DE10147994A1 - Schattenmaske - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine Schattenmaske vor, welche eine verbesserte Beständigkeit gegen einen Aufprall, wie etwa Vibration oder Sturz, aufweist, um eine konstante Güte einer Farbkathoden-Strahlröhre beizubehalten. Die Aufgabe ist gelöst durch eine Schattenmaske, bei welcher Durchgangslöcher ausgebildet sind, wobei jedes der Durchgangslöcher einen rückseitigen Lochabschnitt aufweist, durch welchen ein Elektronenstrahl eintritt, und einen vorderseitigen Lochabschnitt, durch welchen die Elektronen ausgesandt werden, um einen Strahlpunkt mit einer vorgeschriebenen Form auf einer zu bestrahlenden Fläche zu bilden; wobei jedes der Durchgangslöcher einen Gratabschnitt, ausgebildet durch Kreuzung einer Verjüngungsfläche des rückseitigen Lochabschnitts und einer Verjüngungsfläche des vorderseitigen Lochabschnitts, aufweist; die Verjüngungsgröße T, dargestellt durch einen Wert, welcher die Hälfte der Differenz zwischen der Lochbreite S am Ende des vorderseitigen Lochabschnitts und der Lochbreite Q an den Gratabschnitt, innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke t der Schattenmaske liegt; und der Gratabschnitt an einer Profilhöhe von bis zu 35 mum, ausgehend von dem Ende des rückseitigen Lochabschnitts ausgebildet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schattenmaske, welche verwendet wird für eine Kathoden-Strahlröhre oder ähnliches, und insbesondere eine Schattenmaske mit einer verbesserten Vibrations- bzw. Stoßfestigkeit.

Beschreibung des Stands der Technik

Ein Beispiel einer Schattenmaske 51 mit einer generellen Struktur ist dargestellt in Fig. 4 als Querschnittsansicht. In Fig. 5 ist eine Schattenmaske 51 angebracht an einer Kathoden- Strahlröhre zum Zwecke eines Bildens eines Strahlpunktes mit einer Kreisform auf einer Floureszenzfläche bzw. einem Floureszenzschirm einer Kathoden-Strahlröhre. Eine derartige Schattenmaske 51 ist mit Durchgangslöchern 52a und 52b ausgebildet, welche jeweils eine vorgeschriebene Form aufweisen und in einem vorgeschriebenen Muster angeordnet sind. Die Durchgangslöcher 42a und 52b werden durch eine Ätzbehandlung einer dünnen Metalllage ausgebildet. In Fig. 5 ist das Durchgangsloch 52a dargestellt durch eine Querschnittsform in dem Mittenabschnitt der Schattenmaske, und das Durchgangsloch 52b ist dargestellt durch eine Querschnittsform an dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske.

Jedes der Durchgangslöcher 52a und 52b besteht aus rückseitigen Lochabschnitten 54a und 54b, durch welche ein Elektronenstrahl eintritt, und vorderseitigen Lochabschnitten 53a und 53b, durch welche der Elektronenstrahl ausgesandt wird. Die vorderseitigen Lochabschnitte 53a und 53b sind mit einer Fläche ausgebildet, welche größer ist als die rückseitigen Lochabschnitte 54a und 54b. Die vorderseitigen Lochabschnitte 53a und 53b sind unabhängig von den Ausbildungspositionen auf der Schattenmaske mit im Wesentlichen gleichmäßiger Öffnungsgröße und Öffnungsfläche ausgebildet. Die rückseitigen Lochabschnitte 54a und 54b sind ebenfalls mit im Wesentlichen gleichmäßiger Öffnungsgröße und Öffnungsfläche ausgebildet. Bei dem Durchgangsloch 52b auf dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske ist der vorderseitige Lochabschnitt 53b hin zum Außenumfang der Schattenmaske verschoben, so dass der Elektronenstrahl nicht durch einen Abschnitt der Verjüngungsfläche des vorderseitigen Lochabschnitts 53b geschirmt wird, welcher als Verjüngungsfläche auf dem Außenumfang der Schattenmaske 51 dient.

Wenn eine Schattenmaske des oben beschriebenen Typs in einer generellen Kathoden-Strahlröhre bzw. in einer Kathoden- Strahlröhre eines nicht-industriellen Fernsehers mit einer gekrümmten Bildschirmfläche verwendet wird, so stellt ein Sturzaufprall kein ernsthaftes Problem dar.

