrahmen 17 eingelegt. Die Anfertigung des rückeeitigen ffluetere erfolgt in ähnlicher Ueiee auf einer Gleeplette 27 (Fig. 4).

■^; Nesh den Eineetzen der Glaeplette 16 in den Kopierrahmen 17 urird hinter dem Rahmen eine geeignete Lichtquelle« wie etwa ein Setz Queckeilberderopflampen 18, eingeschaltet, Oee Negetlv θ eowie die Lochplette 9 befinden eich nach nicht in der Kenere, da die Gleeplette 16 vor «ten Belichten dee Negative erst richtig eingestellt «erden auea. Der Koplerrehnen »ird In einer eolehen Ent-

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fernung von der Lochplatte fixiert, dass daa Muster beim Belichten der hinter der Lochplatte engeordneten lichtempfindlichen Plette hundertfach verkleinert wird. _, Vor de« Einsetzen dee Negative θ und der looh-

platte 9 in die Kauere wird hinten in die Kamera eine (nicht gezeigte} Einetellvorlege eingelegt, mit Hilfe dieaer Einetellvariege werden die AuerichtmerkierungWl 1e euf der Cleaplatte 16 mit der Einetellvorlage in Ubereinetimmung gebrecht. Auch die Einetelivorlege iet eine Gleeplatte mit eenkrecht zueinender verleufenden Strichen in der Mitte. Bei eingeachalteter' Beleuchtung hinter dem Kopierrahmen wird da· Iflustsr euf der im Kopierrahmen befindlichen Gifteplatte auf die Witte der en der Rückseite der Kamera eingelegten Einetellvorlege eingeetellt. Nach geneuer Einstellung der Glasplatte 16 wird die Einetellvorlage aus der Kamera herausgenommen und die Glasplatte 16 erretiert, um eine Verschiebung während der enachliesaenden Arbeitesohritte zu verhindern. Ale nächstes wird die Beleuchtung eingeschaltet und die Lochplatte 9 hinten in die Kamere richtig eingeeetzt (fig* 3). Sodenn wird hin« ter die Lochplette 9 eine lichtempfindliche Platte θ eingelegt» und zwar so, dass eie in einer zur Lochplatte parallelen Ebene liegt. Oe dee Objektiv bus der Kemere herausgenommen wurde, wird beim Einschalten der Beleuchtung durch Jedee Nadelloch ein Bild vom Kopierrahmen euf der lichtempfindlichen Platte B entworfen.

Durch dae Einschalten der Beleuchtung werden euf der lichtempfindlichen Plette 8 Abbildungen erzeugt, die im Aussehen mit dem Muster der Glaeplette 16 in Kopierrahmen identiach sind, de eile vom selben fueter

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dieser Glasplatte stammen*

Zur Anfertigung des rückseitigen (flusters für die Schattenmaske wird das gleiche Verfahren wiederholt. 0. tu» die Glasplatte 27 «it de« (fluster wird in den Ko- '. pierraheen 17 eingelegt und dann alt der Einstallvorlag· in Übereinstimmung gebracht. Um e.icherzuetellen, dass dee Muster in richtigen filasaetab verkleinert uiird, muss darauf geachtet «erden, daes der Abstand zwischen der Glasplatte und der Lochplatte sowie zwischen dar licht« empfindlichen Platte und der Lochplatte stimmt.

Bei dieses Verfahren zur Anfertigung von Lochmueternagativen nach einer front« bzw. rückseitigen Vor-, lage musa entweder dleeeibe oder eine gleiche Lochplatte benutzt warden» um zwei Negative zu erhalten, deren Wüster miteinendar in Ubareinsiimmung gebracht werden können* Benutzt man ein und disaalba Lochplatte, so wird dadurch die Gefahr einer durch Unterschiede zwischen den einzelnen Lochplatten verursachten Nichtübereinstimmung vermieden.

Nach dem Belichten tier lichtempfindlichen Platten durch die im Kopierrahmen befindliche Vorlage und { die Löcher in der Lochplatte können die Platten entwickelt werden. Dieaa Negative, dia ein vorder« bzw.. rückseitiges fflehrfaehmuetsr enthalten, können dann al« Schabionen benutzt werden, u« doa lichtempfindliche Abdeckmaterial (photoresist) auf beiden Saiten der Maske entsprechend abzudecken, Werden diese negativen muster jedoch nicht in genauer Übereinstimmung aufgedruckt, so lässt sich das zwaiatufiga ätzverfahren nicht zufriedenatelien durchführen. Ist bspwe das vorderseitige Ringmuster mit dem

rückseitigen Kreiemuster nicht koaxial, so ergaben eich Stillen, en dtnen de» Ätzmittel di· !Heike nicht volletändig durohätzen kenn, ohne dabei des fflittelloch stärktr el· beabsichtigt zu vergrößern. Derartige Masken eihd für die Ferbferneehindustrie natürlich ungeeignet, da lieh die Elektronenttrehlon durch die Löcher nur dann genau fokussieren lassen, wenn die Löcher die richtige Grosse heben.

