JPS5956345A - シヤドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はカラー受像管に用いられるシャドウマスクの製
造方法に関するものである。

発明の技術的背景と問題点 一般にカラー受像管は３本の電子ビームを射出する電子
銃と、この電子銃に対向する外囲口のパネル内面に設け
られた赤、青及び緑色に発光する螢光体群が規則正しく
配列された螢光面と、この螢光面に一定の間隔（以下ｑ
値と称す）をおいて対向配置された多数の規則正しく配
列された微細開孔を有するシャドウマスクとを備えてい
る。このような構成のカラー受像管において、３本の電
子ビームはシャドウマスクの微細開孔近傍で集中し、ｑ
値開で再び離散し所定の螢光体に正しく対応射突してカ
ラー映像を現出せしめる。このシャドウマスクは通常次
のような工程を経て製造される。即ち、シャドウマスク
素材の０．１朋乃至０．３に！！１程度の高純度の鉄板
に光感光層を塗布し光露光法によって所定の微細開孔の
配列パターンを形成し、エツチングによシ微細開孔を穿
設する。次いで微細開孔面は曲面状に、周辺部はマスク
フレームへの固定を可能とする形状にプレス成形する。

更にシャドウマスク表面に耐食性を有する灰黒色乃至黒
色の酸化皮膜を形成する。この酸化皮膜は、後工程のシ
ャドウマスクを介する光露光法による螢光面形成時の紫
外線のマスク表面での反射防止、管排気迄の錆の発生防
止及び管動作時の２次シ子放出防止、電子ビームの吸収
等全目的とするものである。酸化法は蒸気酸化、ガス酸
化又はアルカリ浴酸化等種々の酸化法が可能であり、発
色は灰黒色乃至黒色で一般的には黒色である程好ましか
。

また、酸化の厚さは特開昭５４−１３９４６３号公報に
示されているように１μｍより薄いと錆の発生防止が不
充分であり、３μｍよシ厚いと組立溶接時のスプラッシ
ュが多発するので１μｍ乃至３μｍが好ましい。

さて、このようなシャドウマスクの素材は一般に高純度
の軟鉄材が用いられている。これは素材の供給能力、コ
スト、加工性及び強度等により総合的に決められたもの
である。しかし乍らその最大の欠点は０〜１００℃で約
１２　Ｘ　１０−’／”Ｏと熱膨張係数が大きいことで
ある。即ち通常のシャドウマスクの電子ビーム通過率は
約１５係〜２５チで残りの７５チ〜８５チの電子ビーム
はシャドウマスク【射突し、その運動エネルギーが熱エ
ネルギーに変換され、シャドウマスクの温度は時として
８０℃にも達することになる。この結果シャドウマスク
は熱膨張によりドーミング現象を生じｑ値が場所により
設計値から偏移する。このｑ値偏移は各電子ビームの対
応する螢光体へのランディング位置ずれを生じ、色純度
の劣化を招くことになる。この現象は特に高解像度用と
しての微細開孔のピッチ及び板厚の小さなシャドウマス
ク程著るしく、管として致命的な特性欠陥となる危険性
を有している。

このような色純度の劣化の対策として、例えば特公昭４
２−２５４４６号公報、特開昭５０−５８９７７号公報
及び特開昭５０−６８６５０号公報ではシャドウマスク
の素材として熱膨張係数が０〜１００℃で〜５　Ｘ　１
０”−’／”Ｏと鉄より場合によっては１桁以上小さい
鉄及びニッケルを主成分とする合金を使用する例が示さ
れている。即ち、いわゆる低熱膨張材を使用することで
実質的にドーミング現象を大幅に抑制することを可能と
している。

ここでこの鉄及びニッケルを主成分とする素材は製造工
程での湿度′ｆ：６０％以下に保守しないと錆が発生し
孔詰まカヤ耐電圧特性の劣化を来たす。

しかし乍ら製造工程中の各種洗浄工程は不可避であり、
錆発生防止の為には表面への酸化膜形成工程が必要とな
る。処が、鉄及びニッケルを主成分とする合金に酸化膜
を施した場合、酸化膜ダストが増加し耐電圧特性を劣化
させる問題点があり、この観点６箋らすれば酸化膜の厚
さは１μｍ以下が実用上好ましい。しかし乍ら酸化膜の
厚さを１μｍ以下とすると逆に錆の発生防止の観点から
は極めて不充分であり、以上のような相反する問題点を
有している。

発明の目的 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、鉄及びニッ
ケルを主成分とする素材からなるシャドウマスクに剥離
が少なく耐電圧特性が良好で且つ錆の発生を充分防止し
得る酸化膜を形成することを目的とする。

