JP2002197989A

JP2002197989A - カラー受像管

Info

Publication number: JP2002197989A
Application number: JP2000392891A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 亨高橋; Masachika Inoue; 雅及井上; Shigeo Takenaka; 滋男竹中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12
Also published as: KR20020052950A; US20020079807A1; KR100438506B1; EP1220274A2; CN1366324A; EP1220274A3; US6803713B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な強度を有するシャドウマスクを備えた
カラー受像管を提供することを目的とする。【解決手段】シャドウマスク７は、表示画面全域に対
応する領域にわたって有効部を有するシャドウマスク本
体１４と、シャドウマスク本体のＹ軸近傍に固定された
帯状の補助マスク２０とからなる。シャドウマスク本体
の矩形状有効部１３の外周にはスカート部１７が形成さ
れている。また、補助マスクは、シャドウマスク本体と
同様に、シャドウマスク本体の開孔に対応して多数の開
孔が設けられた領域である有効部と、短軸（Ｙ軸）両端
に位置する非有効部とを有している。このような補助マ
スクをシャドウマスク本体のＹ軸近傍に配置、固定する
ことにより、部分的に２重構造のシャドウマスク７とし
て強度を向上させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー受像管に係
り、特にシャドウマスクの強度向上手段に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般にカラー受像管は、電子銃から放出
された電子ビームを偏向ヨークの発生する水平、垂直偏
向磁界により水平、垂直方向に偏向し、シャドウマスク
を介して蛍光体スクリーンを水平、垂直走査することに
より、カラー画像を表示するように構成されている。

【０００３】このシャドウマスクは、電子ビームを所定
の蛍光体層にランディングさせるように色選別を行うた
め、蛍光体スクリーンとの間に所定の位置関係を維持す
るように配置されているが、電子ビームの射突によって
熱膨張を起こし、蛍光体スクリーンとの間の位置関係に
ずれが生じる。そこで、このような問題についての対策
の一例として、例えば、特開昭６０−２４３９４５号公
報、実開平２−１４３７５９号公報、特開平５−４１１
７９号公報には、熱膨張に対して弱い部分を２重構造と
して、弱い部分の熱容量、強度を上げることが提案され
ている。

【０００４】現実的には、現在一般的に用いられている
カラー受像管では、熱膨張に対する問題は、シャドウマ
スクを熱膨張係数の低い素材、例えばインバー材で構成
したり、曲面形状を工夫したりすることで対応してい
る。

【０００５】近年ではカラー受像管のパネル外面の曲率
半径を１００ｍ以上と実質的に平坦にした完全フラット
管が普及してきている。通常、シャドウマスクの電子ビ
ーム通過孔が形成されている有効部はパネルの内面形状
に対応した形状とするため、完全フラット管のシャドウ
マスクは、従来用いられていたパネル外面が曲率を有す
るカラー受像管のシャドウマスクよりも曲率が小さくな
る。

【０００６】このようにシャドウマスクの曲率が小さく
なると、シャドウマスク自体がその自重または外力に対
してマスク曲面を保持することが難しくなる。マスク曲
面の保持力（以下マスク強度）が低い場合、製造中およ
び輸送中に加わる僅かな外力によりマスクの曲面が変形
してしまう。そして、シャドウマスクの変形は電子ビー
ム通過孔位置とパネル内面の距離の関係を崩すことにな
るため、電子ビームが所定の蛍光体にランディングせず
色ずれを引き起こす。

【０００７】また、マスク強度の低下は、シャドウマス
クを変形させないまでも、ＴＶセットなどに組みこんだ
場合、スピーカからの音声などの振動に対してシャドウ
マスク曲面が共振しやすくなり、共振した場合は画面上
に不要な明暗を映し出してしまう。

【０００８】通常、シャドウマスクは板厚０．２ｍｍ程
度の金属薄板から製造されており、電子ビーム通過孔の
配列およびパネル内面形状など各種の方法でシャドウマ
スクの曲面形状をできるかぎり球面に近づけてマスクの
曲面保持力を高めるよう多数の配慮が行われている。し
かしながら、大画面表示で完全フラット管用のシャドウ
マスクのように、シャドウマスク自体が大きくかつ曲率
が小さくなってくると、シャドウマスクの曲面保持力を
高めることが非常に困難となる。

【０００９】マスク強度の低下を防止するために最も簡
単な方法は、シャドウマスク板厚を厚くすることであ
る。しかしながら、シャドウマスク板厚が増加すると、
シャドウマスク製造時のエッチング制御が困難になり、
電子ビーム通過孔の孔径のバラツキが大きくなる。その
結果、シャドウマスク製造時およびカラー受像管製造時
の歩留まり低下や画面上のムラとり画面品位を劣化させ
る一因にもなってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、画面のフ
ラット化に伴いシャドウマスクの平坦化が進み、その結
果、シャドウマスクの曲面保持強度が低下し、シャドウ
マスク変形が発生しやすくなってきた。また、変形しな
いまでも、スピーカからの音声等の振動により画面品位
の劣化が発生しやすくなってきている。

【００１１】本発明は、かかるシャドウマスク強度の低
下により発生する問題を解決し、十分な強度を有するシ
ャドウマスクを備えたカラー受像管を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めになされたものであり、本発明は、内面に蛍光体スク
リーンが設けられたパネルと、蛍光体スクリーンに向か
って電子ビームを放出する電子銃と、パネルの内側に蛍
光体スクリーンに対向して配置され、多数の電子ビーム
通過孔が形成された矩形状の有効部を有し、矩形状有効
部はその中心を通って互いに直交する長軸および短軸を
有している、シャドウマスク本体と、シャドウマスク本
体の周辺が固定されるマスクフレームと、を具備するカ
ラー受像管において、シャドウマスク本体の有効部の短
軸近傍領域に固定され、多数の電子ビーム通過孔を有す
るとともに、短軸を長手方向とする帯状の補助マスクを
有する、ことを特徴とするカラー受像管である。

