TW307017B - - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7五、發明説明（1 ) 本發明揭示一種用於彩色顯示管之鎳鐵式蔭蔽罩的製造 方法。 彩色顯示管通常包括：一封包，其具有一玻璃顯示窗， 提供以紅色、綠色及藍色來發亮之辑區的顯示屏幕。在顯 示屏幕前之一短距離處，一提供有很多數孔之蔭蔽罩組裝 在影像管内。當影像管作業時，其中電子鎗系統所產生三 條電子束，經蔭蔽罩之開孔入射到該磷區上。當圖像寫入 時’開孔對磷區之相互位置，使得各電子束碰撞一種顏色 之磷區。然而，大部份電子入射在蔭蔽罩上，該電子之動 能在該签蔽罩處轉換成熱，而落蔽罩溫度升高。溫升增加 所造成蔭蔽罩之熱膨脹，會導致蔭蔽罩局部或全部圓凸 (doming)，使得蔭蔽罩之開孔及關連該開孔之崎區的相互位 置擾亂（見囷3)。如此導致所顯示影像之顏色誤差，該誤 差在膝蔽罩愈不外凸（因爲，現在所生產之彩色影像管中命 來愈多情形是具有更平之顯示視窗），及/或開孔間之距離 愈小（諸如，高析像度彩色影像管），則誤差愈嚴重。 眾所週知此熱效應所造成的問題，可以具有低熱膨脹係 數材料來製成蔭蔽罩而減輕。此一材料，例如，是一種包 含34-38%重量鎳之鐵基合金，其顯示所謂鎳鐵合金效應 (invar effect )。然而，該合金之高實用彈性極限應力（pr00f stress) 及機械加工度困難而阻礙其應用。眾所週知之美國專利第 US4,685,321號（EP-A-179506)，首先使得此一材料之蔭蔽罩板經 熱處理，以便在周溫下減少0.2%實用彈性極限應力，且在 高於周溫下實施成形加工，以便進一步降低0.2%實用彈性 39010.DOC _ 4 - 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 、-e 丄-線 307017 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 極限應力。該方法所使用鎳-鐵材料具有約攝氏每度1至 1.5x10 6的熱膨腺係數。更低之膨服係數可以實際（2_丨2%重 量）數量之姑來替換該一部份之線來踩得。 使用包含大量Co材料的缺點’不僅成本高，而且在姑刻 期間造成蚀刻劑及C 〇之污染。 因而，本發明之目的，在提供一種鎳鐵式蔭蔽罩（沒有增 加Co含量）之製造方法，其產生具有低膨脹係數（大致低於 攝氏每度〇.9xlCT6)及極小晶粒大小之材料的备蔽罩。 本文開頭段所述該型式之製造方法，其特徵在下列步驟 -提供一囷型孔狀板，其材料包含： 碳（C)小於或等於 矽（s i)小於或等於 銅（Cu)小於或等於 鋁（A1)小於或等於 鉻（Cr)小於或等於 鎳（Ni) 鈷（C 〇 )小於或等於 錳（Μη)量小於或等於 其他爲鐵（Fe)及在生產過中，其無可避免進入該材料之 雜質； -使得該孔狀板經一熱處理，來獲得根據ASTM晶粒號碼 大於等於7之平均晶粒大小，而較佳地大於等於7·5，其晶 粒號碼以ASTM標準ASTM Ε112·88，12·4節來定義。 39010.000 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4规格（210X 297公釐） -------f —裝------訂-----f -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0·01%重量 0·1%重量 0.1%重量 0·01%重量 0_1%重量 3 5-37%重量 0·9%重量 0·1%重量 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（3) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 •在該熱處理後成形該孔狀板來形成—隆蔽罩。 上述合成物使得在攝氏⑽至丨⑻度之溫度範固的熱膨脹係 數α 2〇-100(在熱處理後），在攝氏每度〇5及〇知1〇_6間。尤其 ，可獲得在攝氏每度0.5及0.8Χ10·6範圍間之値，爲達到目的 ，至少Μη及Si中之一的含量需選擇在小於等於〇〇5%重量 〇 本發明所根據之認知，在於小量c〇幾乎不影響膨脹之線 性係數，而較大量c 0甚至傾向減少膨脹係數，—些其他 大致存在用於蔭蔽罩之Ni_Fe合金中的元素，即，Cu、Cr 、Μ η、S 1、C及A 1，含量增加則增加其熱膨脹係數（見圖 4A及4B)。