JPH08264131A - 陰極線管用の色選別電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャーグリル方式の陰極線管用の色選
別電極の製造工程の熱処理での張力を低下させ、安定し
た張力分布の色ずれを起こさない陰極線管用の色選別電
極を提供する。 【構成】 一組の相対向する第１の支持体２ａ、２ｂお
よび第１の支持体とクロスする方向に延びる一組の相対
向する第２の支持体３ａ、３ｂとからなるフレームと、
前記一組の相対向する第１の支持体２ａ、２ｂ上に所定
ピッチで配置され、展張されたグリッド素体４ｂとから
なる陰極線管用の色選別電極であって、前記フレームの
第２の支持体３ａ、３ｂの温度０℃から４７０℃までに
おける平均熱膨張率が、前記グリッド素体４ｂの同条件
における平均熱膨張率の８５％以下になるように前記第
２の支持体３ａ、３ｂおよびグリッド素体４ｂの材料が
選定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー陰極線管用の色選
別電極に関する。さらに詳しくは、長期間の使用に対し
ても色ずれなどの特性劣化を防止し、信頼性が向上した
色選別電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー陰極線管の色選別電極としては、
いわゆるシャドーマスク方式とアパーチャーグリル方式
が知られている。

【０００３】この後者の方式は、一組の相対向する第１
の支持体および第１の支持体とクロスする方向に延びる
一組の相対向する第２の支持体とからなるフレームと、
前記一組の相対向する第１の支持体上に所定ピッチで配
置され、架張されたグリッド素体とから構成されてい
る。そして、色選別電極は、隣接する素体間に形成され
たスリットを電子ビームが通過する際に色選別が行われ
るようにされている。

【０００４】このようなアパーチャーグリル方式の従来
のフレームは、低炭素合金鋼からなる第１の支持体と第
２の支持体、またはステンレス鋼ＳＵＳ４０３とからな
る第１の支持体とクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４１５から
なる第２の支持体とをアーク溶接によって接合すること
により形成されている。第１の支持体には、冷間引抜さ
れ焼鈍された前記材料が用いられ、第２の支持体には、
さらに冷間加工が施された材料が用いられ、それぞれ所
定の形状に形成されている。溶接後にフレームを焼なま
すことにより歪が除かれ、ついでグリッド素体を架張す
る部分を含めて所要の部分に機械加工が施され、バネ接
合のための素地加工が施されてフレームが完成する。

【０００５】グリッド素体は、極低炭素鋼を冷間加工し
て、引張強さが約７０〜８０ｋｇ／ｍｍ²に加工硬化さ
れた薄板素材にエッチング処理が施されて形成される。
このグリッド素体の集合体が、いわゆるアパーチャーグ
リル構体（以下、「アパーチャーグリル」という）であ
る。

【０００６】そして、フレームの第２の支持体に圧縮応
力が加わるように、すなわち一組の第１の支持体が相互
に近づくように加圧されている状態でアパーチャーグリ
ルがシーム溶接される。フレームへの加圧が解除される
と、その復元力によって、アパーチャーグリルの各グリ
ッド素体に張力生じる。この状態のものを以下「展張マ
スク」という。このようにアパーチャーグリル方式では
グリッド素体に張力をもたせることにより、電子ビーム
の衝突によりグリッド素体の温度が上昇してもその膨張
を吸収できる構成になっている。この展張マスクは、さ
らに４５０〜４７０℃程度で約２０分間の黒化処理およ
びほぼ同温度のガラス封止などの熱プロセスを経て陰極
線管に仕上げられる。

【０００７】以上のように、従来の展張マスクの製造プ
ロセスは、大きな応力と高温の両方にさらされる過酷な
条件である。すなわち、アパーチャーグリルのグリッド
素体の端部の初期張力（以下、「初期張力」という）は
約５０ｋｇ／ｍｍ²、フレームも第１の支持体は曲げ応
力が１０ｋｇ／ｍｍ²程度負荷され、４５０〜４７０℃
程度で約２０分間の熱処理条件にさらされる。この熱処
理を施したあとのグリッド素体端部の張力（以下、「最
終張力」という）は、クリープに関連したリラクセーシ
ョン現象により減少する。たとえば、特開昭６２−２４
９３３９号公報２０４頁第２欄１０行〜第３欄９行に記
載されているように、アパーチャーグリルのクリープ抵
抗を高めるために、極低炭素鋼にチッ素添加などの配慮
がなされているが、初期張力が約５０ｋｇ／ｍｍ²に対
し、最終張力はおおよそ半減している。

【０００８】また特開平２−２７６１３７号公報の１頁
左欄８〜１１行にグリッド素体の架張面とは反対面のみ
に弾性支持体（第２の支持体）より熱膨張係数の大きな
金属体を固着することにより熱プロセス時にグリッド素
体にかかる張力を弱くし、リラクセーションを減少させ
る技術が開示されている。

【０００９】一方、シャドウマスク方式では特開昭６１
−４２８３８号公報や特開昭５０−６８６５０号公報に
シャドウマスクなどを熱膨張率の小さい材料で構成する
ことにより色ずれを抑制する技術が開示されているが、
この方式のものはマスクが展張されず、グリッド素体に
張力をもたせて架張するアパーチャーグリル方式とは異
なり、展張する張力と熱膨張率との関係については何ら
開示されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の展張マスクで
は、以上のようにアパーチャーグリルのリラクセーショ
ンによる張力低下が著しく、長期の使用条件下での安定
して望ましい張力分布をうることができず、色ずれなど
の特性劣化が生じ易いという問題がある。

