JPH0326899B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、成形性が良く熱的特性に優れたシヤ
ドウマスク、フレーム、インナーシールド、バイ
メタル等の管内部品を用いて構成される表示画像
品質の高いカラー受像管に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

カラー受像管は一般に第１図に示す構成を有し
ている。即ち、ガラス外囲器１の一端を構成する
ネツク部２には、例えばインライン配列の電子銃
３が設けられ、この電子銃３に対向する前記ガラ
ス外囲器１の他端部のフエース部４に、赤・青・
緑の蛍光体を区画配列した蛍光面５を設けてい
る。この蛍光面５に近接して多数のビーム開孔を
有するシヤドウマスク６が対向配置されている。
このシヤドウマスク６はフレーム７に係止具８を
介して取付けられたもので、該フレーム７には地
磁気の影響を遮断するべくインナーシールド９が
取付けられている。

しかしてこのように構成されたカラー受像管に
あつては、前記電子銃３から射出された電子ビー
ム１１は、前記ネツク部２の根元部に設けられた
偏向装置１０による偏向制御を受けて偏向され、
前記シヤドウマスク６の開孔を通過して蛍光面５
に射突して蛍光を生起してカラー画像を形成す
る。

ところで、上記シヤドウマスク６、フレーム
７、インナーシールド９は、従来よりエツチング
性、および成形性が良く、また電子ビームの反射
軽減に寄与する酸化膜をその表面に形成し易い、
リムド鋼やAlキルド鋼等を素材として形成され
ている。然し乍ら、近時各種のニユーメデイアに
対応するべく、カラー受像管の高品質化、つまり
表示画像の所謂見易さや極細かさが要求され、上
述したリムド鋼やAlキルド鋼にて構成されるシ
ヤドウマスク６、フレーム７、インナーシールド
９を用いるには不具合が生じてきた。

すなわち、カラー受像管の動作時には、上記各
部材の温度が30〜100℃に上昇し、例えばその熱
膨脹によるシヤドウマスクの成形形状に歪みに起
因した、所謂ドーミングが生じる。この結果、シ
ヤドウマスクと蛍光面との間の相対的位置関係に
ずれが生じ、ピユリテイードリフト（PD）と称
される色ずれが発生する。特に高品位カラー受像
管では、前記シヤドウマスクの開孔径およびその
開孔ピツチが非常に小さいので、その相対的ずれ
量の割合いが大きくなり、上述したリムド鋼や
Alキルド鋼を素材とする管内部品では実用に耐
えなくなる。特に、映像の歪みや外光の反射を少
なくした高曲率型のカラー受像管にあつては、上
記問題が顕著に生じた。

そこで従来、この種の管内部品を形成する素材
として、熱膨脹係数の小さいNi−Fe合金、例え
ばアンバー（36Ni−Fe）を用いることが、例え
ば特公昭42−25446号、特開昭50−58977号、特開
昭50−68650号等により提唱されている。ところ
が、この種のNi−Fe合金は熱伝導性が悪く、蓄
熱し易いことのみならず、通常のシヤドウマスク
球面から電子銃側への凹み、所謂スプリングバツ
クを生じ易い。またシヤドウマスクの開孔をエツ
チング形成した際、開孔径のむらを生じ易い等、
エツチング性や成形性の点で不具合を有してい
る。この為、カラー受像管の高品位を図るには限
界があつた。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、平坦に近い画面
を有し、色ずれが少なく、極細やかで明るい高品
質な画像を得ることのできるカラー受像管を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、カラー受像管におけるシヤドウマス
ク、インナーシールド、フレーム、バイメタル等
の管内部品の少なくとも１つを、Niが25〜45wt
％を含むFeを主成分とし、0.3〜10wt％のCr、ま
たはその一部をMnで置換してなるCrとMn、及
び不可避的不純物を含有した合金からなる素材表
面に Cr_xNi_yFe_3-x-yO₄（０＜ｘ、ｙ＜３） または Cr_xMn_yNi_xFe_3-x-y-zO₄ （０＜ｘ、ｙ、ｚ＜３）で示されるスピネル構造
の黒色皮膜を形成したことを特徴とするものであ
る。

ここで、上記Niの組成量を25〜45wt％とした
のは、その熱膨脹係数を90×10^-7／℃以下にする
為であり、Niの添加量が上記範囲を外れると、
本発明が目的とする熱膨脹率の低い管内部品用素
材が得られなくなる。つまり、PD値の低いきれ
いな画像が得られなくなる。更にNiの添加量が
45wt％を越えると、その成形性の良否の目安で
ある0.2％耐力の増加が生じ、その成形性が大幅
に劣化する。そして、例えばシヤドウマスクにあ
つてはスプリングバツクが発生して、きれいな画
像が得られ難くなる。同時にその耐酸化性の向上
によつて、通常その表面に施される黒化処理が著
しく困難となる。

