DE19904792A1

DE19904792A1 - Streckmaske für Farbbildröhre und Material für die Maske

Info

Publication number: DE19904792A1
Application number: DE19904792A
Authority: DE
Inventors: Akira Makita; Yutaka Matsumoto; Taizo Sato; Yoshikazu Watanabe
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd; Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 1999-09-09
Also published as: GB2334140A; GB2334140B; US6565676B2; US6258496B1; CN1156876C; GB9902675D0; SG65099A1; JP3043701B2; TW445307B; KR19990072445A; CN1237778A; JPH11222628A; US20010027830A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Streckmaske für eine Farb bildröhre, die für jede Art von Farbbildröhre, z. B. eine Lochmasken- bzw. Schattenmaskenröhre oder eine Schlitzmasken- bzw. Öffnungsgitterröhre, in Farbfernseh- und Computerfarb bildschirmen verwendet werden kann.

In Farbbildröhren für Farbfernseh- und Farbbildschirme kommt eine Maske zur Farbauswahl so zum Einsatz, daß mit Elektronenstrahlen vorbestimmte Leuchtstoffe bestrahlt wer den. Verwendung als Farbauswahlmaske findet eine Schattenmas ke, die aus einem Metallblech gebildet ist, das mit einer großen Anzahl kleiner Löcher versehen ist, oder ein Öffnungs gitter, das mit einer großen Anzahl von Schlitzen versehen ist. Beim kontinuierlichen Langzeitgebrauch einer Farbbild röhre wird die Schattenmaske oder das Öffnungsgitter erwärmt, da beschleunigte Elektronen damit kollidieren, und durch Wär medehnung verzogen. Dadurch können sich die Elektronenstrah len allmählich gegenüber dem Leuchtstoffschirm verschieben, was zu Farbverschiebung im Farbbild führt.

In einer Farbauswahlmaske für eine Farbbildröhre wird eine Streck-Farbunterscheidungsmaske, z. B. ein Öffnungsgit ter, das auf einem festen Rahmen gespannt ist, zusammen mit einem Teil verwendet, das wie eine allgemeine Schattenmaske gepreßt ist.

Hergestellt wird die Streck-Farbunterscheidungsmaske ge mäß der nachfolgenden Beschreibung. Ein warmgewalzter kohlen stoffarmer Stahlstreifen, der Kohlenstoff in Einheiten von 0,0001% enthält, wird zu einem Blech mit einer Dicke von 0,02 mm bis 0,30 mm kaltgewalzt. Nach Ausbildung einer großen Anzahl von Rasterelementen im kaltgewalzten Stahlstreifen durch Ätzen wird der Stahlstreifen an einen Rahmen ge schweißt, der unter Druck steht, der in Gegenrichtung zur Streckrichtung ausgeübt wird. Danach wird der Druck entfernt, um Spannung durch die Rückführkraft des Rahmens zu erzeugen. Um die Erzeugung von Sekundärelektronen, Wärmestrahlung, die Bildung von Rost usw. zu verhindern, wird anschließend das Maskenmaterial einer 10- bis 20-minütigen Wärmebehandlung in einer oxidierenden Atmosphäre bei 450°C bis 470°C unterzo gen, wodurch die Maskenoberfläche geschwärzt wird.

Herkömmlich ist es möglich, daß sich die Spannung der Rasterelemente der Farbunterscheidungsmaske während der Her stellung verringert, was bei der Qualitätskontrolle große Sorgen bereitet. Das Problem ergibt sich aus der Tatsache, daß sich die Rasterelemente durch Kriechen dehnen, das durch Wärme und Spannung beim Schwärzen des Materials der Farbun terscheidungsmaske verursacht wird. Die Rasterelemente mit einem niedrigen Spannungserholungsfaktor und verringerter Spannung aufgrund von starkem Kriechen haben das Problem, daß bei Ausübung von Schwingungen auf die Rasterelemente, z. B. durch den Schallpegel eines Lautsprechers im gleichen Gehäuse wie die Farbbildröhre, die Rasterelemente selbst mit großen Amplituden schwingen, was Farbverschiebung im Farbbild verur sacht.