Jedoch wurde bei Verwendung derselben Schattenmaske in einer Kathoden-Strahlröhre eines Flachtyps mit einer Flachbildschirmseite und einem Krümmungsradius auf der Floureszenzflächenseite, welcher größer ist als bei der generellen Kathoden-Strahlröhre, oder bei Verwendung einer Schattenmaske mit einem feineren Raster der Durchgangslöcher bzw. mit feineren Größen von Einzelabschnitten zum Erreichen einer höheren Genauigkeit bei einer Fahrtkathodenstrahlröhre festgestellt, dass in manchen Fällen ein Absenken des Mittenabschnitts der Schattenmaske durch einen Sturzaufprall hervorgerufen wird (siehe Strichlinie in Fig. 4).

Diesbezüglich offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-86441 eine verbesserte Festigkeit einer Schattenmaske durch Verwenden eines Metallmaterials mit einem hohen Elastizitätsmodul. Jedoch besteht aufgrund der Tatsache, dass eine Änderung des Metallmaterials selbst sich stark auswirkt auf das Zusammenwirken mit der Materialeigenschaft und der Federeigenschaft der betreffenden Elemente, wie etwa eines Rahmens zum Halten der Schattenmaske, der Nachteil in einer erheblichen Änderung von Materialien der betreffenden Elemente.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt zum Lösen der oben beschriebenen Probleme, und es ist deren Aufgabe, eine Schattenmaske mit einer verbesserten Festigkeit gegen Aufprall, wie etwa Schwingung und Sturz zu schaffen, um eine Beibehaltung einer gleichmäßigen Güte einer Farbkathodenstrahlröhre zu gewährleisten.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Schattenmaske vor, bei welcher Durchgangslöcher ausgebildet sind, wobei jedes der Durchgangslöcher einen rückseitigen Lochabschnitt aufweist, durch welchen ein Elektronenstrahl eintritt, und einen vorderseitigen Lochabschnitt, durch welchen der Elektronenstrahl ausgesandt wird, um einen Strahlpunkt mit einer vorgeschriebenen Form auf einer zu bestrahlenden Fläche zu bilden; wobei jedes der Durchgangslöcher einen Gratabschnitt aufweist, welcher gebildet ist durch Kreuzung einer Verjüngungsfläche des rückseitigen Lochabschnitts und einer Verjüngungsfläche des vorderseitigen Lochabschnitts; die Verjüngungsgröße T(= S-Q)/2), dargestellt durch einen Wert, welcher die Hälfte der Differenz zwischen der Lochbreite S am Ende des vorderseitigen Lochabschnitts und der Lochbreite Q am Gratabschnitt ist, innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% in der Dicke der Schattenmaske liegt; und der Gratabschnitt an einer Profilhöhe niedriger als das Ende des rückseitigen Lochabschnitts um bis zu 35 µm ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß ist die Verjüngungsgröße T, dargestellt durch einen Wert, welcher die Hälfte der Differenz zwischen der Lochbreite S am Ende des vorderseitigen Lochabschnitts und der Lochbreite Q am Gratabschnitt ist, innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke der Schattenmaske begrenzt. Es ist daher möglich, den Ätzbetrag des vorderseitigen Lochabschnitts, ausgebildet mit einer großen Fläche, zu verringern, wodurch der nicht geätzte Metallabschnitt vergrößert wird. Folglich ist es möglich, eine Schattenmaske mit einer verbesserten Beständigkeit gegen einen Aufprall, wie etwa Vibration oder Sturz, zu erreichen. Bei der Erfindung ist der Gratabschnitt ferner mit einer Profilhöhe niedriger als das Ende des rückseitigen Lochabschnitts um bis zu 35 µm ausgebildet. Bei einer Schattenmaske mit einer verbesserten Beständigkeit gegen einen Aufprall, wie etwa Vibration oder Sturz, ist es möglich, eine Lichthofbildung zu verhindern und eine Lichtschirmung auf einem Niveau, welches das erforderliche Niveau des Elektronenstrahls übersteigt, zu verhindern.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung liegt bei einer Schattenmaske des ersten Aspekts der Erfindung die Verjüngungsgröße T in dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke der Schattenmaske.

