KR0153463B1 - Material and process for the manufacture of tension masks for cathode ray tubes - Google Patents
Material and process for the manufacture of tension masks for cathode ray tubesInfo
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Abstract
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Description
제1도는 다른 주요 튜브 콤포넨트에 대한 인장된 박막 섀도우 마스크와 면판의 위치 및 관계를 나타낸는 부분 절결 단면과 함께, 인장된 박막 섀도우 마스크와 편평한 면판을 가진 칼라 브라운관의 사시도이고 ;1 is a perspective view of a colored CRT with a flat faceplate and a flattened faceplate, with a partially cut cross section showing the position and relationship of the stretched thin film shadow mask and face plate relative to the other major tube components;
제2도는 박막 섀도우 마스크의 평면도이고 ;2 is a plan view of a thin film shadow mask;
제3도는 평광 스크린 지역과 고착된 박막 섀도우 마스크 지지 구조를 나타낸 편평한 유리 면판의 평면도이고,3 is a plan view of a flat glass faceplate showing a thin film shadow mask support structure secured to a flat screen area,
제4도는 고착물에 장착된 바와 같이 도시된 부착될 퍼넬(funnel)과 면판과 함께 퍼넬 지준 및 프릿 고정구(fritting fixture)의 투시도이며,4 is a perspective view of the funnel sighting and fritting fixture with the funnel and faceplate to be attached as shown mounted to the fixture,
제5도는 면판에 퍼넬의 부착을 도시하는 정면도 및 상세한 부분도이다.5 is a front view and a detailed partial view showing the attachment of the funnel to the face plate.
본 발명은 일반적으로 인장된 박막 칼라 브라운관에 관한 것이며, 특히 개량된 합금으로부터 형성된 인장된 박막 섀도우 마스크와, 인장된 박막 섀도우마스크의 효과적인 동작에 필요한 기계 및 자기 성질의 원하는 조합을 제공하기 위해 니켈-철합금 열처리를 포하하여 그러한 브라운관의 제조 공정에 관한 것이다. 또한 그러한 마스크를 내포하고 있는 프론트 어셈블리가 기술된다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to tensile thin film color CRTs, in particular to providing a desired combination of mechanical and magnetic properties necessary for the effective operation of the tensile thin film shadow mask formed from the improved alloy and the tensile thin film shadow mask. It relates to a process for producing such a CRT, including iron alloy heat treatment. Also described is a front assembly containing such a mask.
편평한 면판과 편형하게 인장된 박막 섀도우 마스크를 가지고 있는 브라운관은 굴곡진 면판과 굴곡진 섀도우 마스크를 가지고 있는 기존의 브라운관에 대해 많은 잇점을 제공하는 것으로 공지되어 있다. 인장된 마스크를 가진 편형한 면판 브라운관의 주요 잇점은 더 큰 화상 휘도를 제공할 수 있는 보다 큰 전자 빔 전력 조정능력이다. 기존의 굴곡진 마스크를 가지고 있는 브라운관의 전력 조정 능력은 마스크(5 내지 7mils)의 두께로 제한되며, 사실상 그러한 것은 인장력하에서 설치되지 않는다. 결과적으로, 상기의 마스크는 높은 휘도의 화상 지역에서 팽창 또는 돔(dome)으로 되며, 여기서 전자 빔 충격의 강도와 가열의 강도가 가장 크다. 칼라 불순도는 상기의 마스크가 면판으로 팽창되고, 마스크에서의 빔 통과 개구가 면판 위에서 관련된 형광점 또는 형광선과의 일치 상태(registration)에서 이탈할 때 발생한다.CRTs having flat faceplates and thinly tensioned shadow masks are known to provide many advantages over conventional CRTs with curved faceplates and curved shadow masks. The main advantage of a flat faceplate CRT with a tensioned mask is the ability to adjust electron beam power, which can provide greater image brightness. The power adjustment capability of CRTs with existing curved masks is limited to the thickness of the mask (5-7 mils), which in fact is not installed under tension. As a result, the mask is expanded or dome in the image area of high luminance, where the intensity of electron beam impact and the intensity of heating are greatest. Color impurity occurs when the mask is expanded to the faceplate and the beam passing aperture in the mask deviates from the registration with the associated fluorescent point or fluorescent line on the faceplate.
가열될 때 인장된 박막 마스크는 굴곡지고 비인장된 마스크와 매우 다른 방법으로 작용한다. 예를들면, 만약 전체 마스크가 불균일하게 가열되면, 마스크는 팽창되고 인장력은 경감된다. 이러한 마스크는 평탄하게 유지되며, 상기의 마스크가 인장력이 완전히 손실되는 점까지 팽창 될때까지 어떠한 비틀림과 구부러짐(doming)이 생기지 않는다. 모든 인장력이 손실되기 바로 전에, 코너에서 주름이 발생할 수 있다. 인장된 박막 마스크의 작은 지역이 다르게 가열될 때, 가열된 지역은 팽창되고, 가열되지 않는 지역은 상응하게 수축되며, 결과적으로 마스크 평면내에서 작은 변위만 발생하게 된다. 그러나, 마스크는 평탄하게 유지되며, 면판으로부터 적절하게 이격되고 결과적으로 어떠한 칼라 불순도가 눈에 띄지 않게 된다.When heated, the stretched thin film mask behaves in a very different way than the curved, untensioned mask. For example, if the entire mask is heated unevenly, the mask is expanded and the tensile force is alleviated. This mask remains flat and no twisting or doping occurs until the mask is expanded to the point where the tensile force is completely lost. Just before all the tensile force is lost, wrinkles may occur at the corners. When the small area of the stretched thin film mask is heated differently, the heated area expands and the unheated area correspondingly shrinks, resulting in only a small displacement in the mask plane. However, the mask remains flat, properly spaced from the faceplate and consequently no color impurity is noticeable.
이러한 마스크는 브라운관의 동작 동안에 평탄한 상태로 마스크를 유지시키기 위해 인장력으로 유지되어야만 한다. 필요한 인장력은 부라운관의 동작 동안에 마스크물질이 가열에 따라 어느 정도 팽창되느냐에 죄우될 것이다. 매우 낮은 열팽창 계수를 가진 물질은 낮은 인장력만을 필요로한다. 그러나, 일반적으로 인장이 크면 클수록 발생된 열이 크게 되고, 조정될 전자빔 전류가 더 커지게 되기 때문에, 인장은 가능한 높아야만 한다. 그러나, 너무 큰 인장은 마스크를 파열시킬 수 있기 때문에 마스크 인장은 제한된다.Such a mask must be kept in tension to keep the mask flat during the operation of the CRT. The required tensile force will depend on how much the mask material expands with heating during the operation of the round tube. Materials with very low coefficients of thermal expansion require only low tensile forces. However, in general, the greater the tension, the greater the heat generated and the greater the electron beam current to be adjusted, so the tension should be as high as possible. However, mask tension is limited because too much tension can rupture the mask.
박막 마스크는 공지된 방법에 따라 인장될 수 있다. 편리한 방법은 박막 마스크의 양쪽 측면에 인가된 가열된 플래튼에 의해 마스크를 열팽창시키는 것이다. 이 뒤 팽창된 마스크는 냉각시에 고정구내에 클램프되고, 인장하에 유지된다. 이러한 마스크는 또한 적외선 방사에의 노출(exposure)에 의해, 전기 저항 가열에 의해, 또는 엣지에의 기계적 힘의 인가를 통하여 신장(stretching)에 의해 팽창될 수 있다.The thin film mask can be tensioned according to known methods. A convenient way is to thermally expand the mask by heated platens applied to both sides of the thin film mask. The inflated mask is then clamped into the fixture upon cooling and held under tension. Such masks may also be inflated by exposure to infrared radiation, by electrical resistive heating, or by stretching through the application of mechanical force to the edges.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 조성을 가지는 것에 추가하여, 본 발명에 따른 열 처리와 느린 냉각후에, 합금으로부터 구성된 박막은 인장된 박막 섀도우마스크로서 사용하기에 적하반 기계적, 열적 및 자기적 성질의 유일한 조합을 가지게 될 것이다.In addition to having a composition as described herein, after heat treatment and slow cooling in accordance with the present invention, thin films constructed from alloys are the only combination of dropping mechanical, thermal and magnetic properties for use as tensioned thin film shadowmasks. Will have.