Zur Lösung des Problems offenbart die JP-B2-2548133 ei nen Farbauswahlmechanismus, der aus einem kohlenstoffarmen Stahlblech gebildet ist, das 40 ppm bis 100 ppm Stickstoff enthält. Die JP-B2-2683674 schlägt ein kohlenstoffarmes Stahlblech vor, das 0,20 bis 2,0 Gew.-% Cr und 0,10 bis 3,0 Gew.-% Mo enthält. Problematisch bei diesen kohlenstoffarmen Stahlblechen ist jedoch, daß wegen hoher Restspannungen der Bandabschnitt des Öffnungsgitters nach der Wärmebehandlung ungünstig verzogen bzw. verwunden ist.

Die JP-A-799025 (US-A-5552662) offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Öffnungsgitters unter Verwendung eines Materials mit geringen Restspannungen. Da aber die Zugfestig keit gering ist, liegt nahezu keine Änderung im Spannungser holungsfaktor vor. Daher kann das Band des Öffnungsgitters reißen bzw. brechen, wenn das Öffnungsgitter gestreckt wird. Wird das Öffnungsgitter unter einer Spannung gestreckt, bei der das Band nicht bricht, verringert sich die Streckspannung nach der Wärmebehandlung auf unerwünschte Weise.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Streck- Farbauswahlvorrichtung für eine Farbbildröhre bereitzustel len, die minimale Restspannungen hat und frei von solchen Problemen wie Verwindungen ist und die einen hohen Spannungs erholungsfaktor hat. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Streckmaske für eine Farbbildröhre hat günstige Hochtemperatur-Kriecheigenschaften und ist frei von solchen Problemen wie Bruch beim Strecken und Bandverwin dung im Gegensatz zu den herkömmlichen Streckmasken, die ei nen kohlenstoffarmen Stahl als Ausgangsmaterial verwenden. Daher ist es möglich, eine Farbbildröhre mit hoher Qualität zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird ein kohlenstoffarmes Stahlblech mit ei nem spezifischen Wert insbesondere für den Stickstoffgehalt auf eine Temperatur erwärmt, bei der keine Rekristallisation stattfindet, wodurch eine Streck-Farbunterscheidungsmaske er halten wird, die einen hohen Erholungsfaktor hat und frei von solchen Problemen wie Bruch beim Strecken und Verwindung des Bands ist.

Ein zweckmäßig für die erfindungsgemäße Streck-Farbun terscheidungsmaske verwendetes kohlenstoffarmes Stahlblech enthält höchstens 0,03% (Gewichtsprozent; gleiches gilt im folgen den) C, höchstens 0,10% Si, 0,10% bis 0,60% Mn, höchstens 0,10% P, höchstens 0,10% S sowie als Rest Fe und Nebenver unreinigungen. Im kohlenstoffarmen Stahlblech, das in der Erfin dung verwendet wird, bildet C Carbid. Nimmt der C-Gehalt zu, sinkt die Fähigkeit des kohlenstoffarmen Stahlblechs, im Her stellungsverfahren der Farbauswahlelektrode geätzt zu werden. Daher beträgt der C-Gehalt vorzugsweise höchstens 0,03%.

Si bildet Silicateinschlüsse, z. B. MnO-SiO₂ und MnO- FeO-SiO₂, und beeinträchtigt folglich die Ätzeigenschaften. Daher beträgt der Si-Gehalt vorzugsweise höchstens 0,10%. Vorzugsweise liegt der Mn-Gehalt im Bereich von 0,10% bis 0,60% aus Sicht der desoxidierenden Wirkung und der Verhin derung von Warmbrüchigkeit im Stahlherstellungsverfahren.

Bei steigendem P-Gehalt wird der Stahl härter, was die Walzbarkeit des Stahls verschlechtert. Daher beträgt der P-Gehalt vorzugsweise höchstens 0,10%.

S bildet Sulfideinschlüsse und beeinträchtigt somit die Ätzeigenschaften. Daher beträgt der S-Gehalt vorzugsweise höchstens 0,10%.

Vorzugsweise enthält der in der Erfindung verwendete kohlenstoffarme Stahl 70 ppm bis 170 ppm Stickstoff nach Ge wichtsverhältnis, stärker bevorzugt 100 ppm bis 170 ppm und noch stärker bevorzugt 100 ppm bis 150 ppm. Liegt der Stick stoffgehalt unter 70 ppm, sinkt die Festigkeit. Bei einem Stickstoffgehalt über 170 ppm wachsen die Korngrenzen an, was für die Ätzeigenschaften ungünstig ist.