Gemäß der Erfindung, bei welcher die Verjüngungsgröße T in dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke liegt, ist es möglich, den Elektronenstrahl stärker als erforderlich bei Aussenden es Elektronenstrahls in der Schattenmaske mit einer verbesserten Beständigkeit gegen Aufprall, wie etwa Vibration oder Sturz, zu schirmen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt Querschnittsansichten typischer Querschnittsformen des Durchgangslochs, welches in der Schattenmaske der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist: (a) zeigt eine Querschnittsform des in dem Mittenabschnitt der Schattenmaske ausgebildeten Durchgangslochs, und (b) zeigt eine Querschnittsform des in dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske ausgebildeten Durchgangslochs.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht typischer Formen der Durchgangslöcher an verschiedenen Abschnitten, dargestellt in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht, welche die Positionsbeziehung auf der Schattenmaske darstellt;

Fig. 4 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei welchem eine Schattenmaske an einer Kathoden-Strahlröhre eines Flachtyps angebracht ist; und

Fig. 5 ist eine Darstellung einer typischen Querschnittsform einer generellen Schattenmaske.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt Querschnittsansichten typischer Querschnittsformen der Durchgangslöcher 2a und 2b, welche in der Schattenmaske der Erfindung ausgebildet sind: a) zeigt eine Querschnittsform des Durchgangslochs 2a, welches in dem Mittenabschnitt der Schattenmaske ausgebildet ist, und (b) zeigt eine Querschnittsform der Durchgangslöcher, welche in dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske ausgebildet sind; Fig. 2 ist eine Vorderansicht typischer Formen der Durchgangslöcher 2a und 2b an verschiedenen Abschnitten, dargestellt in Fig. 1; und Fig. 3 ist schematische Vorderansicht der Positionsbeziehung der Durchgangslöcher, welche an verschiedenen Abschnitten der Schattenmaske 1 ausgebildet sind.

In der Schattenmaske 1 der Erfindung sind Durchgangslöcher einer vorgeschriebenen Form in einem vorgeschriebenen Muster durch Ätzen einer Metalllage ausgebildet. Das Muster basiert gewöhnlich auf einer Anordnung der Durchgangslöcher in einer im Wesentlichen am dichtesten gepackten Struktur bzw. einer dem nahe kommenden Struktur. Die Schattenmaske 1 mit der oben beschriebenen Form ist an einer Kathoden-Strahlröhre angebracht und wird verwendet zum Bilden eines Strahlpunktes einer vorgeschriebenen Form auf einer Floureszenzfläche der Kathoden-Strahlröhre. Die Form des Strahlpunktes kann kreisförmig oder eine im Wesentlichen rechteckige Schlitzform sein. Der technische Gedanke der Erfindung ist auf jeden dieser Fälle anwendbar. Im Falle einer Schlitzform ist der technische Gedanke der Erfindung anwendbar auf die Breitengröße in der kürzeren Seite (d. h., X-Achsen-Richtung des Schlitzes). In folgenden Beschreibung wird eine Schattenmaske mit einem darauf ausgebildeten kreisförmigen Strahl beschrieben.

Die vordere Form des Durchgangslochs wird zuerst beschrieben. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, umfassen die Durchgangslöcher 2a und 2b rückseitige Lochabschnitte 4a und 4b, durch welche ein Elektronenstrahl eintritt, und vorderseitige Lochabschnitte 3a und 3b, durch welche der Elektronenstrahl ausgesandt wird. Die vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b sind mit einer großen Fläche ausgebildet, welche größer ist als diejenige der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b. Diese Durchgangslöcher 2a und 2b können den Elektronenstrahl teilweise mittels Enden 9 bzw. Verjüngungsflächen 10 der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b schirmen und bilden einen kreisförmigen Strahlpunkt von vorgeschriebener Größer an einer vorgeschriebenen Position auf einer Floureszenzfläche der Kathoden-Strahlröhre.