주물 또는 처리된 형태의 합금은 2mis 이하의 두께, 양호하게 1mil의 두께 또는 0.5mil 만큼 얇은 두께를 가진 박막으로 열간 또는 냉간 압연되도록 허용해주는 연성을 가져야만 한다. 압연될 때 1mil두께의 박막은 최소 0.8%의 면적 감소와 1.0%의 연장을 통상적으로 가질 것이다. 인장 동작을 일으키기 쉬운 힘에 견디기 위해서, 마스크 물질은 대략 80ksi, 이상과 양호하게 100ksi(0.2% 오프셋)이상의 항복 강도를 가져야만 한다. 마스크 물질은 또한 대략 25N/㎝, 양호하게는 최소 65N/㎝의 인장 부하를 견딜 수 있어야만 한다. 마스크 물질은 또한 실제로 면판의 유리의 열팽창 계수보다 현저히 작지 않은 열팽창 계수를 가져야만 한다.The alloy in cast or treated form must have a ductility that allows it to be hot or cold rolled into a thin film having a thickness of less than 2mis, preferably as thin as 1 mil or as thin as 0.5 mil. When rolled, a 1 mil thick film will typically have a minimum area reduction of 0.8% and an extension of 1.0%. In order to withstand the forces susceptible to tensile action, the mask material must have a yield strength of approximately 80 ksi or more and preferably 100 ksi (0.2% offset) or more. The mask material must also be able to withstand a tensile load of approximately 25 N / cm, preferably at least 65 N / cm. The mask material should also have a coefficient of thermal expansion that is actually not significantly smaller than the coefficient of thermal expansion of the glass of the faceplate.
설명된 기계적 성질에 추가하여, 마스크 물질은 자기 성질의 특정한 조합을 가져야만 한다. 이러한 것가 관련하여, 마스크 물질이 필요한 기계적 성질을 유지하는 동안 가능한 높은 투자율(permeability)을 가지는 것이 중요하다. 이러한 투자율은 대략 6,000, 양호하게는 최소 대략 10,000이고, 더욱 양호하게는 최고 60,000정도가 되어야만 한다. 최대 보자도(coercivity)는 바람직하게는 대략 1.0에르스텟 미만이며, 양호하게는 0.5에르스텟 미만이다 .In addition to the mechanical properties described, the mask material must have a specific combination of magnetic properties. In this regard, it is important for the mask material to have as high permeability as possible while maintaining the required mechanical properties. This permeability should be approximately 6,000, preferably at least approximately 10,000, more preferably up to 60,000. The maximum coercivity is preferably less than approximately 1.0 Hersted, preferably less than 0.5 Hersted.
굴곡진 마스크와 굴곡진 스크린의 표준 칼라 브라운관의 제조에 있어서 돔 형태로 형성되기 이전에 섀도우 마스크를 열처리하는 것이 공지되어 있다. 기존의 (비안장된)섀도우 마스크는 통상적으로 대략 6mils의 특정한 두께로 감소시키기 위해 강철에 대해서 수행된 복수의 압연 동작에 의하여 가공-경화된 상태에서 브라운관 제조자에게 통상적으로 전달된다. 마스크를 돔 형태로 스탬프시키기 위해서, 마스크는 통상적으로 700 내지 800℃정도의 온도에서 어니일링 열 처리를 사용하여 연화되어야만 한다. 또한, 어니일링은 전자 빔의 자기 차폐의 관점으로부터 원하는 성질인 마스크의 자기 보자도를 강화시킨다. 스탬핑 및 스탬핑 동작으로부터 파생될 수 있는 마스크의 후속적 적절한 가공 경화후에, 자기 차폐성질을 더욱 강화하기 위해서 구부러진 형태로 마스크를 다시 어니일시키는 것이 종래 기술에서 공지되어 있다.It is known to heat the shadow mask prior to its formation in the form of a dome in the manufacture of standard color CRTs of curved masks and curved screens. Existing (unsaddled) shadow masks are typically delivered to CRT manufacturers in a process-cured state by a plurality of rolling operations performed on steel to reduce to a specific thickness of approximately 6 mils. In order to stamp the mask in the form of a dome, the mask must typically be softened using annealing heat treatment at a temperature on the order of 700 to 800 ° C. Furthermore, annealing enhances the magnetic coercivity of the mask, which is a desired property from the standpoint of magnetic shielding of the electron beam. After subsequent proper work hardening of the mask, which can be derived from stamping and stamping operations, it is known in the art to re-anneal the mask in a bent form to further enhance the magnetic shielding properties.
인장된 마스크로서 사용하기 위한 박막도 예를 들면 30,000psi 또는 그 이상인 필요한 높은 인장 레벨을 유지하는 데 필요로 하는 매우 높은 인장 강도를 제공하기 위해서 표준 마스크보다 훨씬 더 단단한 경화된 상태로 공급된다. 비교적 높은 어니일링 온도를 가진 종래 기술의 어니일링 처리는 처리에서 파생되는 마스크의 인장 강도를 지나치게 약하게 하거나 감소시키는 것 인장 마스크로서 사용하기에 적합하지 않은 물질을 만들기 때문에 편평한 인장 마스크에 인가되면 절대적으로 허용불가하다.Thin films for use as tensioned masks are also supplied in a hardened state, much harder than standard masks, to provide the very high tensile strength required to maintain the required high tensile levels, for example 30,000 psi or more. Prior art annealing treatments with relatively high annealing temperatures are absolutely weak when applied to flat tension masks because they make materials unsuitable for use as tensile masks by excessively weakening or reducing the tensile strength of the mask resulting from the treatment. Unacceptable
아비다니에게 허여된 미합중 특허 제4,210,843호에는 기존의 칼라 브라운관 섀도우 마스크를 만드는 개량된 방법을 제시하고 있느데, 즉 굴곡진 섀도우 마스크는 대략 6mils 의 두께를 가지고 있으며 대응적으로 굴곡진 면판과 함께 사용하기 위해 설계되어 있다. 상기의 방법은 각각 광 에칭된 개구의 패턴과 함께 틈새가 없는 강철로 구성되어진 다수의 섀도우 마스크 블랭크를 제공하는 것을 포함하며, 상기의 블랭크는 6 내지 8mils의 두께와 완전 경화 상태로 정밀 냉간 압연된 강철의 박막으로부터 절단되었다. 블랭크의 적층은 비교적 낮은 최대 온도에서 심각한 입자 성장을 야기시키지 않고 물질의 재결정화를 성취하기에만 충분한 비교적 짧은 주기에서 수행되는 제한된 어니일링 처리를 받게된다. 각각의 블랭크는 로울러 레벨링 동작과 진동의 부과없이 오목한 섀도우 마스크를 형성하도록 클램프 되고 인발되며 이러한 동작과 통상적으로 관련된 블랭크의 원하지 않는 가공-경화, 쪼개거나, 움푹 패이거나, 로울러의 표시를 피하게 된다. 틈새가 없는 강철 물질의 사용에 기인한 완제품인 섀도우 마스크는 마스크 블랭크의 더 균일한 스트레칭(stretching)의 결과로서 개량된 선명도의 개구 패턴을 가지고 있다. 어니일링 작용은 이러한 형태의 강철의 자기 성질에 거의 영향을 주지 않으며, 형성후에 물질의 보자도는 2.0에르스텟 이상이다.U.S. Patent No. 4,210,843 to Abidani presents an improved method of making a conventional color CRT shadow mask, that is, the curved shadow mask has a thickness of approximately 6 mils and is used with a correspondingly curved faceplate. It is designed to. The method includes providing a plurality of shadow mask blanks, each consisting of a gap-free steel with a pattern of photo etched openings, wherein the blank is precision cold rolled to a thickness of 6 to 8 mils and fully cured. Cut from a thin film of steel. Lamination of the blank is subject to a limited annealing process performed in a relatively short period sufficient to achieve recrystallization of the material without causing significant particle growth at relatively low maximum temperatures. Each blank is clamped and drawn to form a concave shadow mask without imposing roller leveling motion and vibration and avoids unwanted work-hardening, splitting, dents, or marking of the blanks typically associated with such motion. . The shadow mask, a finished product due to the use of a gap-free steel material, has an improved sharpness opening pattern as a result of more uniform stretching of the mask blank. The annealing action has little effect on the magnetic properties of this type of steel, and after formation the coercivity of the material is greater than 2.0 erstets.
