JP2005251532A - カラー陰極線管およびシャドウマスク - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれや残像を起こさず、良好な画像を得ることができる、フォーカスマスクを用いたカラー陰極線管を提供する。
【解決手段】マスク主面の電子銃構体側の面に、シャドウマスク１０側に形成された絶縁層１３ａと電子銃構体側に形成された導電層１３ｂとからなる突状部１３を備え、シャドウマスク１０と導電層１３ｂとにはそれぞれ異なる値の電圧が印加されていて、突状部１３が、マスク主面の各長辺に沿って形成された一対の第１パターン１３ｃと、第１パターン１３ｃ同士の間に亘りかつ開孔と重ならないようにストライプ状に形成された複数の第２パターン１３ｄを有し、第１パターン１３ｃの導電層１３ｂにおけるマスク主面の短辺に沿う方向の長さが、第２パターン１３ｄの導電層１３ｂにおけるマスク主面の長辺に沿う方向の長さよりも長い。
【選択図】 図８

Description

本発明はカラー陰極線管およびカラー陰極線管のシャドウマスクに関するものである。

一般的なカラー陰極線管においては、ほぼ矩形状のパネルの内面に設けられた蛍光体スクリーンに対向してほぼ矩形状のシャドウマスクが配置されている。このシャドウマスクには、多数の開孔が所定の配列で形成されている。この開孔は、電子銃から放出された３電子ビームを選別するためのものであり、電子ビームは開孔で選別されてから、蛍光体スクリーンを構成する３色蛍光体層に入射する。電子ビームが蛍光体に入射することで蛍光体が発光する。

シャドウマスクの開孔形状には、大別して円形状と矩形状の２種類があり、文字や図形を表示するカラー陰極線管には主として円形状の開孔が用いられ、一般家庭で用いられる民生用カラー陰極線管には主として矩形状の開孔が用いられている。基本的にどちらの開孔も、蛍光体スクリーン側の面に形成された大孔と電子銃側の面に形成された小孔とが連通した連通孔からなる。

カラー陰極線管の性能を表す重要な特性の一つとして、輝度特性がある。カラー陰極線管の歴史において、この輝度を向上させるためにさまざまな方法が検討されてきた。例えば、蛍光体の電子銃側にメタルバック層を配置することや、各種高輝度蛍光体を使用すること等がなされてきた。

また近年の大画面化に対応するために、カラー陰極線管のＥｂと呼ばれる高圧電圧を増加し、輝度を向上させるといった方法もとられてきた。なお、Ｅｂとはカラー陰極線管のスクリーン、シャドウマスクおよびファンネル内面に印加される電圧である。この電圧Ｅｂを高くすることで、電子ビームが蛍光体に衝突するエネルギーを増加させ、その結果蛍光体による輝度が向上する。例えば、画面対角サイズが７６ｃｍのカラー陰極線管の場合は、電圧Ｅｂは３２ｋＶ程度とするのが一般的である。

しかし、電圧Ｅｂを増加させると、上記の利点があるが、以下に示す問題も生じる。まず、偏向電力を上昇させる必要があるということである。カラー陰極線管は良く知られているように、電子ビームを偏向ヨークより発生させた磁界で制御し走査させることで画面上に画像を描いている。電圧Ｅｂを増加させれば、電子ビームのエネルギーすなわち電子ビームの速度が上昇する。それにより、電子ビームが偏向ヨークにより発生している磁界中を通過する時間が短くなり、走査範囲が小さくなってしまう。そのため電圧Ｅｂを増加させると、偏向電力も大きくすることが同時に必要となる。この偏向電力の増大は、最近の省エネルギーの観点からも問題視されている。また、電圧Ｅｂを増加させることによる別の問題として、電子ビームの衝突速度が上昇し、Ｘ線が発生するという問題がある。以上のような問題が生じるため、電圧Ｅｂを増加させることは好ましくない。

そこで、フォーカスマスク、後段集束およびポストフォーカシングと呼ばれる方法で輝度を向上させる試みがなされている。

ここで、フォーカスマスクの原理について説明する。現在主流とされているカラー陰極線管には上記したように、その内部に色選択電極となるシャドウマスクが配置されている。電子銃から放出された電子ビームは、偏向ヨークにより走査されたのちその一部が、シャドウマスクに多数設けられた開孔を通過し、蛍光体に衝突し発光する。この際、シャドウマスクの開孔を通過する電子ビームは全体の約２０％であり、残りのの約８０％はシャドウマスクに衝突するだけで、蛍光体を発光させるために寄与していない。そこで、シャドウマスクに衝突する電子ビームの一部を蛍光体に到達させることがフォーカスマスクの目的である。

具体的には、シャドウマスクの電子銃側に電極を配置し、シャドウマスクと別電位を与え、シャドウマスクとその電極とで電子レンズを構成する。電子レンズにより電子ビームの軌道を変え、シャドウマスクに衝突する電子ビームを減少させ、より多くの電子ビームを蛍光体まで導く。

このようなフォーカスマスクについて、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５に、蛍光体側に配置された電極と、電子銃側に配置された電極とに別々の電圧を加えて、電子ビームを集束させる方式のフォーカスマスクが開示されている。

