JP2004071322A - カラー陰極線管およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供する。
【解決手段】シャドウマスク７は、主マスク１４と補助マスク２０とを重ねて構成されている。主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔１９ａと電子銃側の表面に開口した小孔１９ｂとを連通した連通孔で形成され、補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔２５ａと補助マスクの他方の表面に開口した小孔２５ｂとを連通した連通孔で形成されている。主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有し、補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。
【選択図】 図１１
【解決手段】シャドウマスク７は、主マスク１４と補助マスク２０とを重ねて構成されている。主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔１９ａと電子銃側の表面に開口した小孔１９ｂとを連通した連通孔で形成され、補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔２５ａと補助マスクの他方の表面に開口した小孔２５ｂとを連通した連通孔で形成されている。主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有し、補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。
【選択図】 図１１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャドウマスクを備えたカラー陰極線管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルを有する外囲器と、この外囲器内で蛍光体スクリーンに対向して設けられたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備えている。シャドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する有効面には、電子ビーム通過孔として多数の開孔が所定の配列で形成されている。そして、シャドウマスクは、各開孔により電子銃から放出された３電子ビームを選別し、蛍光体スクリーンを構成する３色蛍光体層に入射させる機能を備えている。
【０００３】
近年、外光反射が少なく且つ画像歪を軽減して視認性を高めるため、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を１０，０００ｍｍ以上と実質的に平坦としたフラット管が主流となりつつある。通常、蛍光体スクリーンと対向するシャドウマスクの有効面は、パネルの内面形状に対応した形状に形成されている。そのため、フラット管のシャドウマスクは、従来のカラー陰極線管に対して曲率が小さくなり、ほぼ平坦化している。
【０００４】
ところが、このような曲率の小さなシャドウマスクを用いた場合、以下の問題が生じる。
通常、シャドウマスクは板厚が０．２２〜０．２５ｍｍ程度の金属板によって形成されている。このような薄板で形成された大画面用のシャドウマスクは、有効面の曲率が小さい場合、自重または外力によって変形し、マスク曲面を維持することが難しい。すなわち、有効面の曲率を小さくすると、マスク曲面の保持力（以下、マスク曲面強度）が低下する。特に、マスク曲面強度の低下は有効面中心すなわち画面センター近傍が最も顕著となる。
【０００５】
そして、マスク曲面強度が低い場合、製造中、あるいは輸送中の微小な外力によってシャドウマスクの有効面が変形してしまう。シャドウマスクが変形すると、シャドウマスクの電子ビーム通過孔とパネル内面との距離関係が変動し、電子銃から放出された電子ビームが所定の蛍光体層にランディングせず、色ずれの原因となる。
【０００６】
また、マスク曲面強度の低下は、シャドウマスクが変形まで到達しないまでも、テレビジョンセットに組み込んだ際、音声などの振動により、マスク有効面が共振しやすくなり、画面上に不要な明暗を映し出してしまう。
【０００７】
このようなマスク曲面強度の低下を防止する最も簡単な方法は、シャドウマスクの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となり、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及びカラー陰極線管製造時の歩留まり低下や、画面品位劣化を生じる要因となってしまう。
【０００８】
これらの問題に対応するため、本出願人は特願２０００−３９２８９１において、マスク曲面を維持するためシャドウマスクの短軸近傍に補助マスクを貼り付けたカラー陰極線管が提案している。このような構造であればマスク曲面を効率的に維持することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、通常、シャドウマスクには多数の開孔が設けられている。これら多数の開孔を工業的に効率良く得るため、従来より、開孔はエッチングにより形成されている。このエッチングにはさまざまな手法があり、シャドウマスクを製造するにあたっては主に２つの手法が取られている。その１つは、両面エッチングと呼ばれる１ステップエッチングの手法であり、他方は、２段エッチングと呼ばれる２ステップエッチングの手法である。
【００１０】
両面エッチングは、工程が単純でありシャドウマスクを安価に製造することが可能となる。しかし、この手法は、開孔のバラツキや開孔ムラが発生し易く、製造可能な開孔が比較的大きなものに限られる。
【００１１】
また、２段エッチングは、２ステップに分けて開孔を形成するため、工程が複雑となり製造コストが高価となる。その反面、両面エッチングに比較して開孔のバラツキおよびマスク開孔ムラが生じにくい。この手法によれば、比較的小さな開孔を有したシャドウマスクを製造することができる。そのため、近年の高精細カラー陰極線管の場合は、２段エッチングを用いて製造することが好ましいとされている。
【００１２】
ここで、前述した２枚のシャドウマスクを貼り合せるカラー陰極線管では以下のような課題がある。すなわち、２段エッチングで製造された２枚のマスクを張り合わせた構成の場合、補助マスクの強度が弱いと、マスク全体の強度をかえって低下させてしまう恐れがある。そのため、補助マスク自体の強度を向上させる必要がある。
【００１３】
また、補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射による蛍光面の不要発光の発生状態が相違する。また、カラー陰極線管の製造時、このシャドウマスクを用いて蛍光面の露光を行うと、形成された蛍光面において、上記重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで蛍光体層の幅が相違する。
【００１４】
以上のことから、上記カラー陰極線管により画像を表示した場合、シャドウマスクの重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで画像表示状態が相違し、これらの間に帯状の境界が現われて画質の劣化を招く恐れがある。
【００１５】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係るカラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、
上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備している。
【００１７】