이전의 발명에서는, 본 발명에서 설명된 기계적 및 자기적 성질의 양호한 조합을 가지고 있는 이용가능한 박막 마스크 물질이 있지 않았다. 편평한 면판의 브라운관에서 인장된 박막 섀도우마스크 응용에 사용된 물질은 알루미늄 킬드되고, AISI 1005 냉간 압연된 캡 강철이며, 일반적으로 AK-steel로서 언급된다. AK-steel은 0.04%의 실리콘, 0.16의 망간, 0.028%의 탄소, 0.020%의 인, 0.018%의 유황과, 0.04%의 알루미늄 및 나머지는 철과 부수적인 불순물의 조성을 갖는다.In the previous invention, there were no thin film mask materials available that had a good combination of mechanical and magnetic properties described in the present invention. The material used for thin-film shadowmask applications stretched in flat faced cathode ray tubes is aluminum-killed, AISI 1005 cold rolled cap steel, commonly referred to as AK-steel. AK-steel has a composition of 0.04% silicon, 0.16 manganese, 0.028% carbon, 0.020% phosphorus, 0.018% sulfur, 0.04% aluminum and the rest iron and incidental impurities.
(명세서와 청구범위를 통하여, 모든 퍼센트는 다르게 표기하지 않으며 중량-퍼센트로 간주된다.)(Through the specification and claims, all percentages are to be regarded as weight-percent, not otherwise indicated.)
36%의 니켈과 나머지 철의 공칭 조성을 가지고 있는 불변강은, 인장된 박막 섀도우 마스크에 대한 가능한 물질로서 제안되어 왔다. 그러나, 불변강(Invar)은 브라운관 면판에서 사용된 유리의 열팽창 계수보다 훨씬 낮은 열팽창 계수를 가지며, 일반적으로 받아들이기 어렵다.Invariant steels having a nominal composition of 36% nickel and the remaining iron have been proposed as possible materials for tensioned thin film shadow masks. However, Invar has a coefficient of thermal expansion far lower than that of glass used in CRT faceplates and is generally unacceptable.
AK-steel은 적절히 받아들일 수 있는 박막 섀도우 마스크로 구성될 수 있지만 어떤 중요한 성질이 부족하다. 예를들면, 1mil의 두께를 가진 AK-steel박막의 항복 강도는 75 내지 80ksi의 범위내에 있다. 이것은 강도의 관점으로부터 볼 때 단지 겨우 수용할 수 있도록 해준다. 특히, AK-steel은 1mil의 박막에서 예로서 5,000보다 훨씬 낮은 투자율을 가지고 있다. 자속을 운반하는 물질의 능력은 단면의 감소에 따라 감소하기 때문에, 1mil보다 더 얇은 AKsteel로 만들어진 마스크를 가지고 있는 브라운관은 내부 및 외부 자기 차폐를 필요로 할 수 있다. 단지 내부 차폐만은 가지고서, 축 필드 성분의 역전시의 빔 랜딩 위치에서의 변화, 즉 지구의 자계에 기인된 빔 랜딩 오류 등록은 통상적으로 1.7mils이며, 이러한 것은 일반적으로 허용된 허용치인 최대 1mil보다 훨씬 크다.AK-steel can be configured with a thinly acceptable shadow mask, but lacks some important properties. For example, the yield strength of AK-steel thin films with a thickness of 1 mil is in the range of 75 to 80 ksi. This makes it only acceptable from a strength point of view. In particular, AK-steel has a permeability of less than 5,000, for example, at 1 mil thin films. Because the material's ability to carry magnetic flux decreases with decreasing cross-section, CRTs with masks made of AKsteel thinner than 1 mil may require internal and external magnetic shielding. With only internal shielding, the change in the beam landing position at the time of reversal of the axial field component, i.e., the beam landing error registration due to the earth's magnetic field, is typically 1.7 mils, which is generally much higher than the maximum allowed tolerance of 1 mil. Big.
추가로, AKsteel은 박막에서 개구의 광 절연 에칭과 박막 롤링 처리를 간섭하는 전위와 결합 및 함유물을 가지고 있는 야금술적을 더러운 물질이어서, 결과적으로 낮은 수율과 높은 스크랩율을 발생시킨다.In addition, AKsteel is a metallurgical dirty material that has potentials and bonds and inclusions that interfere with the optical insulation etching of the openings and thin film rolling processes in thin films, resulting in low yields and high scrap rates.
AKsteel인장된 박막 섀도우 마스크의 다른 중요한 불리한 점은 인가된 인장력이 증가될 때 투자율은 감소하고 보자도는 증가한다는 것이다. 화상성능을 변환되면, AK-steel박막 섀도우 마스크의 이장이 증가된 빔 전류 따라서, 더 큰 화상휘도를 허용하기 위해 증가될 때, 지구의 자계로부터 전자 빔을 차폐시키는 능력은 저하되어 결과적으로 빔의 오류 등록을 증가시킨다.Another important disadvantage of the AKsteel tensile thin film shadow mask is that the permeability decreases and the coercivity increases as the applied tensile force increases. Once the image performance is transformed, when the far field of the AK-steel thin-film shadow mask is increased to allow for increased beam current, thus allowing greater image brightness, the ability to shield the electron beam from the earth's magnetic field is degraded, resulting in beam errors. Increase registration
마지막으로, AKsteel은 녹슬게 되어 저장에 세심한 주의를 필요로 하며, 녹의 억제물의 적용을 필요로 한다. 만약 녹슬게 되면, 그 녹은 마스크 물질의 두께 또는 개구의 크기 및 형태를 변경시킴이 없이 변동의 제품 동작에서 제거 되야만 한다.Finally, AKsteel is rusted and requires careful storage, and requires the application of rust inhibitors. If rusted, the molten mask must be removed from the product behavior of the fluctuations without changing the thickness of the mask material or the size and shape of the openings.
일반적으로, 본 발명은 인장된 박막 섀도우 마스크를 가진 칼라 브라운관에 서 사용하기 위한 개량된 섀도우 마스크 물질을 제공하는 것을 목표로 한다.In general, the present invention aims to provide an improved shadow mask material for use in a color CRT with a tensioned thin film shadow mask.
그래서 본 발명은 인장된 박막 칼라 브라운관에서 사용하기 위한 박막 섀도우 마스크를 제공하며, 상기의 박막 마스크는 30%과 85사이의 중량-퍼센트의 니켈, 0과 5사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 0과 2사이의 중량-퍼센트의 바나듐, 티타늄, 하프늄과 니오브중의 하나 이상을 포함하고 있는 합금으로부터 구성된다.Thus, the present invention provides a thin film shadow mask for use in a tensioned thin film color CRT, wherein the thin film mask is between 30% and 85 weight-percent nickel, between 0 and 5 weight-percent molybdenum, and It consists of an alloy containing one or more of vanadium, titanium, hafnium and niobium in weight-percentages between two.
본 발명의 다른 일반적인 관점은 개량된 기계적 및 자기적 성질을 가지고 있는 인장된 박막 마스크를 함유하고 있는 브라운관을 제조하기 위한 개량된 방법을 제공하는 것이다.Another general aspect of the present invention is to provide an improved method for producing a CRT tube containing a tensile thin film mask having improved mechanical and magnetic properties.
그래서, 본 발명은 내부 표면위에 형과 스크린을 가지고 있고 상기 마스크에 대한지지 구조를 상기 스크린의 반대 측면에 가지고 있는 면판을 보유하고 있는 인장된 마스크 칼라 브라운관을 제조하기 위한 방법을 제공하며, 상기의 방법은 니켈-철 합금으로 구성된 개구된(apertured)박막 섀도우 마스크를 제공하는 단계와, 상기의 형광 스크린과 일치된 상태에서 인장하에 상기의 지지 구조에 상기의 마스크를 고착시키는 단계와, 상기 마스크를 상기 마스크가 양호한 기계적 및 자기적 성질을 가지는 어떤 상태로 상기의 마스크를 부분적으로 어니일링 처리하기 위해 열 사이클 하에 두는 단계를 구비한다.Thus, the present invention provides a method for producing a tensioned mask color CRT having a mold and a screen on an inner surface and a face plate having a support structure for the mask on the opposite side of the screen. The method comprises the steps of providing an apertured thin film shadow mask composed of a nickel-iron alloy, adhering the mask to the support structure under tension in conformity with the fluorescent screen; Placing the mask under thermal cycle to partially anneal the mask to a state in which the mask has good mechanical and magnetic properties.
