NL1007628C2 - Schaduwmasker met een isolerende laag, alsmede een werkwijze voor de vervaardiging ervan. - Google Patents

Description

Schaduwmasker met een isolerende laag, alsmede een werkwijze voor de vervaardiging ervan.

BESCHRIJVING

5 De uitvinding heeft betrekking op een schaduwmasker met een isolerende laag voor kleurenbeeldbuizen, alsmede op een werkwijze voor de vervaardiging van dit masker volgens de aanheffen van de conclusies 1, 2 en 21.

Bij een kleurenbeeldbuis met een schaduwmasker is het 10 masker gebracht in de direkte nabijheid van het inwendige oppervlak van het beeldscherm. Aangezien de luminescentie-segmenten voortgebracht worden op het inwendige oppervlak van het beeldscherm, is het nodig dat de geometrie van het schaduwmasker conformeert aan het patroon van de 15 luminescentiesegmenten, wanneer de kleurenbeeldbuis in bedrijf is.

De maximale trefnauwkeurigheid van de elektronenstralen op de luminescentiesegmenten wordt bereikt wanneer de gatengeometrie van het schaduwmasker in overeenstemming is 20 met de verdeling van de luminescentiesegmenten op het inwendige oppervlak van het beeldscherm bij bedrijfs-temperatuur. Aangezien evenwel slechts een klein gedeelte van de geëmitteerde elektronen het masker passeert en de luminescentiesegmenten treft en het merendeel van de 25 elektronen het masker direkt treft, wordt het masker als gevolg daarvan verhit tot 80°C, hetgeen aanleiding geeft tot een verandering in de maskergeometrie, resulterende in welving van het masker (doming effect).

De gatengeometrie van het schaduwmasker stemt niet 30 langer overeen met de verdeling van de luminescentiesegmenten, hetgeen leidt tot onnauwkeurigheden in de elektronentrefplaatsen. De kleurweergavekwaliteit van het beeldscherm wordt daardoor verstoord.

Bij beelden met hoog contrast worden verschillende 35 gebieden van het masker tot verschillende sterktes verhit, hetgeen aanleiding geeft tot partieel welven van het masker (lokale doming), hetgeen bij overschrijden van de tolerantie tevens leidt tot aberraties.

Een verscheidenheid van pogingen is ondernomen om een 1007628 « 2 dergelijk nadelig warmtegedrag van het schaduwmasker te beperken of te voorkomen. Zo zijn diverse maatregelen voorgesteld om overmatig verhitten van het masker te beperken.

5 US patent 3.887.828 stelt voor om op het metalen gatenmasker een poreuze mangaandioxydelaag aan te brengen en een dunne laag metallisch aluminium daar overheen. De aluminiumlaag is in contact met het gatenmasker uitsluitend aan de randen van de gaten. Het moet elektrisch geleidende 10 en elektronenabsorberende eigenschappen bezitten. Boven op de aluminiumlaag is een andere laag aangebracht van grafiet, nikkeloxyde of nikkelijzer.

Het ontstaan van de porositeit van de daarbij gebruikte mangaandioxydelaag wordt toegeschreven in wezen aan de 15 afzonderlijk aangebrachte deeltjes, waarbij de laag een sandwich-achtige struktuur vormt met de dunne aluminiumlaag. Ten gevolge van genoemde laagopbouw moet de warmte, gegenereerd door elektronenbotsing, weggehouden worden van het metallische gatenmasker en geëmitteerd in de 20 tegengestelde richting.

Deze oplossing heeft diverse nadelen. Er werd gevonden, dat het weghouden van de gegenereerde warmte van het gatenmasker niet blijkt te funktioneren, aangezien het grootste gedeelte van de warmte niet wordt gegenereerd 25 binnen de aluminiumlaag en de daarboven liggende grafietlaag, maar in het gatenmasker. De elektronen-reflecterende, elektronen-absorberende en warmte-emitterende eigenschappen van de aluminiumlaag zijn te gering. De warmte - isolerende sandwichstruktuur, aangebracht boven op 30 het gatenmasker heeft nu een tegenovergestelde uitwerking: de warmte kan slechts met moeite wordt geëmitteerd.

Verder is het bekend om het oppervlak van een gatenmasker te voorzien van een warmte-isolerende laag en een deklaag, die zware metalen bevat, daar boven op aan te 35 brengen. De warmte-isolerende laag bestaat uit poreuze vaste stoffen, die worden aangebracht op het metallische gatenmasker samen met een bindmiddel. De technologische input van het aanbrengen van twee lagen, namelijk een warmte-isolerende laag en een deklaag, die zware metalen 1007628' 3 bevat, aangebracht daarboven, werd relatief hoog bevonden.

