JP2002228530A - シャドウマスクの架張応力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ある張力を架けた状態で取り付けられたフレー
ム付シャドウマスクの任意の場所で、簡易、且つ高精度
に架張応力を測定する方法を提供することを目的とす
る。 【解決手段】移動保持機構５０に取り付けられたロード
セル６０及び測定子６１にてフレーム２０に取り付けら
れたシャドウマスク１０の所定位置を押しつけ、荷重量
及び変位量を測定する操作を２回繰り返して、荷重量、
変位量及びその他の諸元を下記の式に代入して荷張応力
Ｔ₀を求める。荷張応力Ｔ₀は、Ｔ₀＝［Ｆ₁×（Ｙ_0R ²＋
Ｘ₁ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−Ｙ_0R｝／｛（Ｙ_0R
／Ｙ_0L＋１）Ｘ₁｝−Ｆ₂×（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2×｛（Ｙ
_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−Ｙ_0R｝／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）
Ｘ₂｝］／（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2｝
で表される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ、コンピュ
ーター等のディスプレー用のブラウン管中に用いられる
シャドウマスクの架張応力測定方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラウン管のシャドウマスクは、
一定の形状にプレスされて取り付けられており、これを
変形させるような応力が発生することはなかった。その
為、架張応力を詳細に測定する必要がなかった。しか
し、近年のブラウン管の平面化ニーズに伴い、シャドウ
マスクをその取付フレームにある張力をかけて取り付け
る工法が開発されている。これに伴い、シャドウマスク
が弛まないように制御する為に、また、張力が偏って局
所的にシャドウマスクの貫通孔にずれが生じ、ブラウン
管の表示品質に影響が与えることがないように、フレー
ムに取り付けられたシャドウマスクの面内での、所望の
箇所での架張応力を測定する必要が生じてきている。な
お、上記の架張応力については、シャドウマスク面内で
均一でなくても、貫通孔位置の設計であわせることがで
きるため、問題はないが、意図した張力と異なってしま
うと、その部分で貫通孔に位置ずれが生じてしまい、ブ
ラウン管の表示品質に影響を与えてしまう。

【０００３】そのため、シャドウマスク上に錘を載置
し、錘を載置する前後のシャドウマスク面高さの変位量
を求めることで、その架張応力を測定する方法などが開
発されてきており、特開２０００−１８０２７８号公報
に記載されている。また、シャドウマスク上の特定孔の
位置を具体的に測定し、どの程度位置ズレしているかに
よって、その架張応力を測定する方法が開発されてきて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、錘を載
置する方法は、錘とマスクが広範囲で接触する為、局所
的な架張応力の測定に問題があった。また、シャドウマ
スク上の特定孔がどの程度位置ズレがあるかを求めて、
その架張応力を測定する方法も、非常に煩雑なので、ブ
ラウン管の製造工程に求められている簡易かつ高精度の
検査体制に対応できるものではない、という問題点を有
している。

【０００５】本発明は上記の問題点に鑑み考案されたも
ので、ある張力を架けた状態で取り付けられたフレーム
付シャドウマスクの任意の場所で、簡易、且つ高精度に
架張応力を測定する方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を解決するために、まず請求項１では、フレームにある
張力をかけた状態で取り付けられた多数の貫通孔が設け
られた金属板からなるシャドウマスクの架張状態を測定
するシャドウマスクの架張応力測定方法であって、フレ
ームに取り付けられたシャドウマスク表面の所望の位置
に、局部的に垂直に荷重を与え、生じた変位量を測定す
る操作を前記荷重を変えて２回繰り返すことにより架張
応力Ｔ₀を求めることを特徴とするシャドウマスクの架
張応力測定方法としたものである。

【０００７】また、請求項２では、前記架張応力Ｔ
₀が、Ｔ₀＝［Ｆ₁×（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ
₂ ²）^1/2−Ｙ_0R｝／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）Ｘ₁｝−Ｆ₂×
（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−Ｙ_0R｝／
｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）Ｘ₂｝］／（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−
（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2｝なる式で表されることを特徴とす
る請求項１記載のシャドウマスクの架張応力測定方法と
したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のシャドウマスクの架張応
力測定方法は、フレームにある張力を架けた状態で取り
付けられたシャドウマスクの所定位置に、局部的に垂直
に荷重を与え、生じた変位量を測定する操作を荷重を変
えて２回繰り返すことにより、所望の箇所の架張応力を
算出するようにしたものである。さらに、架張応力は上
記の数式に荷重、変位量及びその他の寸法諸元を代入し
て求める。