【００１３】なお、補助マスクは、シャドウマスク本体
の有効部の長軸方向径に対して中央１／３の領域で選択
された部分に固定されていることが望ましい。また、補
助マスクの長手方向外形はシャドウマスク本体の短軸方
向有効部径より大きく、短手方向外形はシャドウマスク
本体の長軸方向有効部径より小さい、帯状であることが
望ましい。

【００１４】さらに、シャドウマスク本体は、周辺部が
管軸に沿うように折り曲げられることで形成されるスカ
ート部を有し、補助マスクは、多数の電子ビーム通過孔
が形成されている有効部とこの有効部から前記短軸方向
の両端につながっている非有効部とを有し、補助マスク
の非有効部が、スカート部と重畳するように折り曲げら
れ、スカート部に固定されていることが望ましい。

【００１５】補助マスクの素材は、シャドウマスク本体
の素材と実質的に同じ熱膨張係数のものであることが望
ましく、また、補助マスクの板厚はシャドウマスク本体
の板厚以上であることが望ましい。

【００１６】シャドウマスク本体に補助マスクが固定さ
れた領域である重畳部と固定されていない領域である非
重畳部との境界近傍で、補助マスクの短軸方向有効部径
とシャドウマスク本体の重畳部での短軸方向有効部径の
少なくとも一方は、非重畳部における短軸方向有効部径
と実質的に同じことが望ましい。

【００１７】補助マスクの電子ビーム通過孔は、シャド
ウマスク本体の電子ビーム通過孔径に対して長軸方向お
よび短軸方向の少なくとも一方の開孔径が大きいことが
望ましい。

【００１８】補助マスクの有効部内の電子ビーム通過孔
間隔は、対応する前記シャドウマスク本体の電子ビーム
通過孔間の間隔に対して、長軸方向および短軸方向の少
なくとも一方向で小さくなっていることが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。図１および図２に本発明
の一実施形態に係るカラー受像管の全体構成を示す。カ
ラー受像管は、水平（Ｘ軸）方向を長軸とする矩形状の
パネル１、パネル１の側壁部２に接合された漏斗状の形
状を持つファンネル３、およびファンネル３から伸びる
ネック４からなる外囲器を有している。パネル１内面に
は蛍光体スクリーン５が形成されている。また、色選別
電極であるシャドウマスク構体６がパネル１内側に配置
されている。

【００２０】シャドウマスク構体６は、電子ビーム通過
孔となる開孔が多数形成されたシャドウマスク７と、こ
のシャドウマスク７の周辺が固定される断面Ｌ字形の矩
形枠状のマスクフレーム８からなり、マスクフレーム８
の側壁に設けられた弾性支持体（図示せず）をパネル側
壁２に埋設されたスタッドピン（図示せず）に係止する
ことで、パネル１内側に支持されている。

【００２１】ネック４内にはＸ軸上にインライン配列さ
れた３本の電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを放出する電子
銃１０が配置されている。この電子銃１０から放出され
た電子ビーム９Ｒ、９Ｇ、９Ｂをファンネル３外部に取
り付けられた偏向ヨーク１１により偏向し、シャドウマ
スク構体６を通過して、蛍光体スクリーン５を水平、垂
直走査することで画像を表示している。なお、シャドウ
マスク７は、その電子ビーム通過孔としての開孔形状
は、用途に応じて矩形状または円形状となっている。

【００２２】画面アスペクト比１６対９で画面有効径７
６ｃｍの３２インチのワイドタイプを一例とした場合、
パネル１外面は曲率半径１００、０００ｍｍと実質的に
平坦となっており、パネル１内面は、Ｘ軸上でＸ軸に沿
った曲率半径が約７、０００ｍｍ、Ｙ軸上でＹ軸に沿っ
た曲率半径が約１、５００ｍｍと円筒状になっている。

【００２３】図３ないし図７にシャドウマスク７の構造
を示す。シャドウマスク７は、電子ビームを通過させる
開孔１２が多数形成されている矩形状有効部１３を有
し、所定の曲面形状に成形されているシャドウマスク本
体１４と、このシャドウマスク本体の一部領域に重複す
るように固定された補助マスク２０より構成される。図
３の斜線領域は、補助マスク２０が固定されて２重構造
となっている部分である。このように、本実施形態のシ
ャドウマスクは、部分的に２重構造となっており、本明
細書では、表示画面全域に対応する領域にわたって有効
部を有するマスクを「シャドウマスク本体１４」と称
し、部分的に２重構造とするために設けられたマスクを
「補助マスク２０」と称する。

【００２４】以下、シャドウマスク本体１４と補助マス
ク２０の構成について詳細に説明する。図３（ａ）はシ
ャドウマスク７の構造を模式的に示す斜視図であり、図
３（ｂ）には図３（ａ）中の円で囲んだ部分を拡大して
開孔形状を模式的に示す。また、シャドウマスク７の長
軸（Ｘ）方向断面、短軸（Ｙ）方向断面はそれぞれ図４
および図５に、シャドウマスク本体１４と補助マスク２
０の長軸（Ｘ）方向断面における開孔形状を図６に、シ
ャドウマスク本体１４と補助マスク２０の有効部径の関
係を図７に、それぞれ示している。