Die Positionsbeziehung zwischen den vorderseitigen Lochabschnitten 3a und 3b und den rückseitigen Lochabschnitten 4a und 4b, welche die Durchgangslöcher 2a und 2b bilden, differieren zwischen dem Umfangsabschnitt 21 und dem Mittenabschnitt 22 der in Fig. 3 dargestellten Schattenmaske 1. Beispielsweise stimmt in dem Mittenabschnitt 22 der Schattenmaske 1, wo der Elektronenstrahl im Wesentlichen direkt hin zur Schattenmaske 1 ausgestrahlt wird, der Mittenabschnitt des rückseitigen Lochabschnitts 4a beinahe mit dem Mittenabschnitt des vorderseitigen Lochabschnitts 3a überein. In dem Umfangsabschnitt 21 der Schattenmaske 1 hingegen wird der Elektronenstrahl diagonal hin zur Schattenmaske 1 ausgestrahlt. Der vorderseitige Lochabschnitt 3b des Durchgangslochs 2b ist derart ausgebildet, dass eine Verschiebung hin zur Außenumfangsseite der Schattenmaske relativ zum rückseitigen Lochabschnitt 4b an Positionen A bis H (siehe Fig. 3) bei Ausbildung des Durchgangslochs 2b erfolgt. Ferner erfolgt bei Wanderung der Position der Ausbildung des Durchgangslochs 2b ausgehend von dem Mittenabschnitt 22 hin zum Umfangsabschnitt 21 eine allmähliche Verschiebung des vorderseitigen Lochabschnitts 3b des Durchgangslochs 2b hin zur Außenumfangsseite der Schattenmaske relativ zum rückseitigen Lochabschnitt 4b.

Durch Anwenden der oben beschriebenen Positionsbeziehungen ist es möglich, einen kreisförmigen Strahlpunkt von vorgeschriebener Größe an einer vorgeschriebenen Position auf der Floureszenzfläche der Kathoden-Strahlröhre zu bilden. Der Ausdruck Mittenabschnitt 22 der Schattenmaske 1, welcher im vorliegenden Dokument verwendet wird, bedeutet einen Abschnitt, welcher die Mitte der Schattenmaske 1 enthält, wie in Fig. 3 dargestellt. Der Umfangsabschnitt 21 der Schattenmaske 1 ist ein Abschnitt, welcher den Außenumfangsabschnitt enthält, welcher typischerweise mit A bis H bezeichnet ist, und bedeutet einen Bereich, welcher einen Abschnitt ausgehend von dem äußersten Durchgangsloch bis etwa 20 mm einwärts enthält.

Die Querschnittsform des Durchgangslochs wird nachfolgend beschrieben.

Bei der Erfindung ist bei den Durchgangslöchern 2a und 2b, welche in der Schattenmaske ausgebildet sind, die Verjüngungsgröße T(= (S-Q)/2), dargestellt durch einen Wert, welcher die Hälfte der Differenz zwischen der Lochbreite S an Enden 7, 7b, . . ., 7e der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b und der Lochbreite Q an den Gratabschnitten 8, 8b, . . ., 8e ist, innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke t der Schattenmaske begrenzt, und die Gratabschnitte 8, 8b, . . ., 8e sind mit einer Profilhöhe k, h von bis zu 35 µm ausgehend von den Enden 9 der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b ausgebildet, wodurch die gestellte Aufgabe gelöst wird. Der Ausdruck "Gratabschnitte", welcher im vorliegenden Dokument verwendet wird, bedeutet Kreuzungsabschnitte, welche durch Verjüngungsflächen 10, 10b, . . ., 10e der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b gebildet werden, welche die Verjüngungsflächen 6, 6b, . . ., 6e der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b kreuzen, und der Ausdruck "Lochbreite Q" bedeutet den Durchmesser eines Lochs, welches gewöhnlich durch die Gratabschnitte umgeben ist.

Die Verjüngungsgröße T ist ausgedrückt als ein Mittelwert über die Werte der Einzelabschnitte der Verjüngungsflächen 6, 6b, . . ., 6e der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b. Genauer ist aufgrund der Tatsache, dass der Gratabschnitt 8 in der Mitte des Durchgangslochs 2a in dem Mittenabschnitt 22, dargestellt in Fig. 1(a) und 2(a), ausgebildet ist, die Verjüngungsgröße T, dargestellt durch die Verjüngungsfläche 6 des vorderseitigen Lochabschnitts 3a, gleichmäßig für sämtliche Abschnitte der Verjüngungsfläche 6. Jedoch ist in dem Durchgangsloch 2b des Umfangsabschnitts 21, dargestellt in Fig. 1b und 2b, der Gratabschnitt 8 an einer Position ausgebildet, welche eine Verschiebung aus der Mitte des Durchgangslochs erfährt. Die Verjüngungsgröße T, dargestellt durch die Verjüngungsflächen 6, 6b, . . . 6e des vorderseitigen Lochabschnitts 3b, ist nicht gleichmäßig für die verschiedenen Abschnitte der Verjüngungsfläche.