またエツチング性に関しても、Ni量が多くな
ると微細エツチングが困難となり、そのエツチン
グ孔の内壁が所謂ガサ穴となつたり、エツチング
液中へのNiの多量の溶け込みによつて、そのエ
ツチング速度の低下を招く等の問題が生じる。

またCrは、Fe−Ni合金の熱膨脹係数を上昇さ
せるが、その反面上記0.2％耐力を減少させ、そ
の成形性の向上に大きく寄与する。これ故、Cr
の添加によつてそのPD値が従来のアンバーに比
較して悪くなることがない。このことは、特に高
曲率のシヤドウマスクを得る場合等、その成形性
の向上を図る上で重要な役割を果たす。

即ち一般に、36Ni−Fe合金にCr添加し、再結
晶温度以上で焼鈍しない場合、その結晶粒が微細
であるので室温で0.2％耐力の増大を招き、例え
ばシヤドウマスクとしての曲率を保ことが困難と
なり、上記Crの添加によつて、その素材の高強
度化が図られるだけである。しかし本発明の如く
Crを添加した36Ni−Fe合金に特定の焼鈍処理を
施した場合、その0.2％耐力の減少量は、Crが無
添加の36Ni−Fe処理（アンバー）に比較して著
しく多くなる。つまり素材に含まれるCrは、そ
の焼鈍工程において素材の0.2％耐力を大きく減
少させる上で重要な作用を呈する。

第２図は本発明に係る素材である、Crを6wt％
添加した36Ni−Fe合金の焼鈍温度に対する0.2％
耐力の変化を特性Ａとして示すもので、特性Ｂは
比較の為に示したCr無添加の36Ni−Fe合金にお
ける焼鈍温度に対する0.2％耐力の変化である。
この図に示されるように、その0.2％耐力は、室
温においては本発明に係る管内部品用素材の方が
高いが、500℃以上で焼鈍すると従来のものに比
較してその0.2％耐力が十分低くなる。例えば
1000〜1200℃で真空焼鈍した場合、本発明に係る
管内部品用素材の0.2％耐力は、12Kg／mm²となる
が、従来のCr無添加のものにあつては、その0.2
％耐力が22Kg／mm²程度と大きい。従つてこのこと
からも、前記Crの添加が焼鈍時における0.2％耐
力の低減に大きく寄与していることがわかる。
尚、このCrと同様な作用を呈するものとしてMn
がある。従つてCrの一部をMnにて置換すること
も可能である。この場合、Cr及び置換したMnの
合計量はCr単体と同様に0.3〜10wt％の範囲であ
る。またこのCrの添加は30〜35％のNiと７％ま
でのCoを含むスーパーアンバーに対しても有効
である。

ちなみに上記特性Ａで示される素材で形成され
たフラツトマスクを800℃で水素焼鈍し、これを
水蒸気酸化して表面に黒色酸化膜を形成したシヤ
ドウマスクを用いてカラー受像管を組立て、その
３分間におけるPD値を測定したところ95μｍと小
さい値を示した。これに対して同様な熱処理を行
つた従来のアンバーを用いたシヤドウマスクを用
いて同様な測定を行つたところ、シヤドウマスク
のスプリングバツクが著しく、その色むらが酷い
為にそのPD値を測定することができなかつた。

ところで、Crの添加量が、0.3wt％未満である
と、Cr無添加の36Ni−Fe合金と同様に焼鈍温度
を1200℃と高くしても、その0.2％耐力が20Kg／
mm²以下になることはない。またその添加量が
10wt％を越えた場合、熱膨脹係数が90×10^-7／
℃以上となり、色ずれの原因となるので高精細度
カラー受像管への採用に不適当である。またCr
の添加量が10wt％を越えた場合、その表面に
Cr₂O₃の保護膜が形成され易く、表面黒化速度の
低下を招く等、黒化処理に不都合を生じる。

