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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre mit einer
Schattenmaske und, insbesondere, auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Farbkathodenstrahlröhre, umfassend den Schritt der Bildung
eines reflektierenden Films, gebildet aus einem Material mit
einem großen Reflexionskoeffizienten für Elektronenstrahlen,
auf der mit Elektronenstrahlen bestrahlten Oberflächenseite
einer Schattenmaske, um den gewölbten Anteil der Schattenmaske
zu verringern.
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Figur 3 ist eine teilweise unterbrochene Seitenansicht, die
einen Aufbau einer herkömmlichen Farbkathodenstrahlröhre vom
Schattenmaskentyp ziegt. In Figur 3 bezeichnet Bezugszeichen
1 eine äußere Fassung, deren Inneres auf Hochvakuum gehalten
wird. Eine Elektronenkanone 2 zur Emission von drei
Elektronenstrahlen ist in dem äußeren Gehäuse 1 enthalten.
Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Schattenmaske, die als eine
farbselektierende Elektrode dient, die beispielsweise aus
einer dünnen Eisenplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen
gebildet ist.
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Bezugszeichen 4 bezeichnet eine lichtdurchlässige Glasplatte,
die als ein Teil der äußeren Fassung 1 dient, und ein
fluoreszierender Schirm 5 ist auf der Innenfläche der Glasplatte 4
dadurch gebildet, daß Streifen oder Punkte aus
fluoreszierenden Materialien, die rotes, grünes und blaues Licht
emittieren, auf die Innenfläche in regelmäßiger Anordnung aufgetragen
sind. Diese Streifen- oder Punktgruppe sind so beschaffen, daß
sie elektrooptisch genau den Öffnungen der Schattenmaske
entsprechen. Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Ablenkvorrichtung
zum Ablenken und Abtasten des Elektronenstrahls. Bezugszeichen
8 bezeichnet eine Unterstützungsfeder, die zwischen der
Schattenmaske
3 und der äußeren Fassung 1 bereitgestellt ist, und
gewöhnlich sind vier Unterstützungsfedern vorgesehen.
Bezugszeichen 9 bezeichnet eine IMS (innere Abschirmung von
Magnetfeldern), der unvorteilhafte Beeinflussung der
Kathodenstrahlröhre durch schwebenden Magnetismus, zum Beispiel
Erdmagnetismus, verhindert.
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Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Kathodenstrahlröhre
wird wie folgt beschrieben.
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Drei Elektronenstrahlen, die von der Elektronenkanone 2
emittiert werden, werden durch die Ablenkvorrichtung 6 so
abgelenkt, daß sie die gesamte Oberfläche des fluoreszierenden
Schirms 5 abtasten, und erreichen dann die Schattenmaske 3.
Die Schattenmaske 3 hat eine farbselektierende Funktion, durch
die jeder der drei Elektronenstrahlen nur den Streifen oder
Punkt des fluoreszierenden Materials mit der entsprechenden
Farbe treffen.
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Es ist ursprünglich eingerichtet, daß Positionen der Streifen
oder Punkte auf dem fluoreszierenden Schirm 5 genau Positionen
von Öffnungen auf der Schattenmaske 3 entsprechen. Im
wirklichen Betrieb der Fabkathodenstrahlrörhe werden jedoch
ungefähr 80 % der von der Elektronenkanone emittierten
Elektronenstrahlen durch die Schattenmakse 3 abgeschirmt, da sie auf sie
auftreffen. Daher wird unnötige Wärmeenergie an Schattenmaske
3 abgegeben, und die Temperatur der Schattenmaske 3 wird
erhöht. Als Ergebnis verzerrt sich die Schattenmaske aufgrund
thermischer Ausdehnung und die Positionsbeziehung zwischen den
Öffnungen der Schattenmaske 3 und den Streifen oder Punkten
des fluoreszierenden Schirms 5, der so gestellt ist, daß sie
einander entsprechen, wird verschoben, was Farbabweichungen
bewirkt.
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Ein Verfahren zur Lösung dieser Probleme wird in der
Japanischen Offenlegungschrift Nr. 55-76553 beschrieben, in der ein
Elektronenstrahlen reflektierender Film 7, gebildet aus einem
Material mit einem größeren Reflexionskoeffizienten für
Elektronenstrahlen als der eines Materials, der die Schattenmaske
3 aufbaut, auf einer von Elektronenstrahlen bestrahlten
Oberfläche von Schattenmaske 3 hergestellt ist.
