JP2002088448A - ブラウン管用展張型シャドウマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気シールド性に優れ且つクリープ伸びの少
ない展張型シャドウマスクを提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０２０〜０．１００％（質量
％。以下同じ。）、Ｍｎ：０．１０〜０．４０％、Ｓ
ｉ：０．０１〜０．０３％、Ｐ：０．００１〜０．０２
０％、Ｓ：０．００１〜０．０２０％、Ｎ：０．００１
〜０．００８％、およびその他不可避的元素を含有する
鉄基薄板から形成されてなる展張型ブラウン管用シャド
ウマスクによって、上記課題を解決する。この鉄基薄板
は、歪み取り焼鈍後または黒化処理後の引張強さの低下
が２０％以下であり、その熱処理後の引張強さが６００
Ｎ／ｍｍ² 以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーブラウン管
に好適に使用される展張型シャドウマスクに関し、更に
詳しくは、磁気シールド性に優れ且つクリープ伸びの少
ないブラウン管用展張型シャドウマスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラウン管用展張型シャドウマスク（以
下「展張型シャドウマスク」という。）は、エッチング
により形成されたすだれ状のスリット形状またはスロッ
ト形状を全面に有している。そして、そのスリットやス
ロットは、ブラウン管内側の蛍光面上の所定の位置に電
子ビームをランディングさせるために、所定の幅で形成
されている。こうした展張型シャドウマスクは、そのス
リットの幅やスロットの幅に乱れが生じないように、内
側方向に加圧した状態の鋼枠に溶接等によって固定さ
れ、その後その加圧を解除することによってスリットま
たはスロットの長手方向が展張される。

【０００３】展張型シャドウマスクと鋼枠とが一体とな
った展張型シャドウマスク構造体（以下「構造体」とい
う。）は、その後、歪みを除去するための歪み取り焼鈍
や、二次電子の発生、熱輻射、さびの発生等を防止する
ための黒化処理が施される。なお、そうした歪み取り焼
鈍や黒化処理は、通常、４５０〜５２０℃程度の所定の
温度で数十分間の熱処理によって行われる。また、構造
体の種類によっては、鋼枠と一体化する以前に歪み取り
焼鈍や黒化処理を施す場合もある。

【０００４】こうして製造された構造体は、カラーテレ
ビやコンピューター等のカラーブラウン管内に装着さ
れ、優れた磁気シールド効果と、乱れのないスリット幅
またはスロット幅とを有する展張型シャドウマスクの作
用によって、カラーブラウン管上の表示画像の高精細度
化に寄与している。

【０００５】従来、一般的なプレス型シャドウマスク用
の素材としては、アルミキルド鋼と呼ばれる極低炭素鋼
が使用されていた。しかしながら、この極低炭素鋼は、
シャドウマスクに要求される磁気シールド特性には優れ
ているが、永久歪みとなるクリープ伸びが比較的大きい
という欠点を有している。そのため、その極低炭素鋼を
上述の態様で使用される展張型シャドウマスクに使用す
ると、そのクリープ伸びによって、予め展張されたスリ
ット部またはスロット部にたるみが発生し、スリット幅
またはスロット幅に乱れが生ずるという問題が起こる。

【０００６】この問題に対し、特開昭６２−２４９３３
９号公報には、黒化処理等の熱処理が施された後であっ
ても、スリット幅の安定した展張型シャドウマスクを提
供することができる改良極低炭素鋼板が記載されてい
る。この改良極低炭素鋼においては、所定量の窒素を含
有させることによってクリープ伸びを抑制させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た改良極低炭素鋼板においては、クリープ伸びは抑制で
きるものの、シャドウマスクの本質的な効果である磁気
シールド効果においては、上述の極低炭素鋼よりも劣る
という問題があった。

【０００８】本発明は、こうした問題を解決すべくなさ
れたものであって、特にアパーチャーグリル方式のカラ
ーブラウン管に好適に使用でき、黒化処理等の熱処理に
よってもクリープ伸びが少なく且つ磁気シールド特性に
優れたブラウン管用展張型シャドウマスクを提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１のブラウン管用
展張型シャドウマスクは、Ｃ：０．０２０〜０．１００
％（質量％。以下同じ。）、Ｍｎ：０．１０〜０．４０
％、Ｓｉ：０．０１〜０．０３％、Ｐ：０．００１〜
０．０２０％、Ｓ：０．００１〜０．０２０％、Ｎ：
０．００１〜０．００８％、およびその他不可避的元素
を含有する鉄基薄板から形成されてなることに特徴を有
する。