De uitvinding heeft nu tot doel om een isolerende laag te verschaffen die, als gevolg van zijn warmte-isolerende effekt, in grote mate warmteoverdracht naar het gatenmasker 5 voorkomt en tegelijk zonder bekleding met een extra deklaag, resulteert in een vermindering van welvingseffekten.

Dit doel wordt bereikt door de kenmerken van conclusies 1, 2 en 21. Voordelige verdere uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn omschreven in de volgconclusies.

10 Volgens de uitvinding wordt het naar de kathode toegekeerde oppervlak van het gatenmaskerdeel van het schaduwmasker voorzien van een warmte-isolerende laag, die bestaat uit deeltjes van poreuze struktuur, welke zware metalen en/of zware metaalverbindingen in hun holtes kunnen 15 bevatten, zodat een elektronen-reflecterend en -absorberend effekt wordt gegenereerd rechtstreeks binnen genoemde laag en, als gevolg van het isolerende effekt van de laag, heeft de daarbij vrijgekomen warmte de neiging om te worden overgedragen naar het inwendige van de buis in plaats van 20 naar het gatenmasker. Aangezien geen deklaag aanwezig is, zal vrijgave van warmte naar het inwendige van de buis niet worden verhinderd.

Op deze wijze worden lokale temperatuurverschillen, die kunnen leiden tot partieel welven van het gatenmasker, 25 grotendeels vermeden.

Verrassend werd gevonden, dat een isolerende laag zelfs zonder toevoeging van zware metaalverbindingen volgens conclusie 2, resulteert in een merkbare afname van welvingsef f ekten .

30 De warmte-isolerende laag volgens de uitvinding bestaat uit deeltjes van poreuze struktuur, ingebed in een bindmiddel.

Op voordelige wijze omvat de vervaardiging van het schaduwmasker van de uitvinding het direkt combineren van de 35 deeltjes van poreuze struktuur met zware metaalverbindingen voorafgaand aan het bekleden van het gatenmasker. Daardoor kan de incorporatie van zware metalen en/of zware metaalverbindingen in de poreuze struktuur zeer effektief tot stand worden gebracht.

1007628- 4

De uitvoering van de uitvinding volgens conclusie 3 stelt voor dat de deeltjes van poreuze struktuur ionen-wisselende eigenschappen hebben. Het gebruik van in water oplosbare zware metaalverbindingen maakt een 5 ongecompliceerde incorporatie mogelijk van zware metaalionen in de poreuze struktuur en uitwisseling met ionen, bijvoorbeeld alkali - ionen, die daarin aanwezig zijn. Ionenwisselaars, gebaseerd op zeolieten, tussengevoegde laagverbindingen van de groep kleimineralen of 10 metaalfosfaten, zoals bijvoorbeeld ceriumfosfaat, kunnen op voordelige wijze worden gebruikt.

In het geval van bijzondere kwaliteitsvereisten met betrekking tot het welvingsgedrag kunnen de poreuze ionenwisselaars, geladen met zware metalen via 15 ionenwisseling, extra worden voorzien van andere zware metaalverbindingen, die facultatief kunnen worden gefixeerd door een daarop volgende behandeling volgens de uitvoeringsvormen van de uitvinding in de conclusies 23 t/m 29 .

20 In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding volgens conclusie 7 worden anorganische deeltjes, die ionenwisselingseigenschappen missen, aangebracht als deeltjes van poreuze struktuur. In dit verband zijn poreuze deeltjes, gemaakt van oxydeachtige, siliciumachtige of 25 fosfaatachtige materialen zoals metaaloxyden, zeolieten en metaalfosfaten, bijzonder geschikt. Naast andere zijn siliciumzuur, zirkoondioxyde en titaandioxyde geschikt als oxydeachtige deeltjes met poreuze struktuur. In het bijzonder omvatten de poreuze siliciumachtige materialen de 30 uitgebreide groep van zeolieten. Bijzonder geschikt zijn de molecuulzeven zoals de natuurlijke molecuulzeven chabaziet, mordeniet, erioniet, faujasiet en clinoptiloliet, alsook de synthetische zeolieten A, X, Y, L, β, en/of die van het ZSM type. Er is zo'n grote verscheidenheid van zeoliet-35 strukturen, dat niet alle soorten hier kunnen worden genoemd. Verrassend werd gevonden, dat effektieve warmte-isolatie van het schaduwmasker verkregen kan worden zelfs met dunne lagen, aangebracht op het masker. Tevens waren voordelige effekten het gevolg, wanneer poreuze fosfatische 1007628 · 5 vaste stoffen werden gebruikt zoals de zogenaamde alumino-fosfaten, silicoaluminofosfaten en metaalaluminofosfaten, die kunnen worden voortgebracht door synthese en zijn geklassificeerd als klein-, midden-, en groot-porietypes.

