JPH088073B2

JPH088073B2 - カラーブラウン管

Info

Publication number: JPH088073B2
Application number: JP27968792A
Authority: JP
Inventors: 明三角; 良治平井; 力蔵渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Metals Ltd
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1992-10-19
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH05211045A

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を具備す
るカラーブラウン管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カラーブラウン管のシャドウマスクは規
則正しく配列された微細孔を多数有するが、この微細孔
を通過する電子ビームは全体の約１／３以下であり、残
りの電子ビームはシャドウマスクに射突するため、シャ
ドウマスクが加熱され、熱膨張を生じて色純度を劣化さ
せてしまうという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、シャドウマ
スクを有するカラーブラウン管では、熱膨張に起因する
ビーム移動量の抑制が必要とされ、その手段としてシャ
ドウマスク自体の構造、シャドウマスクとマスクサポー
トとの組立体構造の改善、さらにはシャドウマスク用材
料の検討などが行われているが、いまだ問題の解決に至
っていない。

【０００４】特にシャドウマスク用材料としては、従来
一般には軟鋼が素材として使用されているが、軟鋼はプ
レス成形性は良好であるが、熱膨張係数が約１２×１０
〜⁶／℃と大きく、電子ビームの照射により加熱され熱
膨張を生じて色純度を劣化させてしまうという問題があ
った。また熱膨張による変形を防止するため、熱膨張係
数の小さいＦｅ−Ｎｉ系のインバー（登録商標）合金の
使用が提案されており、近時例えば特開昭５９−５９８
６１号公報によってもそれらが開示されている。

【０００５】しかしこれらのＦｅ−Ｎｉ合金を素材とす
るシャドウマスクは熱膨張係数は小さいが機械的強度が
十分でなくシャドウマスク製造およびカラーブラウン管
製造中のマスクの取扱い時や使用時にマスク変形を生じ
色純度の劣化が問題とされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の問題点を
解決するため、Ｆｅ−Ｎｉを主成分とし、これにさらに
添加元素を含む合金で、かつ析出強化処理後の析出強化
相がＮｉｘＸｙ（但しＸ：Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚ
ｒ等の一種もしくは複数の元素、ｘ：２〜４、ｙ：０．
５〜１．５）であり、しかも２０℃〜１００℃の平均熱
膨張係数が６×１０〜⁶／℃以下である析出強化型Ｆｅ
−Ｎｉ系合金からなり、使用時には機械的強度が高く、
かつ低膨張係数を有した析出強化型Ｆｅ−Ｎｉ系合金か
らなるシャドウマスクを具備したカラーブラウン管を提
供するものである。

【０００７】

【作用】本発明は、Ｆｅ−Ｎｉを主成分とし、これにさ
らに添加元素を含む合金で、かつ析出強化処理後の析出
強化相がＮｉｘＸｙ（但しＸ：Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｚｒ等の一種もしくは複数の元素、ｘ：２〜４、
ｙ：０．５〜１．５）であり、しかも２０℃〜１００℃
の平均熱膨張係数が６×１０〜⁶／℃以下である析出強
化型Ｆｅ−Ｎｉ系合金からなるもので、析出強化するこ
とにより、プレス成形性、低膨張係数及び機械的強度を
所望のものとすることができる。

【０００８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。

【０００９】図１は本発明になるカラーブラウン管の一
実施例を示す一部切欠断面図で、図において１はバル
ブ、２は電子銃、３は浅皿状のシャドウマスクで、この
シャドウマスク３は後述するような組成の析出強化型イ
ンバー系合金から構成されている。４は蛍光面、５はマ
スクサポートで、このマスクサポート５で前記シャドウ
マスク３を保持している。６は複数個の支持体、７はバ
ルブ１に植設されたパネルピンで前記支持体の自由端が
これと係合する構造である。また図２は図１の要部拡大
図、図３は図１の蛍光面４側からみた一部切欠平面図で
ある。図２及び図３において、シャドウマスク３はその
スカート部３ａをマスクサポート５の縦フランジ５ａの
外側面５ａ₁に溶接等により固定しており、また支持体
６もその一端を外側面５ａ₁に固定し、自由端はパネル
ピン７に係合する構成となっている。また３ｂはマスク
孔である。さらに、シャドウマスク３は一点鎖線で示す
ように、マスクサポート５の内側面５ａ₂に固定しても
よい。５ｂはマスクサポート５の横フランジで管軸（図
示せず）方向へ延在している。

