(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＲＴ（１０）の製造前に、該ＣＲＴのマスク（２４）用の張力マスク材料に応力を付与して該張力マスク材料内にクリープを生起させる方法であって、
ａ）前記マスク材料に、その内部に応力が生ずる力を付与し、
ｂ）前記マスク材料を、応力作用下で、クリープが生ずる温度まで加熱し、
ｃ）前記マスク材料を冷却する、各段階を備える方法。
【請求項２】
前記段階ａ）において、前記力を単軸方向に付与し、前記応力を該単軸方向に生起させ、
前記段階ｂ）において、前記温度は、前記ＣＲＴがその製造の間に晒されるあらゆる処理温度を越え、
前記段階ｃ）において、前記マスク材料を室温まで冷却する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記段階ｂ）を僅かに酸化的な雰囲気で実行し、前記マスク材料の表面に酸化層を形成する請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記力は約１５４７ｋｇ・ｃｍ−２の応力を生起させる請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
前記温度は約５００℃である請求項１又は２記載の方法。
【請求項６】
前記段階ｂ）において、前記マスク材料は、前記温度で１時間保持される請求項１又は２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、陰極線管（ＣＲＴ）用張力マスク材料を調製する方法に係り、特に、ＣＲＴ張力マスク材料に予圧を付与し、マスクがＣＲＴに組み込まれる前にクリープを生起させる方法に関する。
発明の背景
シャドウマスク又は張力マスクは、ＣＲＴ表面板パネルの一部であり、観察表面板の内面に形成された蛍光スクリーンの近傍に設置される。ＣＲＴ技術において周知の如く、マスクは、ＣＲＴのネック部に設置された電子銃により生成される３本の電子ビームが、それぞれ、割り当てられた蛍光被覆にのみ到達することを保証する色選択電極として機能する。従来の張力が付与されない湾曲シャドウマスクは、通常は、表面板パネルの内部に固定されたフレーム内に支持されている。典型的には、従来のシャドウマスクは約０．１５ｍｍ（６ｍｉｌｓ）の厚みと、その中央部における約１８乃至２０％の透過率とを有している。一方向にのみ延び、従来のシャドウマスクと同一の間隔で横方向に離間して設けられた平行グリッド素子を有する単軸の張力マスクは、横断方向に接続する接続バーが存在しないため、本来的に高い透過率を有している。かかるマスクの一つがタチカワ等の米国特許第３，６３８，０６３号（１９７２年１月２５日発行）に記載されている。上記張力マスクは、幅０．５ｍｍ（１９．７ｍｉｌｓ）、厚さ０．１ｍｍ（３．９ｍｉｌｓ）を有するグリッド素子より構成されていることが開示されている。張力マスクの問題は、ＣＲＴ製造の間、例えば、シール温度が約４３５℃又はそれ以上であるＣＲＴ容器の漏斗部への表面板パネルのフリットシールの間に、グリッドワイヤに永久的な膨張が生ずることである。かかる膨張後のグリッドワイヤの垂みを防止するため、従来より、シール作業の間にグリッドワイヤが伸張された後にもワイヤに必要な張力が保持されるよう、フレームに十分なコンプライアンスを付与することが行われている。しかしながら、グリッドワイヤ及びフレーム部材として選択された材料によっては、フリットシールの間に、グリッドワイヤが、通常のＣＲＴ動作の際にグリッドワイヤに必要な張力を維持するのに十分なフレームコンプライアンスを付与するのが困難となるような伸張変形を受けることがある。
US-A-5111107に対応するＫｕｍｅ等（Ｓｏｎｙ社）のEP-A-0 393 488（１９９２年５月５日発行）は、フレームを構成する支持棒の間に固定された弾性支持部材の裏面の、フレームに固定されたグリッドと対向する側に金属部材を固定することによる問題に言及している。金属部材は、弾性支持部材に比して大きな熱膨張係数を有している。このため、フレームの構造が偏向されなければならない。
従って、張力マスクがＣＲＴの表面板パネルに組み込まれる前に、グリッドワイヤに予圧を付与し、応力により生成される材料の時間依存性永久ひずみ、すなわち伸張変形（以下、クリープと称する）を生起させることが望ましい。
発明の概要
本発明は、ＣＲＴ張力マスクに予圧を付与し、クリープを生成させる方法に関する。本発明は、マスク材料に適切な力を付与して応力を生起させ、マスク材料を応力作用下で最終温度まで十分な時間加熱してクリープを生起させ、材料を冷却する各段階を含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例であるカラーＣＲＴの軸方向部分断面平面図である。