在習用鎳-鐵合金蔭蔽罩板中，Aisc含量保持 在低位準，但是，本發明特定揭示所使用合金，其中§丨及 Μη(及C〇含量也低。顯然地，用於蔭蔽罩之習用NiFe合 金中Μ η含量很鬲，且—般大幅地高過〇 1%重量以上。（在 商用s金中約0.3-0.5%重量）。Cu含量較不重要，因爲，其 在所述全部元素中’銅提高線性膨脹係數之程度最小。 孔狀板之晶粒在該板（其厚度在1〇〇至2〇〇微米間）之滾壓 後具有伸長形狀，熱處理使得其分成數部份，該部份隨後 大致不生長。如下文中將説明，用於某些用途之晶粒大小 最好在30微米以下。 適當熱處理，較佳是在一無氧化氣體大氣中（例如，包 含氮氣或氫氣，或氮氣及氫氣之氣體大氣）以加熱該孔狀 板至攝氏75〇及85〇度間之溫度來實施。 本發明也揭示具有熱膨脹係數小於攝氏每度〇 9χ1〇-6及尤 39010.DOC Ο 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公缝） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. vvs -線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 其小於或等於攝氏每度〇·8χ1〇_6之錡造及滚蜃的鎳鐵合金帶 材，其材料包含： C 小於或等於 0-01%重量 Si 小於或等於 0·1%重量 Cu 小於或等於 0-1%重量 Al 小於或等於 0.01%重量 Cr 小於或等於 0.1%重量 Ni 35-37%重量 Co 小於或等於 0.9%重量 Μ n 量小於或等於 0.1%重量 其他之Fe及其製造期間不可避免地進入該材料内之雜質 。關於此雜質，即是，氧（0)、氮（N)、磷（p)及硫（s)。 本發明進一步不僅揭示由上述合金帶材所製成之签蔽罩 板’而且由上述合金帶材所製成之蔭蔽軍框，同時，此— 合金帶材使用在其他顯示管或非顯示管應用中也有優點。 上述ASTM晶粒大小號碼7，對應平均晶粒剖面爲直徑3 2 微米。該極小晶粒大小具有的效應，在於開孔陰蔽罩板可 製成在開孔間具有很小距離，即很小之堤。其使用在高書 質電視（HDTV)顯示管尤其重要。 本發明之該等及其他架構，參照下文中所説明之實施例 ，將變得顯而易見。 附圖中： 圖1表示一陰極射線管之剖面圖示； 圖2表示一顯示視窗之局部透示圖； 39010.DOC " 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210/297公釐） -------f —裝------訂-----f *線 (請先閱讀背面之注意事項再填荇本頁)

經濟部中夹棟攀扃員A消費合作社印裝 圖3示意表示局部圓凸（d〇ming)的效應 圖4A及4B以圖表式表示本發明架構所實袍之試驗… 附圖沒桉比例繪製。附圖中，所 參考號碼。 f應邵份大致標文相同本實例中係彩色顯示管丨之陰極射線管，包括一眞空封包 ，=由一顯示視窗3' -圓錐形部4及—頸…所構成。頸 邵5—中’具有一電子槍6,用於產生三條電子束7 8及9, 茲二條電子束係在同一平面上，稱之爲直列式平面，在本 例中係本附圖之平面。顯示屏幕1G定位在顯示視窗之内側 。孩顯示屏幕iO包括-紅色、綠色及藍色發光之許多磷元 素電子束7、8及9在到達顯示屏幕1〇之途中，以偏向單 元來偏移至整個顯示屏幕10，且通過—配置在顯示視窗 3前之選色電極12,該電極包括一具有開孔之薄板13。選 色電極13配置在一框架上15，其以一懸掛裝置14而懸掛 在顯示視窗内。三條電子束7、8及9以小角度來通過選色 電極之開孔，而結果，各電子束撞擊僅一色之磷元素。所 發生局部圓凸的情形如圖3所示。 圖2是顯示視窗表面之局部透示圖。該表面之點可以函數 z = f(x ’ y)來表示，其中z是一點及表面中心之正切平面間 的距離’而X及y是專用指名用於該表面上之點，座標的字 母。z_般指矢高度。批是在短轴線端之一點的丫座標， 而其點具有一等y-座標^ Xmas是在長軸線端之一點的\座標 ’而其點具有一等X -座標β Z抽線係沿著顯示視窗表面中 心之正切平面的垂直方向延伸，如附囷所示。短軸稱爲y