【００１１】また、使用条件によってフレームの第１の
支持体が陰極線管の温度上昇により膨張し、端部のグリ
ッド素体が外側にずれ、色ずれを起こすという問題もあ
る。

【００１２】本発明はこのようなアパーチャーグリルの
熱変形に基づく色ずれなどの表示特性の劣化問題を解決
するためになされたもので、アパーチャーグリルの熱プ
ロセスでのグリッド素体の張力低下を減らし、安定した
張力分布がえられ、高性能の陰極線管用の色選別電極を
提供することを目的とする。

【００１３】本発明の他の目的は、グリッド素体が水平
方向（グリッドの架張方向と直角方向）に移動すること
により生じる色ずれを起こさない高性能の陰極線管用の
色選別電極を提供することである。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、グリッド素体
の熱膨張率を小さくしてグリッド素体の架張方向への熱
膨張を小さくし、グリッド素体の端部の初期張力の設定
値を小さくすることによりリラクセーションを小さく
し、熱プロセス後においても安定した張力がえられる色
選別電極を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る陰極線管用
の色選別電極は、一組の相対向する第１の支持体および
第１の支持体とクロスする方向に延びる一組の相対向す
る第２の支持体とからなるフレームと、前記一組の相対
向する第１の支持体上に所定ピッチで配置され、展張さ
れたグリッド素体とからなる陰極線管用の色選別電極で
あって、前記フレームの第２の支持体の温度０〜４７０
℃における平均熱膨張率が、前記グリッド素体の同条件
における平均熱膨張率の８５％以下になるように前記第
２の支持体およびグリッド素体の材料が選定されてい
る。

【００１６】前記第２の支持体およびグリッド素体は、
第２の支持体の前記平均熱膨張率が前記グリッド素体の
平均熱膨張率の７０％以下になるように前記第２の支持
体およびグリッド素体の材料が選定されていることが、
熱プロセス中のグリッド素体の張力を小さくすることが
でき、リラクセーション値がさらに前記８５％のばあい
の約半分と小さくなり加工の安定性、長期間使用におけ
る安定性が増し好ましい。

【００１７】前記第１の支持体は、温度０〜１００℃に
おける平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料である
ことが水平方向（グリッド素体の架張方向と直角方向）
の膨張が小さくなり、端部のグリッド素体の外側へのず
れが小さくなり、横方向へのずれによる色ずれも防止す
ることができる。また前述のリラクセーションの大幅減
少とともに、縦横両方向への変化を防止でき、非常に高
性能の色選別電極となるため好ましい。

【００１８】本発明の他の陰極線管用の色選別電極は、
一組の相対向する第１の支持体および第１の支持体とク
ロスする方向に延びる一組の相対向する第２の支持体と
からなるフレームと、前記一組の相対向する第１の支持
体上に所定ピッチで配置され、展張されたグリッド素体
とからなる陰極線管用の色選別電極であって、前記フレ
ームの第１の支持体は、温度０〜１００℃における平均
熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料からなっている。

【００１９】本発明のさらに他の陰極線管用の色選別電
極は、一組の相対向する第１の支持体および第１の支持
体とクロスする方向に延びる一組の相対向する第２の支
持体とからなるフレームと、前記一組の相対向する第１
の支持体上に所定ピッチで配置され、展張されたグリッ
ド素体とからなる陰極線管用の色選別電極であって、前
記グリッド素体は、温度０〜１００℃における平均熱膨
張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料からなっている。

【００２０】

【作用】フレームの第２の支持体の温度０〜４７０℃
（製造プロセスでの熱処理温度）における平均熱膨張率
が、グリッド素体の同条件における平均熱膨張率の８５
％以下にすると（たとえばグリッド素体に含チッ素低炭
素鋼を使用し、第２の支持体として１３Ｃｒまたは１８
Ｃｒステンレス鋼を使用するばあい）、熱プロセス中の
展張マスクのアパーチャーグリルの張力が従来の同一熱
膨張のばあいの８５％以下になる。

【００２１】定常クリープについて、次式で定義される
クリープ速度パラメータＰと応力σの対数との直線関係
を式（１）、（２）のよう仮定して、リラクセーション
値を検討する。

【００２２】 ｌｏｇ₁₀σ＝−０．０８５０Ｐ＋３．９０ （１） Ｐ＝１．８Ｔ（２０−ｌｏｇ₁₀ｒ）×１０^-3 （２） ここに、σは応力（ｋｇ／ｍｍ²）、Ｔは温度（°
Ｋ）、ｒはクリープ速度（％／ｈ）である。 上式（１）（２）を、ノートン（Ｎｏｒｔｏｎ）式 ｄε／ｄｔ＝Ｃσⁿ （３） で表わすと、ｄε／ｄｔ＝ｒ／１００であるため、Ｔ＝
４７０＋２７３（°Ｋ）として、Ｃ＝４．９３×１０
^-17、ｎ＝８．８０となる。ここにεはクリープ歪（無
次元量）、ｔは時間（ｈ）である。

【００２３】この関係から、初期応力をσ₀とし、時間
ｔにおける応力σがつぎのように求められる。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここに、Ｅはヤング率（ｋｇ／ｍｍ²）で
ある。

