Теневая маска для цветной электронно-лучевой трубки

 

Использование: в технологии изготовления цветной электронной трубки. Сущность: теневая маска выполнена из сплава при следующем соотношении компонентов, мас. никель 32 39; марганец не более 0,1; иттрий не более 0,6; кремний не более 0,04; алюминий не более 0,08; фосфор не более 0,012; сера не более 0,012; углерод не более 0,04; железо остальное, а поверхностный оксидный слой дополнительно содержит диспергированный оксид иттрия. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. 7 табл.

Изобретение относится к теневой маске с множеством апертур для применения в цветной электронно-лучевой трубке, в частности в теневой маске, изготовленной из железоникелевого сплава, который лучше формуется и окисляется.

Известная тенемасочная электронно-лучевая трубка содержит вакуумную колбу с экраном в виде матрицы люминофорных элементов с тремя различными цветами излучения, размещенных циклами, устройство для создания трех сходящихся электронных лучей, направленных на мишень, и цветоделительное устройство, включающее в себя перфорированную маскирующую пластину, размещенную между мишенью и лучеиспускающим устройством. Маскирующая пластина затеняет мишень, и поэтому ее обычно называют теневой маской. Различие углов схождение позволяет каждому лучу попадать на люминофорные элементы и возбуждать их для испускания желаемого цвета. Приблизительно в центре теневой маски маскирующая пластина перехватывает лучевые потоки, пропуская лишь около 18% т.е. теневая маска обладает пропускной способностью около 18% Это означает, что площадь отверстий в маскирующей пластине составляет около 18% площади маски. Остальные части каждого луча, падающего на маскирующую пластину, не пропускаются и вызывают локальное нагревание теневой маски до температуры около 353 К. В результате теневая маска термически расширяется, образуя "купол", направленный к экрану. Когда происходит куполообразование, ухудшается чистота цветов электронно-лучевой трубки. Материал, из которого изготавливают теневую маску (почти 100% железа, подобного раскисленной алюминием стали (АК)) имеет коэффициент теплового расширения около 12 х 10^-6/К в температурном диапазоне от 273 до 373 К. Этот материал легко подвергается куполообразованию.

Современные цветные телевизионные приемные трубки выпускаются в основном с диаметром экрана по диагонали от 25 до 27 дюймов и в небольших количествах с диагональю до 35 дюймов. Многие из этих трубок имеют почти плоские экраны, что создает потребность в почти плоских теневых масках с очень малой тепловой расширяемостью.

Инвар, или железоникелевый сплав, обладает низкой тепловой расширяемостью (от ≈1 х 10^-6/К до 2 х 10^-6/К в температурном диапазоне от 273 до 373 К), высокой эластичностью и большой прочностью на разрыв после отжига в сравнении с обычным железом. На инварной теневой маске весьма затруднительно создавать окисное покрытие с прочной связью и малой отражательной способностью. Для повышения контрастности изображения предпочтительно использование темного окисла.

В соответствии с настоящим изобретением, теневая маска для цветной электронно-лучевой трубки имеет множество отверстий. Она изготовлена из листа железоникелевого сплава, содержащего следующие компоненты, мас. С ≅ 0,04; Mn < 0,1; Si ≅ 0,04; P ≅ 0,012; S≅ 0,012; Ni 32-39; Al ≅ 0,08; Y ≅ 0,6; Fe остальное и примеси, неизбежно входящие в железоникелевый сплав во время его приготовления. Окисный слой образуют на листе железоникелевого сплава и стабилизируют и связывают с помощью окиси иттрия, диспергируемой на межщелевых участках по всей решетке из листа сплава.

На фиг. 1 дана в плане с частичным осевым разрезом цветная электронно-лучевая трубка в соответствии с изобретением; на фиг. 2,а участок щелевой теневой маски, вид в плане; на фиг. 2,б сечение теневой маски по А-А; на фиг. 2, в сечение теневой маски по Б-Б; на фиг. 3,а участок теневой маски с круглыми апертурами, вид в плане; на фиг. 3,б сечение теневой маски по В-В; на фиг. 4,а,б,в теневая маска на этапах ее изготовления, в разрезе.