39010.DOC 8 本紙張尺度適用中國國家標cNS> Α4·(21Q^^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f} -裝_ 、一-δ .Λ -線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7_____ 五、發明説明（6 ) 軸，長軸稱爲X軸。該兩轴線互相垂直延伸且垂直於z抽。 内表面及外表面兩者可以此一方式來説明。在任何情形中 ，内表面大致具有相同形狀。圖2中，轉角之矢高度以 線段21來表示’而在長私Zmax ( Xmax，〇)之端處的矢高度及 在短軸Zmax( 0，Wax)之端處的矢高度，分別以線段2 2及2 3 來表示。短及長軸線端分別以X -方向及y -方向中光域之極 點來產生。 此一表面z (X，y)以下列各項相當程度地説明其特徵： 1 沿著對角線之曲率的平均半徑; 2.轉角處之相對矢高度，RSH ; 3_沿著長抽，即X軸，之曲率的半徑變動Rx ; 4.沿著短軸，即y軸，之曲率的半徑變動Ry。 沿著對角線之外側表面曲率的平均半徑比値，即， 自中心到轉角之曲率的平均半徑，與對角線長度D表示顯 示視窗之平面度型式。實際上，數字1.74 xD是使用做爲一 參考尺寸（1.74xD="R")。沿著對角線之曲率的平均半徑，可 以用對角線(zmax)端處之矢高度來計算： (^diag - ^inax)2 + D2 / 4 = R2diag 更平的構造導致沿著對角線之曲率的平均半徑更大，因 而’成比例地減少在轉角之矢高度，，w。 f發明明確地揭示具有極平面顯示視窗之陰極射線管的蔭 蔽革，即’ -沿著對角線而具有極大曲率半徑之顯示視窗 。用於商用平面0at直角泛qUare))管，其曲率半徑保持在 Rdiag«l.5xl.74XD，同時，超吵per)平面0吣管之顯示視窗 39010.00C * -y - I紙張尺度义用中國頁家標隼(CNS) ~-— -_____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 丄-線 A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（7) ’沿著對角線（Rdiag )具有曲線半徑大於1.5 X 1·74 X D，大多 數商用S F管以R^ag »2 X 1.74 X D來表示，而超高SF管以R^g »2.5 X 1.74 xD來表示。 具有約150微米厚度之帶材，以滾壓由包含0.01%重量碳、 0.08%重量矽、0.047°/。重量鎂（Mg)之合金（Fe-36 Ni )塊來獲得 。開孔圖型以光蝕刻法而蝕刻在本帶材内。該開孔可具有 所期望形狀，例如，諸如長方形孔或圓形孔形狀。在開孔 蝕刻後，其中也蝕刻深槽線之帶材區分成片段，各片段構 成一提供開孔圖型之蔭蔽罩板。如此所獲得蔭蔽罩板之材 料，具有在周溫下每平方厘米600及600牛頓之間的〇.20/0實 用彈性極限應力。本値太高而不能產生所期望形狀之蔭蔽 罩。爲減少該値’蔭蔽罩在含氫氣體大氣中（10%氩氣（H2) ，餘爲氮氣（N2))，以溫度約攝氏750度來退火約1 5分鐘。 如此所獲得材料在攝氏20度及1〇〇度間，其具有1 8微米晶 粒大小，約每米50安培之矯頑磁力及小於等於攝氏每度 0.8xl0·6之膨脹係數。然而’所獲得0.2%之每平方厘米280牛 頓之實用彈性極限應力’仍然太高而不能獲得用於成型該 蔭蔽罩板之可複製方法。爲此目的，必需進一步減少0.2% 實用彈性極限應力。爲獲得本應力減少，蔭蔽罩不在周溫 下成型，而是在攝氏50度及250度之溫度下。在攝氏200度 下，0.2%實用彈性極限應力約每平方厘米120牛頓。 比較結果可以包含少於0,01%重量碳、0.059%重量碎、 0.058%重量錳之Fe-36 Ni材料來獲得。在此，熱處理後之晶 粒大小是2 0微米，矯頑磁場強度約每米4 0安培，而膨脹係 39010.DOC -10- -------《丨裝------訂-----^ -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 307017 A7 --B7 五、發明説明（8 ) 數也是小於等於攝氏每度〇.隨-6。需注意一般情形中均有 一些C〇(小於〇.3%重量）自然存在鎳鐵合金内，因爲，其 很。