JPH05225926A

JPH05225926A - シャドウマスクおよびこのシャドウマスクを用いたカラー受像管

Info

Publication number: JPH05225926A
Application number: JP2539292A
Authority: JP
Inventors: Akito Ito; 明人伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＮＶＡＲ材からなるシャドウマスクの焼鈍処
理において発生する相互の密着を低減する。【構成】Ｓｉ：０・２５ｗｔ％以下、Ｒａ：０・２〜１
・０μｍ、Ｒｓｋ：＋０・２以上の範囲のＦｅ−Ｎｉ鋼
板からなるシャドウマスク素材を用いる。【効果】シャドウマスクの表面相互の接触面積が小さく
なり、シャドウマスクの高温焼純時の密着を防止し取扱
い時の電子ビーム通過孔の変形やブリッジの折れが防止
され、歩留が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスクのプレ
ス加工前工程の焼鈍処理において発生する当該シャドウ
マスク間の密着性を低減して相互に分離容易としたカラ
ー受像管用シャドウマスク素材を用いて制作したシャド
ウマスクと、これをプレス成形した整形シャドウマスク
を装着したカラー受像管に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管内に装着するシャドウマス
クは、一般に、鉄・ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）合金鋼板
（所謂，ＩＮＶＡＲ材）の低炭素熱間圧延鋼板を１次冷
間圧延し、脱炭焼鈍を経て２次冷間圧延した素材に、パ
ターン露光，現像，およびエッチング処理等のフォトリ
ソグラフィ技術によって所要の開口を形成してシャドウ
マスクとし、このシャドウマスクを所定の曲面にプレス
成形して整形シャドウマスクを得る。

【０００３】そして、上記プレス成形の前工程として、
当該シャドウマスクの内部歪み等を低減して良好な機械
的特性を得るために高温での焼純処理を施す。この焼純
処理は、当該エッチング処理したシャドウマスクを２５
枚〜１００枚程度の多数枚を重ねた状態で高温焼純炉に
投入して行い、焼純後に一枚毎に分離し、プレス工程に
より整形シャドウマスクの形状に成形し、黒化処理を施
してカラー受像管のパネルに組み込まれる。

【０００４】なお、上記したシャドウマスク用金属板と
その製造方法についての従来技術を開示したものとして
は、特開平２−２５２０１号公報を挙げることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、シャドウマスクを多数枚を重ねて高温での焼純処理
を施すと、重ねたシャドウマスク同志が密着して１枚毎
に分離する際にその開口部に変形や開口部間のブリッジ
の折れが発生し易いという問題がある。上記従来技術を
開示した公開公報には、シャドウマスク用金属板及びそ
の製造方法として表面粗度（Ｒａ）を0.2 μｍ〜2.0 μ
ｍ，表面粗度の高さ方向の相対性を示す値（Ｒｓｋ）を
−0.2 以上の範囲として冷間圧延を複数回行うことによ
り表面にダル目をつけた金属板とすることが開示されて
いる。

【０００６】しかし、上記公開公報には素材である低炭
素鋼板の表面粗度Ｒａと表面粗度の高さ方向の相対性を
示す値Ｒｓｋの範囲を上記のように規定している以外、
前記焼鈍処理によるシャドウマスク素材の密着現象の発
生とその解決方法に関する素材処理条件等については何
ら考慮されていない。図８はカラー受像管用シャドウマ
スクの制作手順を説明する概略工程図であって、１は低
炭素鋼板、２はシャドウマスク、３は電子ビーム通過孔
（スロット）、４はマスク有効領域、５は積層したャド
ウマスク、６はプレス成形した整形シャドウマスクであ
る。

【０００７】同図において、工程Ａに示したように、シ
ャドウマスク用のロール状低炭素鋼板１は、フォトレジ
ストの塗布，乾燥後、所定の電子ビーム通過孔パターン
を有する露光マスクを介した露光，現像，およびエッチ
ング処理等の所謂フォトリソグラフィ技術によって有効
領域４に所定の電子ビーム通過孔３が形成される（工程
Ｂ）。

【０００８】電子ビーム通過孔３の形成後、シャドウマ
スク単位に切断され、その多数枚を積み重ねた状態５で
高温焼鈍炉にて焼鈍処理する（工程Ｃ）。焼鈍したシャ
ドウマスク素材は、その１枚毎に分離した後、プレス成
形により所要の曲面に成形される（工程Ｄ）。上記プレ
ス成形工程Ｄにおいて（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
であって、プレス成形された整形シャドウマスク６は装
着するカラー受像管パネル（図示せず）の曲面に対応し
た３次元曲面を有し、この３次元曲面の有効領域に電子
ビーム通過孔３が配置されている。