発明の概要 本発明は鉄及びニッケルを主成分とするシャドウマスク
の表面の鉄組成比を当初の鉄組成比よ如も過剰とし、酸
化膜と素地との界面に空隙を生じないようにし−Ｃ熱応
力に強い酸化膜を形成するシャドウマスクの製造方法で
ある。

発明の実施例 まず鉄及びニッケルを主成分とする素材に通常の酸化雰
囲気中で５５０”Ｏ乃至６００°０の温度で酸化膜を形
成した場合について考察する。形成直後の酸化膜にはご
くわずかのクラックが存在するが、後のフリットシール
工程や排気工程等の熱工程を経るとクラックは拡大し、
その拡大速度は通常の鉄を主成分とする素材の場合よシ
も２〜３倍も大きいことが認められた。通常の鉄を主成
分とする素材の酸化膜中にはＦｅ、Ｏ，及びＦｅ、Ｏ，
が認められるのに対し、鉄及びニッケルを主成分とする
素材の酸化膜中には上記に加えてＮｉＯが認められる。

従って下地と酸化膜との熱膨張の差が大きいので熱によ
る塑性変形量は酸化膜の方が小さく、熱膨張差による応
力は酸化膜を破壊する方向に働くためと考えられる。

そこでまず下地の金属表面状態を変化させるために、３
６チニツケル及び鉄を主成分とする素材に機械研摩及び
電解研摩を施し表面状態の差異を観察した。第１表は表
面状態を偏光解析法で測定した結果である。

第１表　偏光解析法による表面状態 第１表より消衰率叫は試料（ｂｌ及び（ｃｌは殆んど同
一で試料（ａ）及びｆｄｌと比較して妥当な値である。

しかし乍ら屈折率ｆｎ）は試料ｆｂｌＯ方が試料（ｃ）
よりも試料ｆａ）即ち純鉄に近い意外な結果が得られた
。次に試料（ｂ）及び（Ｃ）についてその表面近傍の主
として鉄及びニッケルの分布状態を観察するためにＥＳ
ＣＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　８ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　
ｆｏｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ）による
測定した結果を第１図に示す。この測定ではＡＩＫα線
を用いたので鉄及びニッケル原子のエネルギーレベルの
Ｍｌ及びＭｌ殻より出て来る電子の運動エネルギーは鉄
が１４３１ｅＶ及びニッケルが１４１９ｅＶである。第
１図において、横軸の上記鉄及びニッケルに相当する検
出量（相対比）のピークは、資料（ｃｌには両者のピー
クが存在するのに対し、資料（ｂ）には鉄のピークのみ
存在しニッケルのピークは見当らない。

更に第２図にＰＨ８，４５のホウ酸−ホウ砂溶液中で１
時間アノード酸化後の全アノード酸化電気量と酸化電位
の関係を示す。これは全不働態電位域で電解研摩面の方
が酸化電気量が多く、純鉄及び純ニッケルの１時間アノ
ード酸化後の酸化電気量は純鉄の方が大きいことから、
電解研摩面は機械研摩面より鉄に富んでいることを示し
ている。

以上の観察から鉄及びニッケルを主成分とする素材に電
解研摩を施すことにより、その表面は当初の鉄組成比よ
りも鉄が過剰に存在することが明らかである。これは鉄
イオン及びニッケルイオンのアノード溶解速度及び拡散
速度の違いにより、金属表面層のニッケルイオンが優先
的に溶は出し、逆にアノード溶解した鉄イオンは金属表
面に沈着するためと考えられる。このような電解研摩面
に目的とする酸化皮膜を形成すれば、下地表面近傍が鉄
を主成分とする素材の状態に近づき、従ってその熱膨張
による応力も中間層を介することになるので比較的なだ
らかとなυ強固で充分な膜厚の酸化皮膜の得られること
が期待される。

次に具体的に酸化皮膜を施した実施例について説明する
。

実施例１） ３６俤ニツケル及び鉄を主成分とする厚さ０．１１冨の
合金薄板にフォトエツチング法により所定のパターンの
微細開孔を穿設する。即ち薄板の両面にフォトレジスト
を塗布乾燥し、マスクパターンを介して露光現像後開孔
を穿設すべき部分のフォトレジスト膜を洗い流す。次り
でフォトエツチング液をスプレーして両面からフォトエ
ツチングを行い所定のパターン及び形状、例えば孔径９
０μｍでピッチＱ、’１ａｙｘの微細開孔の穿設された
１４吋型のフラットマスクが得られる。次に１１００°
Ｃの温度で真空焼鈍を行った後、焼鈍時に発生したしわ
を取除くため軽いレベラーをかけ、電解研摩を実施する
。