難自Ni分離c〇。本發明允許審慎添加c〇直到總含量 〇·9%重量。如此有助於獲得低膨脹係數，同時，蝕刻加工 處理沒有受到明顯影帛。用於最佳蚀刻日争，c。含量小於 0.5〇/。重量，特別是小於〇13%重量。而且，矯頑磁場強度小 於每米55安培似乎可行，即，紐罩在每次影像管開始作 ，時所實施去磁過程，和該強度之關係很重要。所獲得蔭 蔽罩，其線性熱脹係數a2(M〇0S〇.8xl〇-6rC小於等於攝氏每 度0.8X106，與習用鎳_鉻合金R型之鎳_鐵材料的蔭蔽罩比較 發現顯示約少2 5 %之局部圓凸、及約少3 〇 %電傳視訊圓 凸（teletextdoming)。因爲，局部圓凸在蔭蔽罩之邊緣處尤其 明顯，所以，常遇到之經驗是使用習用的鎳鐵合金，於蔭 蔽罩設計時，愈往該邊緣處其發光情形愈差（中心往邊緣之 方向具有較小之孔徑）。本發明之使用，可提供減小該邊緣 足開孔大小到一較小程度’其導致往邊緣之發光減少降低 。一成功使用實例，例如，2 9英吋S F影像管。（當使用習 用線鐵材料時減少1 5 %，而根據本發明所使用鎳-鐵材料 時減少1 0 % )。 本發明之優點也可以其他方式來使用。如果開孔大小往 邊緣處減少到一等於使用於習用鎳鐵合金的程度，則可毫 供任何困難地使更平面蔭蔽罩設計。其意即，例如，所設 計用於平面（直角）管之蔭蔽罩可使用於超平面（SF)管，或 所設計用於SF管之蔭蔽軍可使用於超高SF管。 39010.DOC λ λ 本紙張尺纽财料（CNS ) Μ規格（21Qx297公笼） (丨裝 訂-----{ 1線 (請先閱讀背面之：;:£意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（9) 本發明另一優點，可廢棄蔭蔽軍塗層，該塗層抑制因電 子撞擊所產生熱（諸如具有氧化鉍(Bi203)層、氧化鋁（八丨203層 或含硼酸鉛玻璃層）。 本發明揭示具有圓形開孔闽型或細長開孔圖型之蔭蔽罩 ，同時，在後者情形中，各開孔可在整個高度一小部份及 在整個蔭蔽罩之總高度延伸。 總之’因此’本發明揭示一種鎳-鐵式蔭蔽罩之製造方法 ，其中鎳·鐵合金之圖型孔狀板，包含35_37% Ni重量及該 Μ η、C r及S i之群中各成分少於(U %重量，所選M η、c r 及S i之量使得線性熱膨脹係數α 2〇1〇〇小於等於攝氏每度 0_9χ10·6，較佳地攝氏每度〇.8xl〇-6，Co的重量至多爲0.9 %， 經熱處理後獲得ASTM晶粒號碼大於等於7，如此所獲得板 可成型爲所期望蔭蔽軍之形狀。關於上述，囷4A及4B表示 若C、Al、Mn、Si、Cr、Cu及Co成分添加到FeNi36 15合金中 ，其各成分對線性膨脹溫度係數α 2〇_1〇〇的影響。FeNi36 15合 金意即一相當純的Ni-Fe基合金’其包含63.85%重量鐵及 36.15%重量線。Ni+線説明Ni-Fe合金其包含比基合金多〇至 0.4%重量Ni，而Ni·線説明Ni-Fe合金其包含比基合金少〇至 0.4%重量Ni。（如果FeNi^5可製得夠純，則其具有錄絡r型 之鎳鐵合金的最低熱膨脹係數a mo)。實驗資料列示在下 列中： 39010.000 本紙铁尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------f —裝------訂-----f I線 (請先閱讀背面之注意事項再填本1、) A7 ___ B7 五、發明説明（1〇) 表 線性膨脹係數（攝氏20-100度） FeNi36.15+合金元素 合金元 素 濃度重量％ 碳 鉻 鎳- 鎳+ 钴 鋁 矽 銅 0 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.1 1.00 0.75 0.71 0.94 0.81 0.83 0.67 0.1 1.05 0.74 0.83 0.88 0.80 0.2 0.3 1.30 1.15 0.71 0.74 0.62 1.33 1.15 0.91 0.83 0.3 1.02 1.2 1.10 0.4 0.5 0.6 0.7 0.95 0.87 0.8 0.9 1.0 1.62 1.03 0.89 0.71 2.87 2.07 1.73 1.10 1.0 1.71 ............ 