【００２５】シャドウマスク本体１４の矩形状有効部１
３の外周には、非有効部１５が配置されており、その非
有効部１５は、開孔１２が形成されていない無孔部１
６、その無孔部１６のさらに外周から折り曲げられて管
軸Ｚに沿って伸びるスカート部１７が形成されている
（図３ないし図５参照）。

【００２６】また、シャドウマスク本体１４の各開孔１
２は、有効部１３の長軸（Ｘ）方向を幅方向とするほぼ
矩形状に形成され、複数個の開孔が有効部１３の短軸
（Ｙ）方向にブリッジ１８を介して直線状に配置されて
なる開孔列が長軸（Ｘ）方向に所定の配列ピッチＰＨで
多数列配置された構造となっている（図３（ｂ）参
照）。

【００２７】各開孔１２の断面形状は、いずれも蛍光体
スクリーン５側のほぼ矩形状の大孔１９ａと電子銃側の
ほぼ矩形状の小孔１９ｂとが連通した連通孔からなって
おり、画面周辺にいくにしたがって、大孔の中心位置Ｃ
２が小孔の中心位置Ｃ１に対して相対的に画面周辺側に
Δだけオフセットする、いわゆるオフセンマスクとなっ
ている（図６参照）。これは電子ビームが小孔１９ｂを
通過した後に、シャドウマスク本体１４の板厚内の側面
で衝突して反射し、画面上に不要発光を生じるのを抑制
するためであり、短軸方向、長軸方向ともにオフセット
させている。

【００２８】シャドウマスク本体１４としては、鉄材ま
たは低膨張材として良く知られるインバー材（Ｆｅ−３
６％Ｎｉ合金）などの金属材料で、板厚０．１〜０．２
５ｍｍ程度ものを使用できる。

【００２９】図４ないし図６に示すように、シャドウマ
スク本体１４の電子銃１０側には、有効部全域ではなく
短軸であるＹ軸近傍に補助マスク２０が固定されてい
る。この補助マスク２０は、Ｘ軸方向の幅ＬＨ１がシャ
ドウマスク本体１４のＸ軸方向有効部径ＬＨ２より小さ
く、Ｙ軸方向の外形ＬＶ１ａがシャドウマスク本体１４
のＹ軸方向有効部径ＬＶ２より大きくなっており、Ｙ軸
を長手方向とする帯状を呈している。また、補助マスク
２０は、シャドウマスク本体１４と同様に、シャドウマ
スク本体１４の開孔１２に対応して多数の開孔が設けら
れた領域である有効部２１と、短軸（Ｙ軸）両端に位置
する非有効部２２とを有している。このような補助マス
クがシャドウマスク本体と短軸（Ｙ軸）近傍で重畳して
配置、固定されることにより、部分的に２重構造のシャ
ドウマスク７を構成している。

【００３０】なお、非有効部２２には有効部２１からつ
ながっている無効部２３が形成されており、本実施形態
では、図５に示すように、無孔部２３から伸びるスカー
ト部２４が設けられている。このスカート部２４を設け
ることにより、短軸（Ｙ）上が全て２重構造となるた
め、強度的には有利である。スカートを設けることの別
の利点については後述する。

【００３１】具体的構成は以下の通りである。シャドウ
マスク本体１４は、板厚０．２２ｍｍのインバー材（Ｆ
ｅ−３６％Ｎｉ合金）から形成されている。有効部径１
３は矩形状であり、Ｘ軸方向方向有効部径ＬＨ２は６２
２ｍｍ、Ｙ軸方向有効部径ＬＶ２は３５６ｍｍとなって
いる。この有効部１３内に多数の開孔１２がブリッジ部
１８を介してＹ軸方向に０．６ｍｍの配列ピッチで直線
状に配置された開孔列が多数形成されており、この開孔
列は、Ｘ軸方向ピッチＰＨがＹ軸付近で０．７５ｍｍ、
Ｘ軸方向周辺で０．８２ｍｍとなるように、長軸方向周
辺に近づくにしたがって大きくなる可変ピッチで配列さ
れている。

【００３２】大孔１９ａのＸ方向の開孔寸法は、Ｙ軸上
で０．４６ｍｍ、Ｘ軸方向周辺で０．５０ｍｍであり、
小孔１９ｂのＸ方向の開孔寸法は、Ｙ軸上で０．１８ｍ
ｍ、Ｘ軸方向周辺で０．２０ｍｍとなっている。電子ビ
ームがＸ軸方向周辺の開孔に４６°の角度で入射する場
合、Ｘ軸方向周辺では、小孔１９ｂの中心Ｃ１に対する
大孔１９ａの中心Ｃ２の偏心量Δが０．０６ｍｍとなっ
ている。

【００３３】補助マスク２０は、シャドウマスク本体１
４と同じくインバー材（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）から構
成され、板厚は０．２５ｍｍとなっている。Ｘ軸方向有
効部径（外形）ＬＨ１は１２０ｍｍ、Ｙ軸方向外形ＬＶ
１ａは３８１ｍｍ、Ｙ軸方向有効部径ＬＶ１ｂは３５８
ｍｍとなっている。シャドウマスク本体１４のＸ軸方向
外形ＬＨ３が６６５ｍｍであるので、補助マスクのＸ方
向有効部径（すなわち、補助マスクの幅）とシャドウマ
スク本体のＸ軸方向外形との比は、約１対５となってお
り、シャドウマスク本体のＸ軸方向の中心部分５分の１
程度の領域が、補助マスクが固定されている２重構造と
なっている。

【００３４】補助マスク２０に形成される開孔の形状お
よび配列間隔は、シャドウマスクとして機能する範囲で
適宜設定可能であり、特に問題なければ、シャドウマス
ク本体１４と同じようにすればよい。

