(57)【要約】【課題】複合蒸着材を使用しサイズの異なるブラウン管を製造したとき、蒸着終期面の光反射率に違いが生じ、色ずれの改善率に差が出ていた。【解決手段】アルミニウムと鉄からなる複合蒸着材を蒸着するときの蒸着距離を１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下とすることで、蒸着初期はアルミニウムと同等の光反射率を有し、蒸着終期はアルミニウムより低い光反射率を有する蒸着膜が安定に得られ、また複合蒸着材の鉄含有量と複合組成傾斜膜の鉄含有量の差が小さい蒸着膜が安定に得られる。これにより色ずれの改善率の差が無くなった。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着初期と蒸着終期の膜組成が変化した蒸着膜の蒸着であって、アルミニウム基体と前記アルミニウム基体の軸領域にアルミニウムより低蒸気圧の鉄が配された複合蒸着材と被蒸着物の距離を、１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下としたことを特徴とする複合蒸着材を用いた複合組成傾斜膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱効果の高い膜の作製に用いる蒸着材に関し、特にブラウン管の内壁に設ける放熱用膜の製造方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ブラウン管では、電子銃から放出された電子の約８０％はシャドーマスクやアパチャーグリルと呼ばれる色選別マスクに当たり、色選別マスクの温度を上げる事になる。色選別マスクの温度が上昇するとともに、赤外線が放出される。アルミニウムの光反射膜に赤外線が反射されて、色選別マスクの温度はますます上がることとなる。色選別マスクが熱膨張すると、色選別マスクの微細な孔を通過した電子が蛍光体に正確に当たらなくなり、画像に色ずれが生じるという問題があった。この色ずれを防ぐ方法として、熱膨張係数の小さいインバー材を色選別マスクに使用することが行われている。また、他の方法として、光反射膜の上にカーボン粉末を塗布し赤外線の反射を低減する、つまり放熱膜の作用をさせることが行われている。しかしながら、インバー材は高価であること、あるいはカーボン粉末塗布は設備的に大掛かりになるなどの問題点があった。
【０００３】
これらを解決する方法として、発明者らはアルミニウム蒸着材の中心軸部にアルミニウムより蒸発し難い金属（例えば鉄）を配した複合構造の蒸着材を発明し既に出願している。複合構造の蒸着材を使用することで一回の蒸着作業で、蒸着初期はアルミニウム、蒸着中期はアルミニウムと蒸発し難い金属の合金、蒸着終期は蒸発し難い金属の複合組成傾斜膜が得られることを開示している。
【０００４】
アルミニウムと鉄の複合蒸着材を用いて蒸着した膜の蒸着初期面と蒸着終期面の光反射率を、図１に示す。光反射率は透明のガラス板にアルミニウムを蒸着した膜の各波長における光反射率を基準にして、百分率で表している。同一材質のガラス板に複合組成傾斜膜の蒸着初期面はガラス板を通して光反射率を測定するため、基準となるアルミニウム蒸着膜もガラス板を通して測定し、ガラス板の影響を排除している。測定に用いた光の波長は２００ｎｍから２５００ｎｍの領域である。蒸着初期面の光反射率は２００ｎｍから２５００ｎｍの範囲で、１００％を示している。これは、蒸着初期面はアルミニウムであることを示している。蒸着終期面は波長が短くなるに従い光反射率は低下し、可視光領域ではアルミニウムに比べ３０％以下の値を示している。
【０００５】
図２に、複合組成傾斜膜の膜厚方向の組成分布を示す。オージェ分析装置を用い蒸着終期面から蒸着初期面に向かい組成を分析したものである。図２の横軸はオージェ分析時のエッチング時間で表している。表面粗さ計で測定した膜厚は０．２５μｍであったので、エッチング時間約１５０秒が０．０１μｍに相当する。膜のエッチングレートから膜厚方向の位置を求めることは可能であるが、ここでは分析の生データ−で示している。蒸着終期面は鉄と酸素で、蒸着初期面方向に分析を進めると鉄と酸素は減少しアルミニウムが増加、蒸着初期面近傍ではアルミニウムとなっている。この結果からも蒸着初期はアルミニウム１００％、蒸着中期はアルミニウムと鉄の合金、蒸着終期は鉄１００％と組成が傾斜した膜となっていることがわかる。蒸着終期面の酸素は膜が大気で酸化したため検出されたものである。
