СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЧЕРНОЙ МАТРИЦЫ НА ЭКРАНЕ ЦВЕТНОГО КИНЕСКОПА Российский патент 1996 года по МПК H01J9/227 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления экранов цветных кинескопов с черной матрицей.

Известен способ формирования черной матрицы на экране цветного кинескопа, включающий нанесение на внутреннюю поверхность экранного стекла слоя фоторезиста, содержащего водорастворимые диазосоединения, бисазидосоединения и поливинилпироролидон, фотоэкспонирование через теневую маску, промывку водой для удаления незаэкспонированной части слоя и проявление фотоотпечатка в виде рельефа заэкспонированного фоторезиста, нанесение сплошного покрытия из тонкодисперсного черного материала с образованием отверстий гнезд для люминофорных элементов мозаичного люминесцентного экрана в черном покрытии [1]
Недостатком способа является достаточно высокий брак при формировании матрицы по отлипанию отдельных элементов рельефа заэкспонированного фоторезиста при его проявлении.

Известен также способ формирования черной матрицы, отличающийся от описанного выше применением адгезита силана, входящего в состав фоторезиста [2]
Недостатком способа является сложность технологии, обусловленная необходимостью обработки экрана со сформированной матрицей парами плавиковой кислоты для удаления силана.

Известен способ формирования черной матрицы на экране цветного кинескопа, принятый за прототип, включающий нанесение на внутреннюю поверхность экранного стекла пленки поливинилового спирта, содержащей двухромовокислый аммоний в качестве фотосенсибилизирующей добавки, фотоэкспонирование через теневую маску, промывку водой для проявления фотоотпечатка, нанесение слоя тонкодисперсного графита, травление перекисью водорода или марганцевокислым калием и промывку водой [3]
Недостатком известного способа является большой размер отверстий в матрице, что исключает возможность сохранения чистоты цвета при эксплуатации кинескопа в условиях большой токовой нагрузки, вызывающей деформацию цветоделительной маски. Кроме того, при отверстиях в матрице большого размера уменьшается площадь черного покрытия на экране цветного кинескопа и соответственно снижается контрастность изображения.

Отверстия большого размера ограничивают также возможность применения способа для производства кинескопов сверхвысокого разрешения.

Целью изобретения является повышение качества черной матрицы за счет уменьшения размера отверстий в ней и улучшения равномерности слоя графита.

Цель достигается тем, что в способе формирования черной матрицы на экране цветного кинескопа, включающем нанесение пленки поливинилового спирта с фотосенсибилизирующей добавкой, фотоэкспонирование через теневую маску, проявление задубленного рельефа поливинилового спирта, нанесение слоя тонкодисперсного графита, травление перекисью водорода или марганцевокислым калием и промывку водой, внутреннюю поверхность экранного стекла с пленкой поливинилового спирта после фотоэкспонирования смачивают водным раствором электролита с рН 3,5-5,0.

Цель достигается также тем, что в качестве раствора электролита используют раствор бихромата аммония концентрации 0,001-1 мас. а после проявления задубленного рельефа поливинилового спирта до нанесения графитового покрытия экран смачивают раствором поверхностно-активного вещества.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом.

На чертеже показан ход световых лучей при фотоэкспонировании от источника света 1 через отверстие 2 в маске 3 на экран 4. Из фиг. видно, что световая проекция отверстия маски на экран состоит из равномерно облученной центральной части 5 и граничащей с ней полутени 6, где облученность постепенно уменьшается по мере удаления от центральной части 5. В процессе фотоэкспонирования пленка поливинилового спирта, содержащая бихромат аммония, становится нерастворимой (дубится). Это обусловлено фотохимической реакцией, в результате которой происходит частичное восстановление Cr⁶⁺ с образованием хромихромата (Cr₂O₃ · CrO₃), связующего молекулы поливинилового спирта поперечными связями ("хромовыми мостиками"). Полнота прохождения фотохимических реакций и, следовательно, прочность этих связей зависит от облученности. В полутени процесс остается незавершенным. Согласно предлагаемому изобретению, при смачивании экранного стекла с пленкой поливинилового спирта после фотоэкспонирования раствором электролита при выбранных значениях рН 3,5-5,0 происходит разрушение "хромовых мостиков", полное в полутени или на ее периферии и лишь частичное в центральной части световой проекции отверстия маски. Соответственно при последующей промывке водой вместе с пленкой, находившейся при фотоэкспонировании в тени, удаляется слабо заэкспонированная пленка в полутени. Таким образом, площадь каждого заэкспонированного элемента после проявления фотоотпечатка зависит от рН раствора, взятого для смачивания экрана с пленкой после фотоэкспонирования: чем ниже рН, тем она меньше. Поскольку отверстия в черной матрице образуются вследствие вытравливания этих элементов после нанесения слоя графита, соответственно уменьшается и размер отверстий.