即ち、第３図に本発明に係る管内部品用素材を
用いて形成されたフラツトマスクを水素中で1000
℃で焼鈍した時の0.2％耐力の変化特性Ｃと、そ
の熱膨脹係数の変化特性Ｄとを、上記Crの添加
量をパラメータとして示すように、Crの添加量
を0.5〜15wt％とすれば、その焼鈍によつて0.2％
耐力を22Kg／mm²以下に抑えて、スプリングバツク
を防止し得ることがわかる。またCrの添加量が
10wt％を越えると、0.2％耐力が上昇することの
みならず、熱膨脹係数の上昇を招来し、PD値の
ドリフト原因となる。故に、上述したようにCr
の添加量を0.3〜10wt％と制限することが必要で
ある。

尚、従来、管内部品用素材の高強度化を目的と
して36Ni−Fe合金にCrを添加する例として特開
昭59−59861号等がある。しかし、低耐力化を図
るべく工夫は全くなされてなく、その素材は単に
高強度なだけであり、0.2％耐力の低減は図られ
ていない。更に次に説明するように、その表面に
黒化膜も形成しておらず、このような点を考慮す
ると、本発明に係る管内部品用素材とは全く異な
つていると云える。

さて、上述した素材表面に形成される黒化膜
は、その熱放散性を向上させる上で重要な役割を
果し、カラー受像管のPD値を下げる上で大きな
働きをする。この熱放散性を決定するのは、その
黒色の度合いと、表面の粗さであり、本発明に係
る黒化膜は次の点で優れている。

即ち、Cr_xNi_yFe_3-x-yO₄（０＜ｘ、ｙ＜３）か
らなる黒化膜は、従来のAlキルド鋼やリムド鋼
上に生成されていた黒化膜と異なつて、Feのサ
イトの一部をCrまたはNiで置換したスピネル型
の酸化物構造を有する。このCr_xNi_yFe_3-x-yO₄
は、膜内部にガスや空孔によるボイトを含み難
く、その素材との密着性に優れている。更にその
硬度も高い為、振動に起因するハウリング防止に
も効果的である。しかも、カラー受像管内部にあ
つて、上記黒化膜は金属／酸化物界面にCrが凝
縮して剥離し難く、電子銃を剥離片で損めたる虞
れもない。また更に、針状の結晶がマスク面に垂
直にでき易い為、表面酸化物の表面積が増し、そ
の熱輻射率がより一層向上する。

また、Cr_xNi_yFe_3-x-yO₄中に、その不可避成分
が侵入また固溶しても、その特性が変化すること
がない。このことは、30〜35％のNiと７％まで
のC₀を含むスーパーアンバーにCrを添加した場
合、その黒化膜中にC₀が固溶するが、その特性
が変化することがないことからもわかる。また素
材がCrの一部をMnで置換したものである場合に
は、黒化膜はCr_xMn_yNi_zFe_3-x-y-zO₄なるスピネ
ル構造となり、このような場合であつても、同様
な作用を呈する。しかし、MnはCrと異なつて、
酸化幕中に一様に分散している場合が多い、尚、
この黒化膜の形成に際して、空気酸化や水蒸気酸
化法を採用した場合、その表面にα−Fe₂O₃がで
きるが、その膜厚が薄い為に問題となることはな
い。

ちなみに上記組成を持つ黒化膜を表面に形成し
た前記素材のシヤドウマスクと、黒化膜を形成し
ないシヤドウマスクを用いて組立てられた、各カ
ラー受像管についてそのPD値を比較したところ、
黒化膜のないものの３分間PD値が120〜130μｍで
あつたのに対して、黒化膜を形成したものにあつ
てはそのPD値が80μｍと小さいことが確認され
た。つまり、この黒化膜によつて熱放散効果が高
められ、PDを抑える上で大きな効果が奏せられ
る。特にこの黒化膜による効果は、曲率が900mm
以上の平坦化されたシヤドウマスクを形成する場
合に顕著である。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、所定のNi−Fe系合
金にCrを添加して、その0.2％耐力を低減し、且
つその成形性を改善すると共に、その表面に黒色
酸化膜を形成したシヤドウマスク等の管内部品を
用いてカラー受像管を形成しているので、その画
像を明るくて極細かい高品質なものとすることが
できる。しかも、その成形性が良いので、画面の
四隅においても色ずれの少ない画像を効果的に得
ることができ、長時間の白色画像に対しても色変
化を抑えることが可能となる。特に平坦な画面の
形成が可能なので、直線画像の曲りを抑えること
ができ、明るくてコントラストの高い画像を表示
する上で効果がある。一方、その強度も高い為、
近接配置されるスピーカからの低周波数音波に起
因する振動を招来することがなく、機械的なシヨ
ツク等にも十分耐えて所謂ゆらぎのない画像が得
られる等の効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