【００１０】次に、図４は本発明のカラーブラウン管の
他の実施例を示す要部断面図で、この実施例では前述し
たと同様な析出強化型Ｆｅ−Ｎｉ系合金からなるシャド
ウマスク１３を有し、このシャドウマスク１３はマスク
サポート１５の縦フランジ１５ａに直接固定せず両者が
間隔Ｌを有して中間部材１８を介して固定している。こ
の固定方法によればマスクサポート１５とシャドウマス
ク１３とがたとえ熱膨張係数の異なる材料で構成されて
いても、マスクサポート１５によってシャドウマスク１
３が変形を受けることを軽減できる。

【００１１】また、図５は本発明のカラーブラウン管の
さらに他の実施例を示す要部断面図で、この実施例では
前述と同様な析出強化型Ｆｅ−Ｎｉ系合金からなるシャ
ドウマスク２３のスカート部２３ａの開放端側に突起２
３ａ₁を複数個設け、この突起２３ａ₁によってシャドウ
マスク２３をマスクサポート（図示せず）に固定したも
のである。このような構造によれば、前述したようなマ
スク変形を同様に防止できる。

【００１２】また、図６は本発明のカラーブラウン管の
さらに他の実施例を示す要部断面図で、この実施例では
前述と同様なＦｅ−Ｎｉ系合金材からなるシャドウマス
ク３３のスカート部３３ａに開放端側から切込み３３ａ
₁を設け、切込み３３ａ₁に挟まれた舌片３３ａ₂部分で
図示しないマスクサポートと固定したものである。この
ような構造によればシャドウマスクとマスクサポートと
が同一材料でもマスク変形を防止できる。さらにまた、
シャドウマスクのスカート部から有孔面の周縁の無孔領
域にかけて例えば実公昭５５−５２６１０号公報に示す
ような機械的強度の調整可能な構成とすることも可能で
ある。

【００１３】次に、前述したような本発明のカラーブラ
ウン管のシャドウマスクに使用する材料について説明す
る。なお、説明の便宜上シャドウマスクの製造からカラ
ーブラウン管完成迄の製造工程を簡単に説明する。

【００１４】まず、シャドウマスクは原板に多数のマス
ク孔をエッチングによって穿設する。この場合原板の性
状がマスク孔の形状，寸法の均一性，作業性等に大きな
影響を与える。次に、多数のマスク孔を有するマスク原
板をプレス成形するが、プレスに先立ち高温熱処理が必
要であればレベラかけを行いプレス性を向上させる。換
言すればマスク原板の０．２％耐力をプレスに適合する
程度に低下させる。この高温熱処理は通常約８００℃程
度もしくはそれより高い温度で行う。次に、成形された
シャドウマスクを洗浄した後、黒化処理を行う。この処
理によりシャドウマスク表面に酸化膜が生成され防錆が
可能となる。次にシャドウマスクをマスクサポートと固
定し、さらに必要な数の支持体をマスクサポートに固定
することによりシャドウマスク組立体を形成する。