Bei der Erfindung ist es durch Begrenzen der Verjüngungsgröße T innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke t der Schattenmaske möglich, die Festigkeit der Schattenmaske gegenüber Vibration bzw. Aufprall zu erhöhen. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Begrenzung der Verjüngungsgröße innerhalb des oben erwähnten Bereichs eine Zunahme des Metallanteils in den vorderseitigen Lochabschnitten 3a und 3b bewirkt und eine höhere Festigkeit herbeiführt.

Bei einer Verjüngungsgröße T von weniger als 30% der Dicke t wird der Öffnungsbereich der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b kleiner, was ein Hindurchtreten des Elektronenstrahls schwierig macht, und die Herstellung selbst der Durchgangslöcher mit einer solchen Verjüngungsgröße T wird schwierig. Bei einer Verjüngungsgröße T von mehr als 40% der Dicke t hingegen wird die Öffnungsfläche des vorderseitigen Lochabschnitts größer, was zu einer Zunahme der Öffnungsfläche der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b führt und ein Erreichen einer ausreichenden Festigkeit der Schattenmaske unmöglich macht.

Ferner sind bei der Erfindung die Gratabschnitte 8, 8b, . . ., 8e mit einer Profilhöhe k, h von bis zu 35 µm, ausgehend von den Enden 9 der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b ausgebildet. Dies ermöglicht eine Verhinderung einer Reflektion des Elektronenstrahls auf den Verjüngungsflächen 10, 10b, . . ., 10e der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b, und eine Verhinderung einer Lichthofbildung. Außerdem ist es aufgrund der Tatsache, dass eine Schirmung des Elektronenstrahls in einem Maße, welches ein erforderliches Niveau überschreitet, vermieden werden kann, möglich, ein Auftreffen eines Strahlpunktes einer gewünschten Form auf der Floureszenzfläche der Kathoden-Strahlröhre zu bewirken.

Bei einer Profilhöhe k, h von über 35 µm kann der Elektronenstrahl auf der Verjüngungsfläche 10e des rückseitigen Lochabschnitts 4b bis zum Gratabschnitt 8e insbesondere in dem Umfangsabschnitt 21 der Schattenmaske reflektiert werden. Bei dem Herstellverfahren erschwert eine Verringerung der Größe der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b ein Hindurchtreten des Elektronenstrahls. Der Elektronenstrahl neigt dazu, leicht durch die Verjüngungsflächen 10e der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b geschirmt zu werden, und dies kann zu einer Verformung der Strahlpunktform führen. Im Hinblick auf die Reibungslosigkeit der Herstellung sollte die Untergrenze der Profilhöhe k, h bis zu den Gratabschnitten 8, 8b, . . ., 8e vorzugsweise 10 µm betragen.

Die Ausbildung sollte vorzugsweise derart erfolgen, dass die Verjüngungsgröße T der Schattenmaske in dem Umfangsabschnitt 21 davon innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke t der Schattenmaske beträgt. Die Durchgangslöcher, welche derart ausgebildet sind, dass sie eine solche Verjüngungsgröße T aufweisen, sollten vorzugsweise mindestens solche enthalten, welche an einer Position von 20 mm innerhalb der Position des auf dem äußersten Umfang ausgebildeten Durchgangslochs enthalten. Dies ermöglicht den Ausschluss von Einflüssen auf die Seite der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, welche ein Hindurchtreten des Elektronenstrahls beeinträchtigen. Die resultierende Schattenmaske ist hinsichtlich der Stoßfestigkeit hervorragend, weist keine Lichthofbildung auf und kann ein Auftreffen eines gewünschten Elektronenstrahlpunkts auf der Floureszenzfläche bewirken.

Die so ausgebildete Schattenmaske 1 weist einen verhältnismäßig erhöhten Metallanteil in dem Umfangsabschnitt 21 davon auf, was zu einer höheren Festigkeit führt. Folglich wird der Mittenabschnitt 22 der Schattenmaske gestützt durch den Umfangsabschnitt 21, welcher verhältnismäßig schwerer und fester geworden ist. Selbst bei Wirken einer Beanspruchung, wie etwas ein Sturzaufprall, nach Anbringung an einer Kathoden-Strahlröhre wird daher keine Verformung, wie etwa eine Delle, in der Schattenmaske 1 bewirkt.