【０００９】シャドウマスクの所定位置に、局部的に垂
直に荷重を与える手段は、図２に示すように、ロードセ
ル６１の取り付けられた測定子６１をシャドウマスク１
０に押しつけることにより行い、ロードセル６１に表示
される荷重にて押しつけ量を調整する。測定子６１の先
端の面積は小さいものが好ましく、例えば、０．５ｍｍ
²乃至２ｍｍ²のものが使用され、好ましくは１ｍｍ²程
度のものである。これは、シャドウマスク１０の貫通孔
間のブリッジ幅が１００μｍ程度であるためで、あまり
測定子６１の先端面積が小さすぎると、シャドウマスク
１０を突き破ることになり、あまり測定子の先端面積が
大きすぎると、隣接するブリッジにも接触し、同じ荷重
を与えても変位量が異なってしまう可能性があるためで
ある。

【００１０】以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）は、本発明の架張応力測定方法を適用しうる
フレーム付シャドウマスクの概略構成を示す斜視図であ
る。図１（ｂ）は、図１（ａ）の斜視図をＡ−Ａ’線で
切断したフレーム付シャドウマスクの構成断面図であ
る。図１（ｃ）は、図１（ａ）の斜視図をＢ−Ｂ’線で
切断したフレーム付シャドウマスクの構成断面図であ
る。図２は、本発明のシャドウマスクの架張応力測定方
法の一実施形態の概略構成を示す説明図である。図３
（ａ）及び（ｂ）は、シャドウマスクの荷張応力を測定
している状態を示す概略構成模式断面図である。

【００１１】シャドウマスク１０は、図１（ａ）に示す
ように、フレーム２０に荷張された状態で取り付けられ
ている。シャドウマスク１０の架張応力測定は図２に示
すように、移動保持機構５０に取り付けられたロードセ
ル６０及び測定子６１にてフレーム２０に取り付けられ
たシャドウマスク１０の所定位置を押しつけ、荷重量及
び変位量を測定するものである。フレーム２０に取り付
けられたシャドウマスク１０は保持台４１にて測定台３
０上に固定される。一方ロードセル６０及び測定子６１
は移動保持機構５０を介して移動ステージ４２に取り付
けられ、測定台３０上にセットされる。移動ステージ４
２は測定子６１とシャドウマスク１０のとの位置関係を
調整し、移動保持機構５０にて測定子６１を左右上下に
移動させてシャドウマスク１０の測定位置及びシャドウ
マスク１０に対する測定子６１の荷重方向の角度調整が
できるようになっている（図２参照）。

【００１２】以下、その動作を説明する。まず、フレー
ム付きシャドウマスク１０を測定台３０上に固定し、ロ
ードセル６０の移動保持機構５０にてシャドウマスク１
０の測定位置を設定し、移動ステージ４２によりロード
セル６０の測定子６１がシャドウマスク１０の測定位置
に接する状態まで移動し、接した状態でステージ４２を
停止し、その時のステージ４２の位置（Ｘ₀）を測定す
る（図３（ａ）参照）。

【００１３】次に、ステージ４２をシャドウマスク１０
方向に移動し、測定子６１にてシャドウマスク１０の所
定位置を押しつけ、所定の荷重になった所でステージ４
２を停止し、その時のステージ４２の位置（Ｘ₁）を測
定する（図３（ｂ）参照）。位置（Ｘ₁）と位置（Ｘ₀）
の差が、シャドウマスク１０に所定荷重を架けた時の、
シャドウマスクの変位量ｘである。さらに、同様の操作
で、シャドウマスクの同じ位置を、別の荷重で押しつけ
変位量を測定する。このように、２回の操作を繰り返し
て、シャドウマスク１０の所定位置の荷重及び変位量ｘ
を求めることにより、上記の式に代入して、架張応力Ｔ
₀を求めることができる。

