DE19622407A1 - Verfahren zur Herstellung einer Schattenmaske für Farbbildröhren und eine nach diesem Verfahren hergestellte Schattenmaske - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Schattenmaske für Farbbildröhren und eine nach diesem Verfahren hergestellte SchattenmaskeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Schatten- oder Lochmaske für Farbbildröhren, welche einen
Einfluß auf die Minderung der Farbreinheit und auf
Wölbungsphänomene hat, und die durch das Verfahren
hergestellte Schattenmaske.
Im allgemeinen umfassen Farbbildröhren bei Verwendung von
Schattenmasken einen Röhrenkolben, welcher einen Kolbenschirm
(Panel), einen Kolbentrichter und einen Kolbenhals bildet.
Eine Elektronenstrahlquelle ist im Kolbenhals angeordnet, und
R,G,B-Phosphorpixel sind auf der inneren Oberfläche des
Kolbenschirms ausgebreitet. Die Schattenmaske ist in einem
vorbestimmten Abstand von den R,G,B-Phosphorpixel angeordnet.
Bei Farbbildröhren vom Schattenmaskentyp treten
Elektronenstrahlen, die von einer Elektronenquelle emittiert
wurden, durch die Aperturen der Schattenmaske und treffen auf
die R,G- und B-Pixel auf der Phosphorschicht auf. Die
Schattenmaske ist mit einem Rahmen versehen, so daß sie eine
Schattenmaskenanordnung bildet. Die Schattenmaskenanordnung
ist auf der Innenseite des Panels angeordnet.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Schattenmaske aus einem
Aluminium-beruhigten Stahl (aluminium killed steel (AK))
hergestellt.
Wenn die aus der Elektronenquelle emittierten
Elektronenstrahlen durch die in der Schattenmaske gebildeten
Aperturen treten und auf den Phosphor auftreffen, werden nur
15 bis 25% der Strahlen durch die Aperturen durchgelassen.
Demnach trifft der Rest der Elektronenstrahlen auf die innere
Oberfläche der Schattenmaske auf, wodurch die Temperatur der
Schattenmaske sich auf etwa 80 bis 90°C erhöht.
Als Folge dehnt sich die Schattenmaske thermisch aus und
wölbt sich auf, so daß sich die Position der Aperturen
gegenüber den Elektronenstrahlen verändert. Die obige
thermische Ausdehnung der Schattenmaske wird insbesondere bei
AK-Stahlschattenmasken mit einem thermischen
Expansionskoeffizienten von ca. 12 bis 13 × 10-6/°C gefunden.
Das Wölbungsphänomen verursacht inkorrektes Auftreffen der
Elektronenstrahlen auf den Phosphor, was eine Minderung der
Farbreinheit, als Reinheitsverschiebung bezeichnet, bewirkt.
Die obige Minderung der Farbreinheit verursacht ernste
Probleme bei großen Bildschirmen, flachen Bildschirmen und
fixierten Bildschirmen. Zur Lösung dieses Problems wurden
Schattenmasken seit kurzer Zeit aus Invar-Legierung (Fe-Ni-
Legierung) hergestellt, welche nur 1/10 des thermischen
Expansionskoeffizienten von AK-Stahlschattenmasken aufweist.
Jedoch macht eine Invar-Legierung nicht nur das Ausätzen der
Aperturen und das Pressen der Ränder (skirts) schwierig, auch
die Kosten sind hoch, welches die Herstellungskosten für die
Vorrichtung erhöht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schattenmaske für
Farbbildröhren unter Verbesserung der Farbreinheit zur
Verfügung zu stellen, während das im Zusammenhang mit der
thermischen Ausdehnung auftretende Wölbungsphänomen unter
Kontrolle gehalten wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung
einer Schattenmaske mit einem niedrigen thermischen
Expansionskoeffizienten unter niedrigen Herstellungskosten.
Die obige und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst
durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer
Schattenmaske für Farbbildröhren.
