JP3029417B2 - 成形黒化済シャドウマスクおよび成形黒化済シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

成形黒化済シャドウマスクおよび成形黒化済シャドウマスクの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム通過孔
を開孔する前のマスク原板である基板の結晶集合組織と
は異なる結晶集合組織を有するプレス成形、黒化処理後
の成形黒化済シャドウマスクおよびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラーテレビ受像管に使用されるシャド
ウマスクは、三色蛍光面に電子ビームスポットを正確に
投影する機能を有する。このため、シャドウマスクにお
ける電子ビーム通過孔と蛍光体との相対位置、孔径およ
び孔形状は画質に直接的な影響を及ぼし、電子ビーム通
過孔の高い加工精度が要求される。また、散乱電子の発
生を防止するために、電子ビーム通過孔の蛍光面と対向
するめんを半球状に面取りするという特殊な加工も必要
である。これらの加工精度が低いと、ドーミングにより
画質劣化を招く。
【0003】このようなシャドウマスクの加工精度に対
する要求に応じて従来はシャドウマスク原板、いわゆる
基板にエッチングにより高加工精度の電子ビーム通過孔
を形成することが行われていた。
【0004】一方、近年、テレビ画面の「きめの細か
さ」に対する一般的な要求が高まり、通信方式でも高品
位テレビ方式の開発が進められている。したがって、受
像管においても解像度の向上は必須の課題になりつつあ
る。受像管の解像度を向上させるには、シャドウマスク
の電子ビーム通過孔の微細化、高密度化が必要である。
【0005】しかしながら、シャドウマスクにさらに微
細な電子ビーム通過孔を形成すると、従来ではあまり問
題にならなかったエッチング加工の問題がクローズアッ
プされた。すなわち、電子ビーム通過孔が微細になる
と、従来のエッチングによっては孔位置、孔形状が共に
均一で精度の高い電子ビーム通過孔を形成することが困
難になる。
【0006】大型民生用カラーテレビや高精細ディスプ
レイには、熱膨張係数の小さいインバー合金が使用され
ている。電子ビーム通過孔を精度よく形成するには、シ
ャドウマスク原板である基板の結晶方位を(200)面
または(111)面に揃えることが有効であるが知られ
ている。
【0007】インバー合金を使用した受像管をさらに見
易いものにするには、外界の照明や風景等が画面に映り
事がないことが望まれる。このため、平面テレビが実用
化され始め、より一層熱膨張係数の小さい素材からなる
シャドウマスクにする要望が高まっている。
【0008】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、熱膨張係数
がより一層小さく、平面テレビ等に有用な成形黒化済シ
ャドウマスクおよびその製造方法を提供しようとするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる成形黒化
済シャドウマスクは、電子ビーム通過孔を有し、かつプ
レス成形、黒化処理がなされたインバ合金からなる成形
黒化済シャドウマスクであって、 {111}面、{200}面および{220}面のX線
回折強度をそれぞれI{111}、I{200}、I{220}とした
時、 (I{111}/I{220})≧1.5で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たすことを特徴とするものである。
【0010】本発明に係わる成形黒化済シャドウマスク
の製造方法は、インバ合金からなり、{111}面、
{200}面および{220}面のX線回折強度をそれ
ぞれI{111}、I{200}、I{220}とした時、 I{200}≧I{111}>I{220}で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たす基板を作製する工程と、 前記基板にフォトエッングにより多数の電子ビーム通過
孔を開孔した後、850〜950℃の温度で熱処理して
前記基板の耐力を低下させる工程と、前記基板をプレス
成形することにより{111}面、{200}面および
{220}面のX線回折強度をそれぞれI{111}、I