【００１５】一方、パネル内面に蛍光体と感光性結合剤
等を含む薄膜を形成したのち、前記シャドウマスク組立
体をパネル内に仮装着し、前記薄膜を光源からの光でこ
のシャドウマスクを介して露光したのち、シャドウマス
ク組立体を取外し、パネル内面を現像して所望の配列か
らなる蛍光体ドット（ストライプ）をパネル内面に形成
する。この塗布−露光−現像工程は蛍光体の各色毎に行
われ、さらに必要であればブラックマトリックスの形成
も行われる。続いて必要な蛍光体配列、更に要すればブ
ラックマトリックス膜を備えた蛍光膜上にメタルバック
層を被着する。このメタルバック層は一般にはアルミニ
ウムの蒸着膜が用いられる。メタルバックが終了したパ
ネル部はパネルベークと呼称される熱処理（温度約３５
０〜４５０℃）を施し、続いてパネル部内に前記露光で
使用したシャドウマスク組立体を装着した状態でネック
部を有するファンネル部を組合わせて両者間をフリット
ガラスを介して封緘する。続いてネック部内に電子銃を
挿入したのち封止を行い、排気（温度３００〜４００
℃）を行ってカラーブラウン管を製造する。

【００１６】カラーブラウン管は、前述から明らかなよ
うにシャドウマスクを蛍光面露光時のマスクとして使用
し、かつ完成球においては同じシャドウマスクを電子ビ
ーム選択手段として用いることから、露光時と完成球に
おけるマスク孔の位置は常に不変であることが最低条件
となる。またこのため、製造工程中に変形が生じないこ
とは勿論のこと、カラーブラウン管の動作中においても
熱変形しないことが要求されており、シャドウマスクの
強度確保は極めて重要である。また、蛍光面の精細度の
高い例えば端末用カラーブラウン管では、ドットピッチ
が小さいため、ドーミングによるビーム移動量は特に問
題となる。

【００１７】このような観点から本発明のシャドウマス
クに使用する材料は次の条件を満足するものである。す
なわち、（１）熱膨張係数は従来のシャドウマスク材で
ある軟鋼板の約半分の６×１０〜⁶／℃以下であり、
（２）プレス成形時は従来のインバー合金製シャドウマ
スクと同等以上の加工性をもち、（３）しかも使用時の
シャドウマスク強度は従来のインバー合金製シャドウマ
スクより飛躍的に改善するという三つの条件を同時に満
足するものである。これらの条件を満足する思想は前述
した公開公報及び従来技術には開示されていない。

【００１８】従って、これら三つの条件を同時に満足す
る材料としては、本発明者等の長年に亘る実験，研究の
結果、インバー合金またはスーパーインバー合金として
知られる低膨張合金を析出強化型に改善することによっ
て達成できることが明らかとなり、特にシャドウマスク
のプレス成形前の高温熱処理で軟化し、しかもプレス成
形後に行われる熱処理、例えば前述した黒化処理あるい
はスタビライズ処理等の低温熱処理で析出強化し、かつ
それ以降のカラーブラウン管の製造工程、さらにはカラ
ーブラウン管の使用時の雰囲気温度などによって強度劣
化が生じないものである。

【００１９】本発明のカラーブラウン管に用いるシャド
ウマスクは、Ｆｅ−Ｎｉを主成分（これらの合計が８０
重量％以上）とし、Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｃ
ｏ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏの１種もしくは複数の
添加元素を含む合金で、かつ析出強化処理後ＮｉｘＸｙ
（但しＸはＡｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒから選ばれる
１種もしくは複数の元素、ｘは２〜４、ｙは０．５〜
１．５）の析出強化相を形成させたものである。上記析
出強化相はインバーまたはスーパーインバーの基地のオ
ーステナイト相と整合性が高いので、容易に析出が生
じ、また析出強化の度合も大きい。そこで、インバーま
たはスーパーインバーの組成に上記析出強化相の組成を
組み合わせることによって、２０℃〜１００℃の平均熱
膨張係数が６×１０〜⁶／℃以下望ましくは４×１０〜⁶
／℃以下で、かつ機械的強度を飛躍的に改善したもので
ある。