【００３５】このように、部分的に２重構造のシャドウ
マスク７としているのは、発明者等による以下の検討結
果に基づくものである。発明者等が曲面形状と機械的強
度の関係についてシミュレーション等の手法を用いて検
討したところ、短軸（Ｙ軸）上の中間付近の強度が弱い
ことが判明した。つまり、シャドウマスク全面に対して
一定の荷重を与えた場合、シャドウマスクの変位量は、
有効面中心部分では大きくなり（強度でいうと弱い）、
有効部周辺では小さい（強度でいうと強い）ものとなっ
た。特に、有効部のＹ軸上で中心と周辺との中間部が特
に弱いことが判明した。

【００３６】このように有効部周辺の強度が高く中心付
近の強度が低いのは、一般的にシャドウマスクの有効部
周辺は、マスクフレームに溶接固定されるスカート部を
構成するための折り曲げ加工が施されているため強度的
に高くなるが、画像品位を決定する有効部、特にその中
心部分には強度を向上させる折り曲げ構造がないからで
ある。そこで、発明者等は曲げ構造ではなく、シャドウ
マスクを部分的に２重構造として部分的に実質的板厚を
厚くすることで強度向上を試みたのである。

【００３７】このように機械的強度向上を目的とするの
であれば、補助マスク２０の面積をシャドウマスク本体
１４の有効部全域を覆う程度まで拡大すれば、強度向上
という面ではさらに有利ではあるが、位置合わせの精度
の面で問題となる。

【００３８】すなわち、補助マスク２０をシャドウマス
ク本体１４の有効部１３に設ける際、シャドウマスク本
体１４の開孔１２との位置が合っていないとシャドウマ
スク７として機能しないことになる。補助マスク２０の
面積が大きくなると、その範囲内にある位置合わせすべ
き開孔１２の数が増大し、マスク開孔列の微妙な位置調
整や、短軸方向の孔位置ずれに対する精度の確保が困難
になる。

【００３９】そこで、発明者等は、さらに補助マスク２
０の幅とマスク強度に関しての検討を行った。その結果
を図８に示す。この図８は３２インチのカラー受像管を
用いた場合の補助マスクの幅とマスク変形量の関係を示
したグラフである。ここで横軸はシャドウマスク本体１
４のＸ軸方向外形ＬＨ３に対する補助マスク２０幅（す
なわち補助マスクのＸ軸方向有効部径ＬＨ１）の割合
（図４参照）を、縦軸はシャドウマスク本体１４と同じ
Ｘ軸方向外形ＬＨ３まで補助マスク２０の幅ＬＨ１を拡
大した場合のマスク最大変位量を０とし、補助マスクが
無い場合のマスク最大変位量を１とした時のマスク最大
変位量の比を示している。

【００４０】図８から明らかなように、補助マスク２０
の幅ＬＨ１を大きくことでマスクの最大変位量は減少し
ていく。しかしながら、補助マスク２０の幅ＬＨ１がシ
ャドウマスク本体１４の外形ＬＨ３の１／３程度になる
と、最大変位量の変化はなだらかになり、その後は大き
な変化が無いことが分かる。

【００４１】一方、補助マスク２０の幅ＬＨ１を拡大す
ることは、補助マスク２０の面積拡大となるため精確な
位置合せが困難になるが、補助マスク１４の幅ＬＨ１が
シャドウマスク本体１４の長軸方向外形ＬＨ３の１／３
以内であれば、位置合せの際の精度は十分確保できるこ
とを確認した。

【００４２】以上の検討結果より、補助マスク２０は、
シャドウマスク本体１４の長軸方向外形ＬＨ３に対して
中央１／３の領域に固定されていることが好ましい。

【００４３】なお、上記範囲であれば、補助マスク２０
は複数であっても構わない。複数の補助マスクとした場
合、補助マスクの固定作業は増えるかもしれないが、１
枚の補助マスク内の開孔数を低減することができるの
で、精確な位置合せおよび位置合せに要する時間削減を
見込むことができる。

【００４４】以下、補助マスクに関するいくつかの要素
について説明する。補助マスク２０の有効部径をシャド
ウマスク本体１４と対比すると、図７に示したように、
Ｘ軸方向有効部径は言うまでもなく補助マスク２０の方
が小さくなるが、Ｙ軸方向有効部径は、シャドウマスク
本体１４と同じか若干大きく設定することが望ましい。

【００４５】補助マスク２０とシャドウマスク本体１４
とでＹ軸方向有効部径を同じに設定した場合、補助マス
ク２０をシャドウマスク本体１４に固定する際にＹ軸方
向位置のずれが発生すると、そのズレ分だけ実質的有効
径が減少することになる。もし重畳部で実質的有効径が
減少すると、重畳部と非重畳部の境で画面長辺上に段差
が発生してしまい、非常に見苦しい画面となる。このよ
うに、シャドウマスク７有効部の連続性（すなわち、矩
形状有効部の外側輪郭線の直線性）は、蛍光体スクリー
ン５の連続性（直線性）に影響する。よって、重畳部に
おける電子ビーム通過孔領域の最外部として２つのマス
ク１４、２０の開孔が重畳して決定されるＹ軸方向有効
部径は、隣接する非重畳部におけるＹ軸方向有効部径と
連続的に繋がることが要求される。

【００４６】シャドウマスク主体１４と補助マスク２０
とで重畳部におけるＹ軸方向有効部径を異ならせれば、
両マスク１４、２０の間にＹ軸方向の位置ズレが発生し
ても、画面長辺上の実質的有効部径が非重畳部から重畳
部にかけて連続して繋がるようにすることができ、画面
長辺上に段差が発生することを防止することができる。