図２は、図１のＣＲＴにおいて使用される張力が付与されたマスクフレーム組立体の平面図である。
図３は、図２の直線３−３から見たマスクフレーム組立体の正面図である。
図４は、ＣＲＴ張力マスク材料に予圧を付与する装置の側面図である。
図５は、図４の直線５−５から見た平面図である。
図６は、制御された環境を有する炉の内部に設置された図４の装置の側面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図１は、ガラス容器１１を有する陰極線管１０を示す。ガラス容器１１は、矩形表面板パネル１２と、矩形漏斗部１５により接続された管状ネック１４とより構成されている。漏斗部は、陽極突起１６からネック１４へ延びる内部導電性被覆（図示せず）を有している。パネル１２は、円筒状観察表面板パネル１８と、ガラスフリット１７により漏斗部１５にシールされた周縁フランジすなわち側壁２０とにより構成されている。３色蛍光スクリーン２２は表面板の内面に担持されている。スクリーン２２は、３色の各色の蛍光ラインをそれぞれ含む三つ組に配置された蛍光体ラインを備えるラインスクリーンである。円筒状多孔色選択電極、すなわち、張力マスク２４は、パネル１２の内部に、スクリーン２２に対して所定の間隔を隔てて取り外し可能に取り付けられている。図１に破線で模式的に示す電子銃２６は、ネック１４の内部中央に取り付けられ、３本のインライン電子ビーム、すなわち、中央ビーム及び２本の側方すなわち外側ビームを発生し、マスク２４を通る収束経路に沿ってスクリーン２２へ導く。
図１のＣＲＴは、漏斗−ネック接続部の近傍に示されるヨーク３０等の外部磁気偏向ヨークと共に用いられるように設計されている。ヨーク３０は、励起されると、３本のビームがスクリーン２２上の水平及び鉛直矩形ラスターを走査するように、これらのビームに磁場を作用させる。図２に示す如く、張力マスク２４は、好ましくは厚さ約０．０５ｍｍ（２ｍｉｌ）の低カーボン鋼よりなる薄い矩形シートから構成され、２つの短辺と２つの長辺とを含む単軸張力マスクである。マスクの２つの長辺はマスクの中央長軸Ｘと平行であり、２つの短辺はマスクの中央短軸Ｙと偏向である。マスクは、マスクの長軸に平行なスロット３３により分離された多数の細長ストランド３２を含む開口部を有している。各スロット３３は、マスクの一方の長辺の近傍から他方の長辺の近傍へ延びている。図１から図３に示す如く、張力マスクに対するフレーム３４は、２つの捻り管すなわち湾曲部材３５、３６及び２つの捻りアームすなわち直線部材３８，４０の４つの主要部材を有している。２つの湾曲部材３５及び３６は長軸Ｘに対して、及び互いに平行である。図３に示す如く、直線部材３８及び４０の各々は、２つの重なり合う部分部材すなわち部品４２及び４４を含んでいる。各部品はＬ型断面形状を有している。重なり合う部品４２及び４４は、重なり合う部位において互いに溶接されている。部品４２及び４４の一端は、湾曲部材３５及び３６の一方の一端に固定されている。湾曲部材３５及び３６の湾曲は、張力マスク２４の円筒状湾曲に適合している。単軸張力マスク２４の長辺は２つの湾曲部材３５及び３６の間に溶接されており、湾曲部材３５及び３６によりマスク２４に必要な張力が付与される。
表面板パネル１２の漏斗部１５へのフリットシール間の張力マスクの追加的なクリープを最小化するため、図４及び図５に示す装置５０を用いて、単軸張力マスク２４は予め伸張変形される。装置５０は、第１主面５４と、対向して配設された第２主面５６を有する支持フレーム５２を含んでいる。支持フレーム５２の第１主面５４には、後述する如く第１主面５４の上方に突起するボス５８が設けられている。第１ジョー６２を有する主クランプはボス５８から離間され、フレーム５２の一端において第１主面５４に一体化され又は固定されている。主クランプ６０は、更に、調整可能な第２ジョー６４を含んでいる。第２ジョー６４は、第１ジョー６２と、例えばネジ又はボルトである主固定装置６５を介して連結されている。主固定装置６５は第１ジョー６２及び第２ジョー６４の間に張力マスク材料をクランプするように調整可能に構成されている。ボス５８の近傍には、可動第２クランプ７０が配設されている。第２クランプ７０は、軸７４に固定された第３ジョー７２を含んでいる。軸７４は、カム７８の内部に配置された近接端７６と、支持フレーム５２に固定された支持ポスト８４に形成された細長開口８２を貫通して延びる遠方端８０とを有している。開口８２は支持フレーム５２の第１主面５４に水平な平面の方向に伸長されている。第２クランプ７０は、更に、調整可能第４ジョー８６を含んでいる。第４ジョー８６は、例えばネジ又はボルトである第２固定装置８８により第３ジョー７２に連結されている。第２固定装置８８もまた、マスク材料を第３ジョー７２及び第４ジョー８６の間にクランプするよう調整可能に構成されている。カム７８は、ボス５８の平面カム接触面９２と接触するボス係合面９０を有している。