【００２０】本発明のカラーブラウン管に用いるシャド
ウマスク材料において各合金元素は下記の作用を有す
る。

【００２１】ＮｉはＦｅとともに基地組成を形成し、そ
の含有量が重量％（以下同じ）で３０〜５０％、望まし
くは３５〜４５％において合金の熱膨張係数を最小にす
る作用がある。

【００２２】Ｔｉ，Ａｌ，Ｎｂ，ＴａおよびＺｒはいず
れもＮｉの一部と結合し、Ｎｉ₃Ｘを基本型とするＮｉ
ｘＸｙ型の金属間化合物を析出させ、合金の強度を高め
る作用がある。これらの元素のうち析出強化作用の顕著
なものはＴｉであり、本発明のカラーブラウン管に用い
るシャドウマスク用の合金はＴｉを１％以上含むことが
望ましいが、Ｔｉの量が５％を越えると熱膨張係数が大
きくなり合金の加工性が劣化するので好ましくない。Ａ
ｌ，Ｎｂ，ＴａおよびＺｒはそれぞれ単独またはＴｉの
一部を代替して合金を析出強化する作用があるので適当
量添加することができるが、４％を越えるＡｌ、１０％
を越えるＮｂあるいはＴａ、１％を越えるＺｒは合金の
加工性を劣化させるので好ましくない。

【００２３】Ｃｒ，Ｍｏ，及びＷは本発明のカラーブラ
ウン管に用いるシャドウマスク材料においてＴｉ，Ａ
ｌ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ等の析出強化元素の固溶度を低
め、ＮｉｘＸｙ型金属間化合物の析出を促進させる作用
があるので、若干量添加できるが、いずれも１０％を越
えると合金の熱膨張係数を高めるので好ましくない。特
にＣｒは固溶化処理状態の耐力を低め、プレス成型性を
改善するのに効果を奏する。

【００２４】Ｓｉ，Ｍｎは脱酸剤としての作用があり、
さらにＭｎは脱硫剤としての作用もあるので、若干量添
加することができるが、１％以上のＳｉ、２％以上のＭ
ｎは合金の熱膨張係数を高めるので好ましくない。

【００２５】Ｎｉを除くこれらの合金元素（Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｓｉ，Ｍｎ）
は総量が１０％を越えると合金の熱膨張係数を高めるの
で好ましくない。

【００２６】Ｃｏは１０％以下の範囲で等量のＮｉと置
換することにより合金の熱膨張係数を下げる作用があ
る。しかし１０％を越えるＣｏは熱膨張係数を下げる作
用がないばかりでなく、合金の価格を過度に高めるので
好ましくない。

【００２７】図８に組成例と析出強化処理後の特性を示
す。いずれの例でも比較用のインバー合金（２７）に比
べて０．２％耐力および硬さが格段に高く、また平均熱
膨張係数は軟鋼（２８）に比べて格段に小さい。

【００２８】次に具体例を説明する。

【００２９】（具体例１）試料No.１〜６の組成で、板
厚０．１３mmの原板を用い、０．４０mmピッチ、孔径
０．０９０mmの孔あきシャドウマスク原板をエッチング
により製造したのち、１０００℃で１時間、窒素と水素
の混合ガス雰囲気中で溶体化処理を兼ねた焼鈍を行い孔
あきシャドウマスク原板を製造する。ついでこの原板を
プレス成形して１５″用シャドウマスクを各３個合計１
８個形成した。これらのシャドウマスクを６５０℃で
０．５時間析出強化処理をかねた黒化処理後、図４に示
すようなシャドウマスク組立体を形成した。この場合、
中間部材としては０．１５mm×３０mm×１８mmのステン
レス板を長辺では２枚／辺、短辺では１枚／辺として使
用し、またマスクサポートは１．６mm厚の軟鋼材を使用
し、Ｌ＝０として両者を固定した。