【０００６】
アルミニウムと鉄の複合組成傾斜膜をブラウン管の蛍光体背面に製膜し、色選別マスクの穴と蛍光体の位置のずれを、ブラウン管に通電してから１０分後に測定しサーマルドリフト量とした。比較のためアルミニウムを製膜したブラウン管を作製した。色選別マスクの材質は、熱膨張係数１１５Ｘ１０−７（ｄｅｇ−１）の鉄を用いている。アルミニウムを用いたブラウン管に比べ複合組成傾斜膜を用いたブラウン管のサーマルドリフト量は、ブラウン管の角部で約３０から４０％低下した。ブラウン管の輝度はほぼ同じ値を示していた。このことから、複合蒸着材を用いた複合組成傾斜膜が蛍光体面側は光反射膜として機能し、色選別マスク面側は放熱膜の機能を有していると言える。
【０００７】
【発明の解決しようとする課題】
図３に示す様に、ブラウン管に光反射膜を蒸着する真空蒸着装置は、ブラウン管のサイズに合わせて部品を付加し、ある程度共有できる様にしている。真空容器３の内底には蒸着ボート２、複合蒸着材１が配されている。蒸着ボートには電流を流す配線があるが図示は省略している。真空容器３にはシール材４を介し破線で示したブラウン管のフロントパネル７が載せられ真空にされ、蒸着ボート２に通電し複合蒸着材１を気化させフロントパネル７に蒸着する。小さいフロントパネル６に蒸着する場合、例えば３２型用の蒸着機で２８型のブラウン管を製造する場合、開口部の大きさを調整する部品５を付加している。複合蒸着材を用いたところ、３２型に比べ２８型のサーマルドリフト量の改善率が約３〜５％低下してしまうという問題があった。また、図４に示す様に蒸着終期側の光反射率が３２型と２８型で大きく異なっている問題があった。また、複合組成傾斜膜に含まれる鉄量が複合蒸着材に含まれる鉄量に比べ、大きく変化してしまうという問題もあった。例えば鉄含有量２５％の複合蒸着材を使用しても、複合組成傾斜膜の鉄含有量は５から２５％まで大きくばらつく問題である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、蒸着初期はアルミニウムと同等の光反射率を有し、蒸着終期はアルミニウムより低い光反射率を有する蒸着膜が安定に得られ、また複合蒸着材の鉄含有量と複合組成傾斜膜の鉄含有量の差が小さい蒸着膜が安定に得られる、複合蒸着材を用いた複合組成傾斜膜の蒸着方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合蒸着材を用いた複合組成傾斜膜の蒸着方法は、アルミニウム基体と前記アルミニウム基体の軸領域にアルミニウムより低蒸気圧の鉄が配された複合蒸着材と、被蒸着物の距離を１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
【００１０】
複合蒸着材と被蒸着物の距離を１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下とすることで、蒸着初期面はアルミニウムと同等の光反射率で、蒸着終期面はアルミニウムより光反射率が低く、蒸着膜の鉄含有量と複合蒸着材の鉄含有量の差を５ポイント以下に抑えることが可能となる。
【００１１】
複合蒸着材と被蒸着物の距離とは、複合蒸着材を保持し加熱する窒化硼素（ＢＮ）等で作られた蒸着ボートの内底面から真上の被蒸着物（例えばブラウン管のフロントパネル内面）までの間隔を言う。
【００１２】
従来のアルミニウム蒸着の場合、蒸着ボートで溶融されたアルミニウムは蒸着ボート開口部より放射状に蒸気となって飛散するため、蒸着距離が短いと蒸気となったアルミニウムは効率良く被蒸着物に付着し、真空蒸着機の側面等への付着は少なくなる。しかし、蒸着ボートの真上の被蒸着面と、蒸着ボートから離れた被蒸着面での蒸着膜の膜厚は大きく変わってしまう。そのため、膜厚の分布を良くする事を主目的に、蒸着距離を３００ｍｍから４００ｍｍと大きくすることが多かった。
