JPH0657382A

JPH0657382A - シャドウマスク用素材

Info

Publication number: JPH0657382A
Application number: JP23521392A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tejima; 光一手島; Yoshinori Fujimori; 良経藤森; Shinichi Nakamura; 新一中村; Masayuki Fukuda; 正幸福田; Michihiko Inaba; 道彦稲葉; Emiko Higashinakagaha; 恵美子東中川; Yasuhisa Otake; 康久大竹; Hidekazu Akiyoshi; 英一穐吉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】孔径の形状だけでなく、孔径もほぼ一様で微
細な電子ビーム通過孔の穿設が可能あり、白ムラなどの
認められないシャドウマスクを形成（構成）し得るシャドウマスク用素材の提供を目的とす
る。【構成】少なくとも重量比でNi20〜48％、不可避的な
不純物、および残部がFeから成るいアンバー系と称され
るFe−Ni系合金板であって、少なくとも表面における結
晶面｛111 ｝，｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝のＸ
線回折強度比が、それら各面のうち一番Ｘ線回折強度の
強い面のＸ線回折強度を 100としたときそれぞれ20以上
であり、かつ未再結晶組織を成していることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばカラーテレビ
用受像管に使用されるシャドウマスクの構成に適するシ
ャドウマスク用素材に関する。

【０００３】

【０００２】

【０００４】

【従来の技術】カラーテレビ用受像管のシャドウマスク
は、微小な島状にそれぞれ区画された三色蛍光面に、所
要の電子ビームスポットを精度よく投影する機能が要求
される。つまり、シャドウマスクの電子ビーム通過孔の
相対位置、孔径および孔形状が、表示される画像の画質
に直接的な影響を及ぼすからである。こうした観点に立
って、前記シャドウマスクにおいては、電子ビーム通過
孔につき高い加工精度が要求される一方、散乱電子の発
生防止のため、電子ビーム通過孔の蛍光面に対向する面
側を半球状などに面取り加工するという特殊な加工を施
されているが、これらの加工精度が劣ると、いわゆるド
ーミングによる画質の低下を解消（回避ないし低減）し
得ない。

【０００５】

【０００３】特に、近年高まっている“大型で画質の高
精細化”の要求、“高品位テレビ方式”の開発などの面
で、解像度の向上を図るため、前記シャドウマスクにつ
いては、微細な電子ビーム通過孔の穿設が要求されてい
る。こうした動向に対応して、たとえば36重量％Ni−Fe
を中心としたアンバー合金板の使用が試みられている。
すなわち、前記アンバー合金は熱膨脹係数が小さいた
め、シャドウマスクとしての使用において、電子の衝突
によりシャドウマスクが昇温しても、電子ビーム通過孔
の位置ズレを起し難いので、結果的に色ズレの防止を図
り易いからである。そして、前記シャドウマスクの形成
（構成）においては、いわゆるフォトエッチングによっ
て精細な電子ビーム通過孔を、ほぼ均一に形設（開孔）
するために、アンバー合金板面の結晶を揃える（方向性
を有する）ことが望まれている。

【０００６】

【０００４】ところで、前記アンバー合金系のシャドウ
マスク用素材は、次のようにして製造されている。すな
わち、原料素材の溶解、熱間鍛造、熱間圧延、冷間圧
延、中間焼鈍、調整圧延、再結晶組織化焼鈍などの工程
を経て製造されており、このようにして得られたアンバ
ー合金板は、少なくとも表面の結晶面が揃った（一様
な）状態を呈している。