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Zusätzlich wird, wie in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. JP-A-60-14459 gezeigt, ein Verfahren vorgeschlagen, in dem
der Elektronenstrahlen reflektierende Film 7 durch Aufsprühen
einer Lösung, die ein Material aus einem Schwermetall mit
einer Ordnungszahl größer als 70 enthält, auf eine mit
Elektronenstrahlen bestrahlte Oberfläche von Schattenmaske 3,
gebildet wird. Insbesondere wird Wismutoxidpulver als das
vorstehende Schwermetall verwendet, und Wasserglas und eine
geeignete Menge reines Wasser werden zu dem Wismutoxidpulver
hinzugefügt. Dann wird das Wismutpulver in einer Kugelmühle
pulverisiert, bis sein durchschnittlicher Korndurchmesser
kleiner als 1 um wird, und es wird auf die Schattenmaske 3
aufgesprüht. Dann wird es luftgetrocknet und dann in das
Herstellungsverfahren für die Farbkathodenstrahlröhre eingesetzt.
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Gemäß dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung der
Farbkathodenstrahlröhre wird, da der Elektronenstrahlen
reflektierende Film, umfassend Schwermetall oder Schwermetalloxid,
durch Aufsprühen einer Mischung aus Schwermetall- oder
Schwermetalloxidpulver und Wasserglas gebildet wird, die
Gasaustreibung von beispielsweise H&sub2;O-, CO- und CO&sub2;-Gas aus dem Film
durch Erhitzen, Elektronenbestrahlen und ähnlichem verstärkt.
So wird eine Kathode der Kathodenstrahlröhre beträchtlich
vergiftet. Als Folge wird eine Emissionslebensdauercharakteristik
der Kathode verschlechtert, und die Lebensdauer der
Kathodenstrahlröhre wird verringert.
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Zusätzlich ist, da die Öffnung der Schattenmaske mit hoher
Auflösung sehr klein ist, beispielsweise beträgt ein
Punktradius 130 um und ein Punktabstand 280 um, wenn das
Aufsprühverfahren verwendet wird, die vorstehend beschriebene Öffnung
durch sekundäre Zusammenballung des aufgesprühten Materials
verstopft, so daß eine Fehlstelle durch Verstopfung auftritt.
Als Folge wird die Herstellung einer Kathodenstrahlröhre mit
hoher Auflösung verhindert. Zusätzlich wird eine
Spannungsbeständigkeitscharakteristik
der Röhre verschlechtert, da
Pulverteilchen von dem aufgesprühten Film abgeschält werden.
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Bezug wird auf das USA-Patent Nr. US-A-4 339 687 genommen,
worin eine Kathodenstrahlröhre vom Schattenmaskentyp mit einer
Schicht aus hoch-ordnungszahligem Material, das auf die
Schattenmaskenoberfläche gefertigt ist, die am dichtesten an
mindestens einer Elektronenkanone liegt, unter Erhöhung der
Rückstreuung von Elektronen, die auf die nichtoffenen Gebiete der
Schattenmaske aufprallen, wodurch ein lokales Aufheizen der
Maske vermindert wird, und die Farbreinheit der
Kathodenstrahlröhre sogar bei erhöhten Helligkeitsstufen
erhalten bleibt, beschrieben wird.
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Bezug wird auch auf GB-A-2080612 genommen, die sich auf eine
Schattenmaskenelektrode bezieht, wobei die Verwendung von
Wolfram als eine elektronenreflektierende Schicht beschrieben
ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre bereitzustellen, in
der Gasaustreibung von einem Elektronenstrahlen
reflektierenden Film durch Erhitzen, Elektronenbestrahlung und ähnlichem
in geringerer Menge auftritt, Verschlechterung der
Spannungsbeständigkeitscharakteristik und eine Fehlstelle durch
Verstopfen verhindert werden, eine
Emissionslebensdauercharakteristik einer Kathode zuverlässig beibehalten wird und ihre
Lebensdauer verlängert wird.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden nachstehend im Detail beschrieben, wobei jedoch die
detaillierte Beschreibung und spezifische Ausführungsform nur
als Veranschaulichung dienen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Farbkathodenstrahlröhre zur
Verfügung gestellt, umfassend eine Schattenmaske, einen
Elektronenstrahlen reflektierenden Film aus Wolframoxid, durch
Kondensation eines Sublimats gebildet, wobei das Wolframoxid auf
der mit Elektronenstrahlen bestrahlten Oberflächenseite der
Schattenmaske einen großen Reflexionskoeffizienten für
Elektronenstrahlen hat, und eine haftende Beschichtung aus
schwarzem Eisenoxid (Fe&sub3;O&sub4;), die zwischen dem Reflexionsfilm und der
Maske eingelagert ist.