Прямоугольная цветная электронно-лучевая трубка 1 имеет стеклянную колбу, состоящую из прямоугольной фронтальной панели 2 (или крыши) и трубчатого горла 3, соединенных прямоугольным раструбом 4. Панель 2 содеpжит смотровой экран 5 и периферийный фланец или боковину 6, которая припаивается к раструбу 4. Мозаичный трехцветный люминофорный экран 7 размещен на внутренней поверхности смотровой панели 5. Предпочтительно, чтобы экран 7 был полосковым и люминофорные полоски простирались перпендикулярно высокочастотной строчной развертке растра трубки (перпендикулярно к плоскости фиг. 1). Альтернативно экран может быть точечным. Многоапертурный цветоделительный электрод или теневая маска 8 монтируется с возможностью съема известными средствами в предопределенном пространственном расположении к экрану 7. Теневая маска 8 пpедпочтительно является щелевой маской (фиг. 2А, 2В и 2С) или круглоапертурной маской (фиг. 3А и 3В). Продольный электронный прожектор 9 установлен вдоль оси и внутри горловины 3 и предназначен для формирования и направления трех электронных лучей 10 вдоль разнесенных компланарных сходящихся траекторий через маску 8 на экран 7.

Трубка 1 предназначается для работы с внешними магнитно-отклоняющими катушками, подобными катушке 11, окружающей горловину 3 и раструб 4 в месте их стыка. При возбуждении катушка 11 действует на лучи 10 вертикальным и горизонтальным магнитными полями, которые заставляют эти лучи сканировать горизонтально и вертикально, соответственно, по прямоугольному растру на экране 7. Исходная плоскость отклонения (при нулевом отклонении) показана линией Р-Р, проходящей приблизительно по середине катушки 11 (фактически кривизна траекторий отклоненных лучей в зоне отклонения не изображена).

Теневая маска 8 изготовлена из листа усовершенствованного железоникелевого сплава, который обладает улучшенными характеристиками формуемости и окисления в сравнении с известным инваром (инвар товарный знак с регистрационным номером 63,970).

В табл. 1 показаны составы предложенного сплава и известного сплава инвар.

Усовершенствованный сплав имеет более низкие концентрации марганца и кремния, чем известный сплав инвар, и содержит алюминий. Благодаря этому, как предполагается, улучшились травимость и формуемость результативной теневой маски.

Металлургически достаточное количество иттрия добавлено для обеспечения тонкой диспергации окиси иттрия (Y₂O₃) в межщелевых участках матрицы или решетки из усовершествованного сплава для стабилизации и сцепления с поверхностями теневой маски 8 впоследствии формируемой окисной пленки.

Тесты травления выполнены на нескольких образцах сплава размером 4 х 4 дюйма и контрольном образце из раскисленной алюминием (А ) стали. В табл. 2 сравниваются составы сплавов: контрольного (АК), инвара (INV), усовершенствованного сплава (V91) с иттрием и усовершенствованного сплава (V92) без иттрия.

Тесты травления выполнялись путем нанесения подходящих фоточувствительных пленок 12 на противоположные поверхности листа 13 теневой маски, как показано на фиг. 4,а. Пластины 14 и 15 накладывают на лист теневой маски, покрытый фоточувствительными пленками 12. Путем освещения пластин 14 и 15 имеющиеся на них шаблонные рисунки печатают соответственно на обе фоточувствительные пленки 12. Затем, как показано на фиг. 4,б, части пленок, освещенные светом, удаляют, чтобы частично обнажились поверхности листа 13 теневой маски. Конфигурация и площади освещенных поверхностей соответствуют шаблонам на пластинах 14 и 15.

Освещенные поверхности листа 13 теневой маски травят с обеих сторон, и спустя определенное время образуются апертуры 16 (либо щели, либо круглые отверстия). В табл. 3 указаны параметры травления. Температура травления около 70^оС, удельный вес травильного раствора 47,2^о Baume. На фиг. 4,в показана сторона образца, соответствующая стороне О теневой маски, обращенной к электронному прожектору, сторона R теневой маски, которая обращена к люминесцентному экрану трубки.

В табл. 3 под поднутрением подразумевается боковая эрозия листа теневой маски под фоточувствительными пленками 12. Коэффициент травления определяется как отношение глубины травления к величине поднутрения. Материалы (V91 и V92) из усовершенствованного сплава, имеющие меньшие концентрации марганца и кремния в сравнении с известным инваром (INV.1) и раскисленной алюминием сталью (контрольный образец), характеризуются параметрами травления, сравнимыми с таковыми известного инвара и раскисленной алюминием стали.

Были проведены дополнительные тесты с использованием шести образцовых плавок железоникелевых сплавов. Составы образцовых сплавов указаны в табл. 4 и существенно идентичны друг другу, исключая количество иттрия.