【００４７】重畳部におけるＹ軸方向有効径を変化させ
る方法として、シャドウマスク本体１４側で対策する方
式と補助マスク２０側で対策する方式の２通りある。補
助マスク２０が固定される領域でシャドウマスク本体１
４の有効部径を部分的に変える場合、シャドウマスク本
体のパターン設計を変える必要があり、また、有効部径
を変えている領域に正確に補助マスクを配置しないと、
有効部径に段差が生じる虞がある。一方、シャドウマス
ク本体１４には従来と同様の矩形状領域に多数の開孔を
形成しておき、補助マスク２０のＹ軸方向有効部径を大
きく設定する方式では、両マスクのパターン設計が容易
であり、後の位置合せも容易となる。

【００４８】以上の理由から補助マスク２０側のＹ軸方
向有効径を大きくする方式で対策する方が望ましい。上
述した実施形態では、補助マスク２０がシャドウマスク
本体１４と重なる部分、すなわち重畳部において、シャ
ドウマスク本体１４のＹ軸方向有効部径ＬＶ２は、従来
の１枚もののシャドウマスクと同様に重畳部から非重畳
部で連続するように形成するとともに、補助マスク２０
のＹ軸方向有効部径ＬＶ１ｂをシャドウマスク本体１４
のＹ軸方向有効径ＬＶ２よりも若干大きく設定して位置
合わせの誤差を吸収している。

【００４９】補助マスク２０を構成する素材としては、
シャドウマスク本体１４を構成するの素材と熱膨張係数
が近い方がよく、理想としては同一の熱膨張係数の素材
であることが望ましい。カラー受像管の製造工程中では
４００℃程度の熱を受けるため、この熱工程による影響
を考えなくてはならないからである。シャドウマスク本
体１４と補助マスク２０とで熱膨張係数が大きく異なる
と、補助マスク２０を貼り合わせた部分がバイメタル化
し、熱処理を受けたシャドウマスク７が変形したり、完
全に変形しないまでもマスク形状にバラツキを生じるた
めである。

【００５０】また、本実施形態の完全フラット管のよう
に、曲面の曲率半径が小さいシャドウマスク７は、熱膨
張による色ずれが顕著である。このように、色ずれが生
じ易い形状のシャドウマスクについては、Ｆｅ−Ｎｉ系
合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合
金のような熱膨張係数の小さい材料から形成されたシャ
ドウマスクを用いることが望ましい。

【００５１】以上の理由から、上述した実施形態では、
シャドウマスク本体１４、補助マスク２０ともにインバ
ー材を用いている。

【００５２】シャドウマスクの開孔はエッチングにより
形成されるため、高精細化を図るためには、板厚は薄い
方がよい。また、画面周辺ではシャドウマスクに対する
ビーム入射角度が大きくなるため、開孔側面に電子ビー
ムが射突しやすくなる。開孔側面で電子ビームが反射す
ると不要発光を生じ、また、開孔側面で電子ビームが遮
られると、ケラレと称するビームスポットの欠けを生じ
る。このビーム反射やケラレは板厚が厚いものほど生じ
易くなるので、このような現象を抑制するためにも板厚
は薄い方が望ましい。よって、補助マスク２０によりシ
ャドウマスク７としての強度向上が図られることを考慮
して、高精細化達成のために、画面全域に対応する有効
部１３を有するシャドウマスク本体１４の板厚を薄くす
ることが望ましい。

【００５３】一方、補助マスク２０に関して言えば、シ
ャドウマスク７としての強度向上という目的のものであ
るため、板厚が厚いほうが望ましい。この際問題となる
のがケラレとエッチング性であるが、補助マスク２０を
短軸（Ｙ軸）近傍に配置する場合、長軸（Ｘ軸）方向に
おけるビーム偏向角は小さくケラレに対して十分な余裕
がある。さらに、板厚の厚いものをエッチングすると開
孔径が大きくなるが、後述するように補助マスク２０で
は長軸方向開孔径を大きくすることができるため、補助
マスク２０の板厚を厚くすることに特に問題はない。

【００５４】以上の理由により、シャドウマスク本体を
相対的に薄くして高精細化を図るとともに、補助マスク
２０の板厚をシャドウマスク本体１４以上にして強度を
確保することもできる。補助マスク２０とシャドウマス
ク本体１４の接合部は、重畳部の長軸方向断面図である
図６に示したように、補助マスク２０の小孔２５ｂ側と
シャドウマスク本体１４の小孔１９ｂ側が密着するよう
にすると、シャドウマスク本体１４の小孔１９ｂと補助
マスク２０の大孔２５ａとが接する場合よりも固定され
る面積が大きくなるため、強固かつ確実か固定が可能と
なる。

【００５５】また、通常のシャドウマスク本体１４は電
子銃側を小孔１９ｂとしているので、上述した本実施形
態では確実かつ容易な固定を目的として、シャドウマス
ク本体１４の電子銃側に補助マスク２０を配置した。な
お、補助マスク２０の周辺では、蛍光体スクリーン側の
小孔２５ｂの中心を電子銃側の大孔２５ａの中心より周
辺側にずらす、オフセンを行うことが好ましい。

【００５６】補助マスク２０の開孔は、図６に示したよ
うにシャドウマスク本体１４の同一位置の開孔よりも、
Ｘ軸方向にやや径大となっている。これは、シャドウマ
スク本体１４と補助マスク２０との間に位置ずれが生じ
た場合の余裕を持たせるためである。図示していない
が、Ｙ軸方向の開孔も同様に補助マスク２０の方がシャ
ドウマスク本体１４よりも大きい方が好ましいが、Ｙ軸
方向に関しては蛍光体スクリーンの輝度の点から、シャ
ドウマスク本体１４のブリッジ部１８の幅が製造上の点
からほぼ最小となっているため、補助マスク２０とシャ
ドウマスク本体１４のＹ軸方向径は同一としてもよい。