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Da der Elektronenstrahlen reflektierende Film durch Abscheiden
von Wolframoxid auf der mit Elektronenstrahlen bestrahlten
Oberflächenseite der Schattenmaske gebildet wird, sind die
Menge der Verseuchung durch Verunreinigung des
Elektronenstrahlen reflektierenden Films und die der Adsorption von Gas
wie H&sub2;O-, CO&sub2;-, CO-Gas beträchtlich vermindert. Als Folge wird
ein Ausmaß an Gasaustreibung, verursacht durch Erwärmen und
Elektronenstrahlbestrahlung, beträchtlich verringert und
Verseuchung der Kathode wird vermindert, so daß die
Emissionslebensdauercharakteristik zuverlässig aufrechterhalten werden
kann und die Lebensdauer der Farbkathodenstrahlröhre
verlängert werden kann.
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Des weiteren kann, da eine Zwischenschicht zwischen dem
Elektronenstrahlen reflektierenden Film und einem schwarzen
Beschichtungsfilm (Fe&sub3;O&sub4;) auf der Schattenmaske durch chemische
Reaktion dieser Filme gebildet wird, die Haftfestigkeit des
Films verbessert werden, und eine Verschlechterung der
Spannungsbeständigkeitscharakteristik, verursacht durch teilweises
Abschälen des Films, kann verhindert werden.
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Zusätzlich sind, da Wolframoxid durch durch Sublimation
verursachtes Verdampfen abgeschieden wird, seine abgeschiedenen
Teilchen im Gaszustand und verursachen keine sekundäre
Zusammenballung, anders als in einem Fall, in dem ein
Sprühverfahren angewendet wird und möglicherweise sekundäre
Zusammenballung von aufgesprühten Flüssigkeiten verursacht wird. Als
Ergebnis wird keine Fehlstelle durch Verstopfen, bei der sehr
kleine Öffnungen der Schattenmaske verstopft sind, verursacht,
und dann kann eine Kathodenstrahlröhre mit hoher Auflösung
leicht hergestellt werden.
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Figur 1 ist eine teilweise unterbrochene Seitenansicht, die
eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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Figur 2 ist eine vergößerte Ansicht, die eine Schattenmaske,
die ein Hauptteil von Figur 1 ist, zeigt; und
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Figur 3 ist eine teilweise unterbrochene Seitenansicht, die
eine herkömmliche Farbkathodenstrahlröhre zeigt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail
unter bezug auf die Zeichnungen nachfolgend beschrieben
werden.
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Figur 1 ist eine teilweise unterbrochene Seitenansicht, die
eine Farbkathodenstrahlröhre gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, und Figur 2 ist eine vergrößerte
Ansicht, die eine Schattenmaske, die ein Hauptteil von Figur 1
ist, zeigt.
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In Figur 1 werden, da die Bezugszeichen 1 bis 6 dieselben
Teile in dem herkömmlichen Beispiel, gezeigt in Figur 3,
bezeichnen, dieselben Bezüge zu den entsprechenden Teilen
hergestellt, und eine detaillierte Beschreibung der Bezugsnumern 1
bis 6 wird ausgelassen.
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In den Figuren 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 7b einen
schwarzen Beschichtungsfilm (Fe&sub3;O&sub4;), gebildet auf der mit
Elektronenstrahlen bestrahlten Seite der Schattenmaske 3 und
Bezugszeichen 7a bezeichnet einen Elektronenstrahlen
reflektierenden Film, gebildet auf dem schwarzen
Beschichtungsfilm 7b. Der Elektronenstrahlen reflektierende Film 7a
mit der Filmdicke von 0,5 bis 5 um wird aus Wolframoxid (WO&sub3;)
durch ein Abscheideverfahren wie ein Widerstandsheizverfarhen,
ein Sputterverfahren, ein Elektronenstrahlverfahren oder ein
Verfahren mit Strahlen aus ionisierten Clustern gebildet.