電解研摩液は氷酢酸と７０係過塩素酸の混合液（容積比
５：１）を用い、約０．５Ａ／ｍ’の電流密度、２０〜
３０Ｖの浴電圧にてアノード溶解させた。研摩時間は間
欠に４〜６秒程２〜３回行ったが、この時液は常に攪拌
した状態で液温は１０゛Ｃ以下に保った。

又カソード電極にはステンレス板を用いた。電解研摩終
了後水洗、アルコール置換し乾燥させた。

次にフラットマスクをプレス成形し、微細開孔面は曲面
状に、周辺部はマスクフレームへの固定のためのスカー
ト部を有する形状に成形する。

さらにトリクレン脱脂後、ＣＯ＋ＣＯ，十〇、の雰囲気
ガス中で５７０“０〜６００℃の温度にて膜厚的２μｍ
の酸化皮膜を形成させた。酸化皮膜の色は黒色に近い灰
黒色である。

以上の工程を経て完成したシャドウマスクの酸化膜の耐
腐蝕性を調べるために、３６チ鉄及びニッケルを主成分
とする電解研摩なしのものと、従来の純鉄を主成分とす
るもの各５０個を用いて、温度３５°Ｃ１相対湿度９０
〜９５チの状態で放置し比較強制試験を行った結果を第
２表に示す。

第２表　強制試験による錆発生率 第２表より試料（１））の電解研摩を施した３６チニツ
ケルー鉄を主成分とするシャドウマスクは耐腐蝕性は非
常に良好で従来のｆａ）の鉄を主成分とするものよりも
錆発生率は少い結果が得られた。

次に試料（ｂ）のシャドウマスクをカラー受像管内圧組
み込み、通常の熱工程を通過後封止して管を完成させ動
作試験を行った結果ではシャドウマスクの熱膨張による
色純度の劣化は無視し得る程度であり、又シャドウマス
クの孔詰まルもなく耐′１圧特性も非常に良好であった
。更て管を分解してシャドウマスクの酸化皮膜の表面状
態を観察した結果、酸化皮膜のダストやクラックは殆ん
ど認められなかった。従来の電解研摩を施さない鉄及び
ニッケルを主成分とするシャドウマスクは酸化膜ダスト
の点から充分な膜厚を確保できない事に加えて多数のピ
ンホールが存在しこのピンホールがクラックと錆発生の
核になるのに対し、以上の実施例によるものは充分な膜
厚を確保することができ、耐腐蝕性が良好でクラックの
少ない酸化皮膜とすることができる。

これは従来のものけ鉄原子が表面に拡散して酸化皮膜が
形成され界面に空隙が生じ熱応力によりクラックが生じ
易くなるのに対し、電解研摩により抜は出したニッケル
原子の跡に酸素が入シ込んで酸化皮膜が形成されるため
下地との界面に空隙を生ぜず、従って熱応力によるクラ
ックが生じ難くなるものと考えられる。

実施例２） プレス成形及びトリクレン脱脂後電解研摩を施し、その
後酸化皮膜を形成した。その他の工程及び処理条件は実
施例１）と同様に行った。この結果得られたシャドウマ
スクは実施例１）と同様に良好であった。

実施例３） フォトエツチング工程終了後電解研摩を施し、次いで真
空焼鈍を行なった。以降の工程はレベラー、プレス成形
及び酸化皮膜形成で、その他の工程及び処理条件は実施
例１）と同様に行った。この実施例では電解研摩の後に
真空焼鈍を行ってシリ、真空焼鈍時にニッケルイオンの
表面への拡散が若干ありその分だけ表面の鉄の組成比が
減少するか、得られた結果は従来の鉄を主成分とするも
のと同程度であり充分実用可能なものであった。

岡、以上の実施例では３６係ニツケル及び鉄を主成分と
する素材について説明したが、本発明はこの他４２％ニ
ッケルや５０％ニッケル等種々のニッケル組成比を有す
る素材にも適用し得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は横軸に・１子運動エネルギー縦軸に検出量をと
ってＥＳＣＡによる表面の鉄及びニッケルの存在ピーク
を示す特性模式図、第２図は横軸に酸化電位縦軸に酸化
電気量をとって全アノード酸化電気量と酸化電位の関係
を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄及びニッケルを主成分とするシャドウマスク用金屑板
   に多数の規則正しく配列された微細開孔を穿設する手段
   と、前記多数の微細開孔が穿設されたシャドウマスクの
   表面の鉄組成比を当初の鉄組成比よりも過剰にする手段
   と、前記シャドウマスクの表面に灰黒色乃至黒色の酸化
   皮膜を形成する手段とからなることを特徴とするシャド
   ウマスクの製造方法。