【００５７】補助マスク２０の周辺領域では、図６に示
したように、大孔中心と小孔中心の位置を平均した位置
を開孔位置として開孔列のピッチを考えると、シャドウ
マスク本体１４と補助マスク２０とで対応する開孔列を
比較すると、補助マスク２０における開孔列ピッチＰＨ
２の方がシャドウマスク本体１４の開孔列ピッチＰＨ１
よりも小さくなるようにすることが望ましい。

【００５８】これは、重畳部では２枚のマスクを電子ビ
ームが通過するので、画面短辺側に近づいて電子ビーム
の入射角度が大きくなると、板厚内における電子ビーム
の長軸方向位置の変化が大きくなる。補助マスク２０に
おける開孔列ピッチＰＨ２をシャドウマスク本体１４の
開孔列ピッチＰＨ１よりも小さくすると、開孔の傾きを
電子ビーム軌道に一致させることができるので、ケラレ
などの発生するのを抑制することができる。

【００５９】また、同様にＹ軸方向の孔間隔に関して
は、シャドウマスクのＹ軸方向の孔径がシャドウマスク
本体の方と補助マスクでほぼ同じ程度である場合には、
補助マスク孔における開孔ピッチはシャドウマスク本体
の開孔ピッチよりも小さくすることが望ましい。

【００６０】シャドウマスク本体１４と補助マスク２０
の２つのマスクのうち、どちらかの一方のマスクの有効
部の短軸（Ｙ軸）に沿ったＹ軸方向開孔径を他方のマス
クの開孔径の２倍以上として、他方のマスクの開孔間に
位置するブリッジを含むようにすると、ビームが通過す
る非重畳部と重畳部の開孔間隔は同一で、開孔の位置精
度による影響を低減することができる。

【００６１】一例として、シャドウマスク本体１４には
非重畳部および重畳部で図９（ａ）に示すような開孔１
２およびブリッジ１８からなる開孔列を形成しておく。
そして、図９（ｂ）に示すように、補助マスク２０の開
孔２６の長手方向径Ａ２をシャドウマスク本体１４の開
孔１２長手方向径Ａ１の２倍以上として、開孔間隔ＰＶ
２をシャドウマスク本体１４の開孔間隔ＰＶ１の２倍と
する。

【００６２】この２つのマスクのブリッジ１８、２７が
一致するように位置を合わせると図９（ｃ）に示すよう
になり、シャドウマスク本体１４と補助マスク２０のブ
リッジが重なる数を減少させることが可能となる。その
ため、位置合せが必要な個所が減少することになるの
で、位置合せの精度による影響を低減することができ
る。

【００６３】図１０に示すように、補助マスク２０が固
定されないシャドウマスク本体１４の非重畳部における
開孔間隔ＰＶ１を図９（ａ）のように設定するととも
に、補助マスク２０が固定される領域であるシャドウマ
スク本体１４の重畳部における開孔２８の間隔ＰＶ３
を、図１０（ａ）のように非重畳部における開孔列間隔
ＰＶ１の２倍に設定する。一方、補助マスク２０の開孔
３０の間隔ＰＶ４を図１０（ｂ）の様に非重畳部におけ
る開孔列間隔ＰＶ１の２倍とし、かつブリッジ３１の位
置を短軸方向に１／２ピッチだけシャドウマスク本体１
４のブリッジ２９の位置とずらすようにする。

【００６４】このようにすると、シャドウマスク本体１
４に補助マスク２０を固定して形成される重畳部におけ
る開孔は図１０（ｃ）に示すようになり、各ブリッジ２
９、３１によって開孔が区切られるので、図９（ａ）に
示す非重畳部の開孔間隔と同じ状態にすることができ
る。また、上記構造により、重畳部における開孔間隔の
ズレを低減させることが可能となり、マスクの孔位置ズ
レに関して許容量が拡大し、その結果歩留まりを向上さ
せることが可能となる。

【００６５】本実施形態のシャドウマスク７は、以下の
ような方法で製造することができる。まず、金属薄板の
エッチング加工により形成された、所定の外形寸法、開
孔径、ピッチ等を有する平坦なシャドウマスク本体４０
（図１１参照）および補助マスク４５（図１２参照）を
それぞれ準備する。各マスク４０、４５は、電子ビーム
通過孔である多数の開孔が形成された有効部４１、４
６、周辺の非有効部４２、４７からなり、非有効部４
２、４７には切り込み４３、４８と位置決め用開孔４
４、４９が形成されている。

【００６６】このように、平坦なマスク４０、４５の非
有効部４２、４７に位置決め用開孔４４、４９を形成し
ているのは、両マスク４０、４５の正確な位置決め、固
定を可能とするためである。上述したように、有効部内
では、両マスク４０、４５間で開孔位置をずらしたり、
開孔径を変えたりするので、有効部４１、４６の開孔を
基準として両マスク４０、４５の位置を決定することが
困難になる。このような場合、シャドウマスク本体４０
および補助マスク４５の同一位置に位置決め開孔を設け
ておくことにより、両マスク４０、４５の位置決めを確
実、容易に行うことができる。これは開孔位置のオフセ
ット量が大きくない場合でも有効な方法である。