【００２６】アパーチャーグリルのヤング率を２０００
０ｋｇ／ｍｍ²、ｔ＝０．５ｈとし、σ₀が５０ｋｇ／ｍ
ｍ²、５０×０．８５ｋｇ／ｍｍ²、５０×０．７ｋｇ／
ｍｍ²のばあいのσを求めると、それぞれ２９．１ｋｇ
／ｍｍ²、２８．９ｋｇ／ｍｍ²、２８．３ｋｇ／ｍｍ²
となる。すなわち、リラクセーション値（σ₀−σ）
は、それぞれ２０．９ｋｇ／ｍｍ²、１３．６ｋｇ／ｍ
ｍ²、６．７ｋｇ／ｍｍ²となる。

【００２７】実際には、応力が低下するフレームの第２
の支持体の応力とのバランスにより、フレームが外に開
いてアパーチャーグリルにかかる応力が増大するため、
全歪一定の純然たるリラクセーションに、応力一定のク
リープの要素が加わる。また、第１の支持体のアパーチ
ャーグリル溶接部の局部的な降状、アパーチャーグリル
の遷移クリープも加わるが、アパーチャーグリル材は大
きな加工度の冷間加工が施されているので、遷移クリー
プの影響は比較的小さいと考えられる。

【００２８】このように、アパーチャーグリル材の定常
クリープ以外に、いろいろな要因が関与するが、傾向と
して初期張力が１５％低下すれば、熱履歴後の到達張力
はわずか０．７％（（２９．１−２８．９）／２９．
１）しか変わらず、リラクセーションは約２／３に低減
するといえる。

【００２９】リラクセーションに関わる塑性（クリー
プ）歪みが大きいばあいは、グリッド素体の捩れなどの
現象がめだつようになり、アパーチャーグリル間隙のば
らつきにつながるので、初期張力を低下してリラクセー
ションを大幅に減少させる効果は、アパーチャーの均一
性という品質面でも効果が大きい。

【００３０】この第２の支持体の０〜４７０℃における
平均熱膨張率は、グリッド素体の同条件における平均熱
膨張率より小さければ前述の効果が現れるが、８５％で
あればリラクセーションが約２／３に減少して、顕著な
効果になるため、８５％以下にするのが良い。

【００３１】さらに、フレームの第２の支持体の温度０
〜４７０℃におけるの平均熱膨張率が、グリッド素体の
同条件における平均熱膨張率の７０％以下になるように
各材料を選定すれば、熱履歴後の到達張力はわずか２．
７％（（２９．１−２８．３）／２９．１）しか変わら
ず、リラクセーションを約６８％減少させる。すなわ
ち、リラクセーションを約１／３に低減することがで
き、一層好ましい。

【００３２】従来のようにリラクセーションにより初期
応力が半減する状態では、水平方向のアパーチャーグリ
ルの応力分布が複雑に変化し、加工の安定性、長期使用
における安定性に問題があるが、本発明によりリラクセ
ーションが大幅に減少すると、加工の安定性、長期使用
における安定性が増し、信頼性が高まる。

【００３３】フレームの第１の支持体が陰極線管の使用
条件での温度上昇により膨張すると、横方向の側端部の
グリッド素体が数十μｍ以上にわたって外側にずれ、色
ずれを起こすという問題があるが、フレームの第１の支
持体の０〜１００℃における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ
／℃以下である材料（たとえば前記のインバーまたは４
２アロイなど）を用いると、平均熱膨張率は従来の約半
分となり、横方向の側端部のグリッド素体が外側にずれ
る量も従来品の約半分程度になり、色ずれの問題がほと
んどなくなる。

【００３４】０〜１００℃における平均熱膨張率は、従
来品の約１２μｍ／ｍ／℃より小さくなればそれなりに
効果がある。一方、本発明者らは色ずれに影響するグリ
ッド素体のずれの量を目視による観察で調べた結果、５
μｍ以下にすれば視認特性にほとんど影響しないことを
見出した。その結果、たとえば標準的な１７インチ形の
陰極線管では、第１の支持体の長さが３２６ｍｍ程度あ
り、０〜１００℃における平均熱膨張率を６μｍ／ｍ／
℃以下にすれば、側端部のずれは、片側でみれば第１支
持体の長さは３２６ｍｍ×１／２であるため、上昇温度
を５℃と仮定すると、３２６ｍｍ×０．５×６×１０
⁻⁶×５＝４．８９μｍとなり、視認特性に影響を与え
ない範囲に入り、グリッド素体の横方向へのずれによる
色ずれの問題を解消できる。

【００３５】アパーチャーグリルへの電子ビームの局部
的な照射による局部的な温度上昇があってもその素体の
熱膨張を張力による弾性歪に置換して吸収するのが、こ
のアパーチャーグリル方式の特徴であり、吸収できる温
度差をΔＴ（℃）、熱膨張率をα、ヤング率および応力
をそれぞれＥ、σとすると、つぎの関係がある。

【００３６】σ＝α・ΔＴ・Ｅ （５） そのためのアパーチャーグリルの熱膨張を吸収するため
の張力はアパーチャーグリルの熱膨張率αが約半分にな
ると吸収するための張力も約半分になる。すなわち、ア
パーチャーグリル材を従来の含チッ素低炭素鋼から熱膨
張率が小さい材料、たとえば４２アロイに変えると、４
２アロイの熱膨張率は従来の含チッ素低炭素鋼の熱膨張
率の１／２より小さく、Ｅが約１０％低いことを除外し
ても、σは従来の１／２より小さくすることができる。
その結果最終張力を１／２程度に小さくすることがで
き、それに伴い初期張力も１／２程度に小さくすること
ができ、展張作業が容易になるとともに、初期張力の低
下に伴うリラクセーションも小さくなり、一層の安定し
た張力がえられる。アパーチャーグリル材の０〜１００
℃における平均熱膨張率を６μｍ／ｍ／℃以下にすれば
色選別電極として使用時の電子ビームの局部加熱による
膨張を吸収でき、色ずれなどの表示特性劣化の問題を解
決できる。