5 Andere geschikte poreuze vaste stoffen zijn tussengevoegde kleimineralen, laagfosfaten en silicagel, alsook een verscheidenheid van verdere op zichzelf bekende aluminosilicaten.

Zware metaalverbindingen, die volgens de uitvinding 10 geïncorporeerd worden in de poreuze strukturen, kunnen worden gefixeerd door drogen of een behandeling bij hoge temperatuur onder ontleding. Daarop volgende werking van sulfide-ionen resulteert op voordelige wijze in sulfidische zware-metaalverbindingen, die dankzij hun zwartkleuring een 15 positief effekt toevoegen aan de warmtedissipatie. Tijdens de produktie kan de poriegrootte van de deeltjes van poreuze struktuur worden gevarieerd binnen een breed gebied, zodat, al naar de behoeften, het laden met zware metalen kan worden uitgevoerd op een zeer effektieve wijze.

20 In het bijzonder worden kristallijne en glasachtige silicaten, fosfaten en boraten genomen als bindmiddelen voor de isolerende laag, en in dit verband werden waterglas en metaalfosfaten bruikbaar bevonden. De genoemde bindmiddelen zijn opmerkelijk voor hun hoge adhesieve eigenschappen op 25 het oppervlak van het masker, hetgeen een mechanisch stabiele bekleding oplevert, welke resulteert in een extra dimensionale stabiliteit van het gatenmasker.

Het aanbrengen van de laag wordt uitgevoerd volgens op zichzelf bekende bekledingsprocedures zoals bijvoorbeeld 30 besproeien van het oppervlak van het masker, en kan derhalve worden uitgevoerd bij opmerkelijk gunstige kosten.

In het algemeen heeft de isolerende laag een laagdikte tussen 10 en 50 pm bij een gemiddelde deeltjesgrootte tussen 1 en 10 pm.

35 De voordelen van de uitvinding zijn gelegen in de opmerkelijke verbetering van het welvingsgedrag van ijzermaskers, waardoor het in veel gevallen mogelijk gemaakt is om af te zien van het gebruik van kostbare Invar voor de maskers.

1007R28* 6

De uitvinding zal nu worden toegelicht in meer detail met verwijzing naar de tekeningen en verschillende uitvoeringen. In de tekeningen toont:

Fig. 1 een aanzicht in doorsnede van een 5 kleurenheeldbuis, en

Fig. 2 een bovenaanzicht van een daarbij gebruikt schaduwmasker.

Fig. 1 toont een kleurenbeeldbuis, die bestaat uit een kolf 1 met een beeldscherm 2 en een straalsysteem 7, 10 aangebracht in de buishals 5 als hoofdcomponenten. De binnenzijde 3 van het beeldscherm 2 heeft een gestruktureerde luminescentielaag, die, zoals bekend, een beeld voortbrengt bij elektronenstraalbotsingen. Een conus 4 van de kolf 1 vormt de trechtervormige overgang tussen het 15 beeldscherm 2 en de buishals 5. De buishals 5 eindigt in een buisvoet 6. Het straalsysteem 7 omvat multiple kathoden en extra elektroden voor het genereren en sturen van de elektronenstralen.

Door middel van een maskerframe, niet weergegeven in de 20 figuur, is een schaduwmasker 8 aangebracht aan de binnenzijde 3 van het beeldscherm 2.

Een hoge spanning (25-30 kV bedrijfsspanning) wordt toegevoerd via een anodecontact9.

Fig. 2 toont een deel van het schaduwmasker 8 in 25 bovenaanzicht, hier aangegeven als gatenmasker 22. De dikte van het gatenmasker 22 loopt in het algemeen van 0,130 tot 0,280 mm binnen een nauwe tolerantie. De gewenste gatenpatronen worden geëtst langs chemische weg.

De voor de funktionering van de buis vereiste vormgeving 30 van het schaduwmasker 8 wordt tot stand gebracht door dieptrekken.