Demnach stellt die Erfindung eine Schattenmaske zur
Verfügung, welche einen Hauptschattenmaskenkörper aus AK-
Stahl umfaßt, wobei eine Nickelschicht auf der Oberfläche des
Hauptschattenmaskenkörpers aufgebracht ist, eine Fe-Ni-
Legierungsschicht, die erhalten wird in einem
Wasserstoffbrennofen unter Bewirkung einer Substanzdiffusion
sowohl von der Ni-Schicht als auch der AK-Stahl-
Schattenmaske.
Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung
einer Schattenmaske für Farbbildröhren zur Verfügung, welche
die Schritte umfaßt: Herstellung eines flachen
Hauptschattenmaskenkörpers mit AK-Stahl, Überziehens einer
Oberfläche mit Nickel, wodurch eine Fe-Ni-Legierungsschicht
auf dem flachen Hauptschattenmaskenkörper gebildet wird, wenn
Substanzdiffusion von sowohl der Nickelschicht als auch der
AK-Stahlschattenmasken in einem Wasserstofferhitzungsofen
induziert wird, und Pressen des flachen
Hauptschattenmaskenkörpers unter Bildung einer bestimmten
Form.
Die anliegenden Zeichnungen, welche einen Teil der
Beschreibung bilden, erläutern eine erfindungsgemäße
Ausführungsform und dienen zusammen mit der Beschreibung zur
Erläuterung der der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien.
Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt, welcher eine Schattenmaske
gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen
Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 ist eine Abbildung, welche die Kombination der
Verhältnisse der Fe-Ni-Legierungsschicht gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; und
Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt, welcher eine Schattenmaske
nach einer bevorzugten Ausführungsform der früheren
Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen wird nun
eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform in
Einzelheiten beschrieben.
Es wird im folgenden im einzelnen auf die Erfindung Bezug
genommen, wo Beispiele davon in den anliegenden Zeichnungen
erläutert sind. Wo immer möglich, werden die gleichen
Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um auf gleiche
oder ähnliche Teile zu verweisen.
Unter Bezugnahme von zunächst auf Fig. 1 wird ein Querschnitt
dargestellt, welcher eine Schattenmaske gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wiedergibt. Das
Bezugszeichen 10 verweist auf den Gesamtkörper der
Schattenmaske.
Wie aus den Figuren hervorgeht, umfaßt die Schattenmaske 10
eine AK-Stahlschattenmaske, die aus einer Vielzahl von
Aperturen 11 gebildet wird, durch die die Elektronenstrahlen
durchtreten.
Ein Wulst (bead) zur Verstärkung der Intensität und ein Rand
(skirt) wird um die AK-Stahlschattenmaske 13 gebildet.
Die AK-Stahlschattenmaske 13 ist aus AK-Stahl.
Eine Ni-Schicht 15 wird auf der äußeren Oberfläche der AK-
Stahlschattenmaske 13 ausgebildet. Eine Fe-Ni-
Legierungsschicht 17 wird zwischen der Ni-Schicht 15 und der
AK-Stahlschattenmaske 13 ausgebildet.
In diesem Fall wird die Fe-Ni-Legierungsschicht 17 gebildet,
wenn die Schattenmaske mit dem Ni-Überzug in einem
Wasserstoffverbrennungsofen unter Bewirkung der
Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als auch der AK-
Schattenmaskenschicht getempert wird.
Durch die Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als
auch der AK-Schattenmaske hat die Fe-Ni-Legierungsschicht 17
einen höheren Ni-Gehalt in der Ni-Schicht als die AK-
Schattenmaske.
Nach Messungen des Anmelders hat die Fe-Ni-Legierungsschicht
17 einen thermalen Expansionskoeffizienten von ca. 4 bis
5 × 10-6/°C. Dies zeigt, daß die Fe-Ni-Schicht eine
niedrigere thermale Expansion aufweist als der AK-Stahl aus
dem Stand der Technik.
In diesem Fall bildet die Fe-Ni-Schicht 17 einen Film mit
niedriger thermaler Expansion auf der äußeren Oberfläche der
AK-Stahlschattenmaske 13, um so die thermale Ausdehnung des
AK-Stahls zu vermeiden.