【０００９】上記工程Ｄで得られた整形シャドウマスク
６は、フレーム，懸架スプリング等の付属部品を溶接し
た後にカラー受像管のパネル内に装着される。この様
に、カラー受像管に使用される整形シャドウマスクは、
エッチング等により電子ビーム通過孔が開孔された半製
品（シャドウマスク）に高温焼純処理を実施するが、こ
の焼純処理は、生産能率の向上のために多数枚を重ねて
処理されるのが一般的である。

【００１０】図９はシャドウマスクの要部拡大図であっ
て、シャドウマスク２に形成された電子ビーム通過孔
（スロット）３は矢印Ａに示した方向から到来する電子
ビームが矢印Ｂに示した水平方向に偏向走査されると共
に、矢印Ｂと直交する方向に垂直偏向走査される。シャ
ドウマスク２に形成される電子ビーム通過孔３は、一般
に垂直走査方向に長軸を有する略々矩形上の開口が垂直
方向にブリッジ７、また水平方向でブリッジ８で連結さ
れた形状をもち、電子銃側すなわち電子ビーム到来側が
狭く、蛍光面側すなわち電子ビーム射出側が水平走査方
向と垂直走査方向のそれぞれに広くなるように形成され
ている。なお、水平走査方向の電子ビーム通過孔間もブ
リッジで連結された構造である。

【００１１】このような電子ビーム通過孔を形成したシ
ャドウマスクを多数枚を重ねて焼鈍処理すると、重ね合
ったシャドウマスク同志がブロック状に密着してしまう
現象が発生する。上記密着したシャドウマスクを１枚毎
に剥がす際、その電子ビーム通過孔３の変形や該電子ビ
ーム通過孔間のブリッジ７，８に折れが発生するという
問題があった。

【００１２】一般的に上記シャドウマスク間の密着は当
該シャドウマスク表面における原子の拡散現象で起こ
る。この密着要因としては、（１）焼鈍温度，（２）焼
鈍時間，（３）圧力（多数枚重ねることによりシャドウ
マスクの板面にかかる荷重），（４）炉内雰囲気，
（５）表面処理状態などがある。上記要因のうち、
（１）〜（４）は焼鈍処理条件であり、機械的特性、作
業能率上の制約があって、それらの条件調整を変更する
ことは難しい。

【００１３】本発明の目的は、上記従来技術の問題を、
上記した密着要因にうち（５）のシャドウマスク素材の
表面処理状態に着目し、当該シャドウマスク素材の表面
処理の粗度と清浄度に関して特定の条件範囲を設定する
ことによりシャドウマスクの密着防止を図り、シャドウ
マスクをプレス成形して製作した整形シャドウマスクを
得、この整形シャドウマスクを用いたカラー受像管を提
供することにある。

【００１４】

【問題点を解決するための手段】上記目的を達成するた
めに、本発明は、０．２５重量％以下の珪素を含む鉄・
ニッケル合金鋼板の表面粗度をＲａ，表面粗度の高さ方
向の相対性を示す値をＲｓｋとしたとき、Ｒａを0.2μｍ〜1.0μｍ，Ｒｓｋを＋0.2以上としたことを特徴とする素材を用いたことを特徴とす
る。

【００１５】上記したように、焼鈍処理工程におけるシ
ャドウマスク相互間の密着は原子の拡散により起こると
考えられる。この拡散現象は、一般的に次の式で示され
る。ｍ＝−ｑ・Ｄ・ｄｃ／ｄｘＤ＝Ｄｏ exp（−Ｑ
／ＲＴ）ｍ：単位時間当たりに拡散する原子数ｑ：断面積Ｄ：拡散係数ｄｃ／ｄｘ：濃度勾配Ｄｏ：振動数項Ｑ：活性化エネルギーＲ：ガス定数Ｔ：温度以上の様に，密着因子には面積と拡散係数があり、それ
ぞれ、接触面積は、表面粗さ，荷重拡散係数は、温度，界面の酸化膜、等に関係する。

