JPH0727760B2 - カラ−受像管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、成形性が良く熱的特性に優れたシャドウマス
ク、フレーム、インナーシールド、バイメタル等の管内
部品を用いて構成される表示画像品質の高いカラー受像
管に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ カラー受像管は一般に第１図に示す構成を有している。
即ち、ガラス外囲器１の一端を構成するネック部２に
は、例えばインライン配列の電子銃３が設けられ、この
電子銃３に対向する前記ガラス外囲器１の他端部のフェ
ース部４に、赤・青・緑の螢光体を区画配列した螢光面
５を設けている。この螢光面５に近接して多数のビーム
開孔を有するシャドウマスク６が対向配置されている。
このシャドウマスク６はフレーム７に系止具８を介して
取付けられたもので、該フレーム７には地磁気の影響を
遮断するべくインナーシールド９が取付けられている。

しかしてこのように構成さけたカラー受像管にあって
は、前記電子銃３から射出された電子ビーム11は、前記
ネック部２の根元部に設けられた偏向装置10による偏向
制御を受けて偏向され、前記シャドウマスク６の開孔を
通過して螢光面５に射突して螢光を生起してカラー画像
を形成する。

ところで、上記シャドウマスク６、フレーン７、インナ
ーシールド９は、従来よりエッチング性、及び成形性が
良く、また電子ビームの反射軽減に寄与する酸化膜をそ
の表面い形成し易い、リムド鋼やAlキルド鋼等を素材と
して形成されている。然し乍ら、近時各種のニューメデ
ィアに対応するべく、カラー受像管の高品質化、つまり
表示画像の収謂見易さが極細かさが要求され、上述した
リムド鋼やAlキルド鋼にて構成されるシャドウマスク
６、フレーム７、インナーシールド９を用いるには不具
合が生じてきた。

すなわち、カラー受像管の動作時には、上記各部材の温
度が30〜100℃に上昇し、例えばその熱膨脹によるシャ
ドウマスクの成形形状に歪みに起因した、所謂ドーミン
グが生じる。この結果、シャドウマスクと螢光面との間
の相対的位置関係にずれが生じ、ピュリティードリフト
（PD）と称される色ずれが発生する。特に高品位カラー
受像管では、前記シャドウマスクの開孔径及びその開孔
ピッチが非常に小さいので、その相対的ずれ量の割合い
が大きくなり、上述したリムド鋼や Alキルド鋼を素材とする管内部品では実用に耐えなくな
る。特に、映像の歪みや外光の反射を少なくした高曲率
型のカラー受像管にあっては、上記問題が顕著に生じ
た。

そこで従来、この種の管内部品を形成する素材として、
熱膨脹係数の小さいNi−Fe合金、例えばアンバー（36Ni
−Fe）を用いることが、例えば特公昭42−25446号、特
開昭50−58977号、特開昭50−68650号等により提唱され
ている。ところが、この種のNi−Feの合金は熱伝導性が
悪く、畜熱し易いことのみならず、通常のシャドウマス
ク球面から電子銃側への凹み、所謂スプリングパックを
生じ易い。このため従来1000℃以上で真空焼鈍をする必
要があった。ところが、この処理をすると結晶粒が粗大
化し、通常の曲面に成形する時、のびむらが発生しやす
い欠点があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、平坦に近い画面を有し、色ずれ
が少なく、極細やかで明るい高品質な画像を得ることの
できるカラー受像管を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明は、カラー受像管におけるシャドウマスク、イン
ナーシールド、フレーム、バイメタル等の管内部品の少
なくとも１つを、25〜45wt％のNi,0.03〜10wt％のCr,0.
002〜0.01wt％のＮ及び残部実質的にFeからなる合金で
形成し、表面NixCryFe_3-x-yO₄（ただし０＜x,y＜３）の
スピネル型酸化膜からなる黒化膜を設けるか、又は25〜
45wt％のNi,0.03〜10wt％のCr,該Crの40％までを置換し
たMn,0.002〜0.01wt％のＮ及び残部実質点にFeからなる
合金で形成し、表面にNixCryMnzFe_3-x-y-zO₄（ただし０
＜x,y,z＜３）のスピネル型酸化膜からなる黒化膜を設
けることにより、その成形性、熱放散性を改良したもの
である。この結果PD値が低く、明るく、且つ平坦で見易
い画像を得ることのできるカラー受像管を実現したもの
である。