しかし、特許文献１および特許文献２に開示されている構造では、両電極が金属板で構成されているため、その２つの電極の位置決めを全画面域で行うことは極めて困難である。特に、特許文献２には、すだれ状の２枚の電極を直交させることでシャドウマスクの開孔を形成する構造が開示されている。しかし、このような構造ではシャドウマスクの曲面を形成することが困難で有り、また開孔の位置を縦方向に１／２ピッチづつ、ずらしたスタガ状にすることは不可能である。この開孔をスタガ状に出来ない場合、画面上にはモアレと呼ばれる干渉縞が発生し、画面品位を大きく劣化させることになり実現性は低い。

また、特許文献３では、シャドウマスクの開孔列方向の無孔部の高さを他の部分よりも高くしたリッジと呼ばれる部分を形成し、その上に電極が形成された構造が開示されている。このような構造では、シャドウマスクのエッチング工程で、開孔の形成と、開孔と開孔の間のリッジの形成を同時に行う必要がある。しかし、開孔を最適に形成するために必要とされるエッチング領域と、残りの領域においてリッジの部分が最適になるとは限らない。また、ビームを良好に集束させるために必要な開孔どうしの間の電極を形成する位置が、画面センター近傍と画面周辺とでは異なる。このようなリッジ構造では、画面センター近傍と画面周辺とで、最適な開孔と最適なリッジとを形成することは不可能である。つまり、全画面で良好な集束効果を得ることはできない。

また特許文献４および特許文献５では、２枚のマスクを同時にプレス成型し、２つの電極が形成された構造が開示されている。しかし、この構造では２つの電極に電圧差を設けた場合、２つの電極間にクーロン力が発生し互いの電極が引き付けられ、電極同士が接触しスパークしてしまうという問題がある。

以上のように、２つの電極に別々の電圧を加える方式のフォーカスマスクには、それぞれ欠点があり、特に構造上の問題があった。

上記構造上の問題を解決するために、特許文献６では絶縁層の上に導電層が形成された突状部を帯電させることで電子レンズを形成する構造が開示されている。図１２は、従来の陰極線管（特許文献６参照）におけるシャドウマスク１０６の断面図である。図１２を用いて従来の陰極線管（特許文献６に開示された陰極線管）について説明する。なお、図１２中、Ｚ軸方向は陰極線管の管軸方向であり、Ｙ軸方向は陰極線管の垂直軸方向であり、Ｘ軸方向は陰極線管の水平軸方向である。

シャドウマスク１０６には開孔１０１が設けられている。開孔１０１の両端部には、突状部１０２が設置されている。突状部１０２は導電層１０２ａおよび絶縁層１０２ｂからなる。絶縁層１０２ｂ上に導電層１０２ａが設置されていて、シャドウマスク１０６には絶縁層１０２ｂが接している。このような構成において、電子ビーム（図示せず）から電子を導電層１０２ａに向けて出射し、導電層１０２ａおよび絶縁層１０２ｂをマイナスに帯電させておく。それにより、電子レンズが形成される。これら突状部１０２同士の間を電子ビーム１０８が通過する際に電子ビーム１０８は集束され、開孔１０１に導かれる。電子ビーム１０８のうち破線で示したのは、電子レンズがない場合の軌跡である。突状部１０２の形成方法は、シャドウマスク１０６上に印刷などの方法により絶縁層１０２ｂを形成し、さらにその上に導電層１０２ａを形成する。そのため、シャドウマスク１０６に設けられた開孔１０１に対して自由な位置に絶縁層１０２ｂおよび導電層１０２ａを形成することができる。

特許文献６に開示されている陰極線管によれば、自由な位置に突状部１０２を形成することができるので、特許文献３で開示された陰極線管では問題となる電極と開孔との最適位置の問題は回避できる。さらに、特許文献１および特許文献２で開示されているように、あらかじめ完成された電極を位置決めするわけではないので、比較的簡単に製造することが可能となる。

しかし、図１２に示す従来の陰極線管では、導電層１０２ａおよび絶縁層１０２ｂの帯電した状態が、シャドウマスク１０６の全面で不均一である可能性が高い。また、帯電した状態から非帯電状態に変化する際に時間がかかる。そのため、帯電時の画面が残像として残ってしまうという原理的な問題がある。さらにいえば、この方式は電子ビームの衝突により導電層１０２ａおよび絶縁層１０２ｂが帯電するため、実際には１つ前のフィールド画像に対応して帯電が発生する。そのため、原理的に実際に映し出されている画像と帯電状態を発生させた画像は一致しない。よって、必ず帯電状態の不一致が発生するといった原理的な問題がある。
特開昭５２−８７９７０号公報 特開昭５２−８９０６８号公報 米国特許第４４２７９１８号明細書 特開昭５７−１３６７４６号公報 特開昭５８−４４６４４号公報 特開２００３−１３２８２１号公報

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、良好な画像を得ることができる、フォーカスマスクを用いたカラー陰極線管を提供することを目的とする。