{200}、I{220}とした時、 (I{111}/I{220})≧1.5で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たす成形マスクを作製する工程と、前記成形
マスクを結晶方位がその成形マスクの結晶状態を維持す
る温度で黒化処理を施す工程とを具備したことを特徴と
するものである。
【0011】本発明に係わる成形黒化済シャドウマスク
の製造方法において、前記基板はインバ合金を鍛造、熱
間圧延、圧延率70%以上の冷間圧延を施して圧延面に
{220}面を集合させた後、750℃以上の温度で熱
処理して結晶面を{200}面に揃えることにより作製
されることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の態様】以下、本発明に係わる成形黒化済
シャドウマスクを詳細に説明する。この成形黒化済シャ
ドウマスクは、実質的に鉄およびニッケルから構成され
るインバ合金からなり、結晶面が{111}面、{20
0}面および{220}面を持ち、かつそれらの結晶面
のX線回折強度をそれぞれI{111} 、I{200} 、I
{220} とした時、 (I{111} /I{220} )≧1.5で、かつ (I{111} +I{200} )/I{220} ≧2 の関係を満たす。
【0013】前記(I{111} /I{220} )の値を1.5
未満にすると、熱影響により縦および横方向に歪が生じ
て、電子ビーム通過孔の形状が変化して高精細の成形黒
化済シャドウマスクを得ることが困難になる。より好ま
しい前記(I{111} /I{220} )の値は、2以上であ
る。
【0014】(I{111} +I{200} )/I{220} を2未
満にすると、熱膨張の異方性が生じ易くなって、電子ビ
ーム通過孔の形状が変化して高精細の成形黒化済シャド
ウマスクを得ることが困難になる。より好ましい前記
(I{111} +I{200} )/I{220} は3以上である。
【0015】以上説明した本発明によれば、より一層高
精細な画質を実現することが可能な成形黒化済シャドウ
マスクを提供できる。すなわち、インバ合金の熱膨張係
数はその合金物性で決定され、コバルト等の添加元素を
加えない限り、熱膨張係数をさらに低くすることは困難
であると考えられていた。しかしながら、コバルトの添
加は価格上昇を招くばかりか、耐力(0.2%耐力)が
上昇してプレス成形が困難になるという問題を有する。
【0016】このようなことから、本発明者らはインバ
合金の結晶面である{111}面、{200}面および
{220}面についてそれぞれの熱膨張係数を調べた。
その結果、 α{111} <α{200} <α{220} になることを究明した。
【0017】そこで、本発明者らは前記究明結果に基づ
いて、成形黒化済シャドウマスクをインバ合金から形成
し、結晶面が{111}面、{200}面および{22
0}面を持ち、かつそれらの結晶面のX線回折強度をそ
れぞれI{111} 、I{200} 、I{220} とした時、(I
{111} /I{220} )≧1.5で、かつ(I{111} +I
{200} )/I{220} ≧2の関係を満たす、つまり結晶方
位を{111}面に揃えた組織にすることによって、従
来の結晶面を{200}面に揃えたシャドウマスクに比
べて熱膨張を約10%減少させることができ、より一層
高精細の画質を実現することが可能な成形黒化済シャド
ウマスクを見出した。
【0018】次に、本発明に係わる成形黒化済シャドウ
マスクの製造方法を説明する。なお、以下の製造工程に
おいて電子ビーム通過孔を形成する前の原板を“基
板”、電子ビーム通過孔形成後の原板を“フラットマス
ク”、このフラットマスクを成形したものを“成形マス
ク”、この成形マスクを黒化処理したものを“成形黒化
済シャドウマスク”、とそれぞ称する。
【0019】(第1工程)まず、インバ合金からなり、
結晶面が{111}面、{200}面および{220}
面を持ち、かつそれらの結晶面のX線回折強度をそれぞ
れI{111} 、I{200} 、I{220} とした時、 I{200} ≧I{111} >I{220} で、かつ (I{111} +I{200} )/I{220} ≧2 の関係を満たす基板を作製する。
【0020】前記基板は、この後のフォトエッチングに
おいて微細で位置および形状が均一かつ高精度の電子ビ
ーム通過孔を形成することが可能になる。前記基板は、
インバ合金を鍛造、熱間圧延、圧延率70%以上の冷間
圧延を施して圧延面に{220}面を集合させた後、7