본 발명의 다른 특성 및 잇점은 첨부한 도면(규격화 되지 않음)과 연관시켜서 본 발명의 양호한 실시예의 다음과 같은 설명을 참고로 하면 가장 잘 이해될 것이다. 또한 몇몇의 도면에서 유사한 숫자는 유사한 소자를 나타낸 것이다.Other features and advantages of the invention will be best understood by reference to the following description of the preferred embodiments of the invention in connection with the accompanying drawings (not standardized). In addition, in some drawings, like numerals refer to like elements.
인장된 박막 섀도우 마스크를 가진 칼라 브라운관의 제조 관계와 본 발명에 따른 물질과 처리의 이해를 용이하게 하기 위해서, 주요 콤포넨트와 이러한 형태의 튜브에 관한 간단한 설명이 이하에 제공될 것이다.In order to facilitate understanding of the manufacturing relationship of colored CRT tubes with tensioned thin film shadow masks and the materials and treatments according to the invention, a brief description of the main components and tubes of this type will be given below.
제1도에는 인장된 박막 섀도우 마스크를 가지고 있는 칼라 브라운관(20)이 도시되어 있다. 기본적으로 면판 어셈블리(22)는 편평한 면판과 그에 인접하여 장착된 인장되어진 편평한 박막 섀도우 마스크를 포함하고 있다. 사각형으로 도시된 면판(24)은 내부 표면(26)상에 형광의 패턴을 가지고 있는 바와같이 도시된 중앙에 위치되어진 형광 스크린과 같이 도시되어 있다. 알루미늄 박막(30)은 형광의 패턴을 덮고 있는 것으로 도시되어 있다. 퍼넬(34)은 인터페이스(35)에서 면판어셈블리(22)에 부착되어 있는 것으로 나타나며, 면판(24)의 퍼넬 시일링표면(36)은 스크린(28)의 주변에 있는 것으로 나타난다. 프레임과 같은 섀도우 마스크지지 구조(48)는 퍼넬 시일링 표면(36)과 스크린(28)사이에서 스크린의 대향면에 위치되고, 면판(24)에 인접하여 위치되는 것으로 도시되어 있다.지지 구조(48)는 스크린(28)으로부터 Q-거리 만큼 떨어져 있고, 인장력으로 금속 박막 섀도우 마스크(50)를 수용하고 장착시키기 위한 표면을 제공한다. 형광의 패턴은 마스크(50)내의 개구의 패턴과 일치한다. 도시된 개구는 설명을 위해 크게 확대된 것이고, 높은 해상도의 칼라 튜브에서, 마스크는 평균 약 5mils인 개구 직경을 가진 750,000개구와 같은 많은 개구을 가지고 있다. 기술에서 공지된 바와같이, 칼라-선택 전극 또는 스크린 상의 할당된 형광 침착에 대해서만 3개이 빔 핸드에 의해서 구성된 각각의 빔리크(beamlet)를 보장하는 시차장벽(parallax barrier)으로서 박막 섀도우 마스크는 작용한다.1 shows a
큐브(20)의 전위-우위 축은 도면부호(56)으로 표시된다. 자기 시일드(58)는 퍼넬(34)내에 둘러싸여진 것으로 도시된다. 튜브 작용을 위한 고 전압은 고전압전도체(64)에 접속된애노드 버튼(62)에 의해서 퍼넬(34)의 내부 평면상에서 전도성의 코팅(60)에 인가되는 것으로 표시되어 있다.The potential-dominant axis of the
튜브(20)의 목부(66)는 스크린(28)상에 높여진 적색광 방출, 녹색광 방출과 청색광 방출 형광 콤포넨트 각각을 발생시키기 위한 3개의 불연속 전자빔(70, 72, 74)을 제공하는 것으로 표기된 라인상의 전자총(68)을 둘러싸고 있는 것으로 나타내어진다. 요크(76)는 주사되는 신호를 수신하고, 스크린(28)을 통과하는 빔(70, 72, 74)을 주사하기 위해 제공된다. 전기 전도체(78)는 시일드(58)내의 개구에 위치되고, 코팅부(60)와 스크린(28) 및 섀도우 마스크(50)사이에 고전압 접속을 제공하는 전도성 코팅부(60)와 접촉된다.The neck 66 of the
인-프로세스(in-proess)로 표시된 두 개의 주요 소자는 아래와 같이 표기되고 설명 되어진다. 그 중 하나는 제2도에 표기된 섀도우 마스크이며, 이러한 섀도우 마스크(86)는 광학 스텐실(stencil)로서 마스크를 사용함으로써 면판의 스크린상에 광 침착된 형광의 패턴과 일치하는개구의 중앙 지역(104)을 보유하고 있다. 중앙필드(104)는 구멍이 없는 섹션(106)에 의해서 둘러싸여 있는 것으로 표시된다. 주변 장치는 마스크인장과 클램핑 처리 동안에 프레임을 팽팽하게 함으로써 맞물려 있으며, 나중의 공정에서 제거된다.The two main elements, marked in-proess, are marked and described below. One of them is the shadow mask shown in FIG. 2, which shadow mask 86 uses the mask as an optical stencil to coincide with the pattern of fluorescence deposited on the screen of the faceplate in the
인-프로세스 면판(108)은 다음의 동작에서 선정된 형광 패턴을 수신하기 위해 중앙에 위치된 스크린 지역(112)을 내부 표면상에 가지고 있는 것을 제3도에 도시되어 있다. 퍼넬 시일링 표면(113)은 스크린(112)주위에 있는 것으로 표시된다. 프레임형의 섀도우 마스크 지지 구조(114)는 스크린(112)의 대향 측면상에 고착되어 있는 것으로 표시된다. 상기의 구조는 스크린으로 부터 Q거리만큼 인장력 하에서 박막 섀도우 마스크를 수신하고 장착시키기 위한 표면(115)을 제공한다.In-process faceplate 108 is shown in FIG. 3 as having a centrally located
본 발명에 따른 처리는 니켈-철 합금으로 구성됨으로써 특징지어진 개구된 니켈-철 합금으로 구성됨으로써 특징지어진 개구된 박막 섀도우 마스크(86)를 제공하는 단계와 형광 스크린과 일치된 상태에서 인장력 하에서 면판(108)의 마스크지지 구조(114)에 마스크(86)를 고착시키는 단계를 포함한다. 이러한 처리는 또한 마스크가 자기 및 기계적 성질을 갖는 상태로 마스크에서 어떤 상태로 마스크를 부분적으로 어니일링 처리하기위해 마스크(86)를 열 사이클 하에 두는 것을 특징으로 한다.The process according to the invention provides a step of providing an open thin film shadow mask 86 characterized by being composed of an nickel-iron alloy characterized by being made of a nickel-iron alloy and a face plate under tension in conformity with the fluorescent screen. Securing the mask 86 to the
본 발명에 따라, 어떤 합금 시약을 소량 보유하고 있는 니켈-철 합금의 클래스는 제어된 상태에서 열처리되고 냉각될때에, 얇은 박막으로 조립될 때, 인장된 박막 섀도우 마스크와 같이 사용하기 위한 공지된 합금에서 발견되지 않은 기계 및 자기적 성질을 갖는 물질을 제공한다.In accordance with the present invention, a class of nickel-iron alloys containing small amounts of certain alloying reagents, when heat treated and cooled in a controlled state, when assembled into thin films, are known alloys for use with tensioned thin film shadow masks. Provides materials with mechanical and magnetic properties not found in
본 발명의 방법에 의해서 성취된 양호한 성질은 다음과 같다 : 즉 합금 박막은 인장 박막 섀도우 마스크로서 이용될시에 박막에 인가된 인장 하중에 견디도록 적어도 약 80ksi, 양호하게는 적어도 약 100ksi, 가장 바람직하게는 적어도 약 150ksi의 항복 강도(0.2퍼센트 오프셋)를 갖는다. 이런 항복 강도는 고투자율 및 저 보자도의 자기 성질로 조합된다. 투과율은 약 6,000양호하게는 약 10,000, 가장 바람직하게는 100,000을 초과한다, 보자도는 약 2.5에르스텟을 초과하지 않으며, 양호하게는 약 0.5에르스텟 이하이다.The good properties achieved by the method of the present invention are as follows: the alloy thin film is at least about 80 ksi, preferably at least about 100 ksi, most preferably to withstand the tensile load applied to the thin film when used as a tensile thin film shadow mask. Has a yield strength of at least about 150 ksi (0.2 percent offset). This yield strength combines magnetic properties of high permeability and low coercivity. The transmittance is about 6,000 preferably greater than about 10,000, most preferably greater than 100,000, and the degree of coercivity does not exceed about 2.5 Hertz, preferably about 0.5 Herst or less.