本発明のカラー陰極線管は、パネルを有する外囲器と、前記パネルの内面に形成された蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに対向して配置され、複数の開孔が形成された略長方形のマスク主面を有するシャドウマスクと、前記蛍光体スクリーンへ向かって前記シャドウマスクの前記開孔を通過する電子ビームを射出する電子銃構体とを備えたカラー陰極線管において、前記マスク主面の前記電子銃構体側の面に、前記シャドウマスク側に形成された絶縁層と前記電子銃構体側に形成された導電層とからなる突状部を備え、
前記シャドウマスクと前記導電層とにはそれぞれ異なる値の電圧が印加されていて、
前記突状部が、前記マスク主面の各長辺に沿って形成された一対の第１パターンと、前記第１パターン同士の間に亘りかつ前記開孔と重ならないようにストライプ状に形成された複数の第２パターンを有し、前記第１パターンの前記導電層における前記マスク主面の短辺に沿う方向の長さが、前記第２パターンの前記導電層における前記マスク主面の長辺に沿う方向の長さよりも長いことを特徴とする。

また、本発明のシャドウマスクは、複数の開孔が形成された略長方形のマスク主面を有するシャドウマスクにおいて、前記マスク主面の各長辺に沿って形成された一対の第１パターンと、前記第１パターン同士の間に亘りかつ前記開孔と重ならないようにストライプ状に形成された複数の第２パターンからなり、絶縁層と導電層との２層構造である突状部を有し、前記第１パターンの前記導電層における前記マスク主面の短辺に沿う方向の長さが、前記第２パターンの前記導電層における前記マスク主面の長辺に沿う方向の長さよりも長いことを特徴とする。

本発明のカラー陰極線管は、安定して電子レンズをシャドウマスク上に形成し、効率よく蛍光面に電子ビームを導くことができる。そのため、画面上の輝度を向上させることが可能となる。また、この輝度向上により電圧Ｅｂを下げることも可能となるため、偏向ヨークの消費電力を低減させることができる。

また、本発明のシャドウマスクは、効率よく蛍光面に電子ビームを導くことができる。そのため、画面上の輝度を向上させることが可能となる。また、この輝度向上により電圧Ｅｂを下げることも可能となるため、偏向ヨークの消費電力を低減させることができる。

本実施の形態のカラー陰極線管は、突状部に電圧を供給する給電部を備え、突状部の第１パターンにおける、シャドウマスクの短辺に沿った方向の長さは、突状部の各第２パターンにおけるシャドウマスクの長辺に沿った方向の長さよりも長くしたので、安定して電子レンズをシャドウマスク上に形成することができる。それにより、効率よく蛍光面に電子ビームを導くことができ、画面上の輝度を向上させることが可能となる。また、この輝度向上により電圧Ｅｂを下げることも可能となるため、偏向ヨークの消費電力を低減させることができる。

本実施の形態のシャドウマスクは、前記第１パターンにおける前記シャドウマスク本体の短辺に沿った方向の長さは、各前記第２パターンにおける前記シャドウマスク本体の長辺に沿った方向の長さよりも長い突状部を備えている。それにより、給電部を安定して配置することができ、安定して電子レンズを形成することができる。そのため、効率よく蛍光面に電子ビームを導くことができ、画面上の輝度を向上させることが可能となる。また、この輝度向上により電圧Ｅｂを下げることも可能となるため、偏向ヨークの消費電力を低減させることができる。

また、好ましくは、前記導電層に電圧を印加するための給電部が、前記マスク主面の長辺の中央部付近で前記第１パターンと接続されている。それにより、電子ビームのランディングが乱れることなく、所望の位置に電子ビームを入射することができる。そのため、画像品位を落とすことがない。

また、好ましくは、前記シャドウマスクにおける、前記第１パターンとの接触個所は略平坦である。それにより、シャドウマスク上に第１パターンが安定して形成される。そのため、安定して電子レンズが形成される。

また、好ましくは、前記第１パターンにおいて、前記導電層の短手方向の長さは前記絶縁層の短手方向の長さよりも短く、前記第２パターンにおいて、前記導電層の短手方向の長さは前記絶縁層の短手方向の長さよりも短い。それにより、絶縁層および導電層を形成する際に多少の位置ずれが生じても、導電層がシャドウマスクと接触してしまうことがない。そのため、製造ばらつきをある程度許容でき、歩留まりを低下させないという効果を有する。

以下、本発明の実施形態のさらに具体的な例について図を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係るカラー陰極線管について図１を用いて説明する。図１は実施の形態に係るカラー陰極線管１の構造を示す断面図である。なお、図１において、Ｚ軸方向は陰極線管の管軸方向であり、Ｙ軸方向は陰極線管の垂直軸方向であり、Ｘ軸方向は陰極線管の水平軸方向である。

本実施の形態のカラー陰極線管１は、図１に示されるように、真空外囲器１ａを備えている。この真空外囲器１ａは、周縁にスカート部２を有し外面がほぼ矩形状のパネル３と、スカート部２に連接されたファンネル４と、ファンネル４の小径部４ａに連接された円筒状のネック５とを有している。

蛍光体スクリーン６は、パネル３の内面に配置されている。偏向ヨーク７は、ネック５からファンネル４にかけてその外周に装着され、偏向磁界を形成するための水平偏向コイルおよび垂直偏向コイルを含んで構成されている。

インライン型電子銃構体９は、ネック５の内部に設置されている。この電子銃構体９は、同一水平面上を通るセンタービームおよびその両側の一対のサイドビームからなる水平軸方向（Ｘ軸方向）に一列に配置された電子ビーム８を管軸方向（Ｚ軸方向）に放出する。