50℃以上、好ましくは750〜800℃の温度で熱処
理して結晶面を{200}面に揃えることにより作製さ
れる。
【0021】(第2工程)前記基板にフォトエッングに
より多数の電子ビーム通過孔を開孔してフラットマスク
とする。
【0022】(第3工程)前記フラットマスクを850
〜950℃の温度で熱処理して前記基板の耐力を低下さ
せた後、プレス成形することにより結晶面が{111}
面、{200}面および{220}面を持つ成形マスク
を作製する。この後、成形マスクを黒化処理することに
より成形黒化済シャドウマスクを製造する。
【0023】前記フラットマスクの熱処理温度を850
℃未満にすると、耐力(0.2%耐力)を十分低くす
る、例えば0.2%耐力を16kg/mm2 まで下げる
ことが困難になる。一方、前記フラットマスクの熱処理
温度が950℃を超えると前記成形後の成形マスクの結
晶方位中で{200}面の占有率が高くなるばかりか、
結晶粒が肥大化して耐力が低くなり過ぎる恐れがある。
【0024】前記黒化処理は、例えば酸素雰囲気中40
0〜500℃の温度で行われる。以上説明した本発明に
よれば、より一層高精細な画質を実現することが可能な
成形黒化済シャドウマスクを製造することができる。
【0025】すなわち、本発明者らは電子ビーム通過孔
形成後のフラットマスクを成形する際、その耐力を低下
させて成形し易くするために従来では1000℃近傍で
熱処理を行なってきたが、その熱処理温度を850〜9
50℃にすることによって、プレス成形後の結晶方位を
{111}面を多く集合させることができることを究明
した。これは、850〜950℃の温度での熱処理は、
フラットマスクに対するプレス成形にとって少し硬く、
プレス成形性の困難性が増加するものの、成形に対する
抵抗が増大するために、結晶方位を{111}面を多く
集合したものと考えられる。
【0026】このように結晶方位を{111}面に多く
集合させた成形マスクを黒化処理することによって、従
来の結晶面を{200}面に揃えた成形黒化済シャドウ
マスクに比べて熱膨張を約10%減少させることができ
るため、より一層高精細の画質を実現することが可能な
成形黒化済シャドウマスクを製造することができる。な
お、前記黒化処理は歪処理焼鈍程度の温度であるため、
その結晶方位は前記成形マスクの結晶状態が維持され
る。
【0027】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を説明する。 (基板の作製)まず、インバ合金(36Ni- Fe)を
溶解し、その鋳塊を鍛造後、連続熱間圧延を施して厚さ
3mmの板材とした。つづいて、この板材を圧延率90
%、厚さ0.26mmになるように冷間圧延を施して圧
延面に{220}面を集合させた。ひきつづき、この板
材を唯1回、再結晶温度を超える750℃の温度で熱処
理して結晶面を{200}面に揃えた2種の基板を作製
した。
【0028】得られた各基板について、結晶面が{11
1}面、{200}面および{220}面におけるX線
回折強度をそれぞれI{111} 、I{200} 、I{220} を調
べた。その結果を下記表1に示す。また、表1には、
(I{111} +I{200} )/I{220} を併記した。
【0029】
【表1】
【0030】(実施例1〜5および比較例1)前記表1
に示すNo.1の基板にフォトエッングにより多数の電
子ビーム通過孔を開孔してフラットマスクとした。これ
らフラットマスクを下記表2に示す温度で熱処理して前
記基板の耐力を低下させた後、プレス成形し、二酸化炭
素雰囲気中、450℃の温度で黒化処理を施すことによ
り6種の成形黒化済シャドウマスクを製造した。
【0031】得られた成形黒化済シャドウマスクをカラ
ー受像管に組み込み、色ずれ量(PD値)を測定した。
その結果を下記表2に併記する。なお、表2には(I
{111}/I{220} )および(I{111} +I{200} )/I
{220} を併記する。
【0032】
【表2】
【0033】前記表2から明らかなようにプレス前の熱
処理温度を850〜950℃とした実施例1〜5の成形
黒化済シャドウマスクは、(I{111} /I{220} )≧
1.5で、かつ(I{111} +I{200} )/I{220} ≧2
であり、熱処理温度1000℃とした比較例1の成形黒
化済シャドウマスクに比べて小さいPD値を示すことが
わかる。
【0034】(実施例6〜10および比較例2)前記表