【００１０】この発明によれば、鉄基薄板が含有する
Ｃ：０．０２０〜０．１００％の作用によって、展張型
シャドウマスクに優れた磁気シールド特性と優れたクリ
ープ特性を付与することができる。こうして得られた展
張型シャドウマスクは、クリープ伸びによるスリット部
またはスロット部のたるみが発生しにくくスリット幅ま
たはスロット幅の乱れを起こしにくい。その結果、本発
明においては、カラーブラウン管上の表示画像の高精細
度化に寄与することができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の展張
型シャドウマスクにおいて、前記鉄基薄板は、歪み取り
焼鈍後または黒化処理後の引張強さの低下度合いが２０
％以内であって６００Ｎ／ｍｍ² 以上の引張強さを有す
ることに特徴を有する。

【００１２】この発明によれば、鉄基薄板は、歪み取り
焼鈍または黒化処理等の熱処理後の引張強さの低下度合
いが２０％以内であって６００Ｎ／ｍｍ² 以上の引張強
さを有するので、そうした熱処理時の内部応力の開放に
よるスリットまたはスロットのたるみが発生せず、且つ
磁気シールド特性に優れたブラウン管用展張型シャドウ
マスクを提供できる。このときの金属組織は、熱処理の
際に生成した析出硬化型の炭化物を含んでいる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のブラウン管用展張
型シャドウマスクについて説明する。

【００１４】図１は、カラーブラウン管１１に用いられ
た本発明の展張型シャドウマスク１の実施態様の一例を
示す斜視図である。図２は、鋼枠１２に固定され展張さ
れた本発明の展張型シャドウマスク１の一例を示す正面
図（ａ）とその断面図（ｂ）である。

【００１５】本発明の展張型シャドウマスク１は、Ｃ：
０．０２０〜０．１００％（質量％。以下同じ。）、Ｍ
ｎ：０．１０〜０．４０％、Ｓｉ：０．０１〜０．０３
％、Ｐ：０．００１〜０．０２０％、Ｓ：０．００１〜
０．０２０％、Ｎ：０．００１〜０．００８％、および
その他不可避的元素を含有する鉄基薄板から形成され
る。

【００１６】鉄基薄板の成分組成を上述の範囲に限定し
た理由について説明する。

【００１７】Ｃ（炭素）は、鉄基薄板のエッチング性、
磁気シールド特性、強度、クリープ伸びのそれぞれの特
性に影響する元素である。本発明においては、０．０２
０〜０．１００％のＣを含有させることによって、展張
型シャドウマスク用の鉄基薄板として好ましい特性を付
与している。この範囲内においてＣ含有量が少なくなる
と、より磁気特性が向上して優れた磁気シールド効果を
奏する傾向になり、また、よりエッチング性に優れてス
リットまたはスロットの直線形状とスリットまたはスロ
ットの幅寸法とのバラツキがより一層小さくなる傾向に
なる。また、この範囲内においてＣ含有量が多くなる
と、より強度が向上して伸びが生じにくい傾向になる。
このときの伸びは、後述するＮ（窒素）含有量との関係
も考慮される。また、ここで要求される強度は、展張型
シャドウマスク製造時の展張・固定作業に耐え得る十分
な強度であると共に、ブラウン管内に装着された展張型
シャドウマスクに若干の熱膨張（例えば、電子ビーム照
射等に基づくものを含む。以下同じ。）が起こったとし
てもスリットまたはスロットにたるみが生じない程度の
高張力で行われる展張・固定作業に耐え得る十分な強度
である。

【００１８】Ｃ含有量が０．０２０％未満の場合は、伸
びが生じやすくなり、特に、４００〜５２０℃程度の温
度で処理されることのある歪み取り焼鈍や黒化処理等の
熱処理が加わった後の強度の低下度合いが大きく、伸び
が生じてスリット幅またはスロット幅が乱れることがあ
る。また、強度の点でもやや低下するので、展張型シャ
ドウマスクに若干の熱膨張が起こったとしてもスリット
またはスロットにたるみが生じない程度の高張力で行わ
れる展張・固定作業に耐えられないことがある。また、
Ｃ含有量が０．１００％を超えると、金属組織中の炭化
物系介在物が増加する傾向にあるので、エッチング性が
低下し、スリットまたはスロットを実際にエッチングし
た後におけるスリットまたはスロットの直線形状やスリ
ットまたはスロットの幅寸法にバラツキが生じることが
ある。また、磁気特性が低下して磁気シールド作用が不
十分になることがある。