【００１６】そこで、シャドウマスクの素材成分であ
り、かつ優先酸化されるＳｉ量に着目し、このＳｉ量が
多ければ酸化皮膜が形成されるため密着しにくくなる。
図７は表面粗度の定義の説明図であって、（ａ）は中心
線平均粗さＲａ（μｍ）を示し、（ｂ）は平均線に対す
る振幅分布曲線の対称性Ｒｓｋを示す。なお、（ｂ）の
（イ）はＲｓｋが＋すなわち上側に凸の状態、（ロ）は
Ｒｓｋが−すなわち下側に凸の状態である。

【００１７】表面粗さＲａは、図７の（ａ）に示す通
り、素材相互の接触面積の大小により大きく左右され
る。また、平均線に対する振幅分布曲線の対称性で示さ
れる素材表面状態が上側に凸（Ｒｓｋ＋）の場合は密着
し難くなる。そして、焼鈍処理温度が高くなるほど、ま
た重さが増加するほど密着しやすくなる。

【００１８】シャドウマスク素材には機械的特性（加工
性）を得るために不純物が添加されているが、本発明で
はＳｉで表面に皮膜を作りかつ、粗さを大として接触面
積を少なくし密着防止を図るものである。本発明では、
シャドウマスク素材の緒元について、下記の値を範囲と
してシャドウマスクを製作し、これを用いてカラー受像
管を構成したものである。

【００１９】Ｓｉ： 0.25ｗｔ％以下Ｒａ： 0.2〜1.0μｍＲｓｋ：＋0.2以上

【００２０】

【作用】シャドウマスク素材のＳｉ含有量とその表面粗
度Ｒａおよびこの表面粗度の高さ方向の相対性を示す値
Ｒｓｋを上記の値としたことにより、当該シャドウマス
ク同士の接触面積が少なくなり、従って焼鈍処理におい
て相互の密着固定が著しく低減される。これにより、焼
鈍処理後のシャドウマスクの引き剥がし時にその電子ビ
ーム通過孔が変形したり、ブリッジが破壊することが防
止され、寸法精度の良好な整形シャドウマスクを得るこ
とが可能となって、色再現性のよいカラー受像管が得ら
れる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明によるシャドウマスクの処理
条件の一実施例の説明図である。なお、処理温度は積層
されたシャドウマスク（ここでは、２５枚）の積層中央
部における実体温度である。

【００２２】上記緒元のＩＮＶＡＲ材の５８３×４６０
ｍｍ²の矩形板内に５０３×３９０ｍｍ²の有効領域を持
ち、透過率１８％〜２１％（スロット巾１９０〜２００
μｍ，ブリッジ巾１１５〜１３５μｍ）のものとし、図
１の処理条件で焼純される。図２は表面粗度と表面粗度
の高さ方向の相対性の相関図であって、図中〇と△は使
用可能レベル、×は使用不可レベルを示す。また、直線
Ｙ＝ａＸ＋ｂは相関直線でａ＝1.78，ｂ＝−0.31、相関
係数は0.42である。

【００２３】従来技術によるシャドウマスクでは、Ｒａ
が0.3〜0.6μｍ程度でＲｓｋが0.1〜−0.3程度であり、
このＲａとＲｓｋの値では、同図に×で示す通りブロッ
ク状に密着し電子ビーム通過孔の変形やブリッジの折山
を多発させる。本発明の実施例では、シャドウマスク素
材のＲａはエッチングでの制約もあり0.2〜1.0μｍと
し、Ｒｓｋを＋0.2以上とすることで図中△，〇で示し
たように、シャドウマスク相互の密着が防止される。

【００２４】図３は密着レベルの説明図であり、（ａ）
は表面のＲａ値に対するシャドウマスク相互間の密着レ
ベルを、（ｂ）はそのＲｓｋに対する密着レベルを示
す。なお、図中密着グレード１は密着の問題なし、２は
密着が軽度、３はブロック状に密着が生じるレベルであ
る。同図に示されたように、Ｒａ，Ｒｓｋの値が高い程
シャドウマスク間に密着が発生し難い。

【００２５】図４はシャドウマスクとしてのＩＮＶＡＲ
材のＳｉ成分に対する密着レベルの説明図であって、図
中密着グレード１，２，３は前記図３と同様のものであ
る。同図に示されたように、Ｓｉ成分が高ければ密着し
にくい事が分かる。図５はシャドウマスク素材の表面の
状態の観察図であって、（ａ）は本発明の実施例による
もの、（ｂ）は比較のために示す従来技術によるものを
示し、図中黒の部分が凸の部分である。