上記主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と主マスクの電子銃側の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔と補助マスクの他方の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から上記大孔に向かって徐々に減少した径を有し、上記補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。
【００１８】
また、この発明の他の態様に係るカラー陰極線管の製造方法は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備したカラー陰極線管の製造方法において、
上記主マスク用の平坦なマスク素板、および上記補助マスク用の平坦なマスク素板を用意し、上記主マスク用のマスク素板を２段エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、上記補助マスク用のマスク素板を両面エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、それぞれ上記電子ビーム通過孔が形成された主マスク用のマスク素板および補助マスク用のマスク素板を互いに固定し、上記互いに固定されたマスク素板を所望形状にプレス形成して上記シャドウマスクを形成することを特徴としている。
【００１９】
上記のように構成されたカラー陰極線管およびその製造方法によれば、主マスクの各小孔を、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有する構造とし、また、補助マスクの各小孔を、補助マスクの他方の表面から大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有した構造としている。これにより、補助マスクの充分な強度を確保するとともに、補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射による蛍光面の不要発光の発生状態をほぼ同一とすることができる。従って、シャドウマスクの充分なマスク曲面強度を得ることができるとともに、画像品位の良好なカラー陰極線管を得ることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るカラー陰極線管について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、カラー陰極線管はガラスで形成された外囲器を備え、この外囲器は、周縁部にスカート部２を有した矩形状のパネル１と、スカート部２に接合されたファンネル３と、ファンネル３の小径部から伸びたネック４とを有している。パネル１の内面には蛍光体スクリーン５が形成されている。そして、外囲器は、パネル１の中心およびネック４の中心を通る管軸Ｚ、管軸と直交して延びた長軸（水平軸）Ｘ、並びに、管軸および長軸と直交して延びた短軸（垂直軸）Ｙを有している。
【００２１】
画面アスペクト比１６対９で画面有効径７６ｃｍの３２インチワイドタイプのカラー陰極線管を一例とした場合、パネル１の外面は、曲率半径が１００，０００ｍｍと実質的に平坦となっている。また、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とほぼ円筒状になっている。
【００２２】
外囲器内には、色選別電極として機能するシャドウマスク構体６が蛍光体スクリーン５に対向して配置されている。この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、シャドウマスク７の周辺部が固定された断面Ｌ字形の矩形枠状のマスクフレーム８と、を有している。シャドウマスク構体６は、マスクフレーム８の側壁に設けられた複数の弾性支持体（図示せず）をパネル１のスカート部２に埋設されたスタッドピン（図示せず）にそれぞれ係止することで、パネル１の内側に支持されている。なお、シャドウマスク７に形成された電子ビーム通過孔の開孔形状は、用途に応じて矩形状または円形状に形成される。
【００２３】
ネック４内には長軸Ｘ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。そして、上記カラー陰極線管では、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の外側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７を介して、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する。
【００２４】
次に、シャドウマスク７の構成について詳細に説明する。図３ないし図５に示すように、シャドウマスク７は、主マスク１４と、主マスクの一部に重複して固定された補助マスク２０と、を備え、部分的に２重構造に構成されている。
【００２５】
主マスク１４は、パネル１の内面と対向して配置されるとともに所定の曲面形状に形成されたほぼ矩形状のマスク主面３８と、マスク主面の周縁から管軸Ｚ方向に沿って電子銃側に延出したスカート部１７と、を一体に備えている。マスク主面３８は、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔１２が形成された矩形状の有孔部１３と、有孔部を囲むように位置しているとともに開孔を持たないほぼ矩形枠状の無孔部１６と、を有している。この主マスク１４は、板厚０．１〜０．２５ｍｍ程度の金属材料で形成され、その材質としては鉄材または低膨張材としてのアンバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などを使用する。
【００２６】
主マスク１４の各開孔１２は、有孔部１３の長軸Ｘ方向を幅方向とするほぼ矩形状に形成されている。そして、複数の開孔１２が、それぞれ有孔部１３の短軸Ｙ方向にブリッジ１５を介してほぼ直線状に配列されて開孔列を構成し、この開孔列が、長軸Ｘ方向に約０．４〜０．６ｍｍの配列ピッチＰＨで多数配列されている。
【００２７】
図６のように各開孔１２は、主マスク１４の蛍光体スクリーン側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔１９ａと、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔２２と、を連通した連通孔により形成されている。これらの開孔１２は、有孔部１３の周辺側に位置した開孔ほど、大孔１９ａの中心Ｃ１が小孔１９ｂの中心Ｃ２に対して相対的に有孔部周辺側へΔだけオフセットしている。これは、電子ビームが小孔１９ｂを通過したあと、開孔１２の内面に衝突して反射し、画面上に不要発光が生じるのを抑制するためである。主マスク１４の短軸Ｙ方向、長軸Ｘ方向ともに、大孔１９ａは小孔１９ｂに対してオフセットされている。
【００２８】
具体例によれば、シャドウマスクは、板厚０．２２ｍｍの低熱膨張材であるアンバー（Ｆｅ−Ｎｉ合金）で形成され、短軸Ｙ方向には複数個の開孔１２が０．６ｍｍの配列ピッチで直線状に配置され、この短軸方向の複数個の開孔からなる開孔列が長軸Ｘ方向に短軸付近で０．７５ｍｍ、長軸方向周辺で０．８２ｍｍのピッチで配列され、長軸方向周辺に近づくにしたがって大きくなるバリアブルピッチで配列されている。開孔１２の大孔１９ａの幅方向の開孔寸法は、短軸Ｙ上で０．４６ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺で０．５０ｍｍ、小孔１９ｂの幅方向の開孔寸法は、短軸上で０．１８ｍｍ、長軸方向周辺で０．２０ｍｍとなっている。電子ビームが長軸Ｘ方向周辺部に位置した開孔１２に４６°の偏向角で入射する場合、長軸Ｘ方向周辺の開孔の小孔１９ｂに対する大孔１９ａのオフセットΔは０．０６ｍｍとなっている。
【００２９】
一方、図３ないし図６に示すように、補助マスク２０は長い帯状に形成され、主マスク１４の内面側、つまり、電子銃側の表面上で、有孔部１３の短軸Ｙを含む領域に重ねて固定されている。そして、補助マスク２０は、その長軸方向が、主マスク１４の短軸Ｙと一致して設けられている。これにより、シャドウマスク７は、短軸Ｙを含む所定幅の領域に、補助マスク２０が固定され２重構造の重複部と、重複部の両側に位置した非重複部とを有している。