【００６７】平坦な両マスク４０、４５はアニール処理
を施され、プレス成形性が向上させられる。アニールに
よりプレス成形性が向上したそれぞれのマスク４０、４
５を重ね合わせる。このとき、図１１および図１２に示
すように、補助マスク４５にもシャドウマスク本体４０
と同様にスカート部となるべき部分が形成されていると
重ね合せが容易である。通常、シャドウマスク本体４０
のスカート部には複数の切り込み４３が設けられ、フレ
ームへの固定を行うための固定部が形成されている。補
助マスク４５にもスカート部を形成し、同様の切り込み
４８により固定部を形成しておくと、両マスク４０、４
５の切り込み４３、４８を一時的な位置合せの際の基準
に用いることができる。例えば、切り込み４３、４８を
基準にして治具に積み重ねるようにすれば、大凡の位置
決めを行うことができる。

【００６８】その後、位置決め用開孔４４、４９が形成
されている場合はその位置決め用開孔４４、４９、そう
でない場合はマスク有効面４１、４６の開孔を用いて、
両マスク４０、４５の位置関係を調整する。位置関係が
決定したら、両マスク４０、４５を密着固定する。両マ
スク４０、４５は有効面内の全面で、ほぼ密着した状態
で固定することが望ましく、その固定には圧着と呼ばれ
る拡散接合や、レーザーまたは抵抗による溶接などの手
法を用いることができる。溶接の場合は、補助マスク４
５の有効部内４６には、少なくとも数点の固定点（図１
３中の×印）が配置される。

【００６９】両マスク４０、４５を固定する際の方法
で、最も実用的な方法はレーザー溶接によるものであ
る。拡散接合の場合には高温、高圧力を両マスクに加え
る必要があり、設備が特殊なものとなりコストがかか
る。コスト的には溶接が有利であるが、溶接ナゲット径
が大きくなると、そのナゲットによってマスクの開孔が
変形、つまりは開孔が部分的に小さくなったり、逆に大
きくなったりしてしまうといった問題が生じる。このよ
うな変形が発生すると蛍光体スクリーン上では黒いシミ
状の黒点や輝度の高い白点を発生させ、画面上での欠点
となる。そこで、溶接ナゲット径を小さくすることが可
能なレーザー溶接が最も実用的方法となる。

【００７０】また、シャドウマスク本体１４の非有効
部、すなわち無孔部やスカートにも固定点を設ければ、
より広い部分が擬似的に板厚の厚い状態となるため、マ
スク曲面の強度を向上させる面から見て、より好まし
い。

【００７１】その後、両マスクを同時に成形する。成形
に使用するプレス用金型５０の一例を図１４に示す。図
示した例は、シャドウマスク本体４０の電子銃側の面に
補助マスク４５が固定される場合に使用されるものであ
る。基本的な構成は従来のプレス用金型と同じであり、
非有効部を抑えるブランクホルダー５１、ダイ５２と、
シャドウマスクの曲面張出しを行う曲面を有するポンチ
５３、ノックアウト５４を有している。

【００７２】本実施形態のシャドウマスクをプレス成形
する金型５０ではポンチ５３の形状が若干異なってお
り、ポンチ５３の表面には、補助マスク４５を収容でき
る幅、深さの凹部５５が形成されている。このような凹
部５５を形成しておくことにより、プレス成形後のシャ
ドウマスク７に重畳部と非重畳部との境界で段差が生じ
るのを防止することができる。

【００７３】なお、本実施形態では、両マスク４０、４
５を平坦な状態で固定した後にプレス成形しているが、
これは、開孔の位置精度を確保するためである。上述し
たように、両マスク４０、４５の開孔位置は厳密に一致
させる必要がある。各マスク４０、４５を曲面形成した
のちに両マスク４０、４５の開孔位置をあわせようとす
ると、プレス時の成形位置のズレが発生した場合、開孔
位置のズレも引き起こすため、両マスク４０、４５の開
孔を一致させることが困難となる。また、成形後、両マ
スク４０、４５は曲面形状を呈するようになるため、そ
の位置を一致させることは著しく困難となる。

【００７４】そのため、本実施形態ではマスク成形前の
フラットな状態で両マスク４０、４５を位置決め、固定
し、その後プレス成形することとしている。プレス成形
後は通常のカラー受像管を製造する場合と同様に、表面
に酸化膜を形成するマスク黒化処理を経てマスクフレー
ムと組合せればよい。

【００７５】以上説明した例では補助マスク２０がスカ
ート部を有する構造について説明したが、図１５に示す
ように、スカート部のない構造でもよい。なお、この図
１５はシャドウマスクの断面構造を図５と対比して説明
するためのものであり、対応する同じ個所については同
じ符号を用いている。

【００７６】また、以上の説明では補助マスク２０がシ
ャドウマスク本体１４の電子銃側に配置された例につい
て説明したが、補助マスク２０がシャドウマスク本体１
４の蛍光体スクリーン側に配置されたものでも同様に適
用可能である。その際、マスクの密着面、および開孔の
関係に関しては上記説明を参考にして適宜逆の構造とす
れば同様の効果を達成することができる。

【００７７】図６に示した例と同じ符号を用いて、蛍光
体スクリーン側に補助マスク２０を設けた場合の断面構
造の一例を示す。この図１６に示す例では、シャドウマ
スク本体１４の大孔１９ａ側と補助マスク２０の小孔２
５ｂ側とが接するように固定されている。また、電子ビ
ームが開孔壁面で遮られないように、シャドウマスク本
体１４側のＸ軸方向ピッチＰＨ１に比べて補助マスク２
０におけるＸ軸方向ピッチＰＨ２が大きくなるように設
定している。

