JPH061662B2 - カラ−陰極線管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シャドウマスクを有するカラー陰極線管の製
造方法に関する。さらに詳しくはシャドウマスクのドー
ミングを低減するため、シャドウマスクの電子ビーム照
射面側を酸化ビスマス層で覆ったカラー陰極線管の製造
方法に関する。

［従来の技術］ 通常のシャドウマスク式カラー陰極線管の構成を第１図
に示す。第１図において、(1)は内部を高真空に保つた
めの外囲器、(2)は３本の電子ビームを放出するための
電子銃、(3)と色選択電極を構成するシャドウマスクで
あり、たとえば多数のスリットを有する薄い鉄板からな
る。(4)は外囲器(1)の一部を構成する透光性のガラスパ
ネル、(5)は蛍光面で赤、緑、青に発光する蛍光体のス
トライプがガラスパネル(4)の内面に順次塗布されてお
り、これらストライプ群が各々前記シャドウマスク(3)
のスリット群の各々に電子光学的に正確に対応するよう
な位置関係に設けられている。

つぎに前記カラー陰極線管の動作について説明する。電
子銃(2)から放出された３本の電子ビームは偏向装置(6)
により蛍光面(5)の全面を走査するように偏向されてシ
ャドウマスク(3)に到達する。このシャドウマスク(3)は
３本の電子ビームが各々に対応する色の蛍光体ストライ
プだけを叩くようにさせる色選択機能を有する。そして
前記のごとくこれらの位置関係は本来正確な対応ができ
るように設定されている。

しかしながらこのばあい、電子銃(2)から放出された電
子ビームのうち約80％がシャドウマスク(3)に衝突して
さえぎられ、シャドウマスク(3)に全く無意味な熱エネ
ルギーを与え、シャドウマスク(3)を昇温させる。その
結果、シャドウマスク(3)は熱膨張により変形し、正確
に対応していたシャドウマスク(3)と蛍光体ストライプ
の位置関係がずれて色ずれの大きな要因となる。

これらの問題点を解決する方法として、特開昭55-76553
号公報では、シャドウマスク(3)の電子ビーム照射面に
シャドウマスク(3)を構成する物質よりも電子ビームの
反射率の大きな物質からなる被膜を設けることや、また
特公昭60-14459号公報では、70をこえた原子番号を有す
る重金属の材料を含む溶液を吹付塗布して前記電子ビー
ムの反射膜である塗膜(7)を設けることが提案されてお
り、前記重金属材料として鉛、タングステンおよびビス
マスが選ばれ、またこれらの炭化物、硫化物および酸化
物についてもその有用性が述べられている。

特公昭60-14459号公報に開示された塗膜が設けられたシ
ャドウマスクを用いた陰極線管を製造するばあい、いず
れの重金属材料を用いるばあいも、その微粒子の平均粒
径を１μｍ以下にするのが好適とされており、たとえば
被膜材料として酸化ビスマスをえらんだばあい、通常数
μｍ〜数十μｍ程度の大粒径の粒子を粉砕して用いる。
粉砕方法として通常ボールミルを用いており、ボールミ
ル時に酸化ビスマスと水ガラスおよび適量の水を同時に
加え、５〜10日間のボールミルを行ない、再度適量の水
ガラスおよび水を加えてシャドウマスク上に塗布し乾燥
したのち通常のカラー陰極線管の製造工程を経てえられ
ている。

しかるにこのようにして製造されたカラー陰極線管は電
子放出の寿命特性が低下する。

本発明者らの研究によれば寿命特性の低下は以下に述べ
る原因であることがわかった。

すなわち最終的に完成した陰極線管内においてシャドウ
マスク上の塗膜を構成する酸化ビスマスと水ガラスの一
部が化学変化をおこし、この塗膜がガスの放出源とな
り、該ガスがカソードを被毒し陰極線管の寿命特性を低
下させているのである。たとえば、カリウム系水ガラス
の主成分である水酸化カリウムは空気中の炭酸ガスと反
応し、炭酸カリウムを生成しやすい。

また特開昭57-50745号公報において酸化ビスマス層中の
酸化ビスマスはその平均粒径について１μｍ以下である
のが好適とされている。一般に酸化ビスマスとして使用
される高純度酸化ビスマスはその平均粒径が数μｍから
数十μｍであり、平均粒径を１μｍ以下にするには粉砕
が必要であるので、酸化ビスマスは水ガラスが加えられ
たのち充分なボールミルが施される。しかしながらこの
粉砕工程には数日間が必要とされ、この長時間のボール
ミルによって、酸化ビスマスが炭酸ガスと反応し不安定
な化合物である含水オキシ炭酸ビスマスが一部生成され
る。