ここで、上記Niの組成量を25〜45wt％としたのは、その
熱膨張係数を90×10^-7／℃以下にする為であり、Niの添
加量が上記範囲を外れると、本発明が目的とする熱膨張
率の低い管内部品用素材が得られなくなる。つまり、PD
値の低いきれない画像が得られなくなる。更にNiの添加
量が45wt％を越えると、その成形性の良否の目安である
0.2％耐力の増加が生じ、その成形性が大幅に劣化す
る。そして、例えばシャドウマスクにあってはスプリン
グバックが発生して、きれいな画像が得られ難くなる。
同時にその耐酸化性の向上によって、通常その表面に施
される黒化処理が著しく困難となる。

またエッチング性に関しても、Ni量が多くなると微細エ
ッチングが困難となり、そのエッチング孔の内壁が所謂
ガサ穴となったり、エッチング液中へのNiの多量の溶け
込みによって、そのエッチング速度の低下を招く等の問
題が生じる。

またGrは、Fe−Ni合金の熱膨張係数を上昇させるが、そ
の反面上記0.2％耐力を減少させ、その成形性の向上に
大きく寄与する。これ故、Crの添加によってそのPD値が
従来のアンバーに比較して悪くなることがない。このこ
とは、特に高曲率のシャドウマスクを得る場合等、その
成形性の向上を図る上で重要な役割を果たす。

即ち一般に、36Ni−Fe合金にCrを添加し、再結晶温度以
上で焼鈍しない場合、その結晶粒が微細であるので室温
での0.2％耐力の増大を招き、例えばシャドウマスクと
しての曲率を保つことが困難となり、上記Crの添加によ
って、その素材の高強度化が図られるだけである。しか
し本発明の如くCrを添加した36Ni−Fe合金に特定の焼鈍
処理を施した場合、その0.2％耐力の減少量は、Crが無
添加の36Ni−Fe合金（アンバー）に比較して著しく多く
なる。つまり素材に含まれるCrは、その焼鈍工程におい
て素材の0.2％耐力を大きく減少させる上で重要な作用
を呈する。

第２図は本発明に係る素材である、Crを6wt％添加した3
6Ni−Fe合金の焼鈍温度に対する0.2％耐力の変化を特性
Ａとして示すもので、特性Ｂは比較の為に示したCr無添
加の36Ni−Fe合金における焼鈍温度に対する0.2％耐力
の変化である。この図に示されるように、その0.2％耐
力は、室温においては本発明に係る管内部品用素材の方
が高いが、500℃以上で焼鈍すると従来のものに比較し
てその0.2％耐力が十分低くなる。例えば1000〜1200℃
で真空焼鈍した場合、本発明に係る管内部品用素材の0.
2％耐力は、12kg/mm²となるが、従来のCr無添加のもの
ものにあっては、その0.2％耐力が22kg/mm²程度と大き
い。従ってこのことからも、前記Crの添加が焼鈍時にお
ける0.2％耐力の低減に大きく寄与していることがわか
る。尚、このCrと同様な作用を呈するものとしてMnがあ
る。従ってCrの一部をMnにて置換することも可能であ
る。この場合Crの40％程度までである。