Nach dem Walzen wird der in der Erfindung verwendete kohlenstoffarme Stahl unter Bedingungen wärmebehandelt, unter denen keine Rekristallisation in einer reduzierenden oder nichtoxidierenden Atmosphäre stattfindet. Folglich wird die Zugfestigkeit höher als die der herkömmlichen Materialien mit kleinen Restspannungen, und es lassen sich günstige Hochtem peratur-Kriecheigenschaften erhalten. Vorzugsweise sind die Bedingungen der Wärmebehandlung wie folgt: Die Wärmebehand lungstemperatur liegt im Bereich von 450°C bis 650°C, und die Wärmebehandlungszeit liegt im Bereich von 3 Sekunden bis 120 Sekunden. Nicht bevorzugt ist eine Wärmebehandlungstempe ratur über 650°C, da es zur Rekristallisation kommen würde. Bei einer Wärmebehandlungstemperatur unter 450°C läßt sich keine Verbesserung der Eigenschaften durch die Wärmebehand lung erreichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Kohlenstoffarme Stahlausgangsmaterialien mit 0,1 mm Dic ke, hergestellt aus Materialien A bis G, deren chemische Zu sammensetzungen in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt sind, wurden 45 Sekunden bei einer Temperatur von 540°C bis 560°C in einer Mischatmosphäre aus Wasserstoff und Stick stoff in einem Durchlaufglühofen behandelt. Die geglühten kohlenstoffarmen Stahlmaterialien wurden jeweils beidseitig mit einem wasserlöslichen Caseinresist beschichtet. Nach dem Trocknen wurden die Resiste auf den beiden Seiten jedes Mate rials unter Verwendung eines Paars Glastrockenplatten gemu stert, auf die Vorder- bzw. Rückseitenmuster gezeichnet wa ren. Zu beachten ist, daß die Resistmuster auf zwei unter schiedlichen Wegen so gebildet wurden, daß die Öffnungsrich tung von Schlitzen, die durch Ätzen unter Verwendung eines Resistmusters gebildet wurden, parallel zur Walzrichtung ver lief, und die Öffnungsrichtung von Schlitzen, die durch Ätzen unter Verwendung des anderen Resistmusters gebildet wurden, senkrecht zur Walzrichtung verlief.

Als nächstes wurden Belichtungs-, Härtungs- und Brenn verfahren durchgeführt. Anschließend wurden die gemusterten Resistoberflächen mit einer Eisenchloridlösung mit einer Tem peratur von 60°C und einer relativen Dichte von 48° Be als Ätzflüssigkeit mittels eines Sprühnebels besprüht, um das Ät zen durchzuführen.

Nach dem Ätzverfahren wurde gespült, und das Resist wur de mit einer alkalischen wäßrigen Lösung entfernt, wonach ge waschen und getrocknet wurde, um eine Farbunterscheidungsmas ke herzustellen.

Jede erhaltene Farbunterscheidungsmaske wurde durch das im folgenden beschriebene Bewertungsverfahren bewertet. Die Bewertungsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt. Bei der Schlitzrichtung in Tabelle 2 bedeutet "parallel", daß die durch das Ätzen gebildeten Öffnungen parallel zur Walzrich tung des Materials lagen, und "senkrecht" bedeutet, daß die Öffnungen senkrecht zur Walzrichtung verliefen. Die Durchläs sigkeit ist das (in Prozent ausgedrückte) Verhältnis der Öff nungsfläche zur Fläche eines Bereichs, der zwischen den Öff nungen an beiden Enden liegt.

Tabelle 1

Bewertungsverfahren 1. Bandverwindung

Nach dem Strecken jeder Farbunterscheidungsmaske unter einer Last von 30 N/mm² wurde eine Sichtprüfung auf Vorhan densein oder Abwesenheit von Bandverwindung durchgeführt.

2. Zugfestigkeit

Die Zugfestigkeit wurde nach JIS Z2241 an einem Probe körper Nr. 5 nach JIS Z2201 gemessen.