Vorstehend murde dee Verfahren beschrieben, nach dem des vorder- und des rückseitige Muster auf geeigneten Negotivschqblonen angefertigt werden. Neben der Anfertigung und den Aufdrucken der Muster in genauer Übereinstimmung auf Vorder- und Rückseite dsr Maske müssen die relativen Abmessungen der Muster sorgfältig ausgewählt werden, um das überschüssige Material in den zweistufigen Ätzprozesa auch sauber entfernen zu können. Nachstehend soll nunmehr der Gesichtspunkt dee fflesaausgleiche betrachtet werden, mit dessen Hilfe des Muster einen geeigneten unterhöhlten Umgebungebereich erhält.

Ub die Schwierigkeiten zu erkennen, die eich bei der Anfertigung eines für ein zweistufiges Ätzverfahren geeigneten Musters ergeben, sollen nachstehend die typischen Abmessungen der Löcher einer Schattenmaske in Form eines Beispiels angeführt werden. Bei einer typischen Schattenmaske hat das Mittelioch e (Fig. 6) einen Durchmesser von etwa 0,20 mn (0,008 Zoll). Nachdem die Lochmaske als Schablone zum Aufbringen der Phoephorpunkte auf dem Bildschirm benutzt worden ist, nuss dee Loch auf etwa 0,38 mm (0,015 Zoll) (Mittelloch b, Fig. 7Ϊ vergröasert werden. Fig. 5 zeigt ein «eterial 30, das

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auf dar einen Seite mit einen mutter aue einer ätzfetten Abdecktchicht 31 und auf dar anderen Seitt mit einem Mutter aue atzfeeten Abdecktchichten 32, 33 überzogen iet. Die Abdecktchicht 31 hat in der (Bitte eine Fläche 34, die frei von AbdeckRaterial itt. Ebenso gibt et auf der enderen Seite zwei Flächen 35 und 36, die ebenfallt kein Abdeckmaterial enthalten. X₂ bezeichnet den Durcheetter der kreitförnigen Flache 34, X| und X₃ den Auetendurch-■eeeer der Fläche 35 bzw. 36. L bezeichnet die Breite der Flache 35 und T die Dicke dea iDeterlelt 30.

Fig. 6 zeigt ein itark wergrötterttt Loch 38, dta nach de« eraten Ätztchritt in dar (Bitte einen Durch-■eattr a hat. Wie irtichtlich, hat daa geatzte material die Kontur von tchalenföreigen Seitenwänden 20 und kleinere winkelförmige Ä'tzttellen 21, 22. Ferner itt zu erkennen» wie dea Htxeittel die ätefette Abdecktchicht as Rend unterhöhlt hat. ^r'

Um eine (Heike zu erhalten, die entsprechend unterhehlt iet, co wie etwe FiQ. 6 zeigt, «uee dee ■utter tuf der lichtenpfindlichen Abdeckechicht to tuffiedruckt werden, titts der Auesendurohseeeer X₁ euf der •inen Seite der Heeke etwe geneuto groee wie der Durch-■•tter X₂ tuf der tnderen Seit· der Sohetteneetke iet π«. :■*)■.'■-■■

Ue) die letke richtig jru unterhöhlen, Hutt die Breite L der ringfereigtn Fliehe 35 euf ele V« der Dlefc·] T der lehetteneetk· be-• Stil IU breit, eo wird dct Keteriel in-

. -it» (Mff f liehe) Sft tie au i*\ leitonettruien 20 vell-

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geurünachte Crt)··· erreicht h«t. lit L zu achnial, ·ο kann dee Xtznittel nicht entsprechend tief genug fetzen. Dar ringförmig· Bereich 40,(Fig. 7) kann denn 1* zweiten Ätzeehritt entfernt «erden, wobei dir endgültige Ourcheeeeer b dennoch erhalten bleibt· Innerhalb dee in der Abdeckechicht gelegenen Rittelbereiche· Mit den Durcheieaeer X^ befindet eich ein zveiter Mittelbereich ■it de« Ourcheeaaer X,. Dieeer DurChneaaer iet in ·β-eentllehen geneuto gross nie der Ourchneeeer de· fflittellochee · in der ieeke (vgl. Fig. 6). tflBhrend dee Ätzene unterhöhlt dee Ätznittel die Abdeckechicht achrlg nach innen, un dee gewünscht« Mittelloch mit den Durchnesser a (Fig» 6) zu bilden.