【００３０】
補助マスク２０は、主マスク１４と同様に鉄材あるいはアンバー材等から構成され、板厚は０．２５ｍｍ程度に形成されている。補助マスク２０は、長軸Ｘ方向に沿った幅ＬＨ１が主マスク１４の有孔部１３の長軸方向長ＬＨ２よりも小さく、また、短軸Ｙ方向に沿った長さは主マスク１４の同方向長さとほぼ等しく形成されている。補助マスク２０は、有孔部２１と、有孔部２１の外側で補助マスクの長手方向両端部に位置した無孔部２３と、更に、各無孔部２３から両端方向へ延出した一対のスカート部２４と、を一体に備えている。有孔部２１には、主マスク１４の開孔１２に対応した電子ビーム通過孔としての多数の開孔４２が設けられた
そして、補助マスク２０は、その有孔部２１、無孔部２３、スカート部２４が主マスク１４の有孔部１３、無孔部１６およびスカート部１７とそれぞれ重なった状態で主マスクの電子銃側の表面に固定されている。これにより、主マスク１４の短軸Ｙ上の領域は全て２重構造となっている。
【００３１】
有孔部２１に形成された各開孔４２は、補助マスク２０の蛍光体スクリーン側の表面、つまり、主マスク１４側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔２５ａと、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔２５ｂと、を連通した連通孔により形成されている。すなわち、補助マスク２０は、開孔４２の大孔２５ａが主マスク１４と向かい合った状態で主マスク１４に固定されている。そして、主マスク１４の開孔１２と同様に、補助マスク２０の開孔４２は、短軸Ｙ方向に延びた複数の開孔列を形成し、これらの開孔列は、長軸Ｘ方向に約０．４〜０．６ｍｍのピッチで配列されている。これにより、各開孔４２は、主マスク１４の開孔１２と整列して配置されている。
【００３２】
このような補助マスク２０は、主マスク１４に密着した状態で固定されている。主マスク１４と補助マスク２０との固定には、圧着と呼ばれる拡散接合や、レーザー溶接あるいは抵抗溶接などの手法を用いることができる。補助マスク２０は、少なくとも数箇所の固定点を有している。
【００３３】
上記のように構成されたカラー陰極線管において、シャドウマスク７を製造する場合、主マスク１４の開孔１２は２段エッチングにより、また、補助マスク２０の開孔４２は両面エッチングにより形成する。
【００３４】
２段エッチングおよび両面エッチングによる開孔の形成方法ついて詳細に説明する。まず、主マスク１４の開孔１２を２段エッチングにより形成する場合について説明する。まず、例えば、アンバー材からなる主マスク用のマスク素板４５を用意する。次に、図７（ａ）、７（ｂ）に示すように、主マスク１４の開孔１２に対応するパターンのレジスト膜４４ａ、４４ｂをマスク素板４５の両面にそれぞれ形成する。続いて、図７（ｃ）に示すように、一方のレジスト膜４４ａに重ねてポリエステル樹脂などからなるエッチング保護フィルム４６を貼着した後、他方のレジスト膜４４ｂ側からエッチング液をスプレーしてマスク素板４５に小孔１９ｂとなる凹孔を形成する。
【００３５】
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜４４ｂを剥離し、凹孔の形成されたマスク素板４５の表面側を水洗および乾燥する。その後、この表面側にパラフィン、ラッカーなどの抗エッチング剤を塗布し、形成された凹孔に埋込むように抗エッチング層４７を形成する。また、マスク素板４５の他方の面側に貼着されたエッチング保護フィルム４６を剥離する。
【００３６】
この状態、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜４４ａを介してマスク素板４５の他方の面にエッチング液をスプレーし、先に形成された凹孔に連通する大孔１９ａを形成する。その後、図７（ｆ）に示すように、苛性アルカリ溶液をスプレーして、他方の面に設けられている抗エッチング層４７およびもう一方の面に形成されたレジスト膜４４ａを剥離する。これにより、図８（ａ）に示すような、多数の開孔１２が所定の径およびピッチで形成された有孔部１３を有した平坦なマスク素板４５が得られる。
【００３７】
次に、補助マスク２０の開孔４２を両面エッチングにより形成する場合について説明する。まず、例えば、アンバー材からなる補助マスク用のマスク素板５０を用意する。次に、図９（ａ）、９（ｂ）に示すように、補助マスク２０の開孔４２に対応するパターンのレジスト膜５２ａ、５２ｂをマスク素板５０の両面にそれぞれ形成する。続いて、図９（ｃ）に示すように、一方のレジスト膜側から、つまり、開孔４２の大孔に対応するレジスト膜５２ａ側からマスク素板５０を連続的にエッチングし、開孔４２を形成する。その後、図９（ｄ）に示すように、マスク素板５０からレジスト膜５２ａ、５２ｂを剥離する。これにより、図８（ｂ）に示すような、補助マスク用のマスク素板５０が得られる。
【００３８】
次に、上記のようにして得られたマスク素板４５および５０をアニール処理した後、これらのマスク素板を互いに正確に位置決めした状態で重ね合わせ、レーザー溶接により互いに固定する。続いて、貼り合わされたマスク素板４５および５０をプレス装置によってプレス成形し、主マスクの電子銃側表面に補助マスクが位置した所望形状のシャドウマスク７を形成する。
【００３９】
上記のように構成されたシャドウマスク７において、主マスク１４および補助マスク２０は、エッチング方法の違いから、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すようなマスク断面形状の相違が生じる。図１０（ａ）は、主マスク１４および補助マスク２０の長軸Ｘ方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、点線は２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２を、実線は両面エッチングにより形成された開孔４２をそれぞれ示している。図１０（ｂ）は、主マスク１４および補助マスク２０の短軸Ｙ方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、点線は２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２を、実線は両面エッチングにより形成された開孔４２をそれぞれ示している。
【００４０】
図１０（ａ）に示す長軸Ｘ方向の断面に関しては、開孔１２、４２の相違はそれほど大きくないが、図１０（ｂ）に示す短軸Ｙ方向の断面については、開孔１２、４２の断面形状が相違している。２段エッチングは、両面エッチングよりも開孔を形成するためのエッチング範囲が広い。その結果、２段エッチングを用いた場合、シャドウマスク７を形成する材料の残り、つまりは体積が少なくなる。そのため、マスク強度としては両面エッチングにより開孔を形成したマスクの方がより大きな強度を得ることができる。
【００４１】
この際、主マスク１４についても、両面エッチングにより開孔１２を形成することにより、主マスクの体積が増加しマスク強度が上がる。しかし、高精細な表示に要求される小さい開孔を形成するためには、２段エッチングによる形成方法が必要となり、実際には、主マスクの製造に両面エッチングを使用することは難しい。
【００４２】
補助マスク２０の場合は、主マスク１４との位置合わせ余裕度を確保する等の観点から、主マスクの開孔よりもより大きい開孔を有した構造とする必要がある。そのため、補助マスク２０の開孔４２は、両面エッチングでも充分対応可能な大きさとなっている。
【００４３】
図１１に示すように、本実施の形態におけるシャドウマスク７によれば、２段エッチングにより形成された開孔１２を有した主マスク１４の電子銃側表面に、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０が貼り合わされている。補助マスク２０は、開孔４２の大孔２５ａ側が主マスク１４に形成された開孔１２の小孔１９ｂ側と対向するように配置されている。補助マスク２０に形成された開孔４２は、長軸Ｘ方向について、主マスク１４の開孔１２よりもやや大きな寸法に形成されている。これは、主マスク１４と補助マスク２０との位置合せズレが発生した場合の余裕を持たせるためである。また、短軸Ｙ方向についても、補助マスク２０の開孔４２の方が主マスク１４の開孔１２よりも大きな寸法を有していることが好ましい。しかし、蛍光面輝度の点から、主マスク１４のブリッジ幅は製造上可能なほぼ最小値となっているため、短軸Ｙ方向に関しては、補助マスク２０および主マスク１４の開孔径を同一としてもよい。