3. Bewertungsverfahren der Spannungserholung

Hergestellt wurden zwei unterschiedliche Arten von Pro bekörpern mit 510 mm Länge und 25 mm Breite. Eine Art von Probekörper war so ausgebildet, daß seine Längsrichtung par allel zur Materialwalzrichtung lag. Die Längsrichtung der an deren Art von Probekörper verlief senkrecht zur Materialwalz richtung.

Jeder Probekörper wurde durch die Halteabschnitte einer Zugprüfmaschine gehalten und in Längsrichtung bei 25°C unter einer Anfangslast von 500 N/mm² gestreckt. Hierbei wurde der Abstand zwischen den Halteabschnitten als Anfangslänge des Probekörpers gemessen.

Unter Beibehaltung der Anfangslänge als Abstand zwischen den Halteabschnitten wurde der Probekörper zwischen den Hal teabschnitten auf 455°C mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 1°C/min in einem Heizofen mit einer Luftatmosphäre er wärmt. Der Probekörper wurde 15 Minuten auf 455°C unter ei ner Last von 100 N/mm² gehalten.

Als nächstes wurde eine Abkühlung begonnen. Unter Ein stellung der Anfangslänge als Abstand zwischen den Halteab schnitten wurde die Last in Längsrichtung des Probekörpers bei 25°C als Erholungsspannung gemessen, und der Spannungs erholungsfaktor wurde erhalten durch:
Spannungserholungsfaktor (%) = (Erholungsspannung/An fangsspannung) × 100.

Vergleichsbeispiel 1

Ein kohlenstoffarmes Stahlausgangsmaterial mit 0,1 mm Dicke und einer Zusammensetzung, die nach Gewichtsverhältnis im wesentlichen aus 0,006% C, 0,01% Si, 0,44% Mn, 0,010% P, 0,008% S, 0,0060% N und als Rest Eisen und Nebenverun reinigungen bestand, wurde 45 Sekunden bei einer Temperatur von 540°C bis 560°C in einer Mischatmosphäre aus Wasser stoff und Stickstoff in einem Heizofen behandelt. Das geglüh te Ausgangsmaterial wurde wie im Beispiel 1 geätzt, um eine Farbunterscheidungsmaske herzustellen. Die Farbunterschei dungsmaske wurde wie im Beispiel 1 bewertet. In Tabelle 2 sind die Bewertungsergebnisse dargestellt.

Vergleichsbeispiel 2

Eine Farbunterscheidungsmaske wurde wie im Vergleichs beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß kein Glühverfah ren durchgeführt wurde. Die Farbunterscheidungsmaske wurde wie im Beispiel 1 bewertet. In Tabelle 2 sind die Bewertungs ergebnisse dargestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Eine Farbunterscheidungsmaske wurde wie im Vergleichs beispiel 1 unter Verwendung des Materials B im Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das Material B nicht geglüht wurde. Die Farbunterscheidungsmaske wurde wie im Beispiel 1 bewertet. In Tabelle 2 sind die Bewertungsergebnisse darge stellt.

Vergleichsbeispiel 4

Ein kohlenstoffarmes Stahlmaterial mit 0,1 mm Dicke und einer Zusammensetzung, die nach Gewichtsverhältnis im wesent lichen aus 0,007% C, 0,01% Si, 0,45% Mn, 0,015% P, 0,008% S, 0,0200% N und als Rest Eisen und Nebenverunreini gungen bestand, wurde 45 Sekunden bei einer Temperatur von 540°C bis 560°C in einer Mischatmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff in einem Heizofen behandelt. Das geglühte Ma terial wurde wie im Beispiel 1 geätzt, um eine Farbunter scheidungsmaske herzustellen. Die Farbunterscheidungsmaske wurde wie im Beispiel 1 bewertet. In Tabelle 2 sind die Be wertungsergebnisse dargestellt.

Im Vergleichsbeispiel 4 war es unmöglich, gleichmäßig zu ätzen. Angenommen wird, daß wegen der Unmöglichkeit, gleich mäßig zu ätzen, die Geradlinigkeit des Bands ungenügend und das Band verwunden war.