【００１４】請求項２の架張応力Ｔ₀の算出式について
説明する。図４は、測定子６１にてシャドウマスク１０
の所定位置を所定の荷重Ｆ₁で押しつけた時の張力成分
及び位置関係を模式的に示す説明図である。ここで、Ｆ
₁は測定子６１にてシャドウマスク１０の所定位置を所
定の荷重で押しつけたときのジグ応力を、Ｔ_1Rは荷重Ｆ
₁をかけたときの荷重点からフレームまでの右方向の張
力成分を、Ｔ_1Lは荷重Ｆ₁をかけたときの荷重点からフ
レームまでの左方向の張力成分を、Ｘ₁は荷重Ｆ₁をかけ
たときのシャドウマスクの変位量を、Ｙ_0Rは荷重をかけ
ないときの荷重点からフレームまでの右方向の距離を、
Ｙ_0Lは荷重をかけないときの荷重点からフレームまでの
左方向の距離を、Ｙ_1Rは荷重Ｆ₁をかけたときの荷重点
からフレームまでの右方向の距離、Ｙ_1Lは荷重Ｆ₁をか
けたときの荷重点からフレームまでの左方向の距離を、
それぞれ示す。図５は、Ｔ_1R及びＴ_1Lの張力成分をベク
トル表示で示した説明図である。図６は、測定子６１に
てシャドウマスク１０の所定位置を所定の荷重Ｆ₁で押
しつけた時の張力成分、変位量を模式的に示す説明図で
ある。ここで、Ｘ₁は、測定子６１にてシャドウマスク
１０の所定位置を荷重Ｆ₁で押しつけた時のシャドウマ
スクの変位量を、Ｙ_0Rは、荷重をかけない時の荷重点か
らフレームまでの右方向の距離を、Ｔ₀は、荷重をかけ
ない時のシャドウマスクの張力を、Ｔ_1Rは、荷重Ｆ₁を
かけた為に新たに増加したシャドウマスク張力の増加分
を、Ｙ_1Rは、荷重Ｆ₁をかけた時の荷重点からフレーム
までの右方向の距離を、それぞれ示す。

【００１５】図５より、Ｔ_1Lの張力成分ＡとＴ_1Rの張力
成分Ｂが等しいことより、 Ｔ_1L×Ｙ_0L／Ｙ_1L−Ｔ_1R×Ｙ_0R／Ｙ_1R＝０……とな
り、 さらに、図５より、ジグ応力Ｆ₁とＴ_1Rの張力成分Ｃと
Ｔ_1Lの張力成分Ｄとの和が等しいことより、 Ｆ₁＝Ｔ_1L×Ｘ₁／Ｙ_1L＋Ｔ_1R×Ｘ₁／Ｙ_1R……とな
る。 シャドウマスクの架張時の張力をＴ₀、ヤング率をＥと
すると、図６より Ｔ_1R＝Ｔ₀＋ΔＴ_1R＝Ｔ₀＋Ｅ（Ｙ_1R−Ｙ_0R）……とな
る。 式より、 Ｔ_1L×Ｙ_0L／Ｙ_1L＝Ｔ_1R×Ｙ_0R／Ｙ_1R Ｔ_1L＝Ｔ_1R×Ｙ_0R×Ｙ_1L／Ｙ_1R×Ｙ_0L……となる。 この式を式に代入すると、 Ｆ₁＝（Ｔ_1R×Ｙ_0R×Ｙ_1L／Ｙ_1R×Ｙ_0L）×Ｘ₁／Ｙ_1L＋
Ｔ_1R×Ｘ₁／Ｙ_1RＦ₁＝Ｔ_1R（Ｙ_0R×Ｘ₁／Ｙ_1R×Ｙ_0L＋
Ｘ₁／Ｙ_1R）……となる。 この式に式を代入すると、 Ｆ₁＝｛Ｔ₀＋Ｅ（Ｙ_1R−Ｙ_0R）｝×（Ｙ_0R×Ｘ₁／Ｙ_1R
×Ｙ_0L＋Ｘ₁／Ｙ_1R）＝｛Ｔ₀＋Ｅ（Ｙ_1R−Ｙ_0R）｝×Ｘ
₁／Ｙ_1R（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）となる。 よって、 Ｆ₁×Ｙ_1R／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）×Ｘ₁｝＝Ｔ₀＋Ｅ
（Ｙ_1R−Ｙ_0R）……となる。