【００４４】
次に、上記のように構成されたシャドウマスクにおける電子ビームの反射について説明する。図１１に示したように、２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２は、大孔１９ａおよび小孔１９ｂを有している。小孔１９ｂは、主マスク１４の電子銃側表面から大孔１９ａ側に向かって徐々に径が小さくなっている。そのため、小孔１９ｂを規定している側壁面６０は、電子銃側に向かった傾斜した曲面となっている。
【００４５】
これに対し、両面エッチングにより形成された補助マスク２０の開孔４２において、小孔２５ｂは、補助マスクの電子銃側表面から大孔２５ａに向かって径がほぼ一定、あるいは、径が徐々に大きくなっている。そのため、小孔２５ｂを規定している側壁面６２は、電子銃側に向かって傾斜することなく、電子ビームとほぼ平行か、むしろ蛍光体スクリーン側に傾斜した曲面となっている。
【００４６】
電子銃からシャドウマスク７に向かって放射された電子ビームは、補助マスク２０の開孔４２および主マスク１４の開孔１２を順に通過して蛍光体スクリーンにランディングする。この際、補助マスク２０に形成された開孔４２の小孔２５ｂは、電子銃側を向いた側壁面、つまり、電子ビームが衝突する側壁面を持たないため、電子ビームは２次電子をほとんど発生することなく開孔４２を通過する。
【００４７】
一方、補助マスク２０の開孔４２を通過した電子ビームは、主マスク１４の開孔１２に入射し、その大部分は開孔１２を通過して蛍光体スクリーンに到達する。また、主マスク１４の開孔１２に入射した電子ビームの一部は、小孔１９ｂを規定している側壁面６０に衝突し２次電子を放出させる。放出された２次電子の一部は主マスクの開孔を通過し蛍光面に到達する。この２次電子により、蛍光体スクリーンの一部に不要発光が発生する。
【００４８】
以上のように、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０は、実質的に電子ビームの衝突する小孔側の側壁面がないため、２次電子の発生自体が少ない。そのため、電子ビームの反射は主マスク１４の側壁面６０だけで発生する。このような２次電子の発生状態は、補助マスク２０が貼り付けられていない主マスク１４の非重畳部と同じ状態となる。そのため、蛍光体スクリーンにおいて、不要発光自体は発生するが、シャドウマスク７の重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで不要発光の差を無くすことができる。これにより、表示画面上に不要な明るさの段差や帯状の境界が現われることがなく、良好な画像を得ることが可能となる。
【００４９】
説明は省略するが、不要発光の発生は短軸Ｙ方向についても同様であり、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０は、主マスク１４よりも２次電子放出が少ない。そのため、蛍光体スクリーンの不要発光に起因する明るさの段差、境界の発生を防止することができる。
【００５０】
また、カラー陰極線管の製造時、上記のシャドウマスク７を用いて例えばストライプ状の蛍光体層を露光、形成する際、上記と同様に、不要発光の発生を全域に渡ってほぼ均一にすることができる。そのため、蛍光体スクリーンにおける蛍光体層の幅をシャドウマスク７の重畳部に対向する領域と非重畳部に対応する領域とでほぼ均一に形成することができる。その結果、表示画像の品位が向上したカラー陰極線管を得ることが可能となる。
【００５１】
以上のように構成されたカラー陰極線管によれば、主マスク１４に重ねて補助マスク２０を設けることにより、シャドウマスク７の最も変形しやすい画面中央近傍の変形を抑制することが可能となり、結果的にマスク曲面強度を向上させることができる。特に、補助マスクの開孔を両面エッチングによって形成することにより、開孔形成後のマスク材の体積を充分に確保し、マスク強度を維持することができる。更に、補助マスクの開孔を両面エッチングにより形成し、電子銃側に傾斜した側壁面を持たない開孔構造、あるいは、電子銃側に傾斜した側壁面が主マスク側の側壁面に比較して小さい開孔構造としている。これにより、シャドウマスクの重畳部と非重畳部との間で不要発光及び蛍光面の違いによる不要な明るさの段差が発生することなく、良好が画像を得ることが可能となる。
【００５２】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態において、補助マスク２０が主マスク１４の電子銃側に配置された構成について説明したが、図１２および図１３に示すように、補助マスク２０は主マスク１４の外面側、つまり、蛍光体スクリーン５側の表面に設けてもよい。この場合、補助マスク２０は、開孔４２の小孔２５ｂが主マスク１４に対向した状態で、主マスク１４に固定される。このような構成のシャドウマスクとした場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。なお、他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
また、補助マスクは１枚に限らず複数設けてもよい。更に、シャドウマスクの各開孔は、矩形状に限らず、丸型としても有効に活用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るカラー陰極線管の長軸を含む断面図。
【図２】上記カラー陰極線管の短軸を含む断面図。
【図３】上記カラー陰極線管におけるシャドウマスクを示す斜視図および電子ビーム通過孔を拡大して示す平面図。
【図４】上記シャドウマスクの長軸方向に沿った断面図。
【図５】上記シャドウマスクの短軸方向に沿った断面図。
【図６】上記シャドウマスクの主マスクおよび補助マスクを拡大して示す断面図。
【図７】上記主マスクの２段エッチング工程をそれぞれ示す断面図。
【図８】上記主マスクおよび補助マスクの製造に用いるマスク素板を示す平面図。
【図９】上記補助マスクの両面エッチング工程をそれぞれ示す断面図。
【図１０】２段エッチングにより形成された開孔と両面エッチングにより形成された開孔とを重ねて概略的に示す断面図。
【図１１】上記シャドウマスクにおける電子ビームの通過および反射状態を示す断面図。
【図１２】この発明の他の実施の形態に係るカラー陰極線管のシャドウマスクを示す断面図。
【図１３】上記他の実施の形態におけるシャドウマスクを開孔部分を拡大して示す断面図。
【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…主マスク
２０…補助マスク
１２、４２…開孔
１３、２１…有孔部
１９ａ、２５ａ…大孔
１９ｂ、２５ｂ…小孔
６０、６２…側壁面
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャドウマスクを備えたカラー陰極線管およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルを有する外囲器と、この外囲器内で蛍光体スクリーンに対向して設けられたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備えている。シャドウマスクの蛍光体スクリーンと対向する有効面には、電子ビーム通過孔として多数の開孔が所定の配列で形成されている。そして、シャドウマスクは、各開孔により電子銃から放出された３電子ビームを選別し、蛍光体スクリーンを構成する３色蛍光体層に入射させる機能を備えている。
【０００３】