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Zusätzlich wird die Filmdicke des Elektronenstrahlen
reflektierenden Films 7a so eingestellt, daß er nicht von dem
Elektronenstrahl
durchgedrungen wird. Zum Beispiel wird er, wenn der
Elektronenstrahl 27 kV hat, auf ungefähr 2 um eingestellt.
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Als nächstes wird eine Beschreibung eines
Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fall gegeben,
in dem der Elektronenstrahlen reflektierende Film 7a, der
Wolframoxid (WO&sub3;) enthält, durch beispielsweise das
Widerstandsheizungsverfahren abgeschieden wird.
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Wolframoxidpulver als Abscheidungsquelle wird so
zusammengepreßt, so daß eine Fülldichte beispielsweise 4,5 g/cm³
beträgt, und eine Anordnung ist ein rechteckiges Parallelpiped
von, beispielsweise 10 x 30 x 5 mm bei Zimmertemperatur oder
einer hohen Temperatur wie 300 ºC. Die Anordnung kann auch
zylindrisch sein.
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Die Abscheidungsquelle aus Wolframoxid und die
schwarzbeschichtete Schattenmaske 3 einer hochauflösenden 50 cm
(20 Inch) Farbkathodenstrahlröhre werden jeweils an vorher
festgelegten Plätzen in einem Vakuumgefäß aufgestellt, und
dann wird das Gefäß bis zu einem unteren Vakuumdruck von
1,33 x 10&supmin;² N/m² (10&supmin;&sup4; Torr) durch Verwendung einer
Evakuiervorrichtung wie eine Rotationsvakuumpumpe oder eine
Öldiffusionspumpe evakuiert.
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Wenn der Vakuumdruck niedriger als 1,33 x 10&supmin;² N/m²
(10&supmin;&sup4; Torr) wird, dann wird die anzulegende elektrische
Leitsung erhöht, bis die Temperatur einen Sublimationspunkt
(ungefähr 800 ºC) von Wolframoxid als Abscheidquelle
erreicht, und dann wird eine Verschlußkappe geöffnet. Dann
wird Wolfram abgeschieden, bis eine Filmdicke von Wolfram
(Abscheidungszeit beträgt beispielsweise ungefähr 10 Minuten)
auf der mit Elektronenstrahlen bestrahlten Oberfläche der
Schattenmaske (3) 2,0 um beträgt, und dann wird die
Verschlußkappe geschlossen, und die Leistung wird abgedreht.
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Dann wird das Vakuumventil des Evakuiersystems geschlossen,
und ein Gaseinlaßventil wird zur Belüftung des Vakuumgefäßes
geöffnet, und danach wird die Schattenmaske 3 aus dem
Vakuumgefäß herausgenommen.
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Anschließend wird die Schattenmaske 3 in den normalen
Herstellungsprozeß einer Farbkathodenstrahlröhre zur
Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre vom 90 Grad ablenkenden und
einen 50 cm (20-Inch) Bildschirm aufweisenden Typ eingesetzt.
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Zusätzlich wird die in der vorliegenden Erfindung verwendete
Schattenmaske 3 nicht nur für eine
Farbfernseh-Kathodenstrahlröhre benutzt, sondern auch für eine Bildröhre mit hoher
Auflösung und einem sehr kleinen Punktdurchmesser von
beispielsweise 130 um und einem kleinen Punktabstand von
beispielsweise 280 um. In jedem Fall kann die Röhre beliebige
Größe haben.
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Bezugnehmend auf die Haftfestigkeit des Elektronenstrahlen
reflektierenden Films 7a, der aus Wolframoxid gebildet und wie
vorstehend beschrieben erhalten wird, tritt kein Abschälen in
einem Abschältest mit einem Cellophan (Warenzeichen) Klebeband
auf. Daher wird eine Verschlechterung der
Spannungsbeständigkeitscharakteristik der Röhre nicht durch teilweises Abschälen
des Elektronenstrahlen reflektierenden Films 7a verursacht.
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Als nächstes wird eine Beschreibung eines Ergebnisses einer
Untersuchung der Emissionslebensdauercharakteristik der
Kathode der Farbkathodenstrahlröhre und des Verursachungsgrads
von Verstopfen der Schattenmaske 3 gegeben.