【００３７】

【実施例】つぎに本発明の陰極線管用の色選別電極およ
びその製法について説明する。

【００３８】図１は、本発明の陰極線管用の色選別電極
の一実施例を示す斜視図である。図において、１は色選
別電極のフレームであり、このフレーム１は、一組の相
対向する第１の支持体２ａ、２ｂと、この第１の支持体
２ａ、２ｂとクロスする方向に延び第１の支持体２ａ、
２ｂとそれぞれ固着された一組の相対向する第２の支持
体３ａ、３ｂとから形成されている。第１の支持体２
ａ、２ｂの一面側にはアパーチャーグリル４が架張され
ている。このアパーチャーグリル４は、オーステナイト
系ステンレス鋼、オーステナイト系耐熱鋼、含チッ素極
低炭素鋼などからなる薄板素材にエッチングにより所定
の間隔で形成されたスリット４ａと、このスリット４ａ
以外の残存する多数のリボン状のグリッド素体４ｂとか
らなり、グリッド素体４ｂが所定ピッチで配置、展張さ
れた状態となっている。

【００３９】本発明の陰極線管用の色選別電極は、フレ
ーム１を構成する第２の支持体３ａ、３ｂ（グリッド素
体４ｂと平行方向の支持体）の温度０〜４７０℃におけ
る平均熱膨張率がグリッド素体４ｂの同じ条件の平均熱
膨張率の８５％以下、さらに好ましくは７０％以下にな
るように両材料が選定されていることに特徴がある。こ
こで４７０℃までの平均熱膨張率とする理由は前述の熱
プロセス（黒化処理、ガラス封止）時の熱膨張を問題に
しているからである。動作時の熱膨張は局部加熱にな
り、平均的に１００℃以下と考えられているため、１０
０℃までの平均熱膨張率を取扱っている。このような関
係を満たす材料としては、グリッド素体としてそれぞれ
ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３
０４、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、Ｓ
ＵＳ３１７、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７などのオース
テナイト系ステンレス鋼（０〜４７０℃の平均熱膨張
率、約１８μｍ／ｍ／℃程度）、それぞれＳＵＨ３１、
ＳＵＨ３５、ＳＵＨ３６、ＳＵＨ３７、ＳＵＨ３８、Ｓ
ＵＨ３０９、ＳＵＨ３１０、ＳＵＨ３３０、ＳＵＨ６６
０、ＳＵＨ６６１などのオーステナイト系耐熱鋼（０〜
４７０℃の平均熱膨張率、約１７μｍ／ｍ／℃程度）、
含チッ素炭素鋼（０〜４７０℃の平均熱膨張率、約１
４．１μｍ／ｍ／℃）などを使用し、第２の支持体３
ａ、３ｂとしてＳ２５Ｃなどの炭素鋼、ＳＣＭ４１５な
どのクロムモリブデン鋼、ＳＭ４３３、ＳＣｒ４２０、
ＳＮＣ２３６、ＳＮＣＭ４１５などの低炭素合金鋼（０
〜４７０℃の平均熱膨張率、約１２μｍ／ｍ／℃程
度）、１３クロムステンレス鋼または１８クロムステン
レス鋼（０〜４７０℃の平均熱膨張率、約１１μｍ／ｍ
／℃）などを用いることにより、第２の支持体の０〜４
７０℃における平均熱膨張率がグリッド素体のそれの８
０〜７０％となり使用することができる。

【００４０】また、グリッド素体として、含チッ素極低
炭素鋼、冷間圧延鋼板ＳＰＣＣなどの極低炭素鋼、ＳＣ
Ｍ４１５、Ｆｅ−２．２５Ｃｒ−１Ｍｏなどのクロムモ
リブデン鋼など（０．０６％Ｃの極低炭素鋼の０〜４７
０℃の平均熱膨張率、約１４．１μｍ／ｍ／℃程度）を
使用し、第２の支持体３ａ、３ｂとして、Ｎｉが３１〜
４７原子％のＦｅ−Ｎｉ合金（たとえばインバー、４２
アロイなど、０〜４７０℃の平均熱膨張率、約７．５μ
ｍ／ｍ／℃程度）などを使用することにより第２の支持
体の０〜４７０℃における平均熱膨張率をグリッド素体
のそれの７０〜５０％程度にすることができる。

【００４１】また、本発明の他の特徴は第１の支持体２
ａ、２ｂ（グリッド素体４ｂと交差する方向の支持体）
として、温度０〜１００℃における平均熱膨張率が６μ
ｍ／ｍ／℃以下の材料を選定することにある。すなわ
ち、このように熱膨張率の小さい材料を第１の支持体２
ａ、２ｂに採用することにより、端部のグリッド素体が
外側にずれるのを防止し、色ずれを防止することができ
る。このように熱膨張率の小さい材料としては、インバ
ー（Ｆｅ−３６Ｎｉ、０〜１００℃の平均熱膨張率、約
１．５μｍ／ｍ／℃）、４２アロイ（Ｆｅ−４２Ｎｉ、
０〜１００℃の平均熱膨張率、約５．０μｍ／ｍ／℃）
などのＦｅ−Ｎｉ合金（Ｎｉが３１〜４７重量％）、ス
ーパーインバー（Ｆｅ−３２Ｎｉ−５Ｃo）、ステンレ
スインバー（Ｆｅ−５４Ｃｏ−９．５Ｃｒ）などを使用
することができる。またインバーは、たとえば８３０℃
で焼入れすると、０〜１００℃における平均熱膨張率が
０．６４μｍ／ｍ／℃と小さくなり、また同条件の焼入
れ後焼きもどしをしても同熱膨張率は１．０２μｍ／ｍ
／℃、８３０℃から室温まで１９時間の焼きなましを行
っても２．０１μｍ／ｍ／℃と小さな熱膨張率がえられ
好ましい。