レバーアーム９３は、例えば溶接によりカム７８の片側に固定された近接端９４を有している。レバーアーム９３の遠方端９６は、重り１００を支持するノッチ９８を含んでいる。重り１００はシャドウマスク材料に単軸応力を作用させる。図５に示す如く、装置５０は、スロット３３が好ましくはエッチングにより張力マスク２４を貫通して形成された後、張力マスク２４に均一に予圧を付与するように設計されている。あるいは、スロット３３が形成される前に、張力マスク材料の一部に応力を付与することもできる。また、マスクが、マスク材料シートのエッチングではなく、ストランドをマンドレルに巻き付けることにより形成される場合には、同様の装置を、個々の金属ストランドに予圧を付与するのに用いることもできる。再び図５を参照するに、カム７８は、第１主面５４の各側部近傍に配置された２つの別々のカムより構成されてもよい。この場合、別々のボス５８が各カムの近傍に設けられる。カム７８により、マスク材料の引張り比１１．５：１が得られる。材料に付与される応力の大きさは、用いられる重り１００の質量により決定される。
本文において説明する本発明の予圧付与方法を用いることなく製作され、４４０℃に１時間加熱された長さ３８１ｍｍ（１５インチ）、幅０．３ｍｍ（１２ｍｉｌｓ）、厚さ０．０５ｍｍ（２ｍｉｌｓ）の張力マスク材料のストランドは、７０３ｋｇ・ｃｍ-2（１０4ｐｓｉ）の応力が作用した場合に、０．４３ｍｍ（１７ｍｉｌｓ）のクリープを示した。応力が１４０６ｋｇ・ｃｍ-2（２・１０4ｐｓｉ）の場合には、クリープは１．４ｍｍ（５５ｍｉｌｓ）に増加した。しかしながら、４７０℃において１４０６ｋｇ・ｃｍ-2の予圧が１時間付与された後、フリットシール条件にほぼ等しい温度４４０℃において７０３ｋｇ・ｃｍ-2の応力を１時間受けた同一のシャドウマスク材料は、追加的なクリープを示さなかった。しかし、温度４４０℃において１時間付与される応力が１４０６ｋｇ・ｃｍ-2に増加されると、クリープ量は０．４３ｍｍ（１７ｍｉｌｓ）に増加した。
フリットシールの間のクリープを更に減少させるため、好ましい予圧付与方法がフリットシール温度を十分に越える温度で実行された。好ましい方法において、張力マスク２４は、主クランプ６０と可動第２クランプ７０との間に配置され、固定装置６５及び６８により固定される。レバーアーム９３の遠方端９６に１２．３ｋｇ（２７．１１ｂ）の重量が付与されることにより、約１５４７ｋｇ・ｃｍ-2（２．２×１０4ｐｓｉ）の応力がクランプされた張力マスク２４に生起される。次に、図６に示す如く、装置５０は炉１０２に搬入される。炉１０２は、炉内部を、大部分が窒素よりなり数パーセントの酸素を含む僅かに酸化的な雰囲気にする適切なガス混合器１０４を含んでいる。典型的には、窒素は炉雰囲気の約９６重量％を構成し、酸素は４重量％を構成する。流量調整器１０６及び１０８は、それぞれ、酸素及び窒素の量を制御する。炉１０２の温度は約１０℃／分の速度で５００℃に上昇され、その温度に約１時間保持される。次に、マスク材料は室温（約２２℃）まで冷却される。フリットシール温度である約４６０℃を十分に越える５００℃の温度により、長さ３８１ｍｍのマスク材料のストランドには、約２．５１５ｍｍ（９９ｍｉｌｓ）のクリープが生ずる。マスク材料に予圧を付与する際に用いられる僅かに酸化的な雰囲気により、予圧付与工程の間にマスクは黒くなってその反射率が減少し、その結果、ＣＲＴスクリーンのコントラストが向上する。
張力マスク２４を構成するのに用いられる好ましい軟鋼は、重量で約０．００５％の炭素、０．０１％のシリコン、０．１２％のリン、０．４３％のマンガン、及び０．００７％の硫黄を含有している。好ましくは、ＡＳＴＭ（アメリカ材料試験協会）結晶粒度は９から１０の範囲内にある。本発明の好ましい方法に係るマスク材料への予圧付与は、張力マスクに過大な負荷を与え、マスク内の活性化材料を応力作用下で結晶粒界へ拡散させるものと考えられる。これにより、フリットシールの間に材料に追加的なクリープが生じ難くなる。上述の如く処理された張力マスクは、フリットシール温度４６０℃で１４０６ｋｇ・ｃｍ-2（２・１０4）の引張り応力に１時間保持された場合、０．０５ｍｍ（２ｍｉｌ）の追加的なクリープを示したのみであった。
上述の如く処理されたマスク材料は、温度が４６０℃まで７時間以上にわたってゆっくりと上昇され、その温度に１時間保持されるような長いフリットサイクルを受けた場合にも、０．０５ｍｍ（２ｍｉｌ）の追加的なクリープを示したのみであった。このように小さな追加的伸張変形量は、マスクフレームのコンプライアンスにより補償することができ、本方法により処理されるマスクに問題を生じさせることはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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