1に示すNo.2の基板にフォトエッングにより多数の
電子ビーム通過孔を開孔してフラットマスクとした。こ
れらフラットマスクを下記表3に示す温度で熱処理して
前記基板の耐力を低下させた後、プレス成形し、二酸化
炭素雰囲気中、450℃の温度で黒化処理を施すことに
より6種の成形黒化済シャドウマスクを製造した。
【0035】得られた成形黒化済シャドウマスクをカラ
ー受像管に組み込み、色ずれ量(PD値)を測定した。
その結果を下記表3に併記する。なお、表3には(I
{111}/I{220} )および(I{111} +I{200} )/I
{220} を併記する。
【0036】
【表3】
【0037】前記表3から明らかなようにプレス前の熱
処理温度を850〜950℃とした実施例6〜10の成
形黒化済シャドウマスクは、(I{111} /I{220} )≧
1.5で、かつ(I{111} +I{200} )/I{220} ≧2
であり、熱処理温度980℃とした比較例2の成形黒化
済シャドウマスクに比べて小さいPD値を示すことがわ
かる。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば熱膨
張係数がより一層小さく、平面テレビ等に有用な成形黒
化済シャドウマスクおよびその製造方法を提供すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東中川 恵美子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 東芝リサーチコンサルティング株式会社 内 (56)参考文献 特開 平10−219400(JP,A) 特開 平9−157799(JP,A) 特開 平8−203443(JP,A) 特開 平6−264140(JP,A) 特開 平9−157800(JP,A) 特開 昭62−222535(JP,A) 特開 昭62−103943(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 29/07 C21D 9/00 H01J 9/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビーム通過孔を有し、かつプレス成
    形、黒化処理がなされたインバ合金からなる成形黒化済
    シャドウマスクであって、 {111}面、{200}面および{220}面のX線
    回折強度をそれぞれI{111}、I{200}、I{220}とした
    時、 (I{111}/I{220})≧1.5で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たすことを特徴とする成形黒化済シャドウマ
    スク。
  2. 【請求項2】 インバ合金からなり、{111}面、
    {200}面および{220}面のX線回折強度をそれ
    ぞれI{111}、I{200}、I{220}とした時、 I{200}≧I{111}>I{220}で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たす基板を作製する工程と、 前記基板にフォトエッングにより多数の電子ビーム通
    過孔を開孔した後、850〜950℃の温度で熱処理し
    て前記基板の耐力を低下させる工程と、 前記基板をプレス成形することにより{111}面、
    {200}面および{220}面のX線回折強度をそれ
    ぞれI{111}、I{200}、I{220}とした時、 (I{111}/I{220})≧1.5で、かつ (I{111}+I{200})/I{220}≧2 の関係を満たす成形マスクを作製する工程と、 前記成形マスクを結晶方位がその成形マスクの結晶状態
    を維持する温度で黒化処理を施す工程とを具備したこと
    を特徴とする成形黒化済シャドウマスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記基板は、インバ合金を鍛造、熱間圧
    延、圧延率70%以上の冷間圧延を施して圧延面に{2
    20}面を集合させた後、750℃以上の温度で熱処理
    して結晶面を{200}面に揃えることにより作製され
    ることを特徴とする請求項2記載の成形黒化済シャドウ
    マスクの製造方法。
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