【００１９】なお、より好ましいＣ含有量の範囲は、
０．０４〜０．０６％である。この範囲のＣ含有量を有
する鉄基薄板は、優れた磁気特性に基づく磁気シールド
特性と、歪み取り焼鈍や黒化処理等の熱処理が加わった
後においても十分に抑制されたクリープ伸びとを有して
いる。

【００２０】上述した範囲のＣ含有量を有する鉄基薄板
は、歪み除去焼鈍や黒化処理等の熱処理時に析出硬化現
象が起こる。特に、４００〜５２０℃の熱処理時に炭化
物の二次析出による硬化現象が生じるので、引張強さの
低下が顕著に生じないという利点がある。その引張強さ
の低下の程度は、熱処理前の強度と比較しておよそ２０
％以下である。

【００２１】Ｍｎ（マンガン）は、鉄基薄板の製鋼・圧
延工程における脱酸作用と熱間加工性の向上を目的とし
て、０．１０〜０．４０％含有させることが好ましい。
Ｍｎ含有量が０．４０％を超える場合には、熱割れを起
こすことがある。Ｍｎ含有量の下限は特に限定されない
が、上述の目的を達成するために最低限必要な量であれ
ばよく、例えば０．１０％含有させておくことが好まし
い。

【００２２】Ｓｉ（ケイ素）は、金属組織中にＭｎＯ−
ＳｉＯ₂ 、ＭｎＯ−ＦｅＯ−ＳｉＯ ₂ 等のケイ酸塩系介
在物として存在し、エッチング性を阻害する要因となる
ので、０．０３％以下の含有量とすることが好ましい。
Ｓｉ含有量が０．０３％を超えるとエッチング性が阻害
されることがある。Ｓｉ含有量の下限は特に限定されな
いが、例えば０．０１％程度となる。

【００２３】Ｐ（リン）は、その含有量が０．０２０％
を超えると、鉄基薄板が硬化し、圧延性が悪くなること
がある。そのため、Ｐ含有量の上限を０．０２０％とし
た。Ｐ含有量の下限は、特に限定されないが、例えば
０．００１％程度となる。

【００２４】Ｓ（硫黄）は、硫化物系介在物として金属
組織中に存在し、エッチング性を阻害する要因となるの
で、０．０２０％以下の含有量とすることが好ましい。
Ｓ含有量が０．０２０％を超えるとエッチング性が阻害
されることがある。Ｓ含有量の下限は特に限定されない
が、例えば０．００１％程度となる。

【００２５】Ｎ（窒素）は、この鉄基薄板において、主
にクリープ特性と磁気シールド特性に影響する元素であ
る。本発明においては、０．００１〜０．００８％の含
有量とすることによって、クリープ特性と磁気シールド
特性を向上させている。この範囲内においてＮ含有量が
少なくなると、より磁気特性が向上して優れた磁気シー
ルド効果を奏する傾向になる。また、この範囲内におい
てＮ含有量が多くなると、クリープ伸びがより抑制され
る傾向にあり、黒化処理等の熱処理時におけるクリープ
現象の発生をより一層抑制することができる。

【００２６】Ｎ含有量が０．００１％未満の場合は、ク
リープ伸びが発生し易くなり、特に、歪み取り焼鈍や黒
化処理等の熱処理時におけるクリープ現象の発生を抑制
しにくい。その結果、クリープ伸びが生じてスリットま
たはスロットの幅が乱れることがある。また、Ｎ含有量
が０．００８％を超えると、磁気特性が低下して磁気シ
ールド作用が不十分になることがある。

【００２７】なお、より好ましいＮ含有量の範囲は、
０．００３〜０．００５％である。この範囲のＮ含有量
を有する鉄基薄板は、優れた磁気特性に基づく磁気シー
ルド特性と、歪み取り焼鈍や黒化処理等の熱処理が加わ
った後においても十分に抑制されたクリープ伸びとを有
している。

【００２８】クリープ伸びは、上述したＣ含有量とＮ含
有量との関係も考慮される。すなわち、クリープ伸びを
抑制するためには、磁気特性が必要以上に低下しない範
囲内でできるだけ多くのＮを含有させることと、エッチ
ング性と磁気特性が必要以上に低下しない範囲内ででき
るだけ多くのＣを含有させることが好ましい。しかし、
ＣとＮの両者を両方とも多く含有させると、磁気特性が
やや低下する傾向になるので、本発明で規定した範囲内
で最も適当な特性になるように最適化することがより好
ましい。こうした点を考慮したとき、両者の含有量の関
係を反比例とすることがより好ましい。