Un eine typleche Schattendecke eus keltgewelzten Stahl zu itzen, wird die Maske nit den euf der lichtempfindlichen Abdeckechicht eufgedruckten «uater, de· Fig. S zeigt, in ein Atzbad eue eisenchlorid getoucht. Die Meeke bleibt eo lenge in Ätzbad, bie dee Ätznittel dl· nlttl«r«n Krtieflfiohtn ««ggstttzt hat, so de·· ein Loch alt den Durehneeeer · übrigbleibt. Dlee lMeet eich durch Ineugenechelnnehne aoele durch übereechen der Zeitdauer, »Ihrend dar die lack· in Xtzbed let, feststellen. Befindet tion dl· Mask· in Ätzbad, ao wird dl» den gröaaaren Durchneaaer «ufeeiaende Fliehe 34 achneller •u· dar Sihetteneeek· h«rtu«e«tttii ti· dl· entspreohtn-•"•n Mltln«r«n, »uf dar anderen StUn dtr Maske befindlichen Fliehen 31 und 3·· Sehen dl· lOoher 38 OtottUi.' |lti«hnieeig tut» nlro¹ dit Ittkt im dt»

htftnt«tt»#e«tn «nd tbQtttttthtft, um au vtrH4nt)ffffit dt·· ti« to'fc* »«fcsfttfttfe &UfÜltilniuilt n—h MlUt

unterhöhlt wird. Bei einer typischen ffieeke wird das material en den Flüchen 35 und 36 etwa bis zu einen Drittel der Dicke der Maske durchgesetzt. Degegen wird die maske in der Ritte der euf der anderen Seite befindlichen grösseren Flüche 34 etwa bis zu zwei Dritteln ihrer Dicke in der gleichen Zeit durchgeützt. Begrenzt ■en die Breite L der RingflBche 35 euf etwa 1/4 der Dicke der Rleske und wendet men dee schalenförmige Ä'tzmueter en, so erhält «an einen des Loch umgebenden Bereich nit der Dicke c, der denn in einen späteren Ätzschritt weggeätzt werden kenn. Nachdem, die ffleske zu» Aufbringen dea Phoaphorpunktwuetara benutzt worden iet, wird sie wieder in dee Ätzbad getaucht, und zwar so lenge, bis der Bereich «it der Dicke c durchgeätzt ist (Fig. 7). Dadurch fällt der ringförmige Bereich 40 herbus, eo data ein Loch nit dem vergröaaerten, endgültigen Durchmesser b übrigbleibt. Nunmehr kann die Abdeckechicht entfernt und die Maske in die Fernsehbildröhre eingebeut werden.

Obwohl das Verfahren an Hend von kreisförmigen Löchern und Flachen beschrieben wurde, kann ea natürlich auch zun Drucken von länglichen, rechteckigen oder anders geformten Löchern verwendet werden.

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Claims

Potentanaprüche

ΐ) Lochmaske, deren Löcher sich durch Ätzen veryrössern lassen, gekennzeichnet durch ein Nletallmaterial mit der Dicke T, eine auf der einen Seite des Materials befindliche erste, ätzfeste Abdeckschicht mit einer ersten, im wesentlichen abdeckachichtfreien Kreisfläche mit dem Durchmesser X₂* eine auf der gegenüberliegenden Seite des materials befindliche zweite, ätzfeste Abdeckschicht mit einar zweiten, im wesentlichen abdeckachichtf reien Kreisfläche mit dem Durchmesser X- und einer ringförmigen, ebenfalls im wesentlichen abdeckechichtfreien Fläche mit dem Aussendurchmesser X-, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser X₂ der ersten Kreisfläche ist.
2. Lochmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dase die erste und die zweite Kreisfläche sowie die Ringfläche koaxial zueinender angeordnet elnd.
3. Lochmaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Ringfläche L etwa 1/4 der Dicke T dea Retallnateriele beträgt.
4. Lochmaske nach Anepruch 3, dadurch gekonnzeichnet, dass das (Tetalimateriel keltgewolzter Stahl ist.
5. Verfahren zum Aufdrucken eines (Busters auf eine Lochmeske, die sich zum Atzen noch einen zwoietufigon Atzvorfohron eignet, gekonnzeichnet durch folgende Schrittet Anfertigen einee ereten Bildoe, doe eine erste und eine zweite, innerholb der ereten liegende Fläche cerstellt, Entwerfen dos ersten Bildee durch eine Lochplatte euf oine lichtempfindliche Plette, Anfertigen einee zweiton bildes, dos eine dritte Fliehe derstellt, Entwerfen des zweiten Bildee durch die Lochpletto euf

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tine lichtempfindliche Platte» und Aufdrucken des ersten und zweiten Bilde· in Übereinstimmung miteinander auf eine mit ätzfestem Abdecker Überzogene Plette.