Tabelle 2

Claims

1. Streckmaske für eine Farbbildröhre, die auf einem Rahmen gespannt ist, wobei die Streckmaske aufweist:
ein kohlenstoffarmes Stahlblech, das gewichtsbezogen 70 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält, wobei das kohlen stoffarme Stahlblech bei einer Temperatur wärmebehandelt wird, bei der keine Rekristallisation stattfindet, bevor das kohlenstoffarme Stahlblech mit einem Resistmuster zum Bilden von Öffnungen versehen und geätzt wird, um Öffnungen im kohlenstoffarmen Stahlblech zu bilden.

2. Streckmaske für eine Farbbildröhre, die auf einem Rahmen gespannt ist, wobei die Streckmaske aufweist:
ein kohlenstoffarmes Stahlblech, das gewichtsbezogen 70 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält, wobei das kohlen stoffarme Stahlblech einen Spannungserholungsfaktor von mindestens 90% nach Wärmebehandlung bei einer Tempera tur hat, bei der keine Rekristallisation stattfindet, der Spannungserholungsfaktor als Verhältnis einer Erho lungsspannung zu einer Anfangsspannung ausgedrückt ist, die Erholungsspannung so definiert ist, daß eine Länge eines Probekörpers bei Ausübung einer Last von 500 N/mm² bei 25°C darauf als Anfangslänge definiert ist, und ei ne Spannung, unter der der Probekörper die Anfangslänge bei Abkühlung des Probekörpers auf 25°C nach Erwärmung auf 455°C unter Beibehaltung der Anfangslänge und 15-mi nütigem Halten auf 455°C unter einer Last von 100 N/mm² hat, als Erholungsspannung definiert ist, wobei das koh lenstoffarme Stahlblech danach mit einem Resistmuster zum Bilden von Öffnungen versehen und geätzt wird, um Öffnungen im kohlenstoffarmen Stahlblech zu bilden.

3. Streckmaske nach Anspruch 1 oder 2, wobei das kohlenstoffarme Stahlblech gewichtsbezogen höchstens 0,03% C, höchstens 0,10% Si, 0,10% bis 0,60% Mn, höchstens 0,10% P, höchstens 0,10% S, 70 ppm bis 170 ppm N und Nebenverunreinigungen als ande re Komponenten als Eisen enthält.

4. Streckmaske nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das kohlenstoffarme Stahlblech gewichtsbezogen 100 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält.

5. Material für eine Streckmaske für eine Farbbildröhre, wobei das Material aufweist:
ein kohlenstoffarmes Stahlblech, das gewichtsbezogen 70 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält, wobei das kohlen stoffarme Stahlblech bei einer Temperatur wärmebehandelt wird, bei der keine Rekristallisation stattfindet, und das kohlenstoffarme Stahlblech einen Spannungserholungs faktor von mindestens 90% hat.

6. Material für eine Streckmaske für eine Farbbildröhre, wobei das Material aufweist:
ein kohlenstoffarmes Stahlblech, das gewichtsbezogen 70 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält, wobei das kohlen stoffarme Stahlblech einen Spannungserholungsfaktor von mindestens 90% nach Wärmebehandlung bei einer Tempera tur hat, bei der keine Rekristallisation stattfindet, wobei der Spannungserholungsfaktor als Verhältnis einer Erholungsspannung zu einer Anfangsspannung ausgedrückt ist, die Erholungsspannung so definiert ist, daß eine Länge eines Probekörpers bei Ausübung einer Last von 500 N/mm² bei 25°C darauf als Anfangslänge definiert ist, und eine Spannung, unter der der Probekörper die Anfangslänge bei Abkühlung des Probekörpers auf 25°C nach Erwärmung auf 455°C unter Beibehaltung der An fangslänge und 15-minütigem Halten auf 455°C unter einer Last von 100 N/mm² hat, als Erholungsspannung definiert ist.

7. Material nach Anspruch 5 oder 6, wobei das kohlenstoffarme Stahlblech gewichtsbezogen höchstens 0,03% C, höchstens 0,10% Si, 0,10% bis 0,60% Mn, höchstens 0,10% P, höchstens 0,10% S, 70 ppm bis 170 ppm N und Nebenverunreinigungen als ande re Komponenten als Eisen enthält.

8. Material nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei das kohlenstoffarme Stahlblech gewichtsbezogen 100 ppm bis 170 ppm Stickstoff enthält.