【００３０】このような工程を経て形成されたシャドウ
マスク組立体を使用して公知の方法でカラーブラウン管
を製造したのち、このカラーブラウン管をパネルの外面
を上向きとして木箱内に固定し、これを高さ３０cmの位
置から落下させシャドウマスク強度を試験した。その結
果、本具体例１になるカラーブラウン管では、図９に示
した仕様からなる従来のカラーブラウン管と比較した結
果、シャドウマスクの変形は起こらなかった。

【００３１】これに対し、仕様２のインバー材を用いた
ものではしわ状の永久変形が残り、カラーブラウン管の
画面に大きな欠陥が生じ実用できなかった。軟鋼を用い
た仕様１のものは、シャドウマスクの変形は本具体例１
のものとほぼ同等であったが、電気的特性、特にドーミ
ングによるビーム移動量が所望の範囲内におさまらず、
この点で問題があった。本発明のシャドウマスクはビー
ム移動量が少なく、従来の仕様１のものを１００とすれ
ば本発明になるものは５０以下となり、極めて良好な特
性を得ることができた。仕様２のものは、ビーム移動量
は４０以下と良好であったが、シャドウマスク変形が大
きく、問題があった。従って本発明のものは、シャドウ
マスク変形防止とドーミング対策の両方を兼ね備えたも
のである。

【００３２】図７は本発明によって特徴づけられたシャ
ドウマスクと従来のシャドウマスクとを用いた場合にお
けるドーミング特性、すなわち時間経過にともなってシ
ャドウマスク中心がどの程度ドリフトするかを示してい
る。同図において特性ａは仕様１の軟鋼材より製造した
シャドウマスクを用いた場合、特性ｂは試料２７の従来
のインバー合金より製造したシャドウマスクを用いた場
合、特性ｃは本発明の範囲内であるＮｉ：３９．８％，
Ｔｉ：１．７％，Ａｌ：０．３％，Ｃｒ：２％、残部は
不回避の不純物以外はＦｅよりなるものを用いた試料で
あって析出強化処理をしない場合、特性ｄは特性ｃを得
るために用いた試料を７００℃で析出強化処理を行った
場合を示す。

【００３３】これらの特性から明らかな通り、本発明に
なるシャドウマスクはドーミング特性の優れたものであ
る。

【００３４】（具体例２）具体例１と同様な材料を用
い、図５に示すような舌片の幅を長辺側１８mm、短辺側
１４mm、長さ５．５mmを各辺の中心に各１個設け、かつ
角部は直付けの組立構造とした。

【００３５】なお、比較用としては具体例１の仕様１，
２と同一とした。

【００３６】これらにつきシャドウマスク変形およびド
ーミングによるビーム移動量を調べた結果、具体例１と
同様な結果を得ることができた。

【００３７】従って、前述した各試料の組成でしかもプ
レス前の熱処理及び成形後の析出強化熱処理を施した本
発明のものはプレス成形も従来のインバー材と同等以上
に行うことができ、しかも完成したシャドウマスクの強
度は従来のインバー材を用いたものより飛躍的に向上
し、さらには２０℃〜１００℃の平均熱膨張係数が軟鋼
の約半分の６×１０〜⁶／℃以下であるので、ドーミン
グによるビーム移動量を軟鋼製の従来球に比べ１／２以
下におさえることができるという優れた特徴を有してい
る。この熱膨張係数が６×１０〜⁶／℃をこえるとビー
ム移動量を所望の範囲内におさめることができない。

【００３８】またプレス成形前に望ましくは８５０℃以
上で溶体化処理したのちプレス成形後は別に設けた熱処
理、または管球の製造プロセスである黒化処理、スタビ
ライズ処理などにより、望ましくは４００℃〜７００℃
で析出強化させることができる。