塗液はこの後、シャドウマスク上に塗布され乾燥後、30
0〜460℃の温度範囲を有するカラーブラウン管の加熱処
理工程を通される。この塗布、乾燥および加熱処理の前
に前述した含水オキシ炭酸ビスマスは一部分解反応が生
じ生成したガスは塗膜より排出される。このときの分解
反応は、反応式(I)で示される。

含水オキシ炭酸ビスマスの無水化物Bi₂O₂CO₃は分解温度
が400℃といわれており、従来カラー陰極線管の加熱処
理だけでは充分この物質を分解させることはできないま
ま塗膜中、すなわちカラー陰極線管中に残留する。カラ
ー陰極線管の動作に際して電子ビームが塗膜に射突する
と未分解の前記無水オキシ炭酸ビスマスは反応式(II) で示される分解反応をおこし、また含水オキシ炭酸ビス
マスは反応式(I)に示される分解反応が促進されるの
で、炭酸ガス、炭酸および水が陰極線管内に遊離する。

なお、電子ビーム照射は別の反応（6Bi₂O₃+SiO₂→Bi₁₂S
iO₂₀）の反応条件から推測すると500℃以上の昇温に相
当すると考えられることからBi₂O₂CO₃の電子ビーム照射
による分解が納得される。

陰極線管内に放出されたガスは陰極線管内のゲッターの
膜により吸着されるが、ゲッターの吸着性能上限度があ
り、長期間にわたり電子ビーム射突による前記反応式
(I)および(II)に示される反応が継続するとゲッターの
吸着能力が低下し、管内の真空度がわるくなって電子放
出源となるカソードにダメージを与え、陰極線管の特性
を損う。

真空度悪化による電子放出寿命特性を改善する手段とし
てゲッターの量を増やすことが考えられるが、ゲッター
の量の増加に伴なってゲッター材料の電子銃側への飛散
量が多くなり耐電圧特性の劣化をもたらすという不都合
が生じ、この量にも限度がある。

前記ボールミル工程で水ガラスを省き、酸化ビスマスと
水だけでボールミルを施してできる限り酸化ビスマスと
水ガラスの接触時間を減らす方法においては、ボールミ
ル時間が増すにつれて、塗液の粘度が急激に上昇し、約
１日で粘土状に固化してしまうという不都合を生じるこ
とがわかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上述べたように従来の製造方法よりなるカラー陰極線
管は、動作中の電子ビーム射突によるシャドウマスクか
らのガス放出が多く、電子放出の寿命特性が低下すると
いう問題点があり、またボールミル時に水ガラスを省い
たばあいには粘土状になってしまって酸化ビスマスを所
望する粒径に粉砕することができないという問題点があ
る。

本発明は前記のような問題点を解消するためになされた
もので、動作中シャドウマスクの塗膜から放出されるガ
ス量を減少させ、長寿命のカラー陰極線管の製造方法を
提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、酸化ビスマス、水およびアンモニア水を混合
し、前記酸化ビスマスを粉砕することによりえられた混
合物に水ガラスを添加し、えられた塗液をシャドウマス
クの電子ビーム照射面側に塗布することを特徴とするカ
ラー陰極線管の製造方法に関し、粘度の上昇や粘土状に
固まることなくボールミルを行ない、所望する粒径の酸
化ビスマスをうるとともに、これによってえられる酸化
ビスマスをシャドウマスク上に塗布してカラー陰極線管
における電子放出寿命を改善したものである。

［作用および実施例］ 本発明において酸化ビスマスは、ボールミル時に添加し
たアンモニアにより、粘度上昇や固化するこなく非常に
スムーズに粉砕され、粉砕後水ガラスと混合されてシャ
ドウマスク上に塗布される。これは、酸化ビスマスが粉
砕されて微粒化されるに伴い新たにできる粒子表面の帯
電がおこることが考えられるが、アンモニア水を用いる
ことによりこの表面の電荷が緩和されて凝集がおこりに
くくなり、したがって粘度上昇が防止できると考えられ
る。

また、このばあいのアンモニアは通常のカラー陰極線管
製造工程中の何回かの熱処理工程において蒸発してしま
うと考えられ、以下に説明されるカラー陰極線管で通常
の動作条件による寿命試験で充分満足しうる性能を有す
ることが確認できた。

本発明では酸化ビスマス、水およびアンモニア水を混合
し、前記酸化ビスマスを粉砕し、えられた混合物に水ガ
ラスを添加するが、前記酸化ビスマスとしては、陰極線
管のシャドウマスクに一般に使用されている平均粒径が
数μｍから数十μｍの高純度酸化ビスマスが好適に使用
しうる。また水ガラスとしてはナトリウム系水ガラス、
カリウム系水ガラスなどが好適に使用しうる。