【００１６】図７は、測定子６１にてシャドウマスク１
０の同一箇所を所定の荷重Ｆ₂で押しつけた時の張力成
分及び位置関係を模式的に示す説明図である。Ｆ₂、Ｔ
_2R、Ｔ_2L、Ｘ₁、Ｙ_0R及びＹ_0Lは図４の場合と同様なの
で説明は省略する。図８は、Ｔ_2R及びＴ_2Lの張力成分を
ベクトル表示で示した説明図である。図９は、測定子６
１にてシャドウマスク１０の所定位置を所定の荷重Ｆ₂
で押しつけた時の張力成分、変位量を模式的に示す説明
図である。ここで、Ｘ₂は、測定子６１にてシャドウマ
スク１０の所定位置を荷重Ｆ₂で押しつけた時のシャド
ウマスクの変位量を、Ｙ_0Rは、荷重をかけない時の荷重
点からフレームまでの右方向の距離を、Ｔ₀は、荷重を
かけない時のシャドウマスクの張力を、Ｔ_2Rは、荷重Ｆ
₂をかけた為に新たに増加したシャドウマスク張力の増
加分を、Ｙ_2Rは、荷重Ｆ₂をかけた時の荷重点からフレ
ームまでの右方向の距離を、それぞれ示す。

【００１７】シャドウマスク１０の同一箇所を所定の荷
重Ｆ₂を加えたときも同様にして、 Ｆ₂＝｛Ｔ₀＋Ｅ（Ｙ_2R−Ｙ_0R）｝×Ｘ₂／Ｙ_2R（Ｙ_0R／
Ｙ_0L＋１）となり、 Ｆ₂×Ｙ_2R／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）×Ｘ₂｝＝Ｔ₀＋Ｅ
（Ｙ_2R−Ｙ_0R）……となり、 ×（Ｙ_2R−Ｙ_0R）−×（Ｙ_1R−Ｙ_0R）より、 Ｆ₁×Ｙ_1R×（Ｙ_2R−Ｙ_0R）／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）×
Ｘ₁｝−Ｆ₂×Ｙ_2R×（Ｙ_1R−Ｙ_0R）／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋
１）×Ｘ₂｝＝Ｔ₀×（Ｙ_2R−Ｙ_1R）となる。よって、架
張時の架張応力Ｔ₀は Ｔ₀＝［Ｆ₁×Ｙ_1R×（Ｙ_2R−Ｙ_0R）／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋
１）×Ｘ₁｝−Ｆ₂×Ｙ _2R×（Ｙ_1R−Ｙ_0R）／｛（Ｙ_0R／
Ｙ_0L＋１）×Ｘ₂｝］／（Ｙ_2R−Ｙ_1R）……となる。 ここで、式にＹ_1R＝（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2、Ｙ_2R＝（Ｙ
_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2を代入すると、架張時の架張応力Ｔ₀は Ｔ₀＝［Ｆ₁×（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）
^1/2−Ｙ_0R）｝／｛（Ｙ _0R／Ｙ_0L＋１）×Ｘ₁｝−Ｆ₂×
（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2−Ｙ _0R）｝
／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）×Ｘ₂｝］／｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）
^1/2−（Ｙ_0R ²＋Ｘ ₁ ²）^1/2｝……となる。 このようにして、請求項２の架張応力Ｔ₀の算出式が求
められる。

【００１８】図１０に本発明のシャドウマスクの架張応
力測定方法を用いて、フレーム付きシャドウマスクの架
張応力分布を測定した測定結果の一例を示す。このよう
に、フレーム付きシャドウマスクの各位置での荷重と変
位量を測定することにより、本発明の算出式を用いて、
フレーム付きシャドウマスクの架張応力Ｔ₀を簡易、且
つ高精度に測定できる。