【００２９】以上説明した鉄基薄板において、上述した
含有元素と不可避的元素以外の残部は鉄である。不可避
的元素は、鉄基薄板の製造工程中に混入するＡｌ等の不
可避的な不純物である。さらに、本発明の目的を達成す
ることができる範囲内であれば、製造時の脱酸作用や鍛
造性その他の素材性能を発揮させる目的で添加されるそ
の他の元素を含有していてもよい。

【００３０】こうした成分を所定量含有する鉄基薄板
は、エッチング性に優れると共に、黒化処理等の熱処理
によってもクリープ伸びが少なく且つ磁気シールド特性
に優れた展張型シャドウマスクの製造に極めて好ましく
使用することができる。

【００３１】さらに、得られた展張型シャドウマスク
は、その鉄基薄板の加工処理条件によって若干異なる場
合もあるが、６００Ｎ／ｍｍ² （ＭＰａに同じ。）以
上、例えば６００〜７００Ｎ／ｍｍ² の引張強さとな
る。こうした範囲の引張強さは、高張力で展張させて固
定することができると共に、たとえ展張型シャドウマス
クに若干の熱膨張が起こったとしてもスリットまたはス
ロットにたるみが生じない程度の高張力で展張・固定作
業を行うことを可能にさせる。こうした点においても、
本発明の展張型シャドウマスクは、ブラウン管内でスリ
ットまたはスロットの乱れを防ぎ、ブラウン管内の蛍光
面に到達させる電子ビームの位置ずれを起こさない。

【００３２】次に、本発明の展張型シャドウマスクの製
造方法について説明する。

【００３３】上述した範囲の成分組成となるように金属
材料を配合し、溶解して鋼塊を作製する。その鋼塊を熱
間鍛造や熱間圧延によって所定の厚さに圧延し、その
後、冷間圧延や焼鈍等の工程を経て、０．０２〜０．３
０ｍｍ程度の範囲内における所定の厚さの鉄基薄板を作
製する。得られた鉄基薄板は、エッチングされて展張型
シャドウマスクに加工される。このエッチングは、得ら
れた鉄基薄板にレジストを塗布し乾燥させた後、所定の
スリットまたはスロットのパターンを有するパターン形
成用のマスクを用いて露光し、その後、エッチング処理
剤によって、所定のスリットまたはスロットのパターン
を有する展張型シャドウマスクに溶解形成する方法であ
る。

【００３４】図２（ａ）に示すように、得られた展張型
シャドウマスク２（仮想破線で表している。）は、その
展張方向Ｙとは逆方向Ｆに鋼枠１２を加圧した状態で、
その上下が鋼枠１２に溶接される。次いで、その加圧が
解除され、鋼枠１２の復元力によって展張型シャドウマ
スク２に高張力が与えられる。このとき、展張型シャド
ウマスク２に加わる張力は、製造された展張型シャドウ
マスク構造体が実際にブラウン管内で使用された際に、
その展張型シャドウマスク構造体に若干の熱膨張が起こ
ったとしてもスリットまたはスロットにたるみが生じな
い程度の張力となるように設定される。その後、大気中
等の酸化性雰囲気中で、４５０〜６００℃、５〜３０分
間の熱処理によって黒化処理され、展張型シャドウマス
ク構造体１が製造される。この黒化処理は、その後に、
二次電子の発生、熱輻射、錆の発生等を防止するために
行われ、特に耐食性を向上させるのに効果がある。

【００３５】

【実施例】以下に実施例と比較例を示し、本発明をさら
に具体的に説明する。

【００３６】（実施例１）表１に示した材料Ａからなる
厚さ０．１０ｍｍの鉄基薄板を作製した。この鉄基薄板
の両面に、水溶性カゼインレジストを塗布し、乾燥さ
せ、レジスト膜を形成した。その後、所定のスリットパ
ターンを有する一対のパターン形成用マスクであるガラ
ス乾板を用いて、上記の両面のレジスト膜を露光してパ
ターニングを行った。さらに、硬質処理とベーキング処
理を行った後、パターニングされた両面のレジスト膜
に、液温６０℃、比重４８°Ｂｅ（重ボーメ）の塩化第
二鉄溶液をエッチング液としてノズルから噴射し、所定
のスリットパターンにエッチングした。水洗後、残った
レジスト膜をアルカリ水溶液によって剥離し、洗浄、乾
燥して展張型シャドウマスクを製造した。