본 발명에 따른 열처리에 응답하여 인장된 박막 섀도우 마스크로 제조된 합금의 특정 실시예는 상표명 HyMu 80, YeP-C 및 몰리-머말로이 하에 판매 되는 공지된 니켈-철-몰리브덴 합금이다. 이런 합금은 약 80퍼센트 니켈, 4퍼센트 모리브덴, 나머지 철 및 부수적 불순물을 함유하고 있따. 압연되고 완전 경화된 상태에서, 80Ni-4Mo-Fe 박막은 높은 항복 강도, 통상적으로 155 내지 160ksi을 갖지만, 불량한 자기 성질, 예를들어 3,000미만의 투과울을 갖는다.Particular examples of alloys made from thin film shadow masks tensile in response to the heat treatment according to the present invention are known nickel-iron-molybdenum alloys sold under the trade names HyMu 80, YeP-C and Molly-Malloy. These alloys contain about 80 percent nickel, 4 percent molybdenum, the remaining iron and incidental impurities. In the rolled and fully cured state, the 80Ni-4Mo-Fe thin film has high yield strength, typically 155 to 160 ksi, but has poor magnetic properties, for example less than 3,000 transmissions.
테이프 레코더 헤드내에 사용하기 위해 양호한 자기 성질을 제공하기 위하여, 물질은 통상적으로 2 내지 4시간동안 섭씨 1120도에서 어닐링하여, 섭씨 600도까지 용광로 냉각한다. 충분히 어닐링 합금 박막은 우수한 자기성질을 갖지만 나쁜 기계적 성질도 갖는다. 투과율은 300,000정도로 높을 수 있다. 그러나, 항복 강도는 20 내지 40ksi의 범위에서 있어서, 충분히 어닐링되었을 때 상기 합금이 인장된 박막 섀도우 마스크로서 이용하기에 명백히 적합하지 않게 한다.To provide good magnetic properties for use in tape recorder heads, the material is typically annealed at 1120 degrees Celsius for 2 to 4 hours, cooling the furnace to 600 degrees Celsius. A sufficiently annealed alloy thin film has good magnetic properties but also poor mechanical properties. The transmittance can be as high as 300,000. However, the yield strength is in the range of 20 to 40 ksi, making the alloy obviously unsuitable for use as a tensioned thin film shadow mask when sufficiently annealed.
그러나, 80Ni-4Mo-Fe 합금 박막이 본 발명의 공정에 따라 부분적으로 어닐링될 시에, 인장된 박막 섀도우 마스크를 제조하기 위한 재질로서 우수한 성질을 예기치 않게 보여준다. 본 발명에 따른 가열 및 냉각의 상기 싸이클의 결과로서, 합금의 기계적 성질은 자기 성질이 박막 섀도우 마스크로서 이용에 필요한 정도로 개선되는 동안에도 유지된다.However, when the 80Ni-4Mo-Fe alloy thin film is partially annealed according to the process of the present invention, it unexpectedly shows excellent properties as a material for producing a tensioned thin film shadow mask. As a result of this cycle of heating and cooling according to the invention, the mechanical properties of the alloy are retained while the magnetic properties are improved to the extent necessary for use as a thin film shadow mask.
놀랍게도, 본 발명의 따라 처리될시에 80Ni-4Mo-Fe 박막의 자기 성질은 박막이 인장하에 위치될시에 상당히 개선된다. 예를들면, 본 발명에 따라 열처리하고 상태를 조절한후에, 1밀의 두께를 가진 인장되지 않은 80Ni-4Mo-Fe 박막은 60,000의 투과율을 갖는다. 같은 박막이 약 60뉴톤/ 센티미터의 인장하에 위치될시에, 그의 투과율은 100,000로 증가된다. 같은 물질이 통상적으로 완전히 경화된 상태에 있을시에 인장하에 고투자율 변화를 유발시키지 않는다. 상승된 투과율의 결과로서, 본 발명에 따라 처리될시에 1밀 두께의 80Ni-4Mo-Fe박막의 자기장에 의한 빔 오등록 량은 1밀 두께의 AK-강철 박막보다 훨씬 적다.Surprisingly, the magnetic properties of the 80Ni-4Mo-Fe thin film when treated in accordance with the present invention are significantly improved when the thin film is placed under tension. For example, after heat treatment and conditioning according to the present invention, an unstretched 80Ni-4Mo-Fe thin film with a thickness of 1 mil has a transmittance of 60,000. When the same thin film is placed under a tension of about 60 Newtons / cm, its transmittance is increased to 100,000. The same material typically does not cause a high permeability change under tension when in the fully cured state. As a result of the increased transmittance, the amount of beam misregistration caused by the magnetic field of a 1 mil thick 80Ni-4Mo-Fe thin film when treated in accordance with the present invention is much less than a 1 mil thick AK-steel film.
합금 조성에 관하여, 니켈-철 합금은 약 30 및 85 사이의 중량-퍼센트의 니켈, 몰리브덴의 약 0 및 5사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 0 및 2 사이의 중량-퍼센트의 하나 이상의 바나듐, 티타늄, 하프늄 및 니오브, 나머지는 철 및 부수적 불순물, 예를들어 탄소, 크롬, 실리콘, 황, 구리 및 망산으로 이루어진다. 통상적으로, 조합된 부수적 불순물은 1.0퍼센트를 초과하지 않는다. 양호하게도, 합금은 약 75 및 85 사이의 중량-퍼센트의 니켈, 몰리브덴의 약 3 및 5 사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 나머지는 철 및 입사 불순물로 이루어진다. 한 특정 실시예에 있어서, 합금은 약 80중량-퍼센트 니켈 및 약 4중량-퍼센트 몰리브덴, 나머지는 철 및 입사 불순물로 이루어진다.With respect to the alloy composition, the nickel-iron alloy may comprise weight-percent nickel between about 30 and 85, weight-percent molybdenum between about 0 and 5 of molybdenum, and weight-percent between one and more vanadium, titanium between 0 and 2 , Hafnium and niobium, the remainder consisting of iron and ancillary impurities such as carbon, chromium, silicon, sulfur, copper and manganese. Typically, the incidental impurities combined do not exceed 1.0 percent. Preferably, the alloy consists of weight-percent nickel between about 75 and 85, weight-percent molybdenum between about 3 and 5 of molybdenum, and the remainder iron and incident impurities. In one particular embodiment, the alloy consists of about 80 weight percent nickel and about 4 weight percent molybdenum, the remainder being iron and incident impurities.
양호한 물질의 부분 어닐링은 면판으로 안전하게 된 마스크지지 구조상에 마스크를 설치하기 전에 불연속 단계로서 본 발명의 부가적 특징에 따라 성취될 수 있다. 기계적 및 자기 성질을 바람직하게 조합하기 위하여, 박막은 자기 및 기계적 성질의 바람직한 조합에 따른 박막을 제공 하도록 본 발명에 따라 열처리하고 서서히 냉각하는 규정된 과정하에 놓여야만 한다.Partial annealing of good materials can be achieved according to the additional features of the present invention as a discontinuous step prior to installing the mask on the mask support structure secured by the faceplate. In order to advantageously combine mechanical and magnetic properties, the thin film must be subjected to a prescribed procedure of heat treatment and slow cooling in accordance with the present invention to provide a thin film according to a preferred combination of magnetic and mechanical properties.