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Die Emissionslebensdauercharakteristik der Kathode wird unter
der Bedingung, daß der gesamte Elektronenstrahlstrom (der drei
Kathoden) 0,9 mA beträgt, eine
Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung 27 kV beträgt, eine Heizspannung 6,3 V ist, und
eine Größe eine Standard-Rastergröße ist. Als ein Ergebnis
wird die Lebensdauercharakteristik der Farbkathodenstrahlröhre
mit der gemäß dem Herstellungsverfahren der vorliegenden
Erfindung erhaltenen Schattenmaske 3 bei einem maximalen
Emissionsstrom um etwa 20 % im Vergleich zu herkömmlichen
Farbkathodenstrahlröhren desselben Typs vergrößert.
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In diesem Fall kann, da der Elektronenstrahlen reflektierende
Film 7a durch Abscheiden von Wolframoxid auf sie Schattenmaske
3 gebildet wird, die Verseuchung durch Verunreinigung des
reflektierenden Films 7a und ein Ausmaß an Gasadsorption (zum
Beispiel H&sub2;O, CO&sub2; oder CO) beträchtlich verringert werden, so
daß Gasaustreibung aus dem reflektierenden Film 7a durch Hitze
und Elektronenstrahleinstrahlung in einem beträchtlich
verringerten Maße auftritt und Verseuchung der Kathode verringert
wird. Als eine Folge kann die
Emissionslebensdauercharakteristik zuverlässig aufrechterhalten werden, und die Lebensdauer
der Kathodenstrahlröhre kann um ungefäghr 20 % verlängert
werden.
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Andererseits gibt es zwei Arten, den Nicht-Emissions- und den
Emissions-Typ, bei der Beurteilung des Verstopfungsgrads. Das
Beurteilungsverfahren vom Nicht-Emissionstyp wird unter der
Voraussetzung, daß ein Drei-Farb-Rasterabtasten verwendet
wird, der gesamte Elektronenstrahlstrom (der drei Kathoden)
0,45 mA ist, die Elektronenstrahl-Beschleunigungsspannung
27 kV beträgt, die Heizspannung 6,3 V ist, und die Größe eine
Standard-Rastergröße ist, eingesetzt. Zusätzlich wird das
Beurteilungsverfahren vom Emissionstyp unter der Bedingung, daß
einfarbiges Rasterabtasten verwendet wird, der
Elektronenstrahlstrom (einer Kathode) 0,15 mA beträgt, die
Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung 27 kV ist, die Heizspannung
6,3 V beträgt und die Größe die Standard-Rastergröße ist,
eingesetzt.
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Dann werden die Verstopfzustände des Nicht-Emissions- und
Emissionstyps mit dem vorstehend beschriebenen
Verstopf-Beurteilungsverfahren beobachtet. Als Ergebnis wird gefunden, daß
Verstopfen des Nicht-Emissions- und Emissionstyp in einer
Farbkathodenstrahlröhre mit der 50 cm (20-Inch) Schattenmaske
mit hoher Genauigkeit und beispielsweise einem
Punktdurchmesser von 130 um und einem Punkt-Abstand von 280 um, die nach
dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
erhalten wird, nicht verursacht wird.
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In diesem Fall sind, da Wolframoxid auf die Schattenmaske 3
durch durch Sublimation verursachte Verdampfung abgeschieden
wird, die abgeschiedenen Teilchen im Gaszustand, so daß keine
sekundäre Zusammenballung verursacht wird. Daher wird, gemäß
der vorliegenden Erfindung, sogar wenn die Hochauflösungs-
Schattenmaske beträchtlich kleine Öffnungen hat, in der
Farbkathodenstrahlröhre kein Verstopfen der Öffnung hervorgerufen.
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Wie vorstehend beschrieben ist es, gemäß der vorliegenden
Erfindung, möglich, in einem hohen Maß die Haftfestigkeit des
Elektronenstrahlen reflektierenden Films auf der Oberfläche
der Schattenmaske, der durch das Abscheideverfahren gebildet
wird, beizubehalten, und auch die Fehlstelle durch Verstopfen
zu verhindern und ein Bild der Farbkathodenstrahlröhre zu
verbessern. Die Lebensdauer der Farbkathodenstrahlröhre kann
verlängert werden durch Verringerung der Verseuchung durch
Verunreinigung des reflektierenden Films und des Ausmaßes an
Gasadsorption.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und
veranschaulicht worden ist, dient dieses nur als
Veranschaulichung und als Beispiel, nicht aber als Begrenzung, da der
Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch den
Rahmen der beigefügten Ansprüche eingegrenzt ist.