Beschreibung
P 551 – Gespannte und geformte Schattenmasken aus Stahl mit 36% Ni für großformatige und flache Bildröhren
Moderne Fernsehgeräte werden aus Gründen des Designs und zur Verbesserung des Sehkomforts mit immer größeren und flacheren Bildschirmen entwickelt. Die klassische Elektronenstrahlbildröhre ist in diesem Zusammenhang einem verstärkten Konkurrenzdruck durch neue Systeme ausgesetzt. Trotz eines hohen Gewichtes und einer relativ großen Bautiefe besitzt die Elektronenstrahlbildröhre auf dem TV – Markt aktuell noch einen sehr hohen Anteil. Dies ist auf den Preisvorteil und auf qualitative Vorteile gegenüber der Plasma- oder Flüssigkristalltechnologie zurückzuführen. Zukunftsweisend für die weitere Anwendung von Elektronenstrahlbildröhren wird die Entwicklung des HDTV (High Definition Television) sein, womit derzeit die höchste Bildqualität realisiert wird.
Stahl ist für den Einsatz in Fernsehgeräten seit Beginn der Entwicklung von Bildröhren weit verbreitet und hat sich für wesentliche Bauteile, wie beispielsweise die Schattenmaske, als idealer Werkstoff durchgesetzt. Die Aufgabe der Schattenmaske besteht in der Fokussierung des Elektronenstrahls auf der Mattscheibe, im Abtransport von lokal entstehender Wärme und in der Abschirmung des Erdmagnetfeldes; sie ist entscheidend für die Qualität der Bildwiedergabe. Die qualitative Entwicklung der Fernseher hat dazu geführt, dass zunehmend Eisen-Nickel-Werkstoffe mit einem Massenanteil von ca. 36 % Ni (sogenannter Invar-Stahl) für Schattenmasken zur Anwendung kommen. Gegenüber unlegierten Stählen zeigen diese Werkstoffe im technologisch bedeutsamen Bereich zwischen 20 und 100°C nahezu keine thermische Dehnung. Eine Verschiebung der in der Schattenmaske eingeätzten Löcher aufgrund der Erwärmung durch die Elektronenstrahlen gegenüber den bilderzeugenden Leuchtpunkten wird somit verhindert und eine hohe Bildqualität sichergestellt.
Stahl ist für diese High-Tech-Anwendung zur Befriedigung höchster Ansprüche an die Bildqualität unverzichtbar. Die Anforderungen an den Schattenmaskenwerkstoff haben sich deutlich erhöht. In dem durchgeführten Forschungsvorhaben wurde unter Mitarbeit von Stahlherstellern, Weiterverarbeitern, Ätzbetrieben und Bildröhrenherstellern eine Produkt- und Prozessentwicklung für Schattenmasken aus Invar-Stahl betrieben, mit dem Ziel, das zukünftige Anforderungsprofil für großformatige, flache Schattenmasken zu erfüllen. Es wurde deshalb zunächst eine Bewertung der wichtigsten Einflussgrößen in der komplizierten Prozesskette Stahlhersteller-Bildröhrenproduzent vorgenommen. Anhand von Laborschmelzen erfolgte eine Legierungsoptimierung. Wichtige Fertigungsparameter wurden variiert und in Bezug auf die relevanten Eigenschaften der Schattenmasken bewertet.
Über ein grundlegendes Verständnis der wesentlichen, die Produktqualität unmittelbar beeinflussenden Fertigungsparameter sowie metallphysikalische Untersuchungen wurden für die zwei Bildr öhrentypen TRUE FLAT und REAL FLAT jeweils der Werkstoff sowie der Fertigungsweg definiert. Im Vergleich zum asiatischen Wettbewerb konnte ein Werkstoff entwickelt werden, der bei gleichen technologischen Eigenschaften aufgrund des gefundenen Legierungskonzeptes einen erheblichen Preisvorteil bietet.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e. V.
Veröffentlichung:
2003
Autoren:
Dr.-lng. T. Myslowicki, Prof. Dr.-lng. W. Bleck, Dr. rer.nat. B. Gehrmann