シャドウマスク１０は、真空外囲器１ａ内において蛍光体スクリーン６に対向するように、矩形状のマスクフレーム１１に取り付けられている。なお、図１には示されていないが、シャドウマスク１０には、色選別用の多数の電子ビーム通過開孔（以下、開孔と称する）が形成されている。シャドウマスク１０は、マスクフレーム１１に固定された弾性支持体１５をスカート部２の内面に突設されたスタッドピン１２と係合することにより、パネル３に対して脱着自在に支持されている。

ここで、カラー陰極線管１の動作を説明する。まず、電子銃構体９は電子ビーム８を射出する。電子ビーム８は、偏向ヨーク７により発生される偏向磁界により水平軸Ｘ方向および垂直軸Ｙ方向に偏向され、シャドウマスク１０へと進む。電子ビーム８はシャドウマスクの１０の開孔を介して、蛍光体スクリーン６を水平軸Ｘ方向および垂直軸Ｙ方向に走査する。電子ビーム８が蛍光体スクリーン６に衝突することで発光し、カラー画像が表示される。

蛍光体スクリーン６の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る蛍光体スクリーン６の一部平面図である。蛍光体スクリーン６は、それぞれパネル（図示せず）の垂直方向（Ｙ軸方向）に沿って複数のストライプ状の黒色光吸収層６１と３色蛍光体層６２とを備えている。黒色光吸収層６１は、パネル（図示せず）の水平方向（Ｘ軸方向）に所定の隙間を置いて並列に並んでおり、それぞれ光吸収層６１間の隙間に３色蛍光体層６２が設けられている。３色蛍光体層６２は、各色（ＲＧＢ）ごとに順に並んでいる。

次に、シャドウマスク１０の構成について説明する。図３（ａ）は本実施の形態に係るシャドウマスク１０の構造を示す斜視図である。なお、以下、本実施の形態の説明において、パネル３の中心および電子銃構体９の中心を通って伸びる管軸ＡＺと、管軸ＡＺと直交してパネル３の水平方向に伸びる長軸ＡＸと、管軸ＡＺおよび長軸ＡＸと直交してパネルの鉛直方向に伸びる短軸ＡＹとを用いる。

シャドウマスク１０は、プレス成形により形成され、なだらかなドーム状に成形されたほぼ矩形状（長方形）のマスク主面１０ａとスカート部１０ｂとを備えている。スカート部１０ｂはマスク主面１０ａの全周にわたってマスク主面１０ａの周縁から延出するように形成されている。すなわち、マスク主面１０ａとスカート部１０ｂとは一体形成されている。また、スカート部１０ｂは、マスク主面１０ａに対してほぼ垂直となるように形成されている。マスク主面１０ａには、複数の開孔列１０ｃが所定の配列ピッチで配置されている。開孔列１０ｃは、それぞれ短軸ＡＹとほぼ平行となるとともに、長軸ＡＸに沿う方向に所定の配列ピッチで並列に設けられている。

また、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部Ａの拡大平面図である。図３（ｂ）に示されているように、各開孔列１０ｃは、複数個の開孔１０ｅがそれぞれブリッジ１０ｄを介して垂直方向（Ｙ軸方向）に沿って一列に並んだものである。

各開孔１０ｅは、細長い矩形や俵型のいわゆるスロット形状である。各開孔１０ｅは、水平方向（Ｘ軸方向）が幅方向（短手方向）であり、垂直方向（Ｙ軸方向）が長手方向である。また、各開孔１０ｅは、蛍光体スクリーン６側（図１参照）は大孔であり、電子銃構体９側（図１参照）では小孔であり、それらが互いに連通して形成された連通孔である。さらに、１つの開孔列１０ｃにおける各開孔１０ｅは、それぞれ隣接する他の開孔列１０ｃの開孔１０ｅに対して垂直方向（Ｙ軸方向）に１／２ピッチずれた位置に配置されている。すなわち、いわゆるスタガ状に配列されている。また、開孔列１０ｃ同士の水平方向（Ｘ軸方向）への配列ピッチは、マスク主面１０ａの中央部と、水平方向（Ｘ軸方向）の周縁部とでは異なる値に設定されている。例えば、中央部から周縁部に向かって、配列ピッチが徐々に大きくなっている。

次に、シャドウマスク１０の構成を具体的に示す。例えば、シャドウマスク１０は、板厚０．２５ｍｍのアンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）で形成されている。また、各開孔列１０ｃにおける開孔１０ｅ同士の垂直方向（Ｙ軸方向）の配列ピッチは０．６ｍｍとした。また、開孔列１０ｃ同士の水平方向（Ｘ軸方向）の配列ピッチは、短軸ＡＹ付近で０．７０ｍｍであり、水平方向（Ｘ軸方向）周縁部では０．８２ｍｍとした。すなわち、マスク主面１０ａの中心部から水平方向（Ｘ軸方向）周縁部に近づくにしたがって大きくなるバリアブルピッチとした。