【０００７】

【０００５】

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大型で
画質が高精細なカラーテレビの開発・実用化に伴い、シ
ャドウマスクについても、さらなる高精度化、電子ビー
ム通過孔の精細ないし微細化などが要求されている。つ
まり、シャドウマスク用素材について、熱膨脹係数が小
さいことの他に、微細でバラツキのない所要の電子ビー
ム通過孔を容易に、かつ高精度に穿設し得ることも望ま
れる。しかし、前記従来のアンバー合金板にフォトエッ
チングで電子ビーム通過孔を穿設し形成したシャドウマ
スクには、エッチング孔の形状不良、およびいわゆる白
ムラが認められ、結果的に十分な画質などの向上を図り
得ないという不都合な問題がある。換言すると、たとえ
ば表面を (100)面に揃えたアンバー合金板を素材とし、
このアンバー合金板にフォトエッチング処理を施し、所
要の微細な電子ビーム通過孔を穿設した場合、それらの
穿設した電子ビーム通過孔の形状は、理想的な相似形を
していても、実際的には大きさに大小があり、またエッ
チング面の荒さに相違があって、前記白ムラなど全面的
な解消が成されていないのが現状である。

【０００９】

【０００６】

【００１０】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、孔径の形状だけでなく、側面も微細かつ平滑で孔径
もほぼ一様で微細な電子ビーム通過孔の穿設が可能あ
り、白ムラなどの認められないシャドウマスクを形成
（構成）し得るシャドウマスク用素材の提供を目的とす
る。

【００１１】

【０００７】

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシャドウマ
スク用素材は、少なくとも重量比でNi20〜48％、不可避
的な不純物、および残部がFeから成るいわゆるアンバー
系と称されるFe−Ni系合金板であって、少なくとも表面
における結晶面｛111 ｝，｛200 ｝，｛220 ｝および
｛311 ｝のＸ線回折強度比が、それら各面のうち一番Ｘ
線回折強度の強い面のＸ線回折強度を 100としたときそ
れぞれ20以上であり、かつ未再結晶組織を成しているこ
とを特徴とする。

【００１３】

【０００８】そして、本発明は、前記アンバー合金板に
おける白ムラの問題が、α−Feの析出，結晶粒界のエッ
チング速度のバラツキ，および板表面における結晶の方
向性などに左右されるとの知見に基づくものである。す
なわち、α−Feはアンバー合金より耐蝕性が劣るため、
α−Feが局在している箇所に穿設される電子ビーム通過
孔の径が大きくなる。そして、このようなα−Feの析出
抑制、さらに未再結晶組織および結晶方向性の制御によ
って、前記電子ビーム通過孔の穿設に伴う白ムラなどの
問題が容易に、かつ確実に解消されることを確認し、本
発明を創出するに至ったものである。

【００１４】

【０００９】本発明に係るシャドウマスク用素材は、組
成的にアンバー系と称されるFe−Ni系合金であり、Fe−
Ni−Co系，Fe−Ni−Co−Cr系など（いずれも不可避的な
不純物を含む）が挙げられる。ここで、Niの組成比が20
重量％未満、逆に48重量％を超えても、熱膨脹係数が 7
×10^-6／℃以下とならず、電子の衝突による昇温で電子
ビーム通過孔の位置ズレが起り、最終的に所要の機能を
果たし得ないからである。さらに、CoやCrを含有する場
合、Coの組成比は0.01〜10重量％、Crの組成比は0.01〜
7重量％の範囲内で、かつCr≦Coの関係にそれぞれ選択
される。その理由は、CoやCrの含有量が前記範囲外の場
合、いずれも熱膨脹係数が大きくなるためである。

【００１５】

【００１０】また、前記アンバー合金系のNi成分の一部
（数％以内）を、たとえばTi,Al,Zr,Nb,Ta,Cr,Cuなどで
置換してもよく、さらに不可避的な不純物として、たと
えば重量比で Cを0.02％以下，Alを0.02％以下，S を0.
0!％以下，P を0.1 ％以下，Moを0.02％以下， N₂を50
ppm以下， O₂を100 ppm 以下，脱酸剤としてのMnを0.
5 ％以下，Siを0.1 ％以下など含んでいてもよい。