Die oben erwähnte Beziehung ist unabhängig von den Spezifikationen der Schattenmaske, wie etwa der Größe der Schattenmaske und der Größe und Form der Durchgangslöcher, anwendbar. Die oben erwähnten Bereiche sind geeigneter anwendbar auf Schattenmasken für Kathoden-Strahlröhre innerhalb eines Bereichs von 17 bis 21 Zoll. Solange nicht anders angegeben, bedeutet der Ausdruck "Profilhöhe", welcher im Weiteren verwendet wird, die Höhe ausgehend von den Enden 9 der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b bis zu den Gratabschnitten 8, 8b, . . ., 8e. Für das Durchgangsloch 2b in dem Umfangsabschnitt 21 der Schattenmaske ist sie dargestellt durch die "Profilhöhe h", und für das Durchgangsloch 2a in dem Mittenabschnitt 22 der Schattenmaske ist sie ausgedrückt durch die "Profilhöhe k".

Ein typisches Herstellungsverfahren der oben beschriebenen Schattenmaske wird nachfolgend beschrieben. Selbstverständlich ist die Schattenmaske der Erfindung nicht auf das folgende Herstellverfahren beschränkt. Die Schattenmaske 1 kann hergestellt werden durch ein herkömmliches bekanntes Verfahren. Die Schattenmaske wird ausgebildet durch die Schritte eines Fotoätzens und hergestellt durch eine kontinuierliche Inline-Vorrichtung. Beispielsweise wird ein wasserlöslicher Kolloidalphotoresist oder ähnliches auf die beiden Flächen eines Invarmaterials (Eisen-Nickel- Legierungsmaterial) mit einer Dicke t von etwa 0,13 mm aufgebracht und getrocknet. Anschließend wird eine Fotomaske mit einem Formmuster der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, wie oben beschrieben, in engen Kontakt mit der beschichteten Fläche gebracht, und eine Fotomaske mit einem Formmuster der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b wird in engen Kontakt mit der Rückseite davon gebracht. Diese wird durch eine Einrichtung, wie etwa Hochdruckquecksilber, Ultraviolettstrahlen ausgesetzt und mit Wasser entwickelt. Die Positionsbeziehung und die Form der Fotomaske mit dem Muster der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, welche darauf ausgebildet sind, und die Fotomaske mit dem Muster der rückseitigen Lochabschnitte 4a und 4b, welche darauf ausgebildet sind, sind entsprechend der Positionsbeziehung zwischen den vorderseitigen Lochabschnitten 3a und 3b und den rückseitigen Lochabschnitten 4a und 4b, welche ausgebildet sind, und der Größe davon gestaltet und angeordnet. Die ausgesetzten Abschnitte des Metalls, wovon die Umgebungen mit einem Resistfilmbild bedeckt sind, werden zu individuellen Formen, wie oben beschrieben, auf der Grundlage der Unterschiede der Ätzgeschwindigkeit zwischen den Abschnitten Ausgebildet. Das Ätzen erfolgt üblicherweise durch ein zweistufiges Ätzen, welches einen ersten Ätzschritt zum Anwenden einer Halbätzung durch Sprühen einer Eisenchloridlösung von den beiden Seiten nach einer Wärmebehandlung und einen zweiten Ätzschritt zum Füllen der Löcher auf einer Seite der halb geätzten Löcher der beiden Seiten und anschließenden erneuten Ätzen der Löcher auf der anderen Seite umfasst, wodurch die Durchgangslöcher ausgebildet werden. Anschließend wird die Schattenmaske hergestellt durch ein fortgesetztes Durchführen von Nachbearbeitungsschritten, wie etwa eine Wasserspülung und ein Ablösen.

Insbesondere können bei der Erfindung die oben erwähnten Maße, einschließlich der Lochbreite S an Enden der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, der Lochbreite Q an dem Gratabschnitt, die Profilhöhe k, h des Gratabschnitts, das Material und die Dicke der Metalllage mit den oben erwähnten bevorzugten Bereichen festgelegt werden durch Ändern des Ätzmaskenmusters und der Ätzbedingungen, während diese Maße berücksichtigt werden. Diese Maße können festgelegt werden durch ein beliebiges Definieren der ersten Ätzbedingungen und der zweiten Ätzbedingungen. Genauer umfassen die Ätzbedingungen die Ätzlösungstemperatur, deren Viskosität, den Strahldruck, die Auswahl auf der Füllseite und ähnliches.

Die hergestellte Schattenmaske wird verarbeitet durch Drücken in eine vorgeschriebene Form und anschließend einer optischen Flächenschwärzungsbehandlung unterzogen. Diese optische Flächenschwärzung wird angewandt zum Zwecke der Verhinderung eines Auftretens von Sekundärelektronen, einer Wärmeabstrahlung bzw. einer Rosterzeugung und ist insbesondere zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit wirksam.