また、開孔１０ｃを構成する大孔の幅方向（Ｘ軸方向）の開孔寸法は、短軸ＡＹ上の開孔では０．４６ｍｍとし、水平方向（Ｘ軸方向）周縁部の開孔では０．５０ｍｍとした。また、開孔１０ｃを構成する小孔の幅方向の開孔寸法は、短軸ＡＹ上の開孔では０．１８ｍｍとし、水平方向（Ｘ軸方向）周縁部の開孔では０．２０ｍｍとした。さらに、電子ビームが水平方向（Ｘ軸方向）周縁部の開孔１０ｅに４６°の偏向角度で入射する場合、水平方向（Ｘ軸方向）周縁部の開孔１０ｅは、小孔に対して大孔が０．１０ｍｍだけ偏心した形状としている。

さらに、シャドウマスク１０は、マスク主面１０ａの電子銃構体９側の表面に突状部１３を備えている。図４は本実施の形態に係るシャドウマスク１０と突状部１３との配置を示す斜視図である。図５（ａ）は本実施の形態に係る突状部１３の形状を示す平面図である。図４に示されているように、突状部１３は、絶縁層１３ａと絶縁層１３ａよりも抵抗値の低い導電層１３ｂとの二層から構成されている。絶縁層１３ａはマスク主面１０ａ上に設置されており、導電層１３ｂは絶縁層１３ａ上に積層されている。つまり、突状部１３はマスク主面１０ａの電子銃構体９（図１参照）側の面に形成されていて、シャドウマスク１０側に絶縁層１３ａが形成され、電子銃構体９側に導電層１３ｂが形成されている。

突状部１３の絶縁層１３ａは、ガラスを主成分とする絶縁物を焼結して形成されている。好ましい材料としては、例えば、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラスの粉末である。絶縁層１３ａの形成方法を具体的に説明する。まず、このガラス粉末とセルロース系のバインダーおよび溶剤とを混錬してガラスペーストを作製する。このガラスペーストをシャドウマスク１０上にスクリーン印刷し、乾燥・焼結することによって絶縁層１３ａが形成される。なお、シャドウマスク１０がアンバーである場合には、シャドウマスク１０との密着力の点でリチウム系アルカリ硼珪酸ガラスが絶縁層１３ａの材料として望ましい。その他の場合には、シャドウマスク１０との密着性、誘電率および体積抵抗率などが適切であれば、リチウム系アルカリ硼珪酸ガラス粉末の他に、例えば、ビスマス系硼珪酸ガラスや鉛ガラス等を用いてもよい。さらにこれらのガラスには、表面粗さ、誘電率および体積抵抗率を調整するために顔料等の調整剤が含まれていてもよい。

突状部１３の導電層１３ｂは、金属性材料すなわち導電物質を含有した導電ガラスや金属アルコキシドの添加物などを用いることができる。一例としては銀ペーストを含んだ焼結ガラス材料などが挙げられる。導電層１３ｂは絶縁層１３ａの上に形成される。

また、図５（ａ）に示されているように、突状部１３は、さらに第１パターン１３ｃと第２パターン１３ｄとに分けられる。第１パターン１３ｃは、マスク主面１０ａの長辺部すなわち長軸ＡＸと平行な一対の辺に沿って形成されている。第１パターン１３ｃが配置されているシャドウマスク１０の表面は、第１パターン１３ｃを安定して形成するためにほぼ平滑とすることが好ましい。例えば、シャドウマスク１０には、製造時のエッチングなどで形成されるハーフエッチングによる凹部などは形成されていない。

また、第２パターン１３ｄは第１パターン１３ｃ間に短軸ＡＹと平行となるように、複数のストライプ状に形成されていて、第２パターン１３ｄと第１パターン１３ｃとは互いに連結している。なお、図５（ａ）においては図示されていないが、第１パターン１３ｃおよび第２パターン１３ｄのどちらも、前述のように、導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａの二層構造（図４参照）である。また、図４に示しているように、同一の第１パターン１３ｃにおける導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａそれぞれの短手方向（Ｙ軸方向）の長さは、絶縁層１３ａよりも導電層１３ｂのほうが若干短く形成されている。また、図示はされていないが、同様に、同一の第２パターン１３ｃにおける導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａそれぞれの短手方向（Ｘ軸方向）の長さは、絶縁層１３ａよりも導電層１３ｂのほうが若干短く形成されている。このように、導電層１３ｂの幅よりも絶縁層１３ａの幅を広くすることで、絶縁層１３ａおよび導電層１３ｂの形成の際に多少の位置ずれが生じても、導電層１３ｂがシャドウマスク１０と接触してしまうことがない。したがって、製造ばらつきをある程度許容でき、歩留まりを低下させないという効果が得られる。

図５（ｂ）は図５（ａ）の一部Ｂ拡大平面図である。図５（ｂ）に示しているように、第２パターン１３ｄはシャドウマスク１０の開孔１０ｅには重ならないように、隣接する各開孔列１０ｃの間にそれぞれ設置されていて、垂直方向（Ｙ軸方向）と略平行であるように形成されている。

突状部１３の第２パターン１３ｄの導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａの断面形状はともに、例えば、シャドウマスク１０側を底辺とする台形状である。例えば、第２パターン１３ｄの幅方向（Ｘ軸に沿った方向）の長さを約０．３０ｍｍとし、厚み（Ｚ軸に沿った方向の長さ）を約０．０３〜０．１０ｍｍとすればよい。なお、突状部１３の第２パターン１３ｄの導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａの断面形状はともに台形に限られず、例えば半円形等の他の形状としてもよい。また、導電層１３ｂおよび絶縁層１３ａの断面形状が異なっていてもかまわない。