【００１６】

【００１１】さらにまた、前記板表面における結晶面
｛111 ｝，｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝のＸ線回
折強度比においては、それら各面のうち一番Ｘ線回折強
度の強い面のＸ線回折強度を 100としたときそれぞれ20
以上であるが、少なくとも二つの結晶面の値は、それぞ
れ70以上であることが望ましい。加えて、本発明に係る
アンバー系合金板においては、未再結晶組織を成してい
ることが必要である。つまり、アニーリング（焼鈍）に
より、再度結晶組織化しておかないことで特徴付けられ
る。ここで、少なくとも表面において、結晶面｛111
｝，｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝を、前記所定
の状態で（範囲に）存在させ、いわゆる結晶の方向性を
持たせない形態とし、かつ未再結晶組織のままとしてお
くのは、電子ビーム通過孔を高精度に穿設し得ないこと
が、それぞれ実験的に確認されたからである。

【００１７】

【００１２】ここでエッチングを行うに当たり、素材面
の結晶が特定の結晶方位に配向していないことを必要と
する理由を述べる。無配向の結晶とは細かい粉末を押し
固めた状態であり、無配向の素材にエッチングを施す
と、エッチング方向は何等特定されず、全くランダムで
ある。そのため、巨視的に見ればエッチングは所望の方
向に均質に進行する。したがって、電子ビーム通過孔を
エッチング面に対し直角に形成することができ、孔の位
置，形状など均一化を図ることが可能となり、このと
き、粉末が細かい程効果があるからである。そして、本
発明に係る素材おいては、無配向素材の結晶粒が小さい
程、高精細な電子ビーム通過孔を開口し得る。なお、
本発明に係るシャドウマスク用素材としてのアンバー系
合金板は、少なくとも板表面における結晶面｛111 ｝，
｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝のＸ線回折強度比
が、それら各面のうち一番Ｘ線回折強度の強い面のＸ線
回折強度を 100としたとき、それぞれ20以上であり、か
つ未再結晶組織を成すとともに、加工性を考慮すると硬
度(Hv) 230以下（もしくはエリクセン値が 7以上）であ
ることがさらに好ましい。

【００１８】

【００１３】本発明に係るシャドウマスク用素材は、所
要の組成比に選択配合した原料（もしくは合金）を常套
の手段に準じた、溶融，鍛造，熱間圧延，冷間圧延など
の製造工程中で、 900℃以上の高温から急冷すること
と、少なくとも最終の熱処理工程で再結晶させないで、
軟化焼鈍を行うことによって製造し得る。

【００１９】

【００１４】

【００２０】

【作用】本発明に係るシャドウマスク用素材は、板の少
なくとも表面（層）がいわゆる無方向性（無指向性）に
近い状態を有するとともに、全体的に未再結晶組織を成
しているため、フォトエッチングにより、たとえば直径
mm程度の電子ビーム通過孔を穿設する場合、形状だけ
でなく、孔径もほぼ一様で微細な電子ビーム通過孔の穿
設が可能となり、結果的に白ムラなどの認められないシ
ャドウマスクを形成し得る。つまり、α−Feの析出抑
制、さらに未再結晶組織および結晶方向性が制御された
ことによって、電子ビーム通過孔をエッチング穿設した
場合も容易に、かつ確実に一様・微細な孔径の、電子ビ
ーム通過孔の穿設が可能となり、解像度の高い、高品位
のカラーテレビの実現に大きく寄与するといえる。