【００３９】また試料No.７のＡｌ添加のものは穿孔エ
ッチング性が特に優れている。

【００４０】また、前述の具体例ではシャドウマスクと
マスクサポートとを異種の金属として説明したが両者が
共に前述したような本発明に用いる組成からなる析出強
化型Ｆｅ−Ｎｉ系合金であれば熱変形をさらに軽減でき
色純度の向上が一層期待でき、さらに前述のマスクサポ
ート材も薄板とし、例えば特公昭５９−１３８２４号公
報に示すような構造としてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明はプレス成形前後で
強度を制御できるシャドウマスクを使用することを特徴
とするブラウン管を提供するものであり、カラーブラウ
ン管の製造工程、さらにカラーブラウン管の使用時のシ
ャドウマスクの強度が高く、変形を防止できると共に熱
膨張も小さい為、ドーミングによるビーム移動量が少な
いので色純度の向上が図れ、さらには精細な表示を可能
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるカラーブラウン管の一
部破断側面図である。

【図２】本発明の一実施例によるカラーブラウン管の要
部拡大断面図である。

【図３】本発明の一実施例によるカラーブラウン管の蛍
光面側から見た一部切欠平面図である。

【図４】本発明の他の実施例によるカラーブラウン管の
要部断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例によるカラーブラウ
ン管の要部断面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例によるカラーブラウ
ン管の要部断面図である。

【図７】本発明によるカラーブラウン管と従来のカラー
ブラウン管のドーミング特性を示す図である。

【図８】本発明が係わる合金の組成例と比較用インバー
合金の特性を示す図である。

【図９】本発明によるカラーブラウン管のシャドウマス
クと比較した従来のシャドウマスクの仕様を説明する図
である。

【符号の説明】

１・・・バルブ２・・・電子銃３，１３，２３，３３・・・シャドウマスク４・・・蛍光体５，１５・・・マスクサポート６・・・支持体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で３０〜５０％のＮｉ、０．３〜１
０％以下のＣｒ、析出強化添加元素として、Ａｌ，Ｔ
ｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒの１種もしくは複数種を含み、ま
たはさらに、１０％以下のＷ，１０％以下のＭｏを含
み、残部不可避不純物およびＦｅからなり、かつ析出強
化処理後の析出強化相がＮｉｘＸｙ（但しＸはＡｌ，Ｔ
ｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒから選ばれる一種もしくは複数の
元素、ｘは２〜４、ｙは０．５〜１．５）であり、該析
出強化処理後のビッカース硬さが１８５を越え、しかも
２０℃〜１００℃の平均熱膨張係数が６×１０〜⁶／℃
以下である析出強化型合金からなるシャドウマスクを具
備したことを特徴とするカラーブラウン管。
【請求項２】重量％で３０〜５０％のＮｉ、２％以下の
Ｍｎ、析出強化添加元素としてＡｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｚｒの１種または複数種を含み、またはさらに１０
％以下のＷ，１０％以下のＭｏを含み、残部不可避不純
物およびＦｅからなり、かつ析出強化処理後の析出強化
相がＮｉｘＸｙ（但しＸはＡｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚ
ｒから選ばれる一種もしくは複数の元素、ｘは２〜４、
ｙは０．５〜１．５）であり、該析出強化処理後のビッ
カース硬さが１８５を越え、しかも２０℃〜１００℃の
平均熱膨張係数が６×１０〜⁶／℃以下である析出強化
型合金からなるシャドウマスクを具備したことを特徴と
するカラーブラウン管。
【請求項３】重量％で３０〜５０％のＮｉ、２％以下の
Ｍｎ，０．３〜１０％のＣｒ，析出強化添加元素として
Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒの１種または複数種を含
み、またはさらに１０％以下のＷ、１０％以下のＭｏを
含み、残部不可避不純物およびＦｅからなり、かつ析出
強化処理後の析出強化相がＮｉｘＸｙ（但しＸはＡｌ，
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒから選ばれる一種もしくは複数
の元素、ｘは２〜４、ｙは０．５〜１．５）であり、該
析出強化処理後のビッカース硬さが１８５を越え、しか
も２０℃〜１００℃の平均熱膨張係数が６×１０〜⁶／
℃以下である析出強化型合金からなるシャドウマスクを
具備したことを特徴とするカラーブラウン管。