По предлагаемому способу были сформированы матрицы на экранах цветных кинескопов 32ЛКД1Ц. Для подготовки поверхности стекла экрана его промывали водой, обрабатывали горячим 2%-ым раствором гидрооксида натрия, 8%-ым раствором плавиковой кислоты и снова водой. После сушки обливали поверхность стекла 4% -ым раствором поливинилового спирта, который содержал 0,15% двухромовокислого аммония (последний в дальнейшем при фотоэкспонировании играл роль фотосенсибилизатора). Вращая экран вокруг центральной оси на центрифуге, равномерно распределяли раствор по внутренней поверхности экрана. Одновременно производили сушку с помощью источника тепловой радиации. Высушенное покрытие облучали через теневую маску на установке фотоэкспонирования. Затем внутреннюю поверхность экрана смачивали раствором электролита с известным значением рН, избыток раствора сливали и проявляли рельеф задубленного поливинилового спирта. Затем внутреннюю поверхность экранного стекла с рельефом поливинилового спирта смачивали раствором сульфооксиэтилированного диалкилфенола концентрации 1 мас. Покрытие высушивали с помощью источника тепловой радиации и на него наносили коллоидно-графитовый препарат. После этого покрытие обрабатывали раствором перекиси водорода и водой, удаляя графит с мест будущего расположения элементов люминофорной мозаики и после сушки по общепринятой технологии наносили люминофоры зеленого, синего и красного цветов свечения.

Диаметр отверстия в черной матрице измеряли с помощью микроскопа с микрометрической шкалой. Одновременно визуально оценивали качество полученной матрицы.

Для исключения влияния случайных факторов обработке раствором после фотоэкспонирования подвергалась только половина площади экрана, вторая половина до операции проявления оставалась сухой. Таким образом, все операции формирования матрицы как предшествующие смачиванию экрана с заэкспонированной пленкой поливинилового спирта, так и следующие за ней, для обеих половин экрана выполнялись в строго одинаковом технологическом режиме.

Эффективность раствора для смачивания экрана после фотоэкспонирования оценивали величиной Э_ф (d_п d_и)/d_п d_мин, где d_и диаметр отверстия в матрице, сформированной согласно предлагаемому способу; d_п диаметр отверстия в матрице, сформированной по прототипу; т.е. на половине экрана, не обработанной раствором; d_мин минимальный диаметр отверстия в матрице, сформированной согласно предлагаемому способу. Эта величина была получена при смачивании пленки поливинилового спирта после фотоэкспонирования соляной кислотой 0,1N. В этом случае, как следует из формулы для расчета Эф, эффективность раствора равна 1. Если же раствор для смачивания экрана после фотоэкспонирования не оказывает влияния на размер отверстия, т.е. d_и d_п, его эффективность равна 0.

При проведении испытаний оказалось, что слишком кислые растворы, использованные для смачивания, вызывают отлипание элементов фотоотпечатка (рельефа поливинилового спирта) и приводят к браку матрицы. Такие растворы непригодны для реализации способа.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Из таблицы видно, что эффективность раствора и его пригодность зависят от рН. Диаметр отверстия в матрице уменьшается, если рН раствора не более 5,0. Эффективность раствора повышается с уменьшением рН, однако при рН менее 3,5 растворы становятся непригодными для реализации способа, так как вызывают брак по отлипанию элементов фотоотпечатка.

Из таблицы видно также, что нейтральные или щелочные растворы не влияют на размер отверстий в матрице.

Высокой эффективностью обладают растворы бихромата аммония. Использование для реализации способа именно этого реактива особенно целесообразно, так как он независимо от предлагаемого изобретения применяется в процессе формирования люминесцентных экранов цветных кинескопов (в качестве фотосенсибилизатора). Кроме того, бихромат аммония образует слабокислые растворы, что исключает отрицательное влияние операции смачивания экрана с пленкой поливинилового спирта после фотоэкспонирования на качества матрицы. рН этих растворов мало меняется с концентрацией. Это обеспечивает сохранение параметров выбранных технологических режимов и технологического выхода при использовании заявляемого способа в производстве.

Как показали испытания, при концентрации раствора бихромата аммония более 1 мас. затрудняется проявление матрицы. Поэтому для надежного применения пригодны растворы концентрации 0,001-1 мас.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет, по сравнению с прототипом, получить черную матрицу с меньшим размером отверстий. Величина отверстий в этом способе при прочих равных условиях определяется значением рН водного раствора электролита, выбранного для смачивания экрана с пленкой поливинилового спирта после фотоэкспонирования и поддается регулированию. Способ прост, не вызывает существенного усложнения технологии и может быть реализован в действующем производстве на действующем технологическом оборудовании.

Использование: в электронной технике, а именно в технологии изготовления экранов цветных кинескопов с черной матрицей. Сущность изобретения: на поверхность экранного стекла наносят пленку поливинилового спирта (ПВС) с фотосенсибилизирующей добавкой, фотоэкспонируют через теневую маску и смачивают раствором электролита с рН 3,5 - 5,0, например, раствором синхромата аммония концентрации 0,001 - 1 мас,%. Затем проявляют задубленный рельеф ПФС, экран смачивают раствором поверхностно - активного вещества, наносят слой тонкодисперсного графита, травят перекисью водорода и промывают водой. Величина отверстия в этом способе при прочих равных условиях определяется значением рН водного раствора электролита. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЧЕРНОЙ МАТРИЦЫ НА ЭКРАНЕ ЦВЕТНОГО КИНЕСКОПА, включающий нанесение пленки поливинилового спирта с фотосенсибилизирующей добавкой, фотоэкспонирование через теневую маску, проявление задубленного рельефа поливинилового спирта, нанесение слоя тонкодисперсного графита, травление и промывку, отличающийся тем, что после фотоэкспонирования пленку поливинилового спирта смачивают водным раствором электролита с pH 3,5 - 5,0. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора электролита используют раствор бихромата аммония концентрации 0,001 - 1 мас. %. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что после проявления задубленного рельефа поливинилового спирта экран смачивают раствором поверхностно-активного вещества.