【００２６】同図に示されたように、（ａ）の本発明の
実施例によるシャドウマスク素材は（ｂ）の従来のシャ
ドウマスク素材に比べて凸の部分が多く、すなわち積層
されるシャドウマスク相互の接触面積が少ない。したが
って、積層して焼鈍処理した際のシャドウマスク相互に
密着が発生し難いことになる。図６はシャドウマスク素
材の表面粗度と表面状態の説明図であって、（ａ）は本
発明の実施例によるシャドウマスク素材を、（ｂ）は比
較のため示す従来技術によるシャドウマスク素材の各表
面状態で、図中Ｌは素材の圧延方向、Ｔは素材の板幅方
向である。

【００２７】同図（ａ）に示されたように、本発明によ
るシャドウマスク素材は、同図（ｂ）の従来のシャドウ
マスク素材に比較して表面粗度が大きく、かつ表面粗度
の高さ方向の相対性を示す値が著しく上に凸となってい
る。この表面状態を持つことによって、焼鈍処理による
相互の密着が著しく少なくなる。このように、本発明の
実施例によるシャドウマスクは、焼鈍後の剥がし作業に
おいて電子ビーム通過孔部分に多発する素材の変形や折
れの発生を著しく低減できると共に、電子ビーム通過孔
のエッチング加工性が向上する等の利点を有する。

【００２８】このようにして、焼鈍されたシャドウマス
クをプレス成形して製作した整形シャドウマスクをカラ
ー受像管に組み込むことにより、品質のよい画像を再生
できるカラー受像管を提供できるものである。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
焼純処理後のシャドウマスク同志の密着を防止し、特に
電子ビーム通過孔近傍の素材の変形や折れ等の発生を防
止して歩留りが向上し、電子ビーム通過孔のエッチング
加工性が向上するなど、従来技術の欠点を解消して優れ
たシャドウマスクを製作でき、これをプレス成形した整
形このシャドウマスクを組み込むことによって再生品質
の優れたカラー受像管を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシャドウマスクの処理条件の一実
施例の説明図である。

【図２】表面粗度と表面粗度の高さ方向の相対性の相関
図である。

【図３】シャドウマスクの焼鈍処理による密着レベルの
説明図であり、（ａ）は表面のＲａ値に対するシャドウ
マスク相互間の密着レベルを、（ｂ）はそのＲｓｋに対
する密着レベルを示す。

【図４】シャドウマスクとしてのＩＮＶＡＲ材のＳｉ成
分に対する密着レベルの説明図である。

【図５】シャドウマスク素材の表面の状態の観察図であ
って、（ａ）は本発明の実施例によるもの、（ｂ）は比
較のために示す従来技術によるものを示す。

【図６】シャドウマスク素材の表面粗度と表面状態の説
明図であって、（ａ）は本発明の実施例によるシャドウ
マスク素材を、（ｂ）は比較のため示す従来技術による
シャドウマスク素材の各表面状態を示す。

【図７】表面粗度の定義の説明図であって、（ａ）は中
心線平均粗さＲａ（μｍ）を示し、（ｂ）は平均線に対
する振幅分布曲線の対称性Ｒｓｋを示す。

【図８】カラー受像管用シャドウマスクの制作手順を説
明する概略工程図である。

【図９】シャドウマスクの要部拡大図である。

【符号の説明】

１低炭素鋼板２シャドウマスク３電子ビーム通過孔（スロット）４マスク有効領域５積層したシャドウマスク６プレス成形した整形シャドウマスク７，８ブリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．２５重量％以下の珪素を含む鉄・ニ
ッケル合金鋼板の表面粗度をＲａ，表面粗度の高さ方向
の相対性を示す値をＲｓｋとしたとき、Ｒａを0.2 μｍ〜1.0 μｍ，Ｒｓｋを＋0.2 以上としたことを特徴とする素材からなるシャドウマスク。
【請求項２】０．２５重量％以下の珪素を含む鉄・ニ
ッケル合金鋼板の表面粗度をＲａ，表面粗度の高さ方向
の相対性を示す値をＲｓｋとしたとき、Ｒａを0.2 μｍ〜1.0 μｍ，Ｒｓｋを＋0.2 以上とした素材からなるシャドウマスクを用いたことを特徴
とするカラー受像管。