次に本発明の実施例につき説明する。

実施例 １ 先ず、36％NiとFeを主成分とし、Crを6wt％
含み、附随的成分としてＣおよびSiをそれぞれ
0.01wt％、ＰおよびＳをそれぞれ0.005wt％づつ
含む合金のインゴツトを準備し、このインゴツト
を繰返し焼鈍・冷間加工して厚み0.13mmの板材を
製作した。しかる後、この板材にフオトレジスト
を塗布し、これを乾燥した後、その両面にスロツ
ト或いはドツト形状の準備パターンを形成したフ
イルムを密着させて、前記フオトレジストを露
光・現像した。この現像によつて未露光部分のフ
オトレジストが溶解除去される。しかる後、残さ
れたフオトレジストをバーニングして硬化させた
後、塩化第二鉄溶液でエツチング処理し、その後
その残存レジストを熱アルカリによつて除去して
シヤドウマスクの原板となるフラツトマスクを作
製した。

その後、このフラツトマスクを洗浄し、剪断加
工した後、10^-4torr、1000℃で真空焼鈍し、プレ
ス加工して曲率半径1000mmのフオームドマスクを
得た。このフオームドマスクを酸処理、トリクレ
ン洗浄、水洗処理した後、30％O₂−N₂湿潤雰囲
気670℃中で30分間加熱酸化した。

このようにして製作されたシヤドウマスクをス
ポツト溶接によつて、同様な手法によつて製作さ
れたフレームに取付け、これをバイメタルを介し
てパネルに取付けた。その後、上記シヤドウマス
クの孔に合せて赤、青、緑の蛍光体を塗布し、
Al蒸着、ダグ塗布後、インナーシールドを取付
けて電子銃の付いた外囲器後部のフアンネルと、
このパネルとを接続し、且つその内部を真空排気
してカラー受像管を製作した。尚、上記インナー
シールドも同様な素材を用いて製作した。

実施例 ２ 36％NiとFeを主成分とし、Crを2wt％含み、
附随的成分としてＣとSiをそれぞ0.01wt％、およ
びＰとＳとをそれぞれ0.005wt％づつ含む合金の
インゴツトを用いて実施例１と同様にフラツトマ
スクを製作した。そして、このフラツトマスクを
1000℃で水素焼鈍して、シヤドウマスクを得、こ
れを用いてカラー受像管を完成させた。

実施例 ３ 36％NiとFeを主成分とし、Crを4wt％含み、
附随的成分としてＣとSiをそれぞれ0.01wt％、お
よびＰとＳとをそれぞれ0.005wt％づつ含む合金
のインゴツトを用いて実施例１と同様にフラツト
マスクを製作した。そして、このフラツトマスク
を100℃で水素焼鈍して、シヤドウマスクを得、
これを用いてカラー受像管を完成させた。

このようにして得られた実施例１〜３の各カラ
ー受像管について、その四隅のPD値について調
べた結果、従来のものが、120〜130μｍ程度であ
つたの対して約80μｍ程度と小さい値を示した。
またPDが生じてから、元の正常な状態に戻るま
での時間は従来に比較して約半分（２分30秒程
度）であつた。またその画面全体に亙つて、色ず
れがなく極細かい高品質な画像が得られた。

尚、ここではシヤドウマスクの形成を例に説明
したが、インナーシールドやフレーム、バイメタ
ル等を同様に製作してカラー受像管を得ることも
可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱し
ない範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー受像管の概略構成を示す図、第
２図は焼鈍温度に対する0.2％耐力の変化を示す
図、第３図はCrの添加量に対する熱膨脹係数と
0.2％耐力の変化を示す図である。 １……外囲器、３……電子銃、６……シヤドウ
マスク、７……フレーム、９……インナーシール
ド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Niが25〜45wt％を含むFeを主成分とし、0.3
   〜10wt％のCr、またはその一部をMnで置換して
   なるCrとMn、及び不可避的不純物を含有した合
   金からなる素材の表面に Cr_xNi_yFe_3-x-yO₄（０＜ｘ、ｙ＜３） または Cr_xMn_yNi_zFe_3-x-y-zO₄（０＜ｘ、ｙ、ｚ＜３）
   で示されるスピネル構造の黒色皮膜を形成した管
   内部品を用いてなることを特徴とするカラー受像
   管。 ２ 管内部品は、シヤドウマスク、インナーシー
   ルド、フレーム、バイメタル等からなるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のカラー受像管。 ３ 管内部品をなすシヤドウマスクは、その曲率
   を900mm以上に成形したものである特許請求の範
   囲第１項記載のカラー受像管。