Ausführungsbeispiele, bei welchen die Schattenmaske der Erfindung an einer Kathoden-Strahlröhre angebracht ist, werden nachfolgend beschrieben. Fig. 4 ist eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei welchem eine Schattenmaske an einer Kathoden-Strahlröhre 63 eines Flachtyps angebracht ist. In Fig. 4 zeigt eine Volllinie die Schattenmaske 61 der Erfindung nach Wirken eines Sturzaufpralls oder ähnlichem, und eine Strichlinie zeigt die Schattenmaske 62 eines herkömmlichen Typs nach Auftreten einer Delle durch die Wirkung eines Sturzaufpralls oder ähnlichem.

Die Schattenmaske 61 der Erfindung kann geeignet verwendet werden bei einer Kathoden-Strahlröhre 63 eines Flachtyps, von welcher die Vorderseite flacher ist als bei einer generellen Kathoden-Strahlröhre und die Floureszenzfläche einen größeren Krümmungsradius aufweist. Selbst nach Einwirkung eines Aufprallsturzes oder ähnlichem tritt niemals eine Verformung, wie etwa eine Delle, des Mittenabschnitts der Schattenmaske 61, auf.

Beispiele

Ein Beispiel und ein Vergleichsbeispiel werden dargestellt, um Die vorliegende Erfindung genauer zu beschreiben.

Beispiel 1

Ein Invarmaterial (Eisen-Nickel-) mit einer Dicke von 0,13 mm wurde verwendet. Nach Entfetten der beiden Seiten dieses Lagenmaterials mit einer 1% wässrigen Ätznatronlösung wurde ein fotoempfindliches Resist mit einer wässrigen Ammoniumdichromatkaseinlösung auf die beiden Flächen in einer Dicke von 7 µm auf die Fläche aufgebracht und getrocknet. Ein Glasmuster zur Bestrahlung mit einem vorderseitigen Lochdurchmesser von 7 µm, einem hinterseitigen Lochdurchmesser von 72,5 µm und einem Durchgangsloch-Abstand von 0,23 mm wurde in engen Kontakt damit gebracht und wurde Ultraviolettstrahlen ausgesetzt. Nach Entwickeln mit Wasser bei 30°C wurde ein Wärmebrennen bei 200°C angewandt.

Die Durchgangslöcher wurden durch ein zweistufiges Ätzverfahren durchdrungen. Ein erster Ätzschritt wurde durchgeführt zum Anwenden eines Halbätzens auf die beiden Flächen der Lage. Der erste Ätzschritt wurde durchgeführt durch Sprühen einer Eisenchloridlösung von 37 Baume bei 74°C unter einem vorgeschriebenen Sprühdruck (0,54 MPa für den vorderseitigen Lochabschnitt und 0,25 MPa für den rückseitigen Lochabschnitt).

Anschließend wurden die halbgeätzten Löcher auf der Vorderlochabschnittseite gefüllt mit einem Heißschmelzmaterial mit einer Ätzlösungsbeständigkeit, und anschließend wurde ein zweiter Ätzschritt zur Ausbildung von Durchgangslöchern ausgeführt. Der zweite Ätzschritt wurde durchgeführt durch Sprühen einer Eisenchloridlösung von 49 Baume bei 65°C ausgehend von der Rücklochabschnittsseite unter einem Sprühdruck von 0,34 MPa.

Anschließend wurden das fotoempfindliche Resist und das Heißschmelzmaterial abgelöst und mit einer wässrigen Ätz- Natron-Lösung aufgelöst, wassergespült und getrocknet, wodurch eine Schattenmaske eines Beispiels 1 hergestellt wurde.

Die Maße der Durchgangslöcher der resultierenden Schattenmaske umfassten eine Lochbreite S von 196 µm an Enden der vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, eine Lochbreite Q von 107 µm an den Gratabschnitten, eine Profilhöhe k, h von 34 µm und eine Verjüngungsgröße T(= (S-Q)/2) von 44,5 µm, was 34,2% der Dicke t darstellte. Eine einzige Schattenmaske hatte ein Gewicht von 79,6 g.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Schattenmaske eines Vergleichsbeispiels 1 wurde in der gleichen Weise wie bei dem oben erwähnten Beispiel 1 hergestellt. Bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurden die ersten Ätzbedingungen und die zweiten Ätzbedingungen wie folgt geändert. Der erste Ätzschritt wurde ausgeführt durch Sprühen einer Eisenchloridlösung von 49 Baume bei 70°C unter einem vorgeschriebenen Sprühdruck (0,39 MPa für den vorderseitigen Lochabschnitt und 0, 9 MPa für den rückseitigen Lochabschnitt). Der zweite Ätzschritt wurde durchgeführt durch Sprühen einer Eisenchloridlösung von 47 Baume bei 62°C unter einem Sprühdruck von 0,34 MPa ausgehend von der vorderseitigen Lochabschnittsseite.