また、図５（ｂ）に示しているように、第１パターン１３ｃの垂直方向（Ｙ軸方向）に沿った線幅Ｗ１は、第２パターン１３ｄの水平方向（Ｘ軸方向）に沿った線幅Ｗ２よりも長い。例えば、第２パターン１３ｄの絶縁層１３ａの線幅Ｗ２を約０．２５ｍｍ程度とし、第１パターン１３ｃの絶縁層１３ａの線幅Ｗ１を約１０ｍｍ程度とすればよい。なお、図５（ｂ）において、線幅Ｗ１および線幅Ｗ２は、絶縁層ではなく導電層の寸法である。

本実施の形態のカラー陰極線管は、突状部１３に電圧を供給する給電部１４を備えている。次に給電部１４に関して説明する。図６（ａ）は本実施の形態に係る給電部１４の設置位置を説明する突状部１３の平面図である。また、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部Ｃ拡大平面図である。

給電部１４は上述の第１パターン１３ｃおよび第２パターン１３ｄにおける導電層１３ｂに、シャドウマスク１０に加わる電圧Ｅｂとは別の電圧を供給する部分である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示しているように、給電部１４は、導電層１３ｂに接合されているが、特に、第１パターン１３ｃの導電層１３ｂと給電部１４とが接合されている。これにより、導電層１３ｂを介して、第１パターン１３ｃおよび第２パターン１３ｄの導電層１３ｂに外部からの電圧を供給することができる。導電層１３ｂは、絶縁層１３ａを介してシャドウマスク１０とは分離されている（図４参照）。上述のように、第１パターン１３ｃのＹ軸方向に沿った線幅Ｗ１は、第２パターン１３ｄのＸ軸方向に沿った線幅Ｗ２よりも長い（図５参照）。そのため、給電部１４と、第２パターン１３ｄではなく第１パターン１３ｃの導電層１３ｂとを接合させた方が、振動および製造上のばらつきなどの影響を受けにくく、給電部１４と導電層１３ｂとが安定して接合できる。さらに、第１パターン１３ｃの線幅Ｗ１が十分広いため、第１パターン１３ｃから第２パターン１３ｄに給電される際に、抵抗値による電圧降下を抑制することもでき、すべての導電層１３ｂへの給電が省エネルギー化される。また、導電層１３ｂの全面に均一に電圧が供給される。さらに、供給および非供給の切り替えを瞬時に行うこともできる。そのため、良好な画像を表示することができる。

このような構成のカラー陰極線管１において、シャドウマスク１０には、電圧Ｅｂが印加されていて、突状部１３の導電層１３ｂには、給電部１４を介して電圧Ｅｂとは異なる値の電圧が印加されることで電子レンズが形成される。なお、これらの電圧を印加する方法としては、ファンネル４（図１参照）に複数の外部端子（アノードボタン）を設け、これらを用いてそれぞれ異なる値の電圧を、ファンネル４内面の導電性膜や金属部品等を介してシャドウマスク１０および給電部１４のそれぞれに印加すればよい。また、ファンネル４に外部端子を一つだけ設け、ここからファンネル４内面の導電性膜や金属部品等を介してシャドウマスク１０および給電部１４へ電圧を印加するようにし、その際に、シャドウマスク１０および給電部１４へのそれぞれの電圧を抵抗器等により調整し、シャドウマスク１０および給電部１４にそれぞれ異なる電圧を印加するようにしてもよい。

また、給電部１４は第１パターン１３ｃと接合されているが、その位置は、第１パターン１３ｃの中央部、すなわち短軸ＡＹ近傍が望ましい。第１パターン１３ｃの導電層１３ｂは幅が広いため、導電層１３ｂに電圧を供給するだけならば、第１パターン１３ｃのどこに給電部１４を接合しても問題ない。しかし、例えばシャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部（第１パターン１３ｃの端部）にあたる部分に給電部１４が配置されると、以下のような問題がある。

前述のように、給電部１４はシャドウマスク１０と異なる電位を持つため、周囲の部品との電位差による電界が発生する。この電界は給電部１４の近傍で強く発生し、その電界が電子ビーム８の軌道を部分的に変化させる。シャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部に給電部１４が配置されると、シャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部のみビームランディングが大きく変化する。ランディングの変化は画面上に色ずれを発生させるため、結果として画像品位を大幅に低下させることになる。

図７は、給電部１４をシャドウマスク１０の水平方向周縁部に配置した場合の電子ビーム８の軌道を模式的に示した斜視図である。電子ビーム８のうち、実線で表しているのは、給電部１４の電界により影響を受けた電子ビーム８の軌道である。水平方向周縁部では、電子ビーム８はシャドウマスク１０に対して斜めに入射してくる。図７においては、給電部１４を略中央の位置に配置している。図７に示しているように、給電部１４がシャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部に位置している場合には、給電部１４による電界が電子ビーム８の軌道に影響を与える。給電部１４が配置されていない場合には電子ビーム８は、図７において破線で示した仮想電子ビーム８´の軌道を通るはずである。しかし、実際には、給電部１４による電界の影響を大きく受けて進路が偏向され、実線に示すような電子ビーム８の軌道に変化してしまう。例えば、図７に示すように、蛍光体スクリーン６の緑色蛍光体（Ｇで示す）に到達すべき電子ビーム８は、赤色蛍光体（Ｒで示す）または青色蛍光体（Ｂで示す）に到達することになり、そのため、色ずれが生じる。このような色ずれは画面の比較的狭い範囲で発生する。したがって、蛍光体スクリーン６を形成時に補正して対応することは不可能である。