본 발명에 따른 통상적인 방법에 있어서, 제2도로 도시된 구성의 12개의 완전히-경화된 개구 마스크의 그룹은 오븐내에 삽입하기 위해 적층된다. 본 발명에 따른 공정에 있어서, 양호한 자기 및 기계 성질을 발생 하도록 마스크를 부분적으로 가열하기 위하여 적층된 각 마스크를 열 싸이클로 제공하는 단게, 마스크 합금이 적어도 약 30분, 양호하게는 약 45분 동안에 거의 고체 용액을 형성하는 약 섭씨 400도 이상의 온도 및 그 이하로 마스크를 가열하여, 상기 온도로부터, 마스크가 형성되는 합금이 매분 약 섭씨 5도이하, 양호하게는 매분 약 3도이하의 냉각율로 거의 재결정되는 온도로 마스크를 서서히 냉각시키는 단계와, 마스크가 인장하에 있고, 인광 스크린과 일치할시에 면판에 첨부되거나 그와 일체되는 마스크지지 구조에 대한 마스크를 고정하게 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로한다. 예를들면, 마스크는 약 30분 및 60분 사이의 주기동안에 약 섭씨 400도 및 700도사이의 온도로가열된다 마스크는 그때 상기 온도로부터 마스크의 재질이 매분 약 섭씨 5도이하, 양호하게는 매분 약 섭씨 3도이하, 가장 바람직하게는 매분 약 섭씨 2도 및 3도 사이의 냉각율로 거의 재결정되는 온도로 서서히 냉각된다. 더욱 긴 열처리가 허용 가능하지만, 성질을 개선시키지 않는다. 표시된 온도로 처리되어 매분 섭씨 5도 이상의 율로 냉각하거나 공기 냉각하는 열처리는 바람직하지 않은 기계적 성질을 가진 박막을 유발시킨다. 어느 특정 이론을 적용하고자 하지 않지만, 어닐링 온도 아래의 온도에서의 열처리와 그 후의 서냉은 입자간 침전물로서 Ni3Fe가 규칙 배열되게 한다.In a conventional method according to the invention, a group of twelve fully-cured opening masks of the configuration shown in FIG. 2 are stacked for insertion into an oven. In the process according to the invention, providing each of the stacked masks in a heat cycle to partially heat the masks to produce good magnetic and mechanical properties, provided that the mask alloy is substantially at least about 30 minutes, preferably about 45 minutes. The mask is heated to a temperature of at least about 400 degrees Celsius and below to form a solid solution, so that the alloy from which the mask is formed is almost at a cooling rate of about 5 degrees Celsius per minute or less, preferably about 3 degrees per minute or less. Gradually cooling the mask to a temperature to be recrystallized, and securing the mask to a mask support structure attached to or integral with the faceplate when the mask is under tension and coincides with the phosphor screen. . For example, the mask is heated to a temperature between about 400 degrees Celsius and 700 degrees Celsius for a period between about 30 minutes and 60 minutes. The mask then has a material of less than about 5 degrees Celsius per minute, preferably about every minute It is slowly cooled to a temperature that is almost recrystallized at a cooling rate between 3 degrees Celsius or less, most preferably about 2 degrees Celsius and 3 degrees per minute. Longer heat treatments are acceptable, but do not improve properties. Heat treatments that are treated at the indicated temperatures and cooled or air cooled at rates above 5 degrees Celsius per minute result in thin films with undesirable mechanical properties. While no specific theory is intended to be applied, heat treatment at temperatures below the annealing temperature and subsequent slow cooling cause the Ni 3 Fe to be ordered regularly as intergranular precipitates.
어셈블리 및 박막의 가열 및, 본 발명에 따른 어셈블리 및 박막의 느린율의 냉각은 박막 마스크를 부분적으로 가열 하여, 80ksi이상의 항복 강도, 약 6,000이상의 투과율, 약 2.5 에르스텟 이하의 보자도, 면판(유리)의 열 계수 이상의 팽창 열 계수를 발생시킨다. 전술된 공정에 따라, 마스크는 약 150ksi 이상의 항복 강도, 약 100,000 이상의 투과율 및 약 1.0 이하의 보자도를 갖는다. 박막은 약 65뉴톤/센티미터를 초과하여, 가능하게도 75뉴톤/센티미터 이상의 인장 하중을 견딜 수 있다.The heating of the assembly and the thin film and the slow rate cooling of the assembly and the thin film according to the present invention partially heat the thin film mask to yield a yield strength of at least 80 ksi, a transmittance of at least about 6,000, a degree of penetration of less than about 2.5 ersted, a faceplate (glass) The expansion coefficient above the coefficient of thermal expansion occurs. In accordance with the process described above, the mask has a yield strength of at least about 150 ksi, a transmittance of at least about 100,000, and a coercivity of at most about 1.0. The thin film can withstand tensile loads in excess of about 65 Newtons / centimeter, possibly greater than 75 Newtons / centimeter.
이하에 기술되는 마스크의열처리 및 느린 냉각 처리는 프릿 시일링 음극선관의 처리단계와, 제조 공정의 퍼넬 및 면판의 시일링을 개략적으로 설명한다.The heat treatment and slow cooling treatment of the mask described below outline the treatment steps of the frit sealing cathode ray tube and the sealing of the funnel and face plate of the manufacturing process.
본 발명의 공정의 초기 설정에 따라, 인장된 마스크가 프릿 싸이클 동안에 제공되는 가열 및 냉각 상태는 전술된 합금 성질의 개선이 전술된 가 열 처리 및 느린 냉각 처리를 필요로 하지 않고 성취된다 인장된 박막 마스크의 성질은 마스크 재질이 섭씨 500 내지 600도의 바람직한 온도로 가열될 시에 성취된 만큼 좋지 않다. 그러나, 음극선관에 대하여 요구되는 휘도 및 해상도가 높지 않은 경우에, 프릿 사이클에서 설치된 상태의(in-place) 80Ni-4Mo-Fe 인장 마스크를 약 섭씨 435도로 서서히 가열하고, 다음에는 매분 약 섭씨 5도 이하의 율로, 양호하게 프릿 사이클에서의 냉각율인 매분 약 섭씨 2도 및 3도 사이의 율로 서서히 냉각함으로써, 바람직한 기계 및 자기 성질을 가진 완성된 마스크가 제공된다고 결정되었다.According to the initial setup of the process of the present invention, the heating and cooling conditions in which the tensioned mask is provided during the frit cycle are achieved without the above-described improvement of the alloying properties requiring the above-mentioned heating treatment and slow cooling treatment. The properties of the mask are not as good as achieved when the mask material is heated to the desired temperature of 500 to 600 degrees Celsius. However, if the brightness and resolution required for the cathode ray tube are not high, the 80-Ni-4Mo-Fe tensile mask in-place in the frit cycle is slowly heated to about 435 degrees Celsius, then about 5 degrees Celsius every minute. At rates below degrees, it has been determined that a complete mask with the desired mechanical and magnetic properties is provided by slowly cooling at rates between about 2 degrees Celsius and 3 degrees per minute, which is preferably the cooling rate in the frit cycle.
예를들면, 처리되지 않는 인장 박막 마스크가 30뉴톤/센티미터의 인장하에 위치되어, 프릿 싸이클을 통해 가동될 시에, 약 150ksi 및 160ksi사이의 항복 강도, 약 60,000 및 약 100,000사이의 투과율, 약 0.4 에르스텟 이하의 보자도가 성취된다. 빔 오기록은 박막이 열처리될시에 얻어진 것보다 약간 높지만 소정의 한계치 이하이다.For example, an untreated tensile thin film mask is placed under a tension of 30 Newtons / cm, and when operated through a frit cycle, yield strength between about 150 ksi and 160 ksi, transmittance between about 60,000 and about 100,000, about 0.4 The degree of coercivity below Erstedt is achieved. The beam miswriting is slightly higher than that obtained when the thin film is heat treated, but below the predetermined limit.
본 발명에 따른 부분 어닐링이 관을 시일링하는 공정에서 열 싸이클 동안에 결과로서 달성될 수 있다. 이 공정은 아래에 기술된다.Partial annealing according to the invention can be achieved as a result during the thermal cycle in the process of sealing the tube. This process is described below.
제3도에 도시된 바와같이, 섀도우 마스크지지 구조(114)는 퍼넬 시일링 표면(113)인 주변 시일링 영역과 스크린 영역(112)사이의 면판(108)의 내부면(110)상에 고장된다. 마스크지지 구조 (114)는 인장 박막 새도우 마스크를 수납하고 지지하는 표면(115)을 제공한다. 마스크지지 구조(114)는 예로서 스테인레스강철 금속 합금으로 이루어진다. 지지 구조의 부착은 양호하게도 불투명 프릿에 의하여 달성된다.As shown in FIG. 3, the shadow
니켈-철 합금은 약 30 및 85 사이의 중량-퍼센트의 니켈, 약 0 및 5사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 0 및 2 사이의 중량-퍼센트의 하나 이상의 바나듐, 티타늄, 하프늄 및 니오브, 나머지 철 및 부수적 불순물, 예를들어, 탄소, 크롬, 실리콘, 황, 구리 및 망간으로 이루어진다. 통상적으로, 조합된 부수적 불순물은 1.0퍼센트를 초과하지 않는다. 양호하게도, 본 발명에 따르면, 합금은 약 75 및 85사이의 중량-퍼센트의 니켈, 몰리브덴의 약 3 및 5사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 나머지 철 및 부수적 불순물로 이루어진다. 양호하게도 합금은 약 80중량-퍼센트 니켈 및 약 4중량-퍼센트 몰리브덴과 나머지 철 및 부수적 불순물로 이루어진다.Nickel-iron alloys include: weight-percent nickel between about 30 and 85, weight-percent molybdenum between about 0 and 5, weight-percent by one or more vanadium, titanium, hafnium and niobium, and the remaining iron And incidental impurities such as carbon, chromium, silicon, sulfur, copper and manganese. Typically, the incidental impurities combined do not exceed 1.0 percent. Preferably, according to the present invention, the alloy consists of weight-percent nickel between about 75 and 85, weight-percent molybdenum between about 3 and 5 of molybdenum, the remaining iron and incidental impurities. Preferably the alloy consists of about 80 weight-percent nickel and about 4 weight-percent molybdenum and the remaining iron and incidental impurities.