【００４２】第１の支持体２ａ、２ｂに熱膨張率の小さ
い材料を使用することは、前述の第２の支持体３ａ、３
ｂとグリッド素体４ｂの選定された材料の関係とともに
用いることもできるし、前記材料とは無関係に第１の支
持体２ａ、２ｂの材料のみを前述のように選定しても色
ずれを防止することができる。

【００４３】また、本発明のさらに他の特徴はグリッド
素体４ｂの温度０〜１００℃における平均熱膨張率が６
μｍ／ｍ／℃以下の材料を選定することにある。すなわ
ち、このように熱膨張率の小さい材料をグリッド素体４
ｂとして採用することにより、アパーチャーグリルへの
電子ビームの局部的な照射による局部的な温度上昇があ
っても、その素体の熱膨張を張力による弾性歪に置換し
て吸収することができる。このような熱膨張率を有する
グリッド素体の材料としては、前述の第１の支持体の０
〜１００℃における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下
の材料としてあげたインバー、４２アロイなどのＦｅ−
Ｎｉ合金、スーパーインバー、ステンレスインバーなど
を使用することができる。

【００４４】たとえばグリッド素体４ｂとしてインバー
を使用すれば、初期張力を含チッ素低炭素のばあいの１
／６以下にして展張することができ、第２の支持体の０
〜４７０℃における平均熱膨張率が１２μｍ／ｍ／℃程
度をもつことにより、熱プロセスで含チッ素極低炭素鋼
のばあいの１／２程度まで張力が上昇することはあって
も、フレームへのアパーチャーグリルの溶接作業が容易
になるとともに、リラクセーションも大幅に減少する。

【００４５】なお、インバーの代わりに４２アロイを用
い、既述のように初期張力を含チッ素極低炭素鋼のばあ
いの１／２程度にし、第２の支持体を０〜４７０℃にお
ける平均熱膨張率が１２μｍ／ｍ／℃程度のものを用い
ると、熱プロセスで張力が含チッ素極低炭素鋼のばあい
の張力の程度まで上昇する。４２アロイをアパーチャー
グリル材に用いるばあいは、第２の支持体もインバーま
たは４２アロイとする必要があり、そうすると小さい展
張力が高温でも維持され、後の使用状態で小さい展張力
で温度上昇を相殺することができる。

【００４６】すなわち、第２の支持体をインバーまたは
４２アロイとするばあいであって、アパーチャーグリル
材をインバーとするばあいは、初期展張力は含チッ素極
低炭素鋼のばあいの１／６以下にすることができ、アパ
ーチャーグリル材を４２アロイとするばあいは、１／２
程度とすることができる。さらに、熱プロセスにおいて
も張力が上昇することがないので、リラクセーションを
下げることができて安定した張力がえられる。

【００４７】前述の主な材料の０〜１００℃における平
均熱膨張率および０〜４７０℃における平均熱膨張率を
表１に示す。なお０〜４７０℃における平均熱膨張率は
０〜３００℃と０〜５００℃の平均熱膨張率から外挿し
て求めた値である。

【００４８】

【表１】

【００４９】前述のようにアパーチャーグリル方式はア
パーチャーグリルに張力をかけておいて、アパーチャー
グリルの熱膨張を張力による弾性歪に置換している。そ
のため、フレーム材にはアパーチャーグリルに加えられ
る張力の反作用としての応力が加わり、とくに第２の支
持体には圧縮降伏またはのちの黒化処理やガラス封止な
どの熱プロセスでクリープ変形しないように、約５０ｋ
ｇ／ｍｍ²以上の降伏強度（０．２％耐力）を確保する
ことが望ましい。また第１の支持体は第２の支持体ほど
強い圧縮力は加わらないが、グリッド素体による張力が
加わり、５０ｋｇ／ｍｍ²以上の引張強度を確保するこ
とが望ましい。そのため冷間加工、焼入れ、焼きもどし
などの加工硬化処理がなされる。つぎにその加工硬化処
理の方法を主として陰極線管用の色選別電極の製法につ
いて説明する。

【００５０】陰極線管用の色選別電極の製法は、相対向
する一組の第１の支持体２ａ、２ｂと、第１の支持体２
ａ、２ｂと交差する方向に延びる第２の支持体３ａ、３
ｂとをアーク溶接によってフレーム１を形成し、溶接後
フレーム１を焼なますことにより歪が除去される。つぎ
にグリッド素体を架張する部分に機械加工を施し、エッ
チングなどによりグリッド素体４ｂ間にスリット４ａが
形成されたアパーチャーグリルを架張する。このアパー
チャーグリルの架張は第２の支持体３ａ、３ｂに圧縮応
力が通常数ｋｇ／ｍｍ²程度加わるように加圧された状
態で溶接され、加圧が解除されるとその復元力によって
各グリッド素体に張力が生じる。この状態の展張マスク
にさらに黒化処理やガラス封止のため、４５０〜４７０
℃程度の熱処理が施されて色選別電極が完成する。