しかし、本実施の形態のカラー陰極線管では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示したように、給電部１４をマスク主面１０ａの長辺の中央部、すなわち、短軸ＡＹ近傍に配置している。なお、短軸ＡＹとは、カラー陰極線管１の画面を鉛直方向沿って等分する線である。

図８は、本実施の形態に係る給電部１４の位置と電子ビーム８の軌道を示した斜視図である。カラー陰極線管の蛍光体スクリーン６における各蛍光体（ＲＧＢ）は、垂直方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に形成されている。なお、図８においては、給電部１４を略中央の位置に配置しているので、シャドウマスク１０の中央部が図８の略中央である。給電部１４を短軸ＡＹ近傍に配置した場合、給電部１４により発生する電界は、図８に示すように電子ビーム８の軌道を若干変化させるが、その量は小さく、色ずれするほどの量にはならない。なお、破線で表している仮想電子ビーム８´が、電界の影響がない場合の軌道を示している。つまり、図８に示すように、給電部１４が第１パターン１３ｃの水平方向（Ｘ軸方向）中央部に位置している場合には、給電部１４の電界の影響で、電子ビーム８は垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する。電子ビーム８が本来の到達個所からストライプ方向（Ｙ軸方向）に移動するのであれば、同じ色の蛍光体上に電子ビーム８が到達することになる。したがって、画面上に色ずれは発生しない。

ここで、突状部１３の開孔１０ｅに対する配置位置について説明する。突状部１３の第２パターン１３ｄの開孔列１０ｃに対する配設位置は、シャドウマスク１０の中央部と、シャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部とで異なる。

シャドウマスク１０の中央部では、電子ビーム８がシャドウマスク１０の表面に対してほぼ垂直に入射するため、各開孔１０ｅの両側に位置した突状部１３は、この開孔列１０ｃに対して左右対称に設けられていることが望ましい。そのため、シャドウマスク１０の中央部においては、各突状部１３の第２パターン１３ｄは、隣接する２つの開孔１０ｅ間のほぼ中心に配置されている。

図９は、シャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部における突状部１３と開孔１０ｅとの配置を示す断面図である。図９に示しているように、シャドウマスク１０の水平方向（Ｘ軸方向）周縁部に設けられた突状部１３は、開孔１０ｅに対して、左右対称に設置されていず、シャドウマスク１０の中央部側（図９においては左側）に寄った位置に配置されている。水平方向（Ｘ軸方向）周縁部においては、電子ビーム８はシャドウマスク１０に対して、斜めに入射する。上述のように、開孔１０ｅに対して左右非対称に突状部１３を配置することで、電子ビーム８の軌道は変動することなく、所望の方向へと進む。それにより、突状部１３に供給された電圧が多少変化しても、電子ビーム８は所望の方向へと進むため、良好な画像を得ることができる。

なお、図９中で破線で示した仮想突状部１３´および仮想電子ビーム８´は、参考のため示したものである。仮想突状部１３´は、開孔１０ｅに対して左右対称に配置されている。このような配置とすると、破線で示した仮想電子ビーム８´の軌道のように、電子ビームは直進せずに途中で曲がり、所望の方向に進まない。そのため、色ずれ等の不具合が生じる原因となる。

図１０は、本実施の形態に係るシャドウマスク１０の断面図である。給電部１４により、導電層１３ｂに電圧が供給される（図８参照）ことにより、図１０に示すように、突状部１３の第２パターン１３ｄのうち導電部１３ｂとシャドウマスク１０との間に電界が形成される。それにより、４極の電子レンズ（以下、４極子レンズという）が形成される。この４極子レンズにより、図１０に示すように、電子ビーム８は集束されて、開孔１０ｅに進入するので、集束しない場合には、シャドウマスク１０に衝突する電子ビーム８までも開孔を通り抜けることができる。

また、図１１は、本実施の形態に係るシャドウマスク１０と蛍光体スクリーン６間の電子ビーム８の軌跡を示した斜視図である。図１１で示したように、本実施の形態の陰極線管において、隣接した２つの突状部１３間を通って開孔１０ｅに向かう電子ビーム８を、開孔１０ｅの幅方向が実際の開孔径よりも狭く、また、開孔１０ｅの長手方向が実際の開孔径よりも長い縦長形状に、蛍光体スクリーン上の３色蛍光体層６２における所望の蛍光体（ＲＧＢ）にフォーカスする作用をもつ。