近年、外光反射が少なく且つ画像歪を軽減して視認性を高めるため、カラー陰極線管のパネル外面の曲率半径を１０，０００ｍｍ以上と実質的に平坦としたフラット管が主流となりつつある。通常、蛍光体スクリーンと対向するシャドウマスクの有効面は、パネルの内面形状に対応した形状に形成されている。そのため、フラット管のシャドウマスクは、従来のカラー陰極線管に対して曲率が小さくなり、ほぼ平坦化している。
【０００４】
ところが、このような曲率の小さなシャドウマスクを用いた場合、以下の問題が生じる。
通常、シャドウマスクは板厚が０．２２〜０．２５ｍｍ程度の金属板によって形成されている。このような薄板で形成された大画面用のシャドウマスクは、有効面の曲率が小さい場合、自重または外力によって変形し、マスク曲面を維持することが難しい。すなわち、有効面の曲率を小さくすると、マスク曲面の保持力（以下、マスク曲面強度）が低下する。特に、マスク曲面強度の低下は有効面中心すなわち画面センター近傍が最も顕著となる。
【０００５】
そして、マスク曲面強度が低い場合、製造中、あるいは輸送中の微小な外力によってシャドウマスクの有効面が変形してしまう。シャドウマスクが変形すると、シャドウマスクの電子ビーム通過孔とパネル内面との距離関係が変動し、電子銃から放出された電子ビームが所定の蛍光体層にランディングせず、色ずれの原因となる。
【０００６】
また、マスク曲面強度の低下は、シャドウマスクが変形まで到達しないまでも、テレビジョンセットに組み込んだ際、音声などの振動により、マスク有効面が共振しやすくなり、画面上に不要な明暗を映し出してしまう。
【０００７】
このようなマスク曲面強度の低下を防止する最も簡単な方法は、シャドウマスクの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となり、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及びカラー陰極線管製造時の歩留まり低下や、画面品位劣化を生じる要因となってしまう。
【０００８】
これらの問題に対応するため、本出願人は特願２０００−３９２８９１において、マスク曲面を維持するためシャドウマスクの短軸近傍に補助マスクを貼り付けたカラー陰極線管が提案している。このような構造であればマスク曲面を効率的に維持することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、通常、シャドウマスクには多数の開孔が設けられている。これら多数の開孔を工業的に効率良く得るため、従来より、開孔はエッチングにより形成されている。このエッチングにはさまざまな手法があり、シャドウマスクを製造するにあたっては主に２つの手法が取られている。その１つは、両面エッチングと呼ばれる１ステップエッチングの手法であり、他方は、２段エッチングと呼ばれる２ステップエッチングの手法である。
【００１０】
両面エッチングは、工程が単純でありシャドウマスクを安価に製造することが可能となる。しかし、この手法は、開孔のバラツキや開孔ムラが発生し易く、製造可能な開孔が比較的大きなものに限られる。
【００１１】
また、２段エッチングは、２ステップに分けて開孔を形成するため、工程が複雑となり製造コストが高価となる。その反面、両面エッチングに比較して開孔のバラツキおよびマスク開孔ムラが生じにくい。この手法によれば、比較的小さな開孔を有したシャドウマスクを製造することができる。そのため、近年の高精細カラー陰極線管の場合は、２段エッチングを用いて製造することが好ましいとされている。
【００１２】
ここで、前述した２枚のシャドウマスクを貼り合せるカラー陰極線管では以下のような課題がある。すなわち、２段エッチングで製造された２枚のマスクを張り合わせた構成の場合、補助マスクの強度が弱いと、マスク全体の強度をかえって低下させてしまう恐れがある。そのため、補助マスク自体の強度を向上させる必要がある。
【００１３】
また、補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射による蛍光面の不要発光の発生状態が相違する。また、カラー陰極線管の製造時、このシャドウマスクを用いて蛍光面の露光を行うと、形成された蛍光面において、上記重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで蛍光体層の幅が相違する。
【００１４】
以上のことから、上記カラー陰極線管により画像を表示した場合、シャドウマスクの重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで画像表示状態が相違し、これらの間に帯状の境界が現われて画質の劣化を招く恐れがある。
【００１５】
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係るカラー陰極線管は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、
上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備している。
【００１７】
上記主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と主マスクの電子銃側の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔と補助マスクの他方の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から上記大孔に向かって徐々に減少した径を有し、上記補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有している。
【００１８】
また、この発明の他の態様に係るカラー陰極線管の製造方法は、内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備したカラー陰極線管の製造方法において、
上記主マスク用の平坦なマスク素板、および上記補助マスク用の平坦なマスク素板を用意し、上記主マスク用のマスク素板を２段エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、上記補助マスク用のマスク素板を両面エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、それぞれ上記電子ビーム通過孔が形成された主マスク用のマスク素板および補助マスク用のマスク素板を互いに固定し、上記互いに固定されたマスク素板を所望形状にプレス形成して上記シャドウマスクを形成することを特徴としている。
【００１９】
上記のように構成されたカラー陰極線管およびその製造方法によれば、主マスクの各小孔を、主マスクの電子銃側表面から大孔に向かって徐々に減少した径を有する構造とし、また、補助マスクの各小孔を、補助マスクの他方の表面から大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有した構造としている。これにより、補助マスクの充分な強度を確保するとともに、補助マスクが主マスクに重ね合わされた重畳部と主マスクだけで形成されている非重畳部とで、電子ビーム反射による蛍光面の不要発光の発生状態をほぼ同一とすることができる。従って、シャドウマスクの充分なマスク曲面強度を得ることができるとともに、画像品位の良好なカラー陰極線管を得ることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るカラー陰極線管について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、カラー陰極線管はガラスで形成された外囲器を備え、この外囲器は、周縁部にスカート部２を有した矩形状のパネル１と、スカート部２に接合されたファンネル３と、ファンネル３の小径部から伸びたネック４とを有している。パネル１の内面には蛍光体スクリーン５が形成されている。そして、外囲器は、パネル１の中心およびネック４の中心を通る管軸Ｚ、管軸と直交して延びた長軸（水平軸）Ｘ、並びに、管軸および長軸と直交して延びた短軸（垂直軸）Ｙを有している。
【００２１】