【００１３】
しかしながら、蒸気圧の異なる複数の金属を蒸着する場合、蒸着距離を従来の様に大きくすると蒸着終期面の光反射率の低下が鈍く、複合蒸着材と複合組成傾斜蒸着膜に含まれる鉄の含有量の差が大きくなることが判った。複合蒸着材を蒸着する場合、蒸着距離が２５０ｍｍを越えると蒸着終期面の光反射率が波長１０００ｎｍで５０％以上と高くなり、また複合蒸着材と複合組成傾斜蒸着膜に含まれる鉄の含有量の差が５から２０ポイントと大きくばらつくことが判った。蒸着距離を１５０ｍｍより小さくすると、蒸着終期面の光反射率が波長１０００ｎｍで３０％以下、複合蒸着材と複合組成傾斜蒸着膜に含まれる鉄の含有量の差が数ポイント以下と言う良質な蒸着膜を得られるが、膜厚分布が極端に悪くなってしまった。膜厚分布を改善するためには蒸着ボートの数を増やすことであるが、設備の改造、蒸着材の員数増加と製造価格上昇を招くため、現実的でないものである。また、蒸着距離が１４０ｍｍ以下になると、蒸着初期面の光反射率が下がり始め蒸着距離１００ｍｍでは、９４％まで低下してしまう。これは、蒸着初期面に鉄が含まれてしまうためであり、蒸着初期面は高光反射率が要求されるブラウン管では輝度の低下を招くことになり使用できない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を詳細に説明する。蒸着距離を１００ｍｍから４００ｍｍまで変化させて複合組成傾斜膜を蒸着し、蒸着終期の光反射率と複合組成傾斜膜に含まれる鉄の含有量の関係を調べた。３２型用の蒸着機を用い、蒸着ボートは４個配置している。図５に示す様に、蒸着距離４００ｍｍの真空蒸着機３を用い、板ガラス８を耐熱テープ９で吊り下げ蒸着距離を変化させた。複合蒸着材は鉄の含有量を２５ｗｔ％でφ１．５ｍｍの外径、重量を蒸着ボート当たり７０ｍｇとした。蒸着時の真空度は、４ｘ１０−２Ｐａ（約３ｘ１０−４ｔｏｒｒ）とした。蒸着ボートはＢＮを使用し、３．５（Ｖ）を９０秒間印加し予備加熱を行った後、電圧を９．０（ｖ）まで上げ、２５秒間真空蒸着を行った。蒸着が終了してから約３分間自然冷却を行い、大気開放し板ガラスを取り出した。
【００１５】
図６に、蒸着距離１００ｍｍから４００ｍｍで蒸着した複合組成傾斜膜の５００、１０００，１５００，２５００ｎｍの波長で測定した、蒸着終期面の光反射率を示す。１５００，２５００ｎｍでは、蒸着距離が短くなるに従い光反射率はほぼ直線的に減少しているが、５００，１０００ｎｍでは、蒸着距離２５０ｍｍ以下になると急激に光反射率が低下し、１００ｍｍから２５０ｍｍ間ではほぼ同じ値を示していることが判る。
【００１６】
図７に蒸着距離１００ｍｍから４００ｍｍで蒸着した複合組成傾斜膜の蒸着初期面の光反射率を示す。測定波長は可視光領域である５００ｎｍを用いた。蒸着距離４００ｍｍから１３０ｍｍ間は、光反射率１００％を示しているが、１３０ｍｍより短くなると光反射率は減少し、１００ｍｍでは９４％まで低下している。オージェで分析したところ、蒸着初期面から約４％の鉄が検出された。光反射率の低下は蒸着初期面に鉄が含有されたことが原因であると見られる。
【００１７】
図８に蒸着距離と複合組成傾斜膜の鉄含有量の関係を示す。蒸着距離を変えた複合組成傾斜膜のアルミニウムと鉄の重量を、ＥＤＸを用いて分析した。酸素やガラス板の元素も検出されるが、それらの元素を除いてアルミニウムと鉄だけで含有量を求めた。複合組成傾斜膜の鉄含有量は蒸着距離２５０ｍｍまでは、蒸着材の鉄含有量２５ｗｔ％に対し５ポイント以内の２１から２５ｗｔ％であるが、２７０ｍｍを越えると急激に鉄量は減少し、４００ｍｍでは２０ポイント差の５ｗｔ％しか含まれていない。
【００１８】
同一重量の蒸着材を用いて蒸着した時蒸着距離が異なると膜厚の絶対値が異なるため、蒸着膜の蒸着膜厚分布は、中心部と端部の膜厚比で評価した。中心部とは蒸着ボートの真上、端部とは隣接する蒸着ボートの中間点とした。蒸着膜は中心部が厚く端部が薄くなり、膜厚比は端部の膜厚を中心部の膜厚で除したもので、膜厚比１は中心部と端部で同一の膜厚であることを表わす。図９に蒸着距離と中心部と端部の膜厚比を示す。１００ｍｍから１５０ｍｍでは膜厚比０．３、１５０ｍｍ以上では膜厚比０．８以上が得られている。