【００７８】さらに、上記説明では矩形状の開孔を有し
たシャドウマスクを例に説明したが、円形開孔のシャド
ウマスクに関しても有効に活用することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャドウマスクの機械的強度を向上させることができ、
シャドウマスクの変形や、振動により画像の劣化を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー受像管の一実施形態を示す図で
あり、画面の長軸を含む断面図である。

【図２】本発明のカラー受像管の一実施形態を示す図で
あり、画面の短軸を含む断面図である。

【図３】図１および図２のシャドウマスクを示す模式斜
視図である。

【図４】図３のシャドウマスクの長軸方向断面図であ
る。

【図５】図３のシャドウマスクの短軸方向断面図であ
る。

【図６】シャドウマスク本体および補助マスクの断面形
状を示す断面図である。

【図７】シャドウマスク本体と補助マスクとの間の有効
部径の関係を示す平面図である。

【図８】補助マスクの幅とシャドウマスク変形量との関
係を示す特性図である。

【図９】シャドウマスク本体の開孔と補助マスクの開孔
との重畳状態の一例を示す一部拡大図であり、（ａ）は
シャドウマスク本体の開孔、（ｂ）は補助マスクの開
孔、（ｃ）は重畳した状態を示す。

【図１０】シャドウマスク本体の開孔と補助マスクの開
孔との重畳状態の他の例を示す一部拡大図であり、
（ａ）はシャドウマスク本体の開孔、（ｂ）は補助マス
クの開孔、（ｃ）は重畳した状態を示す。

【図１１】本実施形態のシャドウマスク本体をプレス成
形する前の状態を示す平面図である。

【図１２】本実施形態の補助マスクをプレス成形する前
の状態を示す平面図である。

【図１３】図１１のシャドウマスク本体と図１２の補助
マスクとを固定した状態を示す平面図である。

【図１４】図１３のシャドウマスクをプレス成形装置に
載置した状態を示す断面図である。

【図１５】スカート部を有しない補助マスクの例を説明
する図であり、シャドウマスクの短軸方向断面図であ
る。

【図１６】補助マスクをシャドウマスク本体の蛍光体ス
クリーン側に配置した場合のシャドウマスク本体および
補助マスクの断面形状を示す断面図である。

【符号の説明】

１…パネル５…蛍光体スクリーン６…シャドウマスク構体７…シャドウマスク８…マスクフレーム９Ｂ、９Ｇ、９Ｒ…電子ビーム１０…電子銃１４、４０…シャドウマスク本体２０、４５…補助マスク１２、２６、２８、３０…開孔１８、２７、２９、３１…ブリッジ１３、２１、４１、４６…有効部１７、２４…スカート部４４、４９…位置決め用開孔

フロントページの続き (72)発明者竹中滋男東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 5C031 EE02 EE03 EH06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネ
ルと、前記蛍光体スクリーンに向かって電子ビームを放出する
電子銃と、前記パネルの内側に前記蛍光体スクリーンに対向して配
置され、多数の電子ビーム通過孔が形成された矩形状の
有効部を有し、前記矩形状有効部はその中心を通って互
いに直交する長軸および短軸を有している、シャドウマ
スク本体と、前記シャドウマスク本体の周辺が固定されるマスクフレ
ームと、を具備するカラー受像管において、前記シャドウマスク本体の有効部の短軸近傍領域に固定
され、多数の電子ビーム通過孔を有するとともに、前記
短軸を長手方向とする帯状の補助マスクを有する、こと
を特徴とするカラー受像管。
【請求項２】前記補助マスクは、前記シャドウマスク本
体の有効部の長軸方向径に対して中央１／３の領域で選
択された部分に固定されていることを特徴とする請求項
１記載のカラー受像管。
【請求項３】前記補助マスクの長手方向外形は前記シャ
ドウマスク本体の短軸方向有効部径より大きく、短手方
向外形は前記シャドウマスク本体の長軸方向有効部径よ
り小さい、帯状であることを特徴とする請求項２記載の
カラー受像管。
【請求項４】前記シャドウマスク本体は、周辺部が管軸
に沿うように折り曲げられることで形成されるスカート
部を有し、前記補助マスクは、多数の電子ビーム通過孔が形成され
ている有効部とこの有効部から前記短軸方向の両端につ
ながっている非有効部とを有し、前記補助マスクの前記非有効部が、前記スカート部と重
畳するように折り曲げられ、スカート部に固定されてい
ることを特徴とする請求項３記載のカラー受像管。
【請求項５】前記補助マスクの素材は、前記シャドウマ
スク本体の素材と実質的に同じ熱膨張係数のものである
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記
載のカラー受像管。
【請求項６】前記補助マスクの板厚は前記シャドウマス
ク本体の板厚以上であることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれか１項に記載のカラー受像管。
【請求項７】前記シャドウマスク本体に前記補助マスク
が固定された領域である重畳部と固定されていない領域
である非重畳部との境界近傍で、前記補助マスクの短軸
方向有効部径と前記シャドウマスク本体の重畳部での短
軸方向有効部径の少なくとも一方は、前記非重畳部にお
ける短軸方向有効部径と実質的に同じであることを特徴
とする請求項３記載のカラー受像管。
【請求項８】前記補助マスクの電子ビーム通過孔は、前
記シャドウマスク本体の電子ビーム通過孔径に対して長
軸方向および短軸方向の少なくとも一方の開孔径が大き
いことを特徴とする請求項２記載のカラー受像管。
【請求項９】前記補助マスクの有効部内の電子ビーム通
過孔間隔は、対応する前記シャドウマスク本体の電子ビ
ーム通過孔間の間隔に対して、長軸方向および短軸方向
の少なくとも一方向で小さくなっていることを特徴とす
る請求項２記載のカラー受像管。