【００５１】この製造工程において、第１の支持体は最
終工程を再結晶焼きなましとし、降状強度３０ｋｇ／ｍ
ｍ²弱に仕上げられている。第２の支持体は、前述のよ
うに、冷間加工により、降状強度５０ｋｇ／ｍｍ²以上
に仕上げられている。

【００５２】インバーや４２アロイを第１または第２の
支持体に用いるばあいは、冷間加工（降伏強度約５０ｋ
ｇ／ｍｍ²以上を確保するための冷間加工度は約３０
％）によらなければならない。

【００５３】クロムモリブデン鋼ＳＧＭ４１５やマルテ
ンサイトステンレス鋼ＳＵＳ４０３などは、焼入れ焼も
どしによっても強化することができる。

【００５４】ＳＵＳ４０３を焼入れ焼もどしするばあ
い、その条件はつぎのようにする。焼入れ温度として、
この材料のみのばあいは、９５０〜９８０℃が望ましい
が、他の支持体として低炭素クロムモリブデン鋼などを
用いるばあいは、その望ましい８５０〜９００℃との兼
ね合いから、わずかな遊離フェライトの存在を許容し
て、焼入れ条件は９００〜９３０℃で約３０分間加熱
し、油冷する。

【００５５】焼きもどし温度としては、あとの熱プロセ
ス温度、すなわちガラス封止のための約４７０℃以下で
は、その熱プロセスで焼きもどし反応により寸法変化も
おこり、アバーチャーグリルの形状や寸法の安定性が損
なわれて好ましくないため、４７０℃以上の温度で焼も
どしをする。

【００５６】この材料では焼もどし温度が５００℃前後
で、微粒炭化物析出による２次硬化のため、衝撃抵抗の
低下（および耐食性の低下）が起こるので、６００℃以
上が好ましい。また、高温になりすぎると降伏強度、耐
クリープ性が低下するので７００℃以下が好ましい。

【００５７】すなわち、焼もどし温度として６００〜７
００℃、保持時間として約１時間、冷却は一般に急冷が
好ましいが、寸法の安定性からこのばあいは徐冷（４０
０℃以下まで炉冷）が望ましい。これによって降伏強度
は５０〜７０ｋｇ／ｍｍ²が確保される。

【００５８】冷間加工によるばあいは、ほぼ前記の降伏
強度が確保される加工度が望ましい。なお、冷間加工に
よる過大な内部応力を除去しておくことが望ましいが、
再結晶温度（約５５０）以上では加工硬化の効果が消失
する。また、４７０℃以下では、あとのプロセスで内部
組織や応力分布、外部的な形状、寸法が変化する。した
がって応力除去焼なまし温度としては５００〜５３０℃
が望ましく、作業条件としては限定される。保持時間は
１時間程度でよい。第１の支持体との溶接後、グリッド
素体との溶接前に行うと溶接による残留応力の除去に有
効である。

【００５９】このような加工硬化処理を行うことによ
り、色選別電極の各素材の降伏強度は５０〜７０ｋｇ／
ｍｍ²が確保され、寸法が安定した色選別電極がえら
れ、色ずれなどの表示特性を劣化させない陰極線管がえ
られる。

【００６０】つぎに、具体的な実施例によりさらに詳細
に説明する。

【００６１】［実施例１］陰極線管の種類を２１インチ
形とし、図１に示す概略構造の色選別電極のアパーチャ
ーグリル４を含チッ素極低炭素鋼（室温から４７０℃ま
での平均熱膨張率１４．１μｍ／ｍ／℃）の薄板からエ
ッチングにより形成し、フレーム１の第２の支持体３
ａ、３ｂとしてＳＵＳ４０３（１３Ｃｒステンレス鋼、
前記温度範囲の平均熱膨張率が１１．１μｍ／ｍ／℃）
を用い、第１の支持体２ａ、２ｂも同様にＳＵＳ４０３
を用いた。

【００６２】アパーチャーグリル４は大きな加工度によ
る冷間加工をし、降状点、引張強さをほぼ８０ｋｇ／ｍ
ｍ²以上にした。第１の支持体２ａ、２ｂは冷間引抜
し、最終工程を再結晶焼なましとし、降状強度を３０ｋ
ｇ／ｍｍ²弱に仕上げた。また第２の支持体３ａ、３ｂ
の加工硬化処理による可否をみるため、つぎの（ａ）〜
（ｆ）の加工条件による処理をし、第１の支持体２ａ、
２ｂにアパーチャーグリル４を初期張力５０ｋｇ／ｍｍ
²、４５ｋｇ／ｍｍ²、４０ｋｇ／ｍｍ²、３５ｋｇ／ｍ
ｍ²と変えて、溶接し、従来と同様に熱処理をして色選
別電極を作製した。

【００６３】なお、比較例として、従来の第２の支持体
（室温から４７０℃までの平均熱膨張率１２．２μｍ／
ｍ／℃であるクロムモリブデン鋼ＳＣＭ４１５の冷間加
工材、ロックウェルＢスケール約９７）を用いたフレー
ムで、グリッド素体端部の初期張力を５０ｋｇ／ｍｍ²
で作製した。その最終張力を測定すると約２５ｋｇ／ｍ
ｍ²に減少した。 （ａ）焼入れ：９５０℃で３０分間加熱し油冷、 焼もどし：６００℃で１時間加熱し炉冷（４００℃以下
は空冷） （ｂ）焼入れ：９５０℃で３０分間加熱し油冷、 焼もどし：約６５０℃で約１時間加熱し炉冷（４００℃
以下は空冷） （ｃ）焼入れ：９５０℃で３０分間加熱し油冷、 焼もどし：７００℃で１時間加熱し炉冷（４００℃以下
は空冷） （ｄ）冷間加工（ロックウェルＢスケール約９７）のま
ま （ｅ）冷間加工（ロックウェルＢスケール約９７）後、 完全焼なまし：８５０℃で１時間加熱し炉冷 （ｆ）冷間加工（ロックウェルＢスケール約９７）後、 応力除去なまし：５１０℃で１時間加熱し炉冷 （ｅ）以外は、最終張力２５ｋｇ／ｍｍ²を確保する初
期張力は３５ｋｇ／ｍｍ²以上であれば良好であった。
すなわち、第２の支持体の０〜４７０℃における平均熱
膨張率がアパーチャーグリルのグリッド素体の同条件に
おける平均熱膨張率の約７９％であるため、初期張力を
３５ｋｇ／ｍｍ²としても、最終張力２５ｋｇ／ｍｍ²を
確保することができた。