본 발명에 따른 합금은 약 0.001인치 이하의 두께를 가진 박막내에 형성된다.The alloy according to the invention is formed in a thin film having a thickness of about 0.001 inches or less.
박막의 중앙 영역(112)은 색 선택을 위한 스크린 영역(112)과 크기가 일치되는 박막 마스크(108)를 형성하도록 개구된다. 마스크의 개구는 감광 레지스트가 박막에 적용되는 광-에칭 공정에 의해 달성된다. 레지스트는 개구가 한정되는 영역을 제외하고 광에의 노출로 인해 경화된다. 개구를 한정하는 노출된 금속은 에칭된다.The
박막 마스크는 그때 적어도 약 25뉴톤/센티미터의 인장에 대한 인장 프레임내에서 인장된다. 박막은 1분동안 섭씨 360도로 가열된 두 가압판 사이에서 박막을 에워 싸므로써 신장되고, 인장 프레임내에서 클램프되며, 면판 보다 큰 길이 및 폭을 가진 인장된 박막을 제공하도록 공기 냉각된다. 적색 발광, 녹색 발광 및 청색 발광 인광 침전물의 패턴은 스크린 영역(112)상에 광스크린된다. 광스크린 처리는 면판과 인장 프레임을 일치시킴으로써 인광 스크린 영역의 박막을 일치시키는 단계를 포함한다.The thin film mask is then tensioned in a tension frame for a tension of at least about 25 Newtons / cm. The membrane is stretched by enclosing the membrane between two press plates heated to 360 degrees Celsius for 1 minute, clamped in a tension frame, and air cooled to provide a tensioned membrane with a length and width greater than that of the faceplate. Patterns of red light, green light and blue light phosphorescent deposits are optically screened on
마스크(86)를 구성하는 박막은 스크린 영역(112)상의 인광 침전물의 패턴과 일치한 마스크의 개구를 가진 마스크지지 구조(114)에 고정된다. 마스크 지지구조에 대한 마스크의 고정 수단은 레이저 빔으로 영접함으로써 이루어지며, 초과 마스크 물질은 같은 빔에 의해 제거된다. 면판(108) 및 인장된 박막 섀도우 마스크(86)가 상호 부착물로 마스크 지지 구조에 상호 접속되는 한, 합금 박막이 팽창 열 계수는 약 12×10-6및 14×10-6in/in 섭씨·도 사이의 팽창계수를 가진 유리인면판과 거의 동일하다. 이것은 면판 및 마스크가 음극선관 제조공정시에 제공되는 비교적 고온으로 인하여 필요하다. 면판보다 약간 큰 팽창계수는 허용되지만, 면판보다 작은 팽창계수는 제조공정시에 마스크 고장을 유발시킬 수 있다.The thin film constituting the mask 86 is secured to a
제4도 및 5도는 면판-퍼넬 어셈블리를 형성하도록 퍼넬(188)과 면판(108)을 정합하기 위한 퍼넬 기준 및 프릿 고정구(186)의 용도를 표시한 것이다. 면판(108)은 고정구(186)의 표면(190)상에서 하향으로 설치된다. 퍼넬(188)은 면판(108)상에 위치되고, 앞의 스크린 동작의 결과로서 인광 물질(187)의 패턴이 침착된 스크린 영역(112)주변에 있는 것으로 도시된 퍼넬 시일링 표면(113)과 접촉된다. 제4도를 참조하면, 3개의 포스트(192),(193) 및 (194)는 퍼넬 및 면판을 정렬시킨다. 제5도는 포스트(194), 면판(108) 및 퍼넬(188)사이의 인터페이스의 상세도이다. 면판(108)상의 플랫(117c)는 퍼넬(188)상의 기준 영역C과 정렬한다. 인장되는 섀도우 마스크(86)는 양호하게 섀도우마스크 지지 구조(114)상에 설치된다.4 and 5 illustrate the use of the funnel reference and
포스트(194)는 면판(108)과 참조로 하여 퍼넬(188)을 위치시키는 두 기준점(196 및 198)을 갖는다. 기준점(196, 198)은 양호하게도 프릿 싸이클 동안에 발생된 상승된 오븐 온도의 영향에 대해 견딜 수 있어야만 하기 때문에 탄소의 버턴을 포함한다.The
페이스트형의 불투명 프릿은 퍼넬 시일링 영역(113)인 퍼넬(188)수납용 면판(108)의 주변 시일링 영역에 적용된다. 면판(108)은 그때 면판-퍼넬 어셈블리를 형성하도록 퍼넬(188)과 정합된다. 제5도의 참조번호(200)로 표시된 프릿은 예를 들어 오하이오, 토레도의 오웬즈-일리노이스사에 의해 제조된 번호 CV-130인 프릿이다.Paste-type opaque frit is applied to the peripheral sealing region of the faceplate 108 for storing the funnel 188, which is the
면판-퍼넬 어셈블리는 프릿을 불투명하게 하고 퍼넬을 면판에 영구히 부착하기에 효율적인 온도로 가열되고, 그후에 냉각된다. 면판에 대한 퍼넬의 용착(fusing)공정은 프릿 싸이클로서 지칭되는 상태하에 수행된다. 통상적인 프릿 싸이클에서, 인정된 박막 마스크가 점착되는 면판과 퍼넬은 섭씨 435도로 서서히 가열되고, 다음에는 3 내지 3.5시간의 주기에 결쳐서 실내온도 또는 그 보다 약간 높은 온도로 냉각된다. 박막은 합금이 매분 약 섭시 5도이하, 양호하게는 매분 약 섭씨 3도이하, 가장 바람직하게는 매분 약 섭씨 2도 및 3도 사이의 냉각율로 재결정되는 온도로 냉각된다.The faceplate-funnel assembly is heated to a temperature effective to make the frit opaque and permanently attach the funnel to the faceplate, and then cool. The fusing process of the funnel to the faceplate is carried out under what is referred to as a frit cycle. In a typical frit cycle, the faceplate and funnel to which the recognized thin film mask is adhered is slowly heated to 435 degrees Celsius and then cooled to room temperature or slightly higher, in a period of 3 to 3.5 hours. The thin film is cooled to a temperature at which the alloy is recrystallized at a cooling rate between about 5 degrees Celsius or less per minute, preferably about 3 degrees Celsius or less per minute, and most preferably between about 2 degrees Celsius and 3 degrees per minute.
어셈블리 및 박막의 가열과, 본 발명에 따른 어셈블리 및 박막의 느린 냉각율은 프릿 싸이클시에 박막 마스크를 부분 가열하여, 전술된 기계 및 자기 성질을 발생시킨다.The heating of the assembly and the thin film and the slow cooling rate of the assembly and the thin film according to the present invention partially heat the thin film mask during the frit cycle, resulting in the mechanical and magnetic properties described above.
본 발명에 따른 개념을 지지하는 시험 결과는 아래 실시예로 요약된다.Test results in support of the concept according to the invention are summarized in the following examples.
80Ni-4Mo-Fe 냉간 압연 박막은 두께가 1밀이다. 수납된 상태에서, 박막은 3000투과율, 2.2에르스텟의 보자도와 156ksi의 항복 강도를 갖는다.The 80Ni-4Mo-Fe cold rolled thin film is 1 mil thick. In the housed state, the thin film has a transmittance of 3000, a coercivity of 2.2 Hersted, and a yield strength of 156 ksi.