画面アスペクト比１６対９で画面有効径７６ｃｍの３２インチワイドタイプのカラー陰極線管を一例とした場合、パネル１の外面は、曲率半径が１００，０００ｍｍと実質的に平坦となっている。また、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とほぼ円筒状になっている。
【００２２】
外囲器内には、色選別電極として機能するシャドウマスク構体６が蛍光体スクリーン５に対向して配置されている。この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、シャドウマスク７の周辺部が固定された断面Ｌ字形の矩形枠状のマスクフレーム８と、を有している。シャドウマスク構体６は、マスクフレーム８の側壁に設けられた複数の弾性支持体（図示せず）をパネル１のスカート部２に埋設されたスタッドピン（図示せず）にそれぞれ係止することで、パネル１の内側に支持されている。なお、シャドウマスク７に形成された電子ビーム通過孔の開孔形状は、用途に応じて矩形状または円形状に形成される。
【００２３】
ネック４内には長軸Ｘ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。そして、上記カラー陰極線管では、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の外側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７を介して、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する。
【００２４】
次に、シャドウマスク７の構成について詳細に説明する。図３ないし図５に示すように、シャドウマスク７は、主マスク１４と、主マスクの一部に重複して固定された補助マスク２０と、を備え、部分的に２重構造に構成されている。
【００２５】
主マスク１４は、パネル１の内面と対向して配置されるとともに所定の曲面形状に形成されたほぼ矩形状のマスク主面３８と、マスク主面の周縁から管軸Ｚ方向に沿って電子銃側に延出したスカート部１７と、を一体に備えている。マスク主面３８は、電子ビーム通過孔として機能する多数の開孔１２が形成された矩形状の有孔部１３と、有孔部を囲むように位置しているとともに開孔を持たないほぼ矩形枠状の無孔部１６と、を有している。この主マスク１４は、板厚０．１〜０．２５ｍｍ程度の金属材料で形成され、その材質としては鉄材または低膨張材としてのアンバー材（Ｆｅ−Ｎｉ合金）などを使用する。
【００２６】
主マスク１４の各開孔１２は、有孔部１３の長軸Ｘ方向を幅方向とするほぼ矩形状に形成されている。そして、複数の開孔１２が、それぞれ有孔部１３の短軸Ｙ方向にブリッジ１５を介してほぼ直線状に配列されて開孔列を構成し、この開孔列が、長軸Ｘ方向に約０．４〜０．６ｍｍの配列ピッチＰＨで多数配列されている。
【００２７】
図６のように各開孔１２は、主マスク１４の蛍光体スクリーン側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔１９ａと、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔２２と、を連通した連通孔により形成されている。これらの開孔１２は、有孔部１３の周辺側に位置した開孔ほど、大孔１９ａの中心Ｃ１が小孔１９ｂの中心Ｃ２に対して相対的に有孔部周辺側へΔだけオフセットしている。これは、電子ビームが小孔１９ｂを通過したあと、開孔１２の内面に衝突して反射し、画面上に不要発光が生じるのを抑制するためである。主マスク１４の短軸Ｙ方向、長軸Ｘ方向ともに、大孔１９ａは小孔１９ｂに対してオフセットされている。
【００２８】
具体例によれば、シャドウマスクは、板厚０．２２ｍｍの低熱膨張材であるアンバー（Ｆｅ−Ｎｉ合金）で形成され、短軸Ｙ方向には複数個の開孔１２が０．６ｍｍの配列ピッチで直線状に配置され、この短軸方向の複数個の開孔からなる開孔列が長軸Ｘ方向に短軸付近で０．７５ｍｍ、長軸方向周辺で０．８２ｍｍのピッチで配列され、長軸方向周辺に近づくにしたがって大きくなるバリアブルピッチで配列されている。開孔１２の大孔１９ａの幅方向の開孔寸法は、短軸Ｙ上で０．４６ｍｍ、長軸Ｘ方向周辺で０．５０ｍｍ、小孔１９ｂの幅方向の開孔寸法は、短軸上で０．１８ｍｍ、長軸方向周辺で０．２０ｍｍとなっている。電子ビームが長軸Ｘ方向周辺部に位置した開孔１２に４６°の偏向角で入射する場合、長軸Ｘ方向周辺の開孔の小孔１９ｂに対する大孔１９ａのオフセットΔは０．０６ｍｍとなっている。
【００２９】
一方、図３ないし図６に示すように、補助マスク２０は長い帯状に形成され、主マスク１４の内面側、つまり、電子銃側の表面上で、有孔部１３の短軸Ｙを含む領域に重ねて固定されている。そして、補助マスク２０は、その長軸方向が、主マスク１４の短軸Ｙと一致して設けられている。これにより、シャドウマスク７は、短軸Ｙを含む所定幅の領域に、補助マスク２０が固定され２重構造の重複部と、重複部の両側に位置した非重複部とを有している。
【００３０】
補助マスク２０は、主マスク１４と同様に鉄材あるいはアンバー材等から構成され、板厚は０．２５ｍｍ程度に形成されている。補助マスク２０は、長軸Ｘ方向に沿った幅ＬＨ１が主マスク１４の有孔部１３の長軸方向長ＬＨ２よりも小さく、また、短軸Ｙ方向に沿った長さは主マスク１４の同方向長さとほぼ等しく形成されている。補助マスク２０は、有孔部２１と、有孔部２１の外側で補助マスクの長手方向両端部に位置した無孔部２３と、更に、各無孔部２３から両端方向へ延出した一対のスカート部２４と、を一体に備えている。有孔部２１には、主マスク１４の開孔１２に対応した電子ビーム通過孔としての多数の開孔４２が設けられた
そして、補助マスク２０は、その有孔部２１、無孔部２３、スカート部２４が主マスク１４の有孔部１３、無孔部１６およびスカート部１７とそれぞれ重なった状態で主マスクの電子銃側の表面に固定されている。これにより、主マスク１４の短軸Ｙ上の領域は全て２重構造となっている。
【００３１】
有孔部２１に形成された各開孔４２は、補助マスク２０の蛍光体スクリーン側の表面、つまり、主マスク１４側の表面に開口したほぼ矩形状の大孔２５ａと、電子銃側の表面に開口したほぼ矩形状の小孔２５ｂと、を連通した連通孔により形成されている。すなわち、補助マスク２０は、開孔４２の大孔２５ａが主マスク１４と向かい合った状態で主マスク１４に固定されている。そして、主マスク１４の開孔１２と同様に、補助マスク２０の開孔４２は、短軸Ｙ方向に延びた複数の開孔列を形成し、これらの開孔列は、長軸Ｘ方向に約０．４〜０．６ｍｍのピッチで配列されている。これにより、各開孔４２は、主マスク１４の開孔１２と整列して配置されている。
【００３２】
このような補助マスク２０は、主マスク１４に密着した状態で固定されている。主マスク１４と補助マスク２０との固定には、圧着と呼ばれる拡散接合や、レーザー溶接あるいは抵抗溶接などの手法を用いることができる。補助マスク２０は、少なくとも数箇所の固定点を有している。
【００３３】
上記のように構成されたカラー陰極線管において、シャドウマスク７を製造する場合、主マスク１４の開孔１２は２段エッチングにより、また、補助マスク２０の開孔４２は両面エッチングにより形成する。
【００３４】
２段エッチングおよび両面エッチングによる開孔の形成方法ついて詳細に説明する。まず、主マスク１４の開孔１２を２段エッチングにより形成する場合について説明する。まず、例えば、アンバー材からなる主マスク用のマスク素板４５を用意する。次に、図７（ａ）、７（ｂ）に示すように、主マスク１４の開孔１２に対応するパターンのレジスト膜４４ａ、４４ｂをマスク素板４５の両面にそれぞれ形成する。続いて、図７（ｃ）に示すように、一方のレジスト膜４４ａに重ねてポリエステル樹脂などからなるエッチング保護フィルム４６を貼着した後、他方のレジスト膜４４ｂ側からエッチング液をスプレーしてマスク素板４５に小孔１９ｂとなる凹孔を形成する。
【００３５】
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜４４ｂを剥離し、凹孔の形成されたマスク素板４５の表面側を水洗および乾燥する。その後、この表面側にパラフィン、ラッカーなどの抗エッチング剤を塗布し、形成された凹孔に埋込むように抗エッチング層４７を形成する。また、マスク素板４５の他方の面側に貼着されたエッチング保護フィルム４６を剥離する。