ところで、Crの添加量が0.03wt％未満であると、Cr無添
加の36Ni−Fe合金と同様に焼鈍温度を1200℃と高くして
も、その0.2％耐力が22kg/mm²以下になることはない。
またその添加量が10wt％を越えた場合、及びMnの置換量
が40％を越えた場合、熱膨脹係数が90×10^-7／℃以上と
なり、色ずれの原因となるので高精細度カラー受像管へ
の採用には不適当である。またCrの添加量が10wt％を越
えた場合、その表面にCr₂O₃の保護膜が形成され易く、
表面黒化速度の低下を招く等、黒化処理に不都合を生じ
る。

尚、従来、管内部品用素材の高強度化を目的として36Ni
−Fe合金にCrを添加する例として特開昭59−59861号等
がある。しかし、低耐力化を図るべく工夫は全くされて
なく、その素材は単に高強度なだけであり、0.2％耐力
の低減は図られていない。更に次に説明するように、そ
の表面に黒化膜も形成しておらず、このような点を考慮
すると、本発明に係る管内部品用素材とは全く異なって
いると言える。

Ｎは、結晶粒の粗大化を防ぎ、部品形成時におけるのび
むらを少なくする重要な元素である。すなわち、合金中
に含まれる不可避成分、Al,Si,V,Ti,Zr,Ca,Nb,Ta,Bある
いは、耐力を下げる成分として加えたCr,Mnとちっ化物
を形成し、焼鈍時における結晶粒の粗大化を防ぐ。下限
は0.002wt％としたのは、これ以下の含有量ではその効
果がうすいためで、上限を0.01wt％としたのは、これ以
上の含有量では、結晶粒が細かくなりすぎ耐力の増加
や、成形時の延びの減少がおきるためである。このＮの
添加により1000℃の焼鈍時においても結晶粒度は、JIS
−0551で示されるところの粒度番号６〜10となってい
る。

本発明においてはさらにCoを含有させることもできる。
Coはエッチング性を向上させる効果と熱膨脹係数を低下
させる効果がある。Cr濃度が増加してくると、結晶粒度
をJISG0551で示されるNo.8〜12に規定しなければエッチ
ングはむずかしいが、Coを添加した場合この粒度規定に
必ずしもあてはまらなくてもエッチング可能である。更
にまた圧延面の結晶方位を必ずしも｛100｝に集合させ
なくてもエッチングが可能である。また熱膨脹係数はCo
の増加により小さくなり5wt％の添加で最小値をとる。
このCoの含有量は10wt％が上限であり、好ましくは0.2
〜10wt％である。この範囲を外れると上記の如き効果が
得られなくなる為である。Ｏの含有も有効である。Ｏは
Ｎと同様不可避金属元素と酸化物をつくり結晶粒の粗大
化を防ぐばかりでなく、黒色酸化皮膜作成時に密着性の
よい酸化膜を与える。上限では0.008wt％であり、これ
より多い含有量では耐力の増加をまねくばかりでなく、
エッチング時に介在物としてできるだけ酸化物がエッチ
ング性を粗害するからである。好ましくは0.001〜0.008
wt％である。

Ｃの含有も有効である。Ｃは、Ｎと同様炭化物をつくり
結晶粒の粗大化を防ぐ。上限は0.038wt％であり、これ
以上では炭化物が大きくなり、エッチング性を粗害する
とともに耐力を増加させ、成形時にスプリングバックを
生じやすいためである。好ましくは0.01〜0.038wt％で
ある。

さて、上述した素材表面に形成される黒化膜は、その熱
放散性を向上させる上で重要な役割を果し、カラー受像
管のPD値を下げる上で大きな働きをする。この熱放散性
を決定するのは、その黒色の度合いと、表面の粗さであ
り、本発明に係る黒化膜は次の点で優れている。