【００３７】得られた展張型シャドウマスクについて、
エッチング性、引張強さ（熱処理前および熱処理後）、
クリープ伸び、磁気特性を測定し評価した。その結果を
表２に示した。

【００３８】（実施例２、３および比較例１〜比較例
３）表１に示した材料Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆからなる厚さ
０．１０ｍｍの鉄基薄板をそれぞれ作製した。各鉄基薄
板を、実施例１と同じ方法でエッチングして、展張型シ
ャドウマスクをそれぞれ製造した。得られた各展張型シ
ャドウマスクの特性も実施例１と同じ下記の方法で測定
し評価した。その結果を表２に示した。

【００３９】（評価方法と評価結果）エッチング性は、
得られた展張型シャドウマスクのスリット部の開孔形状
と直線性によって評価した。具体的な評価基準として
は、隣接したスリット間の寸法バラツキにより判断し、
隣接スリットを２５本測定し、そのバラツキが１μｍ以
下の場合を○、１μｍを超える場合を×とした。

【００４０】引張強さは、得られた展張型シャドウマス
クから切り出した試料を、ＪＩＳＺ２２０１に基づく５
号試験片に加工し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に規定される金
属材料試験に基づいて測定した。なお、熱処理後の引張
強さは、歪み取り焼鈍や黒化処理として一般的に行われ
る条件に相当する４６０℃・６０分間の熱処理を施した
後の試料について測定した。具体的な評価基準として
は、６００ＭＰａ以上を○、５５０ＭＰａ以上６００Ｍ
Ｐａ未満を△、５５０ＭＰａ未満を×とした。

【００４１】クリープ伸びは、１００ｍｍ長さの試料
を、負荷応力２００ＭＰａ（２００Ｎ／ｍｍ² に同
じ。）、４６０℃、６０分間の条件下で測定した伸び率
（％）によって評価した。具体的な評価基準としては、
０．８％以下を○、０．８％を超え１．２％以下を△、
１．２％を超えた場合を×とした。

【００４２】磁気特性は、最大透磁率（μ_max）によっ
て評価した。最大透磁率の測定は、４６０℃・６０分間
の熱処理を施した後の試料を、磁場１０Ｏｅ下で測定し
解析した結果によって評価した。具体的な評価基準とし
ては、１４００を超える場合を○、１３００を超え１４
００以下を△、１３００以下を×とした。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の展張型シ
ャドウマスクによれば、鉄基薄板が含有するＣとＮを所
定の含有量としたので、優れた磁気シールド特性を有す
ると共に、クリープ伸びによるスリットまたはスロット
のたるみが発生しにくくスリット間隔またはスロット間
隔の乱れを起こしにくい。その結果、カラーブラウン管
上の表示画像の高精細度化に寄与することができる。ま
た、歪み取り焼鈍や黒化処理等の熱処理後の強度があま
り低下しないので、そうした熱処理によってもスリット
またはスロットにたるみが発生せず、且つ磁気シールド
特性に優れたブラウン管用展張型シャドウマスクを提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラーブラウン管に用いられる本発明の展張型
シャドウマスクの実施態様の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明の展張型シャドウマスクを鋼枠に展張・
固定した構造体の一例を示す正面図（ａ）とその断面図
（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 展張型シャドウマスク構造体 ２ 展張型シャドウマスク ３ スリット １１ カラーブラウン管 １２ 鋼枠 １３ 電子銃 １４ 電子ビーム １５ 蛍光体 Ｙ 展張方向 Ｆ 加圧方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 信明 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 飯塚 和孝 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 5C031 EE05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．０２０〜０．１００％（質量
   ％。以下同じ。）、Ｍｎ：０．１０〜０．４０％、Ｓ
   ｉ：０．０１〜０．０３％、Ｐ：０．００１〜０．０２
   ０％、Ｓ：０．００１〜０．０２０％、Ｎ：０．００１
   〜０．００８％、およびその他不可避的元素を含有する
   鉄基薄板から形成されてなることを特徴とするブラウン
   管用展張型シャドウマスク。
2. 【請求項２】 前記鉄基薄板は、歪み取り焼鈍後または
   黒化処理後の引張強さの低下度合いが２０％以内であっ
   て６００Ｎ／ｍｍ² 以上の引張強さを有するることを特
   徴とする請求項１に記載のブラウン管用展張型シャドウ
   マスク。