2.77 2.08 1.03 其中發現，如果Fe-36-15-Ni做爲基合金，且Ni量變動不超 過0.25%重量，則膨脹係數“ 2(M00可保持低於攝氏每度 0.9xl0·6，如果下列限度沒有超過： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 裝 、\-a 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 C : 〇_〇〇5% 重量 A 1 : 0.01% 重量 Μη : 0.1% 重量 C r : 0.05% 重量 39010.DOC _ 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公廣） A7 B7 五、發明説明（11)

Si : 0.1% 重量 Cu ·· 0.1% 重量 顯然地，如果保證用於蔭蔽罩之基板包含上述很小量之 S i、Μ η及C r，如此將產生一具有更均質性結晶構造之板 ，使得其可蝕刻性明顯地改善。其在用於必需提供具有狹 小間隙之很大數量開孔的彩色顯示器影像管之蔭蔽罩的製 造很重要。 -------{ 丨裝------訂-----^ -線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 39010.DOC * 14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 '申請專利範圍 —種鎳-鐵式蔭蔽罩之製造方法，其特徵在包含下列步 驟： -提供一孔狀板，其材料包含： c重量小於或等於 S i重量小於或等於 Cu重量小於或等於 A 1重量小於或等於 Cr重量小於或等於 Ni重量 Co重量小於或等於 0.01% 0.1% 0.1% 0.01% 0.1% 35-37% 0.9% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 Μη之量爲重量小於或等於0.1% 其他爲Fe及在其製造期間不可避免地進入該材料内的 雜質； -使得該孔狀板經一熱處理，來獲得大於等於7之 ASTM晶粒號碼，該晶粒號碼以ASTM標準之ASTM El 12-88，12.4來定義； -在該熱處理後，成型該孔狀板來形成蔭蔽罩。 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該熱處理是在非 氧化氣體大氣中以攝氏750及850度間之溫度來實施。 3· —種具有線性熱膨脹係數or 2〇-丨〇〇小於攝氏每度〇_9χΐ〇-6之 鑄造及滚壓的鎳-鐵合金帶材，其材料包含·· C重量小於或等於 0.01% Si重量小於或等於 0.1% Cu重量小於或等於 0.1% 、1T JN-線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 39010.00C -15-

   A8 B8 C8 D8 f 六、申請專利範圍 a 1重量小於或等於 0.01% Cr重量小於或等於 0.1% N i 重量 35-37% Co重量小於或等於 0.9% 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 Μη量爲重量小於或等於 0.1〇/〇 其他爲Fe及在其製造期間無可避免地進入該材料内之 雜質。 4·—種根據申請專利範圍第3項之合金帶材所製成之餘蔽 罩板。 5· —種根據申請專利範圍第3項之合金帶材所製成之签蔽 罩框架。 6. 根據申請專利範圍第4項之蔭蔽罩板，其特徵在於其有 開孔之圖型，大小自板之中心到轉角處遞減，總遞減量 小於15%。 7. 根據申請專利範圍第4項之蔭蔽罩板，其中該陰蔽罩板 組裝在一具有顯示視窗之彩色陰極射線管内，該視窗沿 著對角線（Rdiag)具有一大於1.5xl.74xD之平均曲率半彳<3， 其中D是該顯示視窗之對角線的長度。 &根據申請專利範圍第3項之合金帶材，使用在隱蔽罩之 製造，其中該帶材具有根據ASTM晶粒大小號碼大於等 於7的平均晶粒剖面。 39010.DOC - 16 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先陴讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 、11