すなわち、表面の黒化皮膜の粗さは合金内部の結晶粒径
に依存する。黒色皮膜断面を第４図に示したが、図から
明らかな様に合金の結晶粒界（14）では酸化皮膜がもり
あがっている。つまり、このもりあがった部分の面積が
広いほど黒化膜表面積が増加するわけである。本発明で
は、N,C,Oを添加することにより合金の結晶粒を細かく
し、最終的には黒化膜の熱放散性を向上させることにな
る。本発明に係る黒化膜であるNixCryFe_3-x-yO₄のスピ
ネル型酸化膜（０＜x,y＜３）は例えば550〜900℃で、
蒸気、空気、炭酸ガス中において酸化することにより得
られる。本発明においては、Ｎ更にはC,Oの添加がによ
り黒化膜が速やかに成長し、黒化膜厚が厚くなり、熱放
散性が向上する。表面にわずかのα−Fe₃O₄層（11）が
できるが大部分はNixCryFe_3-x-yO₄のスピネル型の層（1
2）となる。この膜はCr濃縮層（13）を介してNi−Fe合
金層（15）と密着性良く接合している。

また素材がCrの一部をMnで置換したものである場合に
は、黒化膜は、NixCryNnzFe_3-x-y-zO₄なるスピネル構造
となり、このような場合であっても、同様な作用を呈す
る。尚、この黒化膜の形成に際して、空気酸化や水蒸気
酸化や炭酸ガス酸化法を採用した場合、その表面にα−
Fe₂O₃ができるが、その膜厚が薄いために問題となるこ
とはない。

ちなみに、Ｎを0.006wt％,Oを0.005wt％,Cを0.015wt％
添加した36Ni−Feに上記組成を持つ黒化膜を表面に形成
した前記素材のシャドウマスクと、Ｎを0.001％,Oを0.0
007wt％,Cを0.004wt％添加した36Ni−Fe上に黒化膜を形
成したシャドウマスクを用いて組立てられた、各カラー
受像管についてそのPD値を比較したところ、C,N,Oの少
ないものの３分間PD値が90μｍであったのに対して、C,
N,Oの多いものにあってはそのPD値が75μｍと小さいこ
とが確認された。つまり、この黒化膜の表面積があがり
熱放散効果が高められ、PDを抑える上で大きな効果が奏
せられる。特にこの黒化膜による効果は、曲率が900mm
以上の平坦化されたシャドウマスクを形成する場合に顕
著である。

［発明の効果］ かくして本発明によれば、所定のNi−Fe系合金のCrまた
必要に応じMnを添加して、その0.2耐力を低減し、Ｎを
添加し結晶粒の粗大化を抑えてのびむらを防ぎ、その成
形性を改善すると共に、表面に所定の黒色酸化膜を形成
したシャドウマスク等の管内部品を用いてカラー受像管
を形成しているので、その画像を明るくして極細かい高
品質なものとすることができる。しかも、その成形性が
良いので、画面の四隅においても色ずれの少ない画像を
効果的に得ることができ、長時間の白色画像に対しても
色変化を抑えることが可能となる。特に平坦な画面の形
成が可能なので、直線画像の曲りを抑えることができ、
明るくてコントラストの高い画像を表示する上で効果が
ある。一方、結晶粒が小さいためその強度も高いことか
ら、近接配置されるスピーカからの低周波に起因する振
動を招来することがなく、機械的なショック等にも十分
耐えて所謂ゆらぎのない画像が得られる等の効果が奏せ
られる。

［発明の実施例］ 次に本発明の実施例につき説明する。

［実施例−１］ まず、36NiとFeを主成分とし、Crを3wt％含み、Ｎを0.0
05wt％,Oを0.004wt％,Cを0.012wt％、Ｐ及びＳをそれぞ
れ0.05wt％づつ含む合金のインゴットを準備し、このイ
ンゴットを繰返し焼鈍・冷間加工して厚み0.13mmの板材
を製作した。しかる後、この板材にフォトレジストを塗
布し、これを乾燥した後、その両面にスロット或いはド
ット形状の基準パターンを形成したフィルムを密着させ
て、前記フォトレジストを露光・現像した。この現像に
よって未露光部分のフォトレジストが溶解除去される。
しかる後、残されたフォトレジストをバーニングして硬
化させた後、塩化第二鉄溶液エッチング処理し、その後
その残存レジストを熱アルカリによって除去してシャド
ウマスクの原板となるフラットマスクを作製した。