【００３６】
この状態、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜４４ａを介してマスク素板４５の他方の面にエッチング液をスプレーし、先に形成された凹孔に連通する大孔１９ａを形成する。その後、図７（ｆ）に示すように、苛性アルカリ溶液をスプレーして、他方の面に設けられている抗エッチング層４７およびもう一方の面に形成されたレジスト膜４４ａを剥離する。これにより、図８（ａ）に示すような、多数の開孔１２が所定の径およびピッチで形成された有孔部１３を有した平坦なマスク素板４５が得られる。
【００３７】
次に、補助マスク２０の開孔４２を両面エッチングにより形成する場合について説明する。まず、例えば、アンバー材からなる補助マスク用のマスク素板５０を用意する。次に、図９（ａ）、９（ｂ）に示すように、補助マスク２０の開孔４２に対応するパターンのレジスト膜５２ａ、５２ｂをマスク素板５０の両面にそれぞれ形成する。続いて、図９（ｃ）に示すように、一方のレジスト膜側から、つまり、開孔４２の大孔に対応するレジスト膜５２ａ側からマスク素板５０を連続的にエッチングし、開孔４２を形成する。その後、図９（ｄ）に示すように、マスク素板５０からレジスト膜５２ａ、５２ｂを剥離する。これにより、図８（ｂ）に示すような、補助マスク用のマスク素板５０が得られる。
【００３８】
次に、上記のようにして得られたマスク素板４５および５０をアニール処理した後、これらのマスク素板を互いに正確に位置決めした状態で重ね合わせ、レーザー溶接により互いに固定する。続いて、貼り合わされたマスク素板４５および５０をプレス装置によってプレス成形し、主マスクの電子銃側表面に補助マスクが位置した所望形状のシャドウマスク７を形成する。
【００３９】
上記のように構成されたシャドウマスク７において、主マスク１４および補助マスク２０は、エッチング方法の違いから、図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すようなマスク断面形状の相違が生じる。図１０（ａ）は、主マスク１４および補助マスク２０の長軸Ｘ方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、点線は２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２を、実線は両面エッチングにより形成された開孔４２をそれぞれ示している。図１０（ｂ）は、主マスク１４および補助マスク２０の短軸Ｙ方向に沿った断面を重ね合わせて示した図で、点線は２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２を、実線は両面エッチングにより形成された開孔４２をそれぞれ示している。
【００４０】
図１０（ａ）に示す長軸Ｘ方向の断面に関しては、開孔１２、４２の相違はそれほど大きくないが、図１０（ｂ）に示す短軸Ｙ方向の断面については、開孔１２、４２の断面形状が相違している。２段エッチングは、両面エッチングよりも開孔を形成するためのエッチング範囲が広い。その結果、２段エッチングを用いた場合、シャドウマスク７を形成する材料の残り、つまりは体積が少なくなる。そのため、マスク強度としては両面エッチングにより開孔を形成したマスクの方がより大きな強度を得ることができる。
【００４１】
この際、主マスク１４についても、両面エッチングにより開孔１２を形成することにより、主マスクの体積が増加しマスク強度が上がる。しかし、高精細な表示に要求される小さい開孔を形成するためには、２段エッチングによる形成方法が必要となり、実際には、主マスクの製造に両面エッチングを使用することは難しい。
【００４２】
補助マスク２０の場合は、主マスク１４との位置合わせ余裕度を確保する等の観点から、主マスクの開孔よりもより大きい開孔を有した構造とする必要がある。そのため、補助マスク２０の開孔４２は、両面エッチングでも充分対応可能な大きさとなっている。
【００４３】
図１１に示すように、本実施の形態におけるシャドウマスク７によれば、２段エッチングにより形成された開孔１２を有した主マスク１４の電子銃側表面に、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０が貼り合わされている。補助マスク２０は、開孔４２の大孔２５ａ側が主マスク１４に形成された開孔１２の小孔１９ｂ側と対向するように配置されている。補助マスク２０に形成された開孔４２は、長軸Ｘ方向について、主マスク１４の開孔１２よりもやや大きな寸法に形成されている。これは、主マスク１４と補助マスク２０との位置合せズレが発生した場合の余裕を持たせるためである。また、短軸Ｙ方向についても、補助マスク２０の開孔４２の方が主マスク１４の開孔１２よりも大きな寸法を有していることが好ましい。しかし、蛍光面輝度の点から、主マスク１４のブリッジ幅は製造上可能なほぼ最小値となっているため、短軸Ｙ方向に関しては、補助マスク２０および主マスク１４の開孔径を同一としてもよい。
【００４４】
次に、上記のように構成されたシャドウマスクにおける電子ビームの反射について説明する。図１１に示したように、２段エッチングにより形成された主マスク１４の開孔１２は、大孔１９ａおよび小孔１９ｂを有している。小孔１９ｂは、主マスク１４の電子銃側表面から大孔１９ａ側に向かって徐々に径が小さくなっている。そのため、小孔１９ｂを規定している側壁面６０は、電子銃側に向かった傾斜した曲面となっている。
【００４５】
これに対し、両面エッチングにより形成された補助マスク２０の開孔４２において、小孔２５ｂは、補助マスクの電子銃側表面から大孔２５ａに向かって径がほぼ一定、あるいは、径が徐々に大きくなっている。そのため、小孔２５ｂを規定している側壁面６２は、電子銃側に向かって傾斜することなく、電子ビームとほぼ平行か、むしろ蛍光体スクリーン側に傾斜した曲面となっている。
【００４６】
電子銃からシャドウマスク７に向かって放射された電子ビームは、補助マスク２０の開孔４２および主マスク１４の開孔１２を順に通過して蛍光体スクリーンにランディングする。この際、補助マスク２０に形成された開孔４２の小孔２５ｂは、電子銃側を向いた側壁面、つまり、電子ビームが衝突する側壁面を持たないため、電子ビームは２次電子をほとんど発生することなく開孔４２を通過する。
【００４７】
一方、補助マスク２０の開孔４２を通過した電子ビームは、主マスク１４の開孔１２に入射し、その大部分は開孔１２を通過して蛍光体スクリーンに到達する。また、主マスク１４の開孔１２に入射した電子ビームの一部は、小孔１９ｂを規定している側壁面６０に衝突し２次電子を放出させる。放出された２次電子の一部は主マスクの開孔を通過し蛍光面に到達する。この２次電子により、蛍光体スクリーンの一部に不要発光が発生する。
【００４８】
以上のように、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０は、実質的に電子ビームの衝突する小孔側の側壁面がないため、２次電子の発生自体が少ない。そのため、電子ビームの反射は主マスク１４の側壁面６０だけで発生する。このような２次電子の発生状態は、補助マスク２０が貼り付けられていない主マスク１４の非重畳部と同じ状態となる。そのため、蛍光体スクリーンにおいて、不要発光自体は発生するが、シャドウマスク７の重畳部に対応する部分と非重畳部に対応する部分とで不要発光の差を無くすことができる。これにより、表示画面上に不要な明るさの段差や帯状の境界が現われることがなく、良好な画像を得ることが可能となる。
【００４９】
説明は省略するが、不要発光の発生は短軸Ｙ方向についても同様であり、両面エッチングにより形成された開孔４２を有した補助マスク２０は、主マスク１４よりも２次電子放出が少ない。そのため、蛍光体スクリーンの不要発光に起因する明るさの段差、境界の発生を防止することができる。
【００５０】