このように電子ビーム８を縦長形状にフォーカスすることにより、従来シャドウマスク１０に衝突していた電子ビーム８の一部を開孔１０ｅを通過させて蛍光体スクリーン６に導くことが可能となる。そして、開孔１０ｅの長手方向、つまり、シャドウマスク１０の垂直方向（Ｙ軸方向）については、従来シャドウマスク１０のブリッジ１０ｄによって影になっていた部分を発光させることができる。また、水平方向（Ｘ軸方向）では、電子ビームスポットの密度を高めることができる。これにより、蛍光体スクリーン６の発光輝度を向上させることが可能となる。

なお、上述の本実施の形態で示した各部材の寸法および形状は一例で有り、これらに限定されるわけではなく、必要に応じて種々変形可能である。例えば、色選別機構であるシャドウマスク１０は、プレス成形型のマスクに限らず、テンションを作用させるテンション型のマスクとしてもよく、同様の効果を挙げることができる。また、シャドウマスク１０の材料も必要に応じて適宜選択可能である。

本発明のカラー陰極線管は、効率よく蛍光面に電子ビームを導くことができる。そのため、高輝度または省電力なカラー陰極線管であって、表示装置に広く利用することができる。

また、本発明のシャドウマスクは、カラー陰極線管に用いることができる。

本実施の形態に係るカラー陰極線管の構造を示す断面図 本実施の形態に係る蛍光体スクリーンの一部平面図 図３（ａ）は本実施の形態に係るシャドウマスクの構造を示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部拡大平面図 本実施の形態に係るシャドウマスクと突状部の配置を説明するための斜視図 図５（ａ）は本実施の形態に係る突状部の形状を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部拡大平面図 図６（ａ）は本実施の形態に係る給電部の設置位置を説明する突状部の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部拡大平面図 給電部をシャドウマスク１０の水平方向周縁部に配置した場合の電子ビームの軌道を模式的に示した斜視図 本実施の形態に係る給電部の位置と電子ビームの軌道を示した斜視図 シャドウマスクの水平方向（Ｘ軸方向）周縁部における突状部と開孔との配置を示す断面図 本実施の形態に係るシャドウマスク１０の断面図 本実施の形態に係るシャドウマスクと蛍光体スクリーン間の電子ビームの軌跡を示した斜視図 従来のカラー陰極線管におけるシャドウマスクの断面図

符号の説明

１ カラー陰極線管
１ａ 真空外囲器
２ スカート部
３ パネル
４ ファンネル
４ａ 小径部
５ ネック
６ 蛍光体スクリーン
６１ 光吸収層
６２ ３色蛍光体層
７ 偏向ヨーク
８ 電子ビーム
８´ 仮想電子ビーム
９ 電子銃構体
１０シャドウマスク
１０ａ マスク主面
１０ｂ スカート部
１０ｃ 開孔列
１０ｄ ブリッジ
１０ｅ 開孔
１１ マスクフレーム
１２ スタッドピン
１３ 突状部
１３´ 仮想突状部
１３ａ 絶縁層
１３ｂ 導電層
１３ｃ 第１パターン
１３ｄ 第２パターン
１４ 給電部
１５ 弾性支持体

Claims (5)

1. パネルを有する外囲器と、前記パネルの内面に形成された蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに対向して配置され、複数の開孔が形成された略長方形のマスク主面を有するシャドウマスクと、前記蛍光体スクリーンへ向かって前記シャドウマスクの前記開孔を通過する電子ビームを射出する電子銃構体とを備えたカラー陰極線管において、
   前記マスク主面の前記電子銃構体側の面に、前記シャドウマスク側に形成された絶縁層と前記電子銃構体側に形成された導電層とからなる突状部を備え、
   前記シャドウマスクと前記導電層とにはそれぞれ異なる値の電圧が印加されていて、
   前記突状部が、前記マスク主面の各長辺に沿って形成された一対の第１パターンと、前記第１パターン同士の間に亘りかつ前記開孔と重ならないようにストライプ状に形成された複数の第２パターンを有し、
   前記第１パターンの前記導電層における前記マスク主面の短辺に沿う方向の長さが、前記第２パターンの前記導電層における前記マスク主面の長辺に沿う方向の長さよりも長いことを特徴とするカラー陰極線管。
2. 前記導電層に電圧を印加するための給電部が、前記マスク主面の長辺の中央部付近で前記第１パターンと接続されている請求項１に記載のカラー陰極線管。
3. 前記シャドウマスクにおける、前記第１パターンとの接触個所は略平坦である請求項１または請求項２に記載のカラー陰極線管。
4. 前記第１パターンにおいて、前記導電層の短手方向の長さは前記絶縁層の短手方向の長さよりも短く、
   前記第２パターンにおいて、前記導電層の短手方向の長さは前記絶縁層の短手方向の長さよりも短い請求項１〜請求項３のいずれかに記載のカラー陰極線管。
5. 複数の開孔が形成された略長方形のマスク主面を有するシャドウマスクにおいて、
   前記マスク主面の各長辺に沿って形成された一対の第１パターンと、前記第１パターン同士の間に亘りかつ前記開孔と重ならないようにストライプ状に形成された複数の第２パターンからなり、絶縁層と導電層との２層構造である突状部を有し、
   前記第１パターンの前記導電層における前記マスク主面の短辺に沿う方向の長さが、前記第２パターンの前記導電層における前記マスク主面の長辺に沿う方向の長さよりも長いことを特徴とするシャドウマスク。

Images