【００１９】

【発明の効果】上記したように、本発明のシャドウマス
クの架張応力測定方法を用いれば、ある張力をかけた状
態で取り付けられたフレーム付きのシャドウマスクの架
張応力分布を、簡易、且つ高精度に測定でき、フレーム
付きのシャドウマスク分野において、優れた実用上の効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明のシャドウマスクの架張応力
測定方法を適用しうるフレーム付シャドウマスクの概略
構成を示す斜視図である。（ｂ）は、図１（ａ）の斜視
図をＡ−Ａ’線で切断したフレーム付シャドウマスクの
構成断面図である。（ｃ）は、図１（ａ）の斜視図をＢ
−Ｂ’線で切断したフレーム付シャドウマスクの構成断
面図である。

【図２】本発明のシャドウマスクの架張応力測定方法の
一実施形態の概略構成を示す説明図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、シャドウマスクの荷張応
力を測定している状態を示す概略構成模式断面図であ
る。

【図４】測定子６１にてシャドウマスク１０の所定位置
を所定の荷重で押しつけた時の張力成分及び位置関係を
模式的に示す説明図である。

【図５】Ｔ_1R及びＴ_1Lの張力成分をベクトル表示で示し
た説明図である。

【図６】測定子６１にてシャドウマスク１０の所定位置
を所定の荷重Ｆ₁で押しつけた時の張力成分、変位量を
模式的示す説明図である。

【図７】測定子６１にてシャドウマスク１０の所定位置
を所定の荷重で押しつけた時の張力成分及び位置関係を
模式的に示す説明図である。

【図８】Ｔ_2R及びＴ_2Lの張力成分をベクトル表示で示し
た説明図である。

【図９】測定子６１にてシャドウマスク１０の所定位置
を所定の荷重Ｆ₂で押しつけた時の張力成分、変位量を
模式的に示す説明図である。

【図１０】本発明のシャドウマスクの架張応力測定方法
を用いて、フレーム付きのシャドウマスクの架張応力分
布を測定した測定結果の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０……シャドウマスク ２０……フレーム ３０……測定台 ４１……保持台 ４２……移動ステージ ５０……ロードセルの移動保持機構 ６０……ロードセル ６１……測定子 Ｔ₀……架張応力 Ｆ₁、Ｆ₂……荷重あるいはジグ応力 Ｙ_0R……荷重をかけないときの荷重点からフレームまで
の右方向の距離 Ｙ_0L……荷重をかけないときの荷重点からフレームまで
の左方向の距離 Ｘ₁、Ｘ₂……荷重をかけたときのシャドウマスクの変位
量 Ｔ_1R、Ｔ_2R……荷重をかけたときの荷重点からフレーム
までの右方向の張力成分 Ｔ_1L、Ｔ_2L……荷重をかけたときの荷重点からフレーム
までの左方向の張力成分 Ｙ_1R、Ｙ_2R……荷重をかけたときの荷重点からフレーム
までの右方向の距離 Ｙ_1L、Ｙ_2L……荷重をかけたときの荷重点からフレーム
までの左方向の距離 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……張力成分のベクトル方向成分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレームにある張力をかけた状態で取り付
   けられた多数の貫通孔が設けられた金属板からなるシャ
   ドウマスクの架張状態を測定するシャドウマスクの架張
   応力測定方法であって、フレームに取り付けられたシャ
   ドウマスク表面の所望の位置に、局部的に垂直に荷重を
   与え、生じた変位量を測定する操作を前記荷重を変えて
   ２回繰り返すことにより架張応力Ｔ₀を求めることを特
   徴とするシャドウマスクの架張応力測定方法。
2. 【請求項２】前記架張応力Ｔ₀が、Ｔ₀＝［Ｆ₁×（Ｙ_0R ²
   ＋Ｘ₁ ²）^1/2×｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^{1/ 2}−Ｙ_0R｝／｛（Ｙ
   _0R／Ｙ_0L＋１）Ｘ₁｝−Ｆ₂×（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2×
   ｛（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−Ｙ_0R｝／｛（Ｙ_0R／Ｙ_0L＋１）
   Ｘ₂｝］／（Ｙ_0R ²＋Ｘ₂ ²）^1/2−（Ｙ_0R ²＋Ｘ₁ ²）^1/2｝
   なる式で表されることを特徴とする請求項１記載のシャ
   ドウマスクの架張応力測定方法。