また、カラー陰極線管の製造時、上記のシャドウマスク７を用いて例えばストライプ状の蛍光体層を露光、形成する際、上記と同様に、不要発光の発生を全域に渡ってほぼ均一にすることができる。そのため、蛍光体スクリーンにおける蛍光体層の幅をシャドウマスク７の重畳部に対向する領域と非重畳部に対応する領域とでほぼ均一に形成することができる。その結果、表示画像の品位が向上したカラー陰極線管を得ることが可能となる。
【００５１】
以上のように構成されたカラー陰極線管によれば、主マスク１４に重ねて補助マスク２０を設けることにより、シャドウマスク７の最も変形しやすい画面中央近傍の変形を抑制することが可能となり、結果的にマスク曲面強度を向上させることができる。特に、補助マスクの開孔を両面エッチングによって形成することにより、開孔形成後のマスク材の体積を充分に確保し、マスク強度を維持することができる。更に、補助マスクの開孔を両面エッチングにより形成し、電子銃側に傾斜した側壁面を持たない開孔構造、あるいは、電子銃側に傾斜した側壁面が主マスク側の側壁面に比較して小さい開孔構造としている。これにより、シャドウマスクの重畳部と非重畳部との間で不要発光及び蛍光面の違いによる不要な明るさの段差が発生することなく、良好が画像を得ることが可能となる。
【００５２】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態において、補助マスク２０が主マスク１４の電子銃側に配置された構成について説明したが、図１２および図１３に示すように、補助マスク２０は主マスク１４の外面側、つまり、蛍光体スクリーン５側の表面に設けてもよい。この場合、補助マスク２０は、開孔４２の小孔２５ｂが主マスク１４に対向した状態で、主マスク１４に固定される。このような構成のシャドウマスクとした場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。なお、他の構成は前述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
また、補助マスクは１枚に限らず複数設けてもよい。更に、シャドウマスクの各開孔は、矩形状に限らず、丸型としても有効に活用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、十分なマスク曲面強度を有しているとともに画像品位の良好なカラー陰極線管およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るカラー陰極線管の長軸を含む断面図。
【図２】上記カラー陰極線管の短軸を含む断面図。
【図３】上記カラー陰極線管におけるシャドウマスクを示す斜視図および電子ビーム通過孔を拡大して示す平面図。
【図４】上記シャドウマスクの長軸方向に沿った断面図。
【図５】上記シャドウマスクの短軸方向に沿った断面図。
【図６】上記シャドウマスクの主マスクおよび補助マスクを拡大して示す断面図。
【図７】上記主マスクの２段エッチング工程をそれぞれ示す断面図。
【図８】上記主マスクおよび補助マスクの製造に用いるマスク素板を示す平面図。
【図９】上記補助マスクの両面エッチング工程をそれぞれ示す断面図。
【図１０】２段エッチングにより形成された開孔と両面エッチングにより形成された開孔とを重ねて概略的に示す断面図。
【図１１】上記シャドウマスクにおける電子ビームの通過および反射状態を示す断面図。
【図１２】この発明の他の実施の形態に係るカラー陰極線管のシャドウマスクを示す断面図。
【図１３】上記他の実施の形態におけるシャドウマスクを開孔部分を拡大して示す断面図。
【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…主マスク
２０…補助マスク
１２、４２…開孔
１３、２１…有孔部
１９ａ、２５ａ…大孔
１９ｂ、２５ｂ…小孔
６０、６２…側壁面
Claims (8)
- 内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、
上記シャドウマスクは、
上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、
上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備し、
上記主マスクの各電子ビーム通過孔は、主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に開口した大孔と主マスクの電子銃側の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、
上記補助マスクの各電子ビーム通過孔は、補助マスクの一方の表面に開口した大孔と補助マスクの他方の表面に開口した小孔とを連通した連通孔で形成され、上記主マスクの各小孔は、主マスクの電子銃側表面から上記大孔に向かって徐々に減少した径を有し、上記補助マスクの各小孔は、補助マスクの上記他方の表面から上記大孔に向かってほぼ一定の径あるいは徐々に増加した径を有していることを特徴とするカラー陰極線管。 - 上記主マスクは、各小孔を規定しているとともに上記電子銃側に傾斜し電子ビームが衝突する側壁面を有し、上記補助マスクは、各小孔を規定しているとともに電子ビームとほぼ平行な、あるいは、蛍光体スクリーン側に傾斜した側壁面を有していることを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
- 上記主マスクの電子ビーム通過孔は２段エッチングにより形成され、上記補助マスクの電子ビーム通過孔は両面エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー陰極線管。
- 上記補助マスクは、上記主マスクの電子銃側の表面に重ねて設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカラー陰極線管。
- 上記補助マスクは上記大孔側の表面が、上記主マスクの小孔側の表面に接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のカラー陰極線管。
- 上記補助マスクは、上記主マスクの蛍光体スクリーン側の表面に重ねて設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカラー陰極線管。
- 内面に蛍光体スクリーンが設けられたパネルと、上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、上記パネルの内側に上記蛍光体スクリーンに対向して配置され、互いに直交しているとともに管軸と直交した長軸および短軸を備えたほぼ矩形状のシャドウマスクと、を備え、上記シャドウマスクは、上記蛍光体スクリーンのほぼ全面と対向しているとともに多数の電子ビーム通過孔が形成されたほぼ矩形状の有孔部を有した主マスクと、上記主マスクの有孔部の短軸を含む領域に固定され、上記主マスクの電子ビーム通過孔に対応した多数の電子ビーム通過孔を有しているとともに上記短軸に沿った方向を長手方向とした帯状の補助マスクと、を具備したカラー陰極線管の製造方法において、
上記主マスク用の平坦なマスク素板、および上記補助マスク用の平坦なマスク素板を用意し、
上記主マスク用のマスク素板を２段エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、
上記補助マスク用のマスク素板を両面エッチングし、それぞれマスク素板の一方の表面に開口した大孔とマスク素板の他方の表面に開口した小孔とが連通した連通孔からなる複数の電子ビーム通過孔を形成し、
それぞれ上記電子ビーム通過孔が形成された主マスク用のマスク素板および補助マスク用のマスク素板を互いに固定し、
上記互いに固定されたマスク素板を所望形状にプレス形成して上記シャドウマスクを形成することを特徴とするカラー陰極線管の製造方法。 - 上記補助マスク用のマスク素板を上記大孔側の表面が、上記主マスク用のマスク素板の小孔側の表面に接するように上記マスク素板をレーザー溶接により固定し、上記補助マスクが上記主マスクの電子銃側に位置するように上記マスク素板をプレス成形することを特徴とする請求項７に記載のカラー陰極線管の製造方法。
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