Om de kleurenbeeldbuizen onder elektronenstraal-bombardement tijdens bedrijf te beoordelen, wordt het botsingsgedrag van de elektronenstralen onderzocht. Hiertoe 35 worden de meest belaste gebieden van het gatenmasker 22 gebruikt, welke worden gerepresenteerd door de vier meetpunten 25 en de meetpunten 24, 26 en 27. De straalimpactdrift, veroorzaakt door verhitting van het masker onder elektronenbundelbombardement is een maat voor 1007628* 7 de buiskwaliteit en uiteindelijk een maat voor het success van elke maatregel voor het vermijden van welving in de beeldbuizen.

5 Voorbeeld 1

Een schaduwmasker, in hoofdzaak bestaande uit ijzermetaal en voorzien van een laag zwart ijzeroxyde,

Fe304, wordt aan de kathodezijde bekleed met een laag van microporeus loodzeoliet 4A, Pbg[(AIO2)^(si°2^12^ en 10 waterglas. De laag met een dikte van 20 tot 50 pm wordt geproduceerd door opsproeien van een waterige dispersie, bestaande uit 100 delen loodzeoliet 4A, daarin tussengevoegd n-octanol, gemiddelde deeltjesgrootte 2 pm, 50 delen natriumsilicaatoplossing, 5,8 M; Na/Si = 0,61:1,0, 200 delen 15 water, en 0,1 delen van een kationische surfactant.

Het loodzeoliet 4A werd bereid door ionenwisseling van het struktureel verwante natriumzeoliet 4A. De tussenvoeging van n-octanol in het loodzeoliet 4A werd uitgevoerd na dehydrateren van het loodzeoliet via de gasfase.

20

Voorbeeld 2

Net zoals in voorbeeld 1, alleen werd als microporeus materiaal lanthaanzeoliet 4A, La4 [ (AIO2) -j. 2 (S1O2) , bereid door ionenwisseling van natriumzeoliet 4A, gebruikt.

25

Voorbeeld 3

Net zoals in voorbeeld 1, alleen werd als microporeus materiaal natriumbariumzeoliet 4A, j^agBag(AIO2)12(si°2)12^' bereid door ionenwisseling van natriumzeoliet 4A, gebruikt.

30

Voorbeeld 4

Net zoals in voorbeeld 1, alleen werd als microporeus materiaal natriumloodzeoliet 4A met loodsulfideafzettingen in de poriën van de zeolietkristallen gebruikt. Het 35 loodsulfide wordt afgezet in de poriën door reactie van loodzeoliet 4A met zwavelwaterstof en daarop volgende neutralisatie onder gebruikmaking van natriumwaterglas.

1007628 1 8

Voorbeeld 5

Net zoals in voorbeeld 1 maar met toevoeging van 5 delen natriumsulfide 9-hydraat, Na2S.9H20 aan de waterige dispersie.

5

Lijst van verwijzingscijfers 1. Buiskolf 22. Gatenmasker 2. Beeldscherm 24. Meetpunt 10 3. Binnenzijde 25. Meetpunt 4. Conus 26. Meetpunt 5. Buishalf 27. Meetpunt 6. Buisvoet 7. Straalsysteem 15 8. Schaduwmasker 9. Anodecontact 20 25 30 35 1007628-

Claims (29)

1. Schaduwmasker voor kleurenbeeldbuizen, welke een isolerende laag heeft en bestaat uit een overwegend 5 ijzermetaal-bevattend gatenmasker, dat is vastgezet in een frame en geplaatst vóór het gevormde beeldscherm, met het kenmerk, dat het naar de kathode toegekeerde oppervlak van het gatenmasker een bekleding heeft van gebonden anorganische deeltjes van poreuze struktuur, welke 10 zware metalen en/of zware metaalverbindingen bevatten.

2. Schaduwmasker voor kleurenbeeldbuizen, welke een isolerende laag heeft en bestaat uit een overheersend ijzermetaal-bevattend gatenmasker, dat bevestigd is in een 15 frame en geplaatst vóór het gevormde beeldscherm, met het kenmerk, dat het naar de kathode toegekeerde oppervlak van het gatenmasker een bekleding heeft van gebonden anorganische deeltjes van poreuze struktuur.

3. Schaduwmasker volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de anorganische deeltjes van poreuze struktuur ionenwisselaars zijn.

4. Schaduwmasker volgens conclusie 3, m e t het 25 kenmerk, dat de anorganische ionenwisselaars zeolieten, tussengevoegde laagcomponenten uit de groep van kleimineralen of metaalfosfaten zijn.

5. Schaduwmasker volgens conclusie 3 of 4,met het 30 kenmerk, dat de anorganische ionenwisselaars ceriumfosfaten zijn.

6. Schaduwmasker volgens één der conclusies 3 tot en met 5, met het kenmerk, dat de anorganische 35 ionenwisselaars geladen zijn met zware metaalionen zoals barium, lanthaan, cerium, wolfraam, lood en bismuthionen.