【００２１】

【００１５】

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００２３】

【００１６】実施例１、比較例１〜４重量比で36％Ni、残部が実質的にFeから成るアンバー合
金を目標成分として溶解（溶融）し、複数個の 5トンイ
ンゴット（厚さ 150mm×幅 600mm×長さ10 m）を得た。
このインゴットを1200℃で 4時間加熱後、熱間圧延して
厚さ 3mm×幅600mm×長さ200mの寸法とした。その後、1
100℃で 4時間加熱処理し、冷間圧延を行い厚さ 0.7mm
の薄板にしてから、 900℃で連続中間焼鈍した。その後
さらに、冷間圧延を行い厚さ0.25mmの薄板にし、 620℃
で連続焼鈍してからスキンパスにより平坦化処理して未
再結晶組織のシャドウマスク素材を得た。なお、この製
造工程における冷間圧延工程における加工率は50％以上
である。

【００２４】

【００１７】上記で得たシャドウマスク素材（板）の全
面について、Ｘ線回折を行ったところ、図１に示すごと
く｛111 ｝，｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝の各Ｘ
線回折強度が顕著に出ており、｛200 ｝のＸ線回折強度
を 100としたとき、各Ｘ線回折強度比は｛111 ｝の場合
72，｛220 ｝の場合98, ｛311 ｝の場合42であった。ま
た、前記シャドウマスク素材（板）についての結晶組織
は、図２すなわち顕微鏡写真（写真Ａ）および電子顕微
鏡写真（写真Ｂ）にそれぞれ示すごとくであり、未再結
晶組織を含む微細な結晶で、転移密度も高くなってい
る。

【００２５】

【００１８】前記シャドウマスク素材（板）に、常套の
手段であるフォトエッチング法によって、設計孔径 1.7
× 0.7mmの長孔（大孔側）の電子ビーム通過孔を穿設・
開孔したところ、全面に亘って、孔径の形状および大き
さの揃った（一様な）電子ビーム通過孔が、穿設・開孔
され、かつ白ムラのないシャドウマスクが得られた。な
お、本発明に係るシャドウマスク素材（板）は、このよ
うにしてシャドウマスク化された後、再結晶処理してカ
ラーテレビに組み込まれる。

【００２６】

【００１９】比較のため、前記インゴットを1300℃で 4
時間加熱後、鍛造して厚さ 3mm×幅600mm×長さ l mの
寸法とした。その後、1100℃で 4時間加熱処理し、冷間
圧延を行い厚さ 0.7mmの薄板にしてから、1000℃で10分
間中間焼鈍した。その後さらに、冷間圧延を行い厚さ0.
25mmの薄板にし、 800℃で10分間焼鈍してからスキンパ
スにより平坦化処理して再結晶組織のシャドウマスク素
材を得た（比較例１）。上記で得たシャドウマスク用
素材（板）の全面について、Ｘ線回折を行ったところ、
図２に示すごとく｛111 ｝，｛200 ｝のＸ線回折強度が
が顕著に出、｛220 ｝および｛311 ｝のＸ線回折強度は
小さく、｛111 ｝のＸ線回折強度を 100としたとき、各
Ｘ線回折強度比は｛200 ｝の場合84，｛220 ｝の場合1
2，｛311｝の場合 9であった。また、前記シャドウマス
ク素材（板）についての結晶組織は、図４すなわち顕微
鏡写真（写真ａ）および電子顕微鏡写真（写真ｂ）にそ
れぞれ示すごとくであり、結晶は再結晶化しているた
め、本発明に係るシャドウマスク素材に比べて粗大化し
ており、転移密度は低くなっていた。

【００２７】

【００２０】さらに、前記比較例１において、製造工程
中の冷間圧延の加工率、および最終焼鈍温度を変えた他
は、同様にして２種の比較例（比較例２，比較例３）
を、さらにまた、前記比較例１の製造工程中における冷
間圧延の加工率は50％とした他は、同様にして１種類比
較例（比較例４）を製造した。これら比較例２〜４のＸ
線回折強度、および結晶組織の状態は、いずれも比較例
１の場合と同様であった。これら各比較例のシャドウ
マスク用素材（板）に、常套の手段であるフォトエッチ
ング法によって、設計孔径 1.4× 0.7mmの長孔（大孔
側）の電子ビーム通過孔を穿設・開孔したところ、前記
実施例１の場合に比べてエッチング精度や白ムラの発生
などの点で劣ったシャドウマスクが得られた。