Как содержащие иттрий образцы (V63-V66), так и не содержащие иттрий образцы (V61 и V62) были испытаны на формуемость путем оценки упругого последействия образцов в форме полос толщиной 0,15 мм. Упругое последствие замерялось для холоднокатаных образцов и для образцов, отожженных при 860^оС. Испытания проводили путем зажима одного конца полосы и смещения свободного конца на 90^о. Затем полосу освобождали и замеряли угловое смещение от точки освобождения. В большинстве случае замер выполнялся для трех образцов, а затем результаты усредняли. Результаты испытаний сведены в табл. 5 и 6.

Упругое последствие содержащих иттрий образцов (V61-V66) сравнивалось с таковым не содержащих иттрий образцов (V61-V62). Как ожидалось, отжиг обычно уменьшал упругое последействие как содержащих, так и не содержащих иттрий образцов.

Были проведены дополнительные испытания для определения характеристик окисления образцов сплавов и раскисленного алюминием контрольного образца. Все образцы подвергались чернению паром путем обработки паром при температуре 600^оС до образования оксидной пленки. Толщина оксидной пленки измеряется по пиковым значениям, и все образцы имели площади без видимого окисления. Желательной толщиной оксидной пленки считывают приблизительно 1,5 мк. Слишком толстые слои окиси тяготеют к шелушению и образованию частичек, в то время как очень тонкие оксидные пленки ухудшают контрастность изображения. Испытания окисления сведены в табл. 7. Поэтому для получения оксидной пленки около 1,5 мк следует либо понизить температуру, либо использовать атмосферу природного газа.

Пиковая толщина оксидной пленки на раскисленной алюминием стали почти в три раза больше таковой на образцах железоникелевых сплавов. Поверхностная шероховатость любого образца была около 0,5 мк. Дополнительные образцы сплавов были электролитически отполированы для создания существенно гладкой поверхности (0 мк). Электрополированные образцы сплавов чернили паром при температуре 600^оС и вновь проводили замер толщины оксидной пленки. Электрополированные содержащие иттрий образцы (V63-V66) имели оксидную толщину от 1,32 до 1,44 мк, что считается удовлетворительным; однако не содержащий иттрий электрополированный образец V61 имел пиковую толщину оксидной пленки лишь 0,47 мк и не содержащий иттрий электрополированный образец V62 вовсе не имел поддающегося измерению оксидного покрытия на электролитически отполированной поверхности. Электрополированные содержащие иттрий образцы сплавов имели почти (в три раза большую) пиковую толщину оксидной пленки, чем не содержащие иттрий электрополированные образцы сплавов. Оксидная пленка, образовавшаяся на содержащих иттрий образцах сплавов, состоит в большей мере из мегхемита и магнетита и в меньшей мере из хематита и иттритного окисла. Предполагается, что в содержащих иттрий образцах сплавов оксидная пленка стабилизируется и сцепляется с поверхностью образцов окисью иттрия (Y₂O₃), которая диспергируется в межщелевых участках по решетке из листа сплава. На основании результатов испытаний предпочтительным содержание иттрия в диапазоне от 0,1 до 02 мас.

Формула изобретения

1. ТЕНЕВАЯ МАСКА ДЛЯ ЦВЕТНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ, выполненная в виде металлического листа с множеством апертур из сплава, содержащего железо, никель, углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, и с поверхностным оксидным слоем на основе оксидов железа, отличающаяся тем, что состав сплава дополнительно содержит алюминий и иттрий при следующем соотношении компонентов, мас.

Никель 32 39 Марганец Не более 0,1 Иттрий Не более 0,6 Кремний Не более 0,04 Алюминий Не более 0,08 Фосфор Не более 0,012 Сера Не более 0,012 Углерод Не более 0,04 Железо Остальное
а оксидный слой дополнительно содержит диспергированный оксид иттрия.

2. Маска по п.1, отличающаяся тем, что содержание никеля в сплаве выбрано из соотношения, мас.

34,5 < Ni < 37,5,
а содержание иттрия в оксидном слое выбрано из соотношения, мас.

0 < Y ≅ 0,5.

3. Маска по п.1, отличающаяся тем, что содержание никеля в сплаве выбрано из соотношения, мас.

34,5 < Ni < 37,5,
а содержание иттрия в оксидном слое выбрано из соотношения, мас.

0,1 < Y < 0,2.

4. Маска по пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что оксидный слой содержит γ=Fe₂O₃, Fe₃O₄, α=Fe₂O₃ и Y₂O₃
при следующем соотношении компонентов, мас.

(γ=Fe₂O₃+Fe₃O₄) < (α=Fe₂O₃+Y₂O₃),

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 15-2002

Извещение опубликовано: 27.05.2002        

---