【００１９】
これらの結果から、適切な蒸着距離は蒸着終期面の光反射率では２５０ｍｍ以下、蒸着初期面の光反射率では１３０ｍｍ以上、複合組成傾斜膜に含まれる鉄の量からは２５０ｍｍ以下、膜厚の分布からは１５０ｍｍ以上である。蒸着終期、初期面の光反射率と鉄の含有量、膜厚分布から、アルミニウムと鉄からなる複合蒸着材の最適蒸着距離は１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である。
【００２０】
上記最適蒸着距離の効果を実際のブラウン管で確認するため、蒸着距離を１００ｍｍから３００ｍｍまで５０ｍｍ間隔で変えて、ブラウン管を各々５本製作した。複合組成傾斜膜の厚みを０．３μｍになる様に、蒸着距離に応じて蒸着材の重量を変更した。蒸着距離は蒸着ボートを蒸着機の内底より持ち上げることで調整した。比較のため、蒸着距離２００ｍｍでアルミニウムを蒸着したブラウン管も製作し、サーマルドリフト量、輝度の標準とした。表１に蒸着距離とアルミニウムを蒸着したブラウン管に対しサーマルドリフト量の改善率と輝度を示す。
【００２１】
表１    蒸着距離とサーマルドリフト量改善率と輝度の関係
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【００２２】
蒸着距離１５０ｍｍから２５０ｍｍのブラウン管は、サーマルドリフト改善率が３０〜３８％で、輝度の低下はなかった。蒸着距離１００ｍｍのブラウン管のサーマルドリフト改善率は３３〜４０％と大きいが輝度が６〜１０％低下している。蒸着距離３００ｍｍでは輝度の低下は無いが、サーマルドリフト改善率１５〜３０％と低いことと改善率のばらつきも大きくなっている。この結果からも、アルミニウムと鉄からなる複合蒸着材の最適蒸着距離は１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが確認された。
【００２３】
複合蒸着材の鉄含有量２５ｗｔ％で説明してきたが、鉄の含有量を１０〜４０％まで変えて同様に最適蒸着距離を求めた。詳細のデータ−説明は省くが、鉄含有量２５％と同様に、アルミニウムと鉄からなる複合蒸着材の最適蒸着距離は１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であった。
【００２４】
【発明の効果】
アルミニウムと鉄からなる複合蒸着材を蒸着するときの蒸着距離を１５０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下とすることで、蒸着初期はアルミニウムと同等の光反射率を有し、蒸着終期はアルミニウムより低い光反射率を有する蒸着膜が安定に得られ、また複合蒸着材の鉄含有量と複合組成傾斜膜の鉄含有量の差が小さい蒸着膜が安定に得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合組成傾斜膜の蒸着初期面、終期面の光反射率を示す図である。
【図２】複合組成傾斜膜の膜厚方向の元素分布図である。
【図３】蒸着機の説明図である。
【図４】２８型と３２型での複合組成傾斜膜の蒸着終期面の光反射率を示す図である。
【図５】蒸着距離を変える実験の方法を示す図である。
【図６】複合組成傾斜膜の蒸着距離と蒸着終期面の光反射率の関係を示す図である。
【図７】複合組成傾斜膜の蒸着距離と蒸着初期面の光反射率の関係を示す図である。
【図８】複合組成傾斜膜の蒸着距離と鉄含有量の関係を示す図である。
【図９】複合組成傾斜膜の蒸着距離と膜厚比の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  複合蒸着材、２  蒸着ボート、３  真空容器、４  シール材、５  部品、６  フロントパネル、７  フロントパネル、８  板ガラス、９  耐熱テープ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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