JP2007059211A - カラー受像管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で成形性の良好なシャドウマスクを具備し、画面の平面感を劣化させることなく、ドーミングによる色純度の劣化を抑制する。
【解決手段】 シャドウマスク７は鉄を９５％以上含む材料からなり、多数の電子ビーム通過孔が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の有孔部７１を備える。有効部７１の長軸端ＰＭｈから対角軸端ＰＭｄまでの距離をＬＭｌ、有効部７１の中央ＰＭｃに対する長軸端ＰＭｈ、対角軸端ＰＭｄでのＺ軸方向の落ち込み量を順にＺＭｈ、ＺＭｄとしたとき、（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／ＬＭｌ＞０．０３を満足する。水平偏向コイルが発生する水平偏向磁界を打ち消すように電子ビームに作用する磁界を発生する一対の永久磁石が、短軸及び管軸を含む面を挟んで、長軸及び管軸を含む面上に配置されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、鉄を９５％以上含む材料からなるシャドウマスクを備え、パネル外面の曲率半径が１０，０００ｍｍ以上のカラー受像管装置に関する。

一般にカラー受像管装置は、図１に示すように、有効部１の周辺に側壁部２が設けられたパネル３、及び側壁部２に接合された漏斗状のファンネル４からなる外囲器を有するカラー受像管と、ファンネル４の外周面上に搭載された偏向装置１３とからなる。パネル３のほぼ矩形状の有効部１の内面には、黒色非発光層と、黒色非発光層の非形成領域に形成された青、緑、赤に発光する３色蛍光体層とからなる蛍光体スクリーン５が形成されいている。蛍光体スクリーン５に対向して、多数の電子ビーム通過孔６が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形の有孔部を有するシャドウマスク７が配置されている。シャドウマスク７は、ほぼ矩形枠状のマスクフレーム８により保持されている。シャドウマスク７及びマスクフレーム８からなるシャドウマスク構体９は、マスクフレーム８の各コーナー部あるいは短辺中央及び長辺中央に略Ｖ字状の弾性支持体１５の一端を取り付け、この弾性支持体１５の他端をパネル３の側壁部２の内壁に植設されたスタッドピン１６に係止することにより、パネル３に対して脱着可能に支持されている。ファンネル４のネック１０内に３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを放出する電子銃１２が配設されている。この電子銃１２から放出される３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂをファンネル４の外側に装着された偏向装置１３が発生する磁界により偏向し、シャドウマスク７を介して蛍光体スクリーン５を水平方向及び垂直方向に走査させることによりカラー画像を表示する。

偏向装置１３は、３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを水平方向に偏向させる一対の水平偏向コイルと、３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを垂直方向に偏向させる一対の垂直偏向コイルと、磁性材料からなるコアとを少なくとも備える。

電子銃１２を、同一水平面上を通るように３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを放出するインライン型としたとき、３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの蛍光体スクリーン５での集中（コンバージェンス）特性は、偏向装置１３が発生する磁界によりほぼ決定される。一般に、一対の水平偏向コイルが発生する水平偏向磁界をピンクッション形にし、一対の垂直偏向コイルが発生する垂直偏向磁界をバレル形にすれば、自己集中性が得られることが知られている。

図１２に、偏向装置１３が発生する水平偏向磁界及び垂直偏向磁界の管軸方向の分布の一例を示す。図１２の横軸は管軸方向位置を示し、紙面左側は電子銃１２側、右側は蛍光体スクリーン５側である。図示したように、実際には、蛍光体スクリーン５上での電子ビームスポットが有するコマ収差を補正する等のため、水平偏向磁界２７を電子銃側でバレル形にし、蛍光体スクリーン側でピンクッション形にして、全体としてピンクッション形とし、垂直偏向磁界２８を電子銃側でピンクッション形にし、蛍光体スクリーン側でバレル形にして、全体としてバレル形とするのが通例である。

垂直偏向磁界２８が全体としてバレル形であることにより、左右のラスタはピンクッション形に歪む。有効部１が平坦化されること等によりこの歪量が大きい場合は、通常、偏向電流波形を補正することによりこのピンクッション歪が補正される。

一般に、カラー受像管の蛍光体スクリーン５上に色ズレのない画像を表示するためには、シャドウマスク７に形成されている電子ビーム通過孔６を通過する３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが蛍光体スクリーン５の３色蛍光体層にそれぞれに均等に正しくランディングしなければならない。

そのためには、パネル３の有効部１の内面とシャドウマスク７との間隔（ｑ値）を正しく保つことが必要である。

図１３に示すように、蛍光体スクリーン５は、シャドウマスク７をマスクとして使用して、露光装置の光源２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂからの光線を３電子ビームの軌道に近似させてパネル３の内面に照射する露光工程を経て形成される。図１３において、ｑはパネル３とシャドウマスク７との間隔（ｑ値）、ＰＨはシャドウマスク７に形成された電子ビーム通過孔６の長軸方向（Ｘ軸）の配列ピッチ、Ｄは電子ビーム通過孔６の長軸方向（Ｘ軸）の開口幅である。

図１４（Ａ）に示すように、赤Ｒの蛍光体ストライプの中心線と青Ｂの蛍光体ストライプの中心線との間隔をｄ、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３色蛍光体ストライプの配列ピッチをＰＨｐとしたとき、ｑ値をｄ＝２／３ＰＨｐとなるように設定することで、均一な蛍光体ストライプが得られる。

しかし、ｑ値が適正に設定されていない場合、間隔ｄとピッチＰＨｐとの適切な関係が崩れ、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）に示すように黒色非発光層１７の幅を十分に確保することができない。このような場合、カラー受像管動作時に電子ビームの照射位置がずれると、電子ビームが所望する色以外の色の蛍光体ストライプを照射して（この現象を「他色打ち」という）、色純度の劣化を招きやすい。ピッチＰＨｐを大きくすれば、黒色非発光層１７の幅を十分に確保できるので、他色打ちを低減することができるが、解像度が劣化する。

近年、カラー受像管の視認性向上のために、パネル３の有効部１の外面が略平面となるように、その曲率半径を大きくすることが要求されてきている。これに伴い、防爆上の点および視認性の点からも、パネル３の有効部１の内面の曲率半径も大きくすることが必要となる。

さらに、このパネル１の内面に電子ビームを所望の位置に適切にランディングさせるためにはパネル３とシャドウマスク７との間隔ｑを適切に設定する必要があり、シャドウマスク７の電子ビーム透過孔６が形成された有孔部の曲率半径もパネル３の内面の曲率半径に合わせて大きくしなければならない。

シャドウマスク型カラー受像管では、その動作原理上、シャドウマスク７の電子ビーム通過孔６を通過して蛍光体スクリーン５に到達する電子ビームは、電子銃１２から放出される全電子ビーム量の１／３以下であり、他の電子ビームはシャドウマスク７に衝突して熱エネルギーに変換される。従って、シャドウマスク７が加熱され、その結果生ずる熱膨張により、シャドウマスク７は蛍光体スクリーン５側に膨出するように変形する、いわゆるドーミングをおこす。このドーミングにより、蛍光体スクリーン５とシャドウマスク７との間隔ｑが許容範囲を超えると、蛍光体スクリーン５に対する電子ビームのランディング位置がずれ、色純度が劣化する。

このシャドウマスク７の熱膨張による電子ビームのランディング位置ずれの大きさは、表示される画像パターンの輝度およびそのパターンの継続時間などにより大きく異なる。特に局