【００６４】この結果、加工処理としては（ｅ）の完全
焼なましの処理をしたものは第２の支持体がアパーチャ
ーグリルの展張により降伏したが、他の加工処理はいず
れの処理をしたものも異常がなかった。その結果、第２
の支持体として少なくともＳＵＳ４０３を使用したばあ
いには、完全焼なまし以外は前記条件でのいずれの加工
処理をしても強度を充分確保できる。

【００６５】また（ｄ）に対比して（ｆ）の効果は、こ
こでは直接評価に現れなかったが、さらに長期間使用に
よる寸法安定性などの観点から、応力除去なましの目的
として一般に信じられている効果があるものと考えられ
る。

【００６６】なお、本実施例では第２の支持体として１
３Ｃｒステンレス鋼の使用について述べたが、他の１３
Ｃｒステンレス鋼または１８Ｃｒステンレス鋼、ＳＵＳ
４１０、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０系、ＳＵＳ４４０
系、ＳＵＳ４３０系なども同程度の効果を期待できる。
ここで、フェライト系は冷間加工のみによるが、マルテ
ンサイト系は冷間加工のほか、焼入れ焼もどしによるこ
とができる。

【００６７】［実施例２］陰極線管の種類を２１インチ
形とし、図１に示す概略構造の色選別電極をつぎの材料
により形成した。従来の含チッ素極低炭素鋼の薄板を冷
間加工してエッチングすることにより、アパーチャーグ
リルを形成した。また第１の支持体２ａ、２ｂにはＳＵ
Ｓ４０３を焼なましして用いた。

【００６８】フレームの第２の支持体３ａ、３ｂを実施
例１とは異なるインバー（Ｆｅ−３６Ｎｉ：０〜４７０
℃における平均熱膨張率が約７．５μｍ／ｍ／℃）と
し、冷間加工をしてアパーチャーグリルを展張し、色選
別電極を作製した。第１の支持体２ａ、２ｂとの溶接も
従来通り全く問題なく実施できた。

【００６９】初期張力を、５０ｋｇ／ｍｍ²から約５ｋ
ｇ／ｍｍ²ずつ変えて作製したところ、最終張力２５ｋ
ｇ／ｍｍ²を確保する初期張力は３０ｋｇ／ｍｍ²以上と
小さくすることができた。その結果、熱プロセスを経て
も張力の変動が小さく、安定した張力がえられた。

【００７０】一方、比較例として従来のクロムモリブデ
ン鋼を第２支持体として用いたばあい、実施例１で述べ
たように、グリッド素体端部の初期張力を５０ｋｇ／ｍ
ｍ²として、最終張力で約２５ｋｇ／ｍｍ²の張力がえら
れた。

【００７１】なお、本実施例２ではインバーについて述
べたが、４２アロイなどのＮｉが３１〜４７原子％のＦ
ｅ−Ｎｉ合金についても熱処理温度までの平均熱膨張率
がインバーとほぼ同じことから既述のように同じ効果が
期待できる（たとえば、イーエル フランツ（Ｅ．Ｌ．
Ｆｒａｎｚ）によるメタルズ ハンドブック（Ｍｅｔａ
ｌｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）１０版、第２巻、８８９〜８
９６頁参照）。

【００７２】［実施例３］フレームの第１の支持体２
ａ、２ｂおよび第２の支持体３ａ、３ｂをともにインバ
ーとし、アパーチャーグリル材を含チッ素極低炭素鋼と
し、それぞれの材料をともに冷間加工処理をして色選別
電極を作製した。

【００７３】本実施例によれば、０〜４７０℃における
熱膨張率は第２の支持体がアパーチャーグリルのグリッ
ド素体の５３％程度となり、初期張力が３０ｋｇ／ｍｍ
²で最終張力２５ｋｇ／ｍｍ²がえられ、リラクセーショ
ンが小さく安定した張力がえられるとともに、横方向
（グリッド素体と直角方向）のずれに基づく色ずれの抑
制効果も極めて良好で高性能の色選別電極がえられた。

【００７４】［実施例４］フレームの第１の支持体２
ａ、２ｂのみを４２アロイとし、その他の材料は従来の
第２の支持体としてクロムモリブデン鋼を、アパーチャ
ーグリル素体として含チッ素極低炭素鋼を用い、いずれ
も冷間加工処理をして色選別電極を作製した。

【００７５】陰極線管の性能試験において、色ずれの抑
制効果は極めて良好であった。なお、フレームの第１の
支持体２ａ、２ｂのみをインバーとしても、０〜１００
℃の平均熱膨張率はさらに小さくなるため、一層色ずれ
を抑制する効果がえられる。