박막은 60동안에 섭씨 500로 건조한 수소 분위기에서 열처리되어, 매분 섭씨 3도의 냉각율로 섭씨 200도로 냉각된다. 열처리는 192ksi의 항복 강도, 60,000투과율, 0.31 에르스텟의 보자도와, 섭씨 13×10-6in/in도의 팽창계수를 가진 박막을 유발시킨다.The thin film is heat-treated in a hydrogen atmosphere dried at 500 degrees Celsius for 60, and cooled to 200 degrees Celsius at a cooling rate of 3 degrees Celsius every minute. The heat treatment results in a thin film having a yield strength of 192 ksi, a 60,000 transmittance, a coercivity of 0.31 Ersted, and an expansion coefficient of 13 x 10-6 in / in.
[실시예2]Example 2
42Ni-Fe 냉간 압연·박막(1)은 두께가 1밀이다. 수납된 상태에서, 박막은 3000투과율, 4.0에르스텟의 보자도와 110ksi의 항복 강도를 갖는다.The 42Ni-Fe cold rolled thin film 1 has a thickness of 1 mil. In the housed state, the thin film has a transmittance of 3000 transmittance, a magnetic field of 4.0 Hersted and a yield strength of 110 ksi.
박막은 2시간 동안에 섭시 600로 건조한 수소 용광로에서 열처리되어, 매분 섭씨 2도의 냉각율로 섭씨 200도 이하로 냉각된다. 열처리 및 느린 냉각 박막은 80ksi의 항복 강도, 90,000투과율, 1.1에르스텟의 보자도를 갖는다.The thin film is heat treated in a hydrogen furnace, dried at 600 degrees Celsius for 2 hours, and cooled to 200 degrees Celsius or less at a cooling rate of 2 degrees Celsius per minute. The heat treated and slow cooled thin film has a yield strength of 80 ksi, a transmittance of 90,000 and a magnetic field of 1.1 Hersted.
[실시예3]Example 3
49Ni-Fe 박막(1)은 두께가 1밀이다. 수납된 상태에서, 박막은 3200 투과율, 4.2에르스텟의 보자도와 115ksi의 항복 강도를 갖는다.The 49Ni-Fe thin film 1 has a thickness of 1 mil. In the housed state, the thin film has a 3200 transmittance, a Young's coercivity and a yield strength of 115 ksi.
실시예Ⅰ에 따라 열처리와 서서히 냉각한후에, 박막은 85ksi의 항복 강도, 10,000투과율, 0.4에르스텟의 보자도를 갖는다.After heat treatment and slow cooling according to Example I, the thin film had a yield strength of 85 ksi, a transmittance of 10,000 and a magnetic field of 0.4 Hersted.
[실시예 4]Example 4
49Ni-4Mo-Fe 박막(1)은 수납된 상태에서, 두께가 1밀이며, 실시예Ⅰ의 박막과 유사한 물리적 및 자기 성질을 갖는다. 실시예Ⅰ에따라 열처리 및 서서히 냉각한 후에, 박막은 20,000투과율, 0.3에르스텟의 보자도와 160ksi의 항복강도를 갖는다.The 49Ni-4Mo-Fe thin film 1 is 1 mil in thickness in the stored state, and has similar physical and magnetic properties to the thin film of Example I. After heat treatment and gradual cooling according to Example I, the thin film had a 20,000 transmittance, 0.3 Ested coercivity and a yield strength of 160 ksi.
[실시예 5]Example 5
79Ni-2Mo-Fe 박막(1)은 수납된 상태에서, 두께가 1밀이며, 실시예Ⅰ의 박막과 유사한 물리적 및 자기 성질을 갖는다. 실시예Ⅰ에 따라 열처리 및 서서히 냉각한 후에, 박막은 30,000투과율, 0.3에르스텟의 보자도와 160ksi의 항복 강도를 갖는다.The 79Ni-2Mo-Fe thin film 1 is 1 mil in thickness in the stored state, and has similar physical and magnetic properties to the thin film of Example I. After heat treatment and gradual cooling in accordance with Example I, the thin film has a transmittance of 30,000, a coercive force of 0.3 Hersted, and a yield strength of 160 ksi.
[실시예 6]Example 6
79Ni-2V-1Ti 박막(1)은 수납상태에서, 두께가 1밀이며, 실시예Ⅰ의 박막과 유사한 물리적 및 자기성질을 갖는다. 실시예Ⅰ에 따라 열처리 및 서서히 냉각한후에, 박막은 20,000투과율, 0.3에르스텟의 보자도와 170ksi의 항복 강도를 갖는다.The 79Ni-2V-1Ti thin film 1 is 1 mil in thickness in the stored state, and has a physical and magnetic property similar to that of the thin film of Example I. After heat treatment and gradual cooling according to Example I, the thin film has a transmittance of 20,000, a coercive force of 0.3 Hersted, and a yield strength of 170 ksi.
[실시예 7]Example 7
79Ni-4Mo-Fe 박막(1)은 수납 상태에서, 두께가 1밀이며, 통상적인 프릿 싸이클을 통해 열처리 및 서서히 냉각한 후에 실시예Ⅰ의 박막과 유사한 물리적 및 자기 성질을 갖는다. 프릿 싸이클은 약 섭씨 435도의 피크 온도를 가진 용광로로 이루어진다. 용광로의 입구로부터 출구로 통과할 샘플에 대한 전체 시간 지속 기간은 약 3.5시간이다. 박막은 약 60,000투과율, 약 0.4엘스텟의 보자도와 약 155ksi의 항복 강도를 갖는다.The 79Ni-4Mo-Fe thin film 1 is 1 mil in thickness in the stored state, and has similar physical and magnetic properties as the thin film of Example I after heat treatment and slow cooling through a conventional frit cycle. The frit cycle consists of a furnace with a peak temperature of about 435 degrees Celsius. The total time duration for the sample to pass from the inlet to the outlet of the furnace is about 3.5 hours. The thin film has a transmittance of about 60,000 transmittances, a coercivity of about 0.4 Elste and a yield strength of about 155 ksi.
인장된 박막 칼라 음극선관 또는 그러한 관에 대한 면판 어셈블리에 이용되는 본 발명에 따른 박막 섀도우 마스크는 합금으로부터 양호하게 형성되는데, 합금은 니켈의 약 30 및 85 사이의 중량-퍼센트의 니켈, 몰리브덴의 약 0 및 5 사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 0 및 2 사이의 중량-퍼센트의 하나 이상의 바나듐, 티타늄, 하프늄 및 니오브로 이루어지고, 80ksi 이상의 항복 강도, 약 6,000이상의 투과율, 약 2.5 에르스텟 이하의 보자도와, 면판 이상의 팽창 열 계수를 갖는다. 게다가, 마스크는 관이 주변 온도로 제공될시에 적어도 약 25뉴톤/센티미터의 인장력하에 있다. 본 발명에 따른 합금은 약 150ksi 이상의 항복 강도, 약 10,000 이상의 투과율과, 약 1.0 이하의 보자도를 갖는다. 마스크 합금의 내용물에 관하여, 더욱 설명하면, 내용물은 약 75 및 85 사이의 중량-퍼센트의 니켈, 약 3 및 5 사이의 중량-퍼센트의 몰리브덴, 나머지 철 및 부수적 불순물로 이루어지며, 양호하게도, 내용물은 약 80중량-퍼센트 니켈, 약 4중량-퍼센트 몰리브덴, 나머지 철 및 부수적 불수물로 이루어진다.The thin film shadow masks according to the invention used in tensioned thin film color cathode ray tubes or faceplate assemblies for such tubes are well formed from alloys, the alloys having a weight-percentage of between about 30 and 85 nickel, about molybdenum It consists of a weight-percent molybdenum between 0 and 5, one or more vanadium, titanium, hafnium and niobium in a weight-percentage between 0 and 2, yield strength of 80 ksi or more, transmittance of about 6,000 or more, , Has a coefficient of thermal expansion above the face plate. In addition, the mask is under a tensile force of at least about 25 Newtons / centimeter when the tube is provided at ambient temperature. The alloy according to the present invention has a yield strength of at least about 150 ksi, a transmittance of at least about 10,000, and a magnetic field of about 1.0 or less. Regarding the contents of the mask alloy, more specifically, the contents consist of weight-percent nickel between about 75 and 85, weight-percent molybdenum between about 3 and 5, remaining iron and incidental impurities, and preferably Silver consists of about 80 weight-percent nickel, about 4 weight-percent molybdenum, and the remaining iron and incidental incompatibilities.
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