【００２８】

【００２１】表１は、前記実施例１，比較例１〜４の各
シャドウマスク素材（板）について、板面における結晶
面｛111 ｝，｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝のＸ線
回折強度比、微細孔のエッチング性、白ムラ発生状態な
どをまとめて表示したものである。なお、表１におい
て、エッチング特性は電子ビーム通過孔の開孔寸法精度
が 2％以内の場合を優， 5％以内の場合を良とし、白ム
ラは目視での視認程度で評価し、結晶組織は断面の金属
組織写真でそれぞれ判定したものである。そして、表１
には参考例として、前記シャドウマスク用素材（板）の
組成分および組成比を成す金属粉末の試料（標準試料）
についてのＸ線回折強度比を併せて示す。

【００２９】

【００２２】

【００３０】

【表１】実施例２〜４前記実施例１の場合に準じた手段で、Fe−32％Ni− 5Co
合金（実施例２）、Fe−36％Ni− 0.2Co−0.02Cr合金
（実施例３）、Fe−32％Ni− 5Co− 0.2Cr合金（実施例
４）系の各シャドウマスク用素材（板）をそれぞれ製造
した。なお、これらの製造工程における最終焼鈍温度
は、実施例２の場合 640℃、実施例３の場合600℃、実
施例４の場合 620℃にそれぞれ設定した。

【００３１】

【００２３】これら３種の各シャドウマスク用素材
（板）について、実施例１の場合と同様に、板面におけ
る結晶面(111),(200),(220) および(311) のＸ線回折強
度比、微細孔のエッチング性、白ムラ発生状態、結晶組
織などを評価した結果を表２に示す。

【００３２】

【００２４】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【００２５】

【００３５】

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係るシャ
ドウマスク用素材は、少なくとも板面が無方向性に近
く、かつ結晶組織も未再結晶組織ないし状態を成してい
るため、微細孔径な電子ビーム通過孔をフォトエッチン
グにより穿設・開孔する場合、エッチングの方向性が大
幅に低減ないし解消されるので、一様な形状の孔径を成
し、かつ大きさの揃った孔径を容易に穿設・開孔するこ
とが可能となる。すなわち、高品位な画質など要求され
るカラーテレビの構成に適するような、白ムラのないエ
ッチング向きの良好な、信頼性の高いシャドウマスクを
得ることが可能となる。なお、このシャドウマスク用
素材は、エッチング加工を行う用途、たとえばリードフ
レームなどとしても用いることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシャドウマスク用素材のＸ線回折
パターン例を示す特性図。

【図２】本発明に係るシャドウマスク用素材の結晶組織
図で、(A) は顕微鏡写真、(B)は電子顕微鏡写真。

【図３】従来のシャドウマスク用素材のＸ線回折パター
ン例を示す特性図。

【図４】従来のシャドウマスク用素材の結晶組織図で、
(a) は顕微鏡写真、(b) は電子顕微鏡写真。

【符号の説明】

なし

【表−１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田正幸神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者稲葉道彦神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者東中川恵美子神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者大竹康久埼玉県深谷市幡羅町１丁目９番２号株式会社東芝深谷電子工場内 (72)発明者穐吉英一兵庫県姫路市余部区上余部50番地株式会社東芝姫路工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも重量比でNi20〜48％、不可避
的な不純物、および残部がFeから成るFe−Ni系合金板で
あって、少なくとも表面における結晶面｛111 ｝，
｛200 ｝，｛220 ｝および｛311 ｝のＸ線回折強度比
が、それら各面のうち一番Ｘ線回折強度の強い面のＸ線
回折強度を 100としたときそれぞれ20以上であり、かつ
未再結晶組織を成していることを特徴とするシャドウマ
スク用素材。