【００７６】［実施例５］アパーチャーグリル材のみを
インバーとし、その他の材料および加工方法は従来例と
同様に色選別電極を作製した。しかし、初期張力を従来
通りの５０ｋｇ／ｍｍ²としたものは、熱プロセスの黒
化処理でグリッド素体が破断した。

【００７７】初期張力を１０ｋｇ／ｍｍ²（従来の５０
ｋｇ／ｍｍ²の約１／５）としたものは、アパーチャー
グリルに異状がなく、最終張力が９ｋｇ／ｍｍ²で動作
時の熱膨張も小さく充分吸収できるため、陰極線管の性
能試験において、色ずれの抑制効果など陰極線管として
の性能も極めて良好であった。

【００７８】［実施例６］アパーチャーグリル材および
フレームの第２の支持体をともにインバーとし、第１の
支持体をＳＵＳ４０３とし、冷間加工をして色選別電極
を作製した。

【００７９】このばあいは、グリッド素体と第２の支持
体との熱膨張率が同じであるため、熱プロセスの４７０
℃の高温においても張力は初期張力と同じであるため、
初期張力を小さくすることによりリラクセーションを小
さくすることができる。その結果、安定した張力がえら
れる。

【００８０】初期張力を１２ｋｇ／ｍｍ²としたもの
は、アパーチャーグリルに異状がなく、最終張力が１１
ｋｇ／ｍｍ²で、動作時の熱膨張率も小さく充分吸収で
きるため、陰極線管の性能試験において、色ずれの抑制
効果は極めて良好であった。

【００８１】なお、アパーチャーグリル材およびフレー
ム１の第２の支持体３ａ、３ｂをともに４２アロイと
し、初期張力を２５ｋｇ／ｍｍ²（最終張力２２ｋｇ／
ｍｍ²）としても、前記と同様の効果がえられた。

【００８２】［実施例７］アパーチャーグリル材を４２
アロイ、第２支持体をインバーとし、その他は実施例６
と同じにした。

【００８３】初期張力を１２ｋｇ／ｍｍ²としたもの
は、実施例６と同様にアパーチャーグリルに異常がな
く、陰極線管の性能試験において、色ずれの抑制効果は
極めて良好であった。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレームの第２の支持体の温度０〜４７０℃までにおけ
る平均熱膨張率が、グリッド素体の同条件における平均
熱膨張率の８５％以下としたので、アパーチャーグリル
の熱処理での張力低下を減らし、安定した張力分布の陰
極線管用の色選別電極をうることができ、信頼性が高い
陰極線管がえられる。

【００８５】また、フレームの第１の支持体を０〜１０
０℃における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料
とすることにより、色選別電極の動作条件での温度上昇
によりグリッド素体が外側にずれる量を減らし、色ずれ
をなくすることができ一層の表示性能が向上した陰極線
管がえられる。

【００８６】さらにグリッド素体の材料を０〜１００℃
における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料とす
ることにより、動作時のグリッド素体の架張方向の延び
を小さくできるため、グリッド素体の初期張力も小さく
することができる。また製造工程の熱プロセスにおける
高温においても張力を小さくできるため、熱プロセスに
よる張力の低下（リラクセーション）も小さくできる。
その結果、アパーチャーグリルの架張作業が容易である
とともに、安定した張力の色選別電極がえられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の一実施例の陰極線管用の色
選別電極を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ フレーム、２ａ 第１の支持体、２ｂ 第１の支持
体、３ａ 第２の支持体、３ｂ 第２の支持体、４ ア
パーチャーグリル、４ｂ グリッド素体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綿貫 晴夫 長岡京市馬場図所１番地 三菱電機株式会 社管球製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一組の相対向する第１の支持体および第
   １の支持体とクロスする方向に延びる一組の相対向する
   第２の支持体とからなるフレームと、前記一組の相対向
   する第１の支持体上に所定ピッチで配置され、展張され
   たグリッド素体とからなる陰極線管用の色選別電極であ
   って、前記フレームの第２の支持体の温度０〜４７０℃
   における平均熱膨張率が、前記グリッド素体の同条件に
   おける平均熱膨張率の８５％以下になるように前記第２
   の支持体およびグリッド素体の材料が選定されてなる陰
   極線管用の色選別電極。
2. 【請求項２】 前記第２の支持体およびグリッド素体
   は、第２の支持体の前記平均熱膨張率が前記グリッド素
   体の前記平均熱膨張率の７０％以下になるように前記第
   ２の支持体およびグリッド素体の材料が選定されてなる
   請求項１記載の色選別電極。
3. 【請求項３】 前記第１の支持体は、温度０〜１００℃
   における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料であ
   る請求項１または２記載の色選別電極。
4. 【請求項４】 一組の相対向する第１の支持体および第
   １の支持体とクロスする方向に延びる一組の相対向する
   第２の支持体とからなるフレームと、前記一組の相対向
   する第１の支持体上に所定ピッチで配置され、展張され
   たグリッド素体とからなる陰極線管用の色選別電極であ
   って、前記フレームの第１の支持体は、温度０〜１００
   ℃における平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料で
   ある陰極線管用の色選別電極。
5. 【請求項５】 一組の相対向する第１の支持体および第
   １の支持体とクロスする方向に延びる一組の相対向する
   第２の支持体とからなるフレームと、前記一組の相対向
   する第１の支持体上に所定ピッチで配置され、展張され
   たグリッド素体とからなる陰極線管用の色選別電極であ
   って、前記グリッド素体は、温度０〜１００℃における
   平均熱膨張率が６μｍ／ｍ／℃以下の材料である陰極線
   管用の色選別電極。