Die Maße der Durchgangslöcher der resultierenden Schattenmaske umfassten eine Lochbreite S von 216 µm an Enden vorderseitigen Lochabschnitte 3a und 3b, eine Lochbreite Q von 105 µm an dem Gratabschnitt, eine Profilhöhe h, k von 34 µm und eine Verjüngungsgröße T(= (S-Q)/2) von 53,5 µm, was 41,2% der Dicke t darstellte. Eine einzelne Schattenmaske hatte ein Gewicht von 74,6 g.

Jede der in Beispiel 1 und Vergleichs-Beispiel 1 enthaltenen Schattenmasken wurde pressgeformt und an einer Kathoden- Strahlröhre angebracht. Ein Sturzfestigkeitstest wurde an dieser Kathoden-Strahlröhre durchgeführt, um eine Verformung der Schattenmaske zu beobachten. Während die Schattenmaske des Beispiels 1 keine Verformung zeigte, zeigte die im Vergleichs- Beispiel 1 erhaltene Schattenmaske eine Verformung.

Gemäß der Schattenmaske der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, ist der Ätzbetrag des vorderseitigen Lochabschnitts, ausgebildet mit einer großen Fläche, verringert, um den Metallanteil zu erhöhen, wobei dies durch Ausbilden von Durchgangslöchern mit einer vorbestimmten Verjüngungsgröße T erfolgt. Es ist daher möglich, eine Schattenmaske zu erhalten, welche eine verbesserte Beständigkeit gegen einen Aufprall, wie etwa Vibration, Sturz oder ähnliches, aufweist. Bei der Erfindung ist eine Schattenmaske hervorragend hinsichtlich der Aufprallfestigkeit und ermöglicht ein Auftreffen eines gewünschten Elektronenstrahlpunkts auf die Floureszenzfläche durch Begrenzen der Profilhöhe bis zu dem Gratabschnitt und der Verjüngungsgröße T an einem Umfangsabschnitt der Schattenmaske innerhalb vorgeschriebener Bereiche.

Eine mit dieser Schattenmaske ausgestattete Kathoden- Strahlröhre kann eine hohe Bildgüte selbst gegen Vibration bzw. Aufprall während des Transports und der Distribution der Produkte beibehalten.

Legende Fig. 1

Mittenabschnitt
Umfangsabschnitt

Fig. 3 und 4

X-Achse
Diagonalachse
Y-Achse
Stoss

Claims (2)

1. Schattenmaske, bei welcher Durchgangslöcher ausgebildet sind, wobei jedes der Durchgangslöcher einen rückseitigen Lochabschnitt aufweist, durch welchen ein Elektronenstrahl eintritt, und einen vorderseitigen Lochabschnitt, durch welchen der Elektronenstrahl ausgesandt wird, um einen Strahlpunkt mit einer vorgeschriebenen Form auf einer zu bestrahlenden Fläche zu bilden;
wobei jedes der Durchgangslöcher einen Gratabschnitt aufweist, welcher gebildet ist durch Kreuzung einer Verjüngungsfläche des rückseitigen Lochabschnitts und einer Verjüngungsfläche des vorderseitigen Lochabschnitts;
die Verjüngungsgröße T(= S-Q)/2), dargestellt durch einen Wert, welcher die Hälfte der Differenz zwischen der Lochbreite S am Ende des vorderseitigen Lochabschnitts und der Lochbreite Q am Gratabschnitt ist, innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% in der Dicke der Schattenmaske liegt; und
der Gratabschnitt an einer Profilhöhe von bis zu 35 µm ausgehend von dem Ende des rückseitigen Lochabschnitts ausgebildet ist.

2. Schattenmaske nach Anspruch 1, wobei die Verjüngungsgröße T in dem Umfangsabschnitt der Schattenmaske innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40% der Dicke der Schattenmaske liegt.