Gemäß einer Vielzahl von Experimenten des Anmelders hat die
mit der Fe-Ni-Legierungschicht 17 gebildete Schattenmaske 10
eine niedrigere thermale Ausdehnung von ca. 40% als die mit
AK-Stahl gebildete Schattenmaske aus dem Stand der Technik.
Die obige Anti-Wölbungswirkung kann die Farbreinheit der
Farbbildröhren verbessern, da sie fehlerhaftes Auftreffen der
Elektronenstrahlen auf dem Phosphor vermeidet.
Es wird nun auf das Herstellungsverfahren für eine solche Fe-
Ni-Legierungsschicht 17 als ersten Schritt Bezug genommen,
wobei der flache Hauptschattenmaskenkörper eine Vielzahl von
Aperturen hat und aus AK-Stahl hergestellt wird.
Anschließend wird als zweiter Schritt der flache
Hauptschattenmaskenkörper mit Ni überzogen. Hinsichtlich der
gebildeten Fe-Ni-Schicht wird der Ni-Überzug so gebildet, daß
er dicker als 10 µm ist. Und der obige Ni-Überzug wird durch
Elektroplattieren oder elektrostromloses Plattieren gebildet.
Als dritter Schritt wird die Fe-Ni-Legierungsschicht 17 auf
der flachen Hauptschattenmaske gebildet, wenn
Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als auch der AK-
Stahlschattenmaske in einem Wasserstofferhitzungsofen
eingeleitet wird. Hierzu wird die Temperatur des
Wasserstoffverbrennungsofens auf ca. 1000°C gesetzt.
Anschließend wird als vierter Schritt der flache
Hauptschattenmaskenkörper so gepreßt, daß er einen
Randbereich und einen Kernbereich (bead) der Schattenmaske
bildet.
Wie oben beschrieben, kann die Schattenmaske für
Farbbildröhren das Wölbungsphänomen vermeiden und die
Farbreinheit des Bildschirms verbessern.
Die Fe-Ni-Legierungsschicht und die Ni-Schicht gemäß der
Erfindung können eine Strukturstabilität erzeugen und
Howling-Phänomene vermeiden.
Zusätzlich kann die Fe-Ni-Legierungsschicht als Ersatz für
eine Invar-Legierung verwendet werden, welche teuer ist, da
sie einer Invar-Legierung in ihrer Zusammensetzung und
hinsichtlich des thermischen Expansionskoeffizienten ähnlich
ist.
Claims (4)
1. Schattenmaske für Farbbildröhren, hergestellt aus
Aluminium-beruhigten Stahl (aluminium killed (AK)
steel), umfassend:
einen Hauptschattenmaskenkörper aus AK-Stahl;
eine Ni-Schicht, aufgebracht auf der Oberfläche der Schattenmaske; und
eine Fe-Ni-Legierungsschicht, welche in einem Wasserstoffverbrennungsofen unter Bewirkung der Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als auch der AK-Stahlschattenmaske gebildet wird.
einen Hauptschattenmaskenkörper aus AK-Stahl;
eine Ni-Schicht, aufgebracht auf der Oberfläche der Schattenmaske; und
eine Fe-Ni-Legierungsschicht, welche in einem Wasserstoffverbrennungsofen unter Bewirkung der Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als auch der AK-Stahlschattenmaske gebildet wird.
2. Schattenmaske für Farbbildröhren nach Anspruch 1, worin
die Dicke der Ni-Schicht mehr als 10 µm ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Schattenmaske für
Farbbildröhren umfassend die Schritte: Herstellung eines
flachen Schattenmaskenkörpers mit AK-Stahl, Überziehen
seiner Oberfläche mit Ni, Ausbilden einer Fe-Ni-
Legierungsschicht auf dem flachen
Hauptschattenmaskenkörper bei Bewirken der
Substanzdiffusion von sowohl der Ni-Schicht als auch der
AK-Stahlschattenmaske in einem
Wasserstoffverbrennungsofen und Pressen des flachen
Hauptschattenmaskenkörpers unter Bildung einer
bestimmten Form.
4. Verfahren zur Herstellung einer Schattenmaske für
Farbbildröhren nach Anspruch 3, worin die Dicke der Ni-
Schicht nicht mehr als 10 µm ist.
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