7. Schaduwmasker volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur 10 9 76 28- deeltjes zijn, die geen ionenwisselingseigenschappen hebben.

8. Schaduwmasker volgens conclusie 1, 2 of 7, m e t het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur 5 oxydische en/of silicatische en/of fosfatische deeltjes en/of mengsels van deeltjes zijn.

9. Schaduwmasker volgens conclusie 2, 7 of 8, m e t het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur 10 metaaloxyden zijn zoals siliciumdioxyde, magnesiumoxyde, aluminiumoxyde alsook sub-groepelementoxyden zoals titaandioxyde en zirkoondioxyde.

10. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 2, 7 tot en 15 met 9,met het kenmerk, dat de silicatische deeltjes van poreuze struktuur zeolieten, pijpkleien en/of silicagel zijn.

11. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 2, 7 of 8, 20 met het kenmerk, dat de fosfatische deeltjes van poreuze struktuur aluminofosfaten, silicoaluminofosfaten en metaalaluminofosfaten en metaalfosfaten zoals zirkoonfosfaat zijn.

12. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 3 tot en met 11, met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur afzettingen bevatten van zware metaalverbindingen en/of zware metalen.

13. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 3 tot en met 12, met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur zwaar-metaalchalcogeniden en nitriden bevatten.

14. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 3 tot en met 35 13,met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur zwaarmetaaloxyden en/of zwaarmetaalsulfiden bevatten.

15. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 3 tot en met 10 0 7 6 ? 8 14, met het kenmerk, dat metalen met een dichtheid niet lager dan ongeveer 3,5 als zware metalen worden bevat.

16. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1, 3 tot en met 15, met het kenmerk, dat barium-, lood-, tantaal-, bismuth-, cerium- of wolfraamverbindingen als zwaarmetaalverbindingen worden bevat.

17. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1 tot en met 16, met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur gebonden zijn met bindmiddelen, bestaande uit silicatische en/of fosfatische materialen.

18. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1 tot en met 17, met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur gebonden zijn met kristallijne en/of glasachtige metaalsilicaten, metaalfosfaten, metaalboraten en/of glazen.

19. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1 tot en met 18, met het kenmerk, dat de deeltjes van poreuze struktuur gebonden zijn met waterglas.

20. Schaduwmasker volgens één der conclusies 1 tot en met 25 19,met het kenmerk, dat de bindmiddelen organische polymeren bevatten.

21. Werkwijze voor het vervaardigen van een schaduwmasker met isolerende laag voor kleurenbeeldbuizen volgens 30 conclusie 1, met het kenmerk, dat voorafgaand aan het mengen de deeltjes van poreuze struktuur in contact gebracht worden met een bindmiddel met een moleculair gedispergeerde formulering van een zwaarmetaalverbinding, en de zwaarmetaalverbindingen en/of zware metalen gefixeerd 35 worden.

22. Werkwijze volgens conclusie 21,met het kenmerk, dat het fixeren van de zware metalen wordt uitgevoerd onder gebruikmaking van ionenwisseling. 1007628 ·

23. Werkwijze volgens conclusie 21,met het kenmerk, dat het fixeren van de zware metalen wordt uitgevoerd door middel van drogen.

24. Werkwijze volgens conclusie 21, met het ken merk, dat het fixeren wordt uitgevoerd onder gebruikmaking van een temperatuurbehandeling, waarbij de zwaarmetaalverbinding wordt ontleed.

25. Werkwijze volgens conclusie 21 of 24, m e t het kenmerk, dat het fixeren wordt uitgevoerd door zoutachtige zwaarmetaalverbindingen om te zetten tot oxyden.

26. Werkwijze volgens één der conclusies 21 tot en met 25, 15 met het kenmerk, dat het fixeren wordt u.itgevoerd onder gebruikmaking van een behandeling met sul fide - ionen.

27. Werkwijze volgens één der conclusies 21 tot en met 26, 20 met het kenmerk, dat het fixeren wordt uitgevoerd onder gebruikmaking van een behandeling met zwavelwaterstof en/of in water oplosbare zwavelverbindingen zoals thioureum.

28. Werkwijze volgens één der conclusies 21 tot en met 27, met het kenmerk, dat de zware metalen worden gefixeerd door afzetting vanuit de gasfase.

29. Werkwijze volgens één der conclusies 21 tot en met 28, 30 met het kenmerk, dat de zware metalen worden gefixeerd door een reduktie of oxydatiebehandeling. 35 10G7528 -