その後、このフラットマスクを洗浄し、剪断加工した
後、10^-4torr,1000℃で真空焼鈍し、プレス加工して曲
率半径1000mmのフォームドマスクを得た。このフォーム
ドマスクを酸処理、トリクレン洗浄、水洗処理した後、
30％O₂−N₂湿潤雰囲気670℃中で30分間加熱酸化し、Ni
−Cr−Fe−Ｏ系スピネル酸化膜からなる黒化膜を形成し
た。

このようにして製作されたシャドウマスクをスポット溶
接によって、同様な手法によって製作されたフレームに
取付け、これをバイメタルを介してパネルに取付けた。
その後、上記シャドウマスクの孔に合せて赤、青、緑の
螢光体を塗布し、Al蒸着、ダグ塗布後、インナーシール
ドを取付けて電子銃の付いた外囲器部のファンネルと、
このパネルとを接続し、且つその内部を真空排気してカ
ラー受像管を製作した。尚、上記インナーシールドも同
様な素材を用いて製作した。

［実施例２−７］ 36wt％NiとFeを主成分とし、Crを２〜4wt％含み（Mn又
はCoを一部含んでいる場合もある）表１に示されるＮを
含むインゴットを用いて、実施例−１と同様にフラット
マスクを作製した。そしてこのフラットマスクを1100℃
で真空焼鈍して、680℃で30分間黒化し、シャドウマス
クを得これを用いてカラー受像管を完成させた。

表にあわせて、JIS−G0551で示される結晶粒度番号を黒
化膜の熱輻射率（完全黒体を1.0とする）を示した。

このようにして得られた実施例１〜７の各カラー受像管
について、その四隅のPD値について調べた結果、従来の
ものが90μｍ程度であったのに対して約75μｍ程度と小
さい値を示した。またPDが生じてから、元の正常な状態
に戻るまでの時間は従来に比較して約3/4（２分30秒程
度）であった。またのびむらのない成形ができたためそ
の画面全体に亙って、色ずれがなく極細かい高品質な画
像が得られた。

尚、ここではシャドウマスクの形成を例に説明したが、
インナーシールドフレーム、バイメタル等を同様に製作
してカラー受像管を得ることも可能である。その他、本
発明はリードフレームやガラス封着材料等その要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー受像管の概略構成を示す図、第２図は焼
鈍温度に対する0.2％耐力の変化を示す図、第３図はCr
の添加量に対する熱膨張係数と0.2％耐力の変化を示す
図、第４図は黒化膜断面の構成を示す図である。 １…外囲器、３…電子銃、６…シャドウマスク、７…フ
レーム、９…インナーシールド、11…α−Fe₂O₃層、12
…NixCryFe_3-x-yO₄層、13…Cr濃縮層、14…合金粒界、1
5…Fe−Ni合金。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 盛 二美男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜金属工場内 (56)参考文献 特開 昭61−201758（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】25〜45wt％のNi,0.03〜10wt％のCr,0.002
   〜0.01wt％のＮ及び残部実質的にFeからなる合金で形成
   され、表面NixCryFe_3-x-yO₄（ただし０＜x,y＜３）のス
   ピネル型酸化膜からなる黒化膜が設けられた管内部品を
   用いてなることを特徴とするカラー受像管。
2. 【請求項２】25〜45wt％のNi,0.03〜10wt％のCr,該Crの
   40％までを置換したMn,0.002〜0.01wt％のＮ及び残部実
   質的にFeからなる合金で形成され、表面にNixCryMnzFe
   _3-x-y-zO₄（ただし０＜x,y,z＜３）のスピネル型酸化膜
   からなる黒化膜が設けられた管内部品を用いてなること
   を特徴とするカラー受像管。