前記酸化ビスマス１部（重量部、以下同様）と、水およ
びアンモニア水を混合物中のアンモニアの濃度が酸化ビ
スマスに対して好ましくは0.01〜0.1％（重量％、以下
同様）となるように通常0.6〜0.8部混合し、酸化ビスマ
スの平均粒径が0.5〜2.0μｍとなるようにボールミルを
２〜７日間行なう。これに水ガラス0.2〜0.4部を加えて
均一な組成となるように攪拌する。なお、アンモニアの
濃度が0.01％未満のばあいは、粘度の上昇がおこり好ま
しくない。また、0.1％をこえたばあいは、塗液の臭い
が強くなり作業上好ましくない。

えられた塗膜をシャドウマスクの電子ビーム照射面側に
乾燥後の厚さが２〜６μｍとなるようにスプレーガンな
どを用いた吹付け法などにより塗布したのち乾燥する。
この後、シャドウマスクを外囲器に組込み通常のカラー
陰極線管の製造工程を経てカラー陰極線管が製造され
る。

つぎに本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例１ 酸化ビスマス（Bi₂ O₃）粉末３kgに水２および2.8％
アンモニア水15mlを混合して内容量５の磁性ボールミ
ルポットに適当量のアルミナボールとともに入れ、ボー
ルミルを72時間行ない酸化ビスマスの平均粒径を0.5〜
2.0μｍとしたのち、これに水ガラス600mlを加えて均一
な組成となるように攪拌した。えられた塗液をシャドウ
マスクの電子ビーム照射面側にスプレー塗布し乾燥し
た。この後、シャドウマスクを外囲器に組み込み通常の
カラー陰極線管の製造工程を経てカラー陰極線管を製造
した。

上記のボールミルにおいては、塗液の粘度上昇や酸化ビ
スマスの凝集固化がおこらず、非常にスムーズに酸化ビ
スマスが粉砕された。

えられたカラー陰極線管のカソードの電子放出特性を検
討した結果について述べる。電子ビーム電流0.9mA、電
子ビーム加速電圧25kV、ヒーター電圧6.3Vでカソードの
エミッションライフ特性を測定したばあい、本発明の製
造方法によってえられたシャドウマスクを用いたカラー
陰極線管では、最大エミッション電流のライフ特性が同
形の従来のカラー陰極線管のそれに比べて約15％増の良
好な結果がえられた。

実施例２ 酸化ビスマス（Bi₂O₃）粉末３kgに水２および2.8％ア
ンモニア水100mlを混合して内容量５の磁性ボールミ
ルポットに適当量のアルミナボールとともに入れ、ボー
ルミルを72時間行ない酸化ビスマスの平均粒系を0.5〜
2.0μｍとしたのち、これに水ガラス600mlを加えて均一
な組成となるように攪拌した。えられた塗液をシャドウ
マスクの電子ビーム照射面側にスプレー塗布し乾燥し
た。この後、シャドウマスクを外囲器に組み込み通常の
カラー陰極線管の製造工程を経てカラー陰極線管を製造
した。

上記のボールミルにおいては、塗液の粘度上昇や、酸化
ビスマスの凝集固化がおこらず、また塗液のにおいも強
くなく、非常にスムーズに酸化ビスマスが粉砕された。

えられたカラー陰極線管のカソードの電子放出特性を検
討したところ実施例１と同様の結果がえられた。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ボールミル時におこる塗
液の粘度上昇や凝集固化が防げるとともに、水ガラスと
酸化ビスマスとの接触時間が短いため、シャドウマスク
の塗膜からのガス放出量の非常に少ない長寿命のカラー
陰極線管がえられるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常のシャドウマスク式カラー陰極線管の構成
を示す一部断面概略図である。なお、シャドウマスク
(3)および塗膜(7)は誇張して描かれている。 （図面の符号） (3)：シャドウマスク (7)：塗膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 克弘 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 西浦 久和 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 服部 睦 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (72)発明者 武岡 国生 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (72)発明者 山本 盛男 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (72)発明者 佐藤 巖 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内 (72)発明者 渡辺 徹也 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社京都製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化ビスマス、水およびアンモニア水を混
   合し、前記酸化ビスマスを粉砕することによりえられた
   混合物に水ガラスを添加し、えられた塗液をシャドウマ
   スクの電子ビーム照射面側に塗布することを特徴とする
   カラー陰極線管の製造方法。
2. 【請求項２】前記混合物中のアンモニアの濃度が酸化ビ
   スマスに対して0.01〜0.1重量％である特許請求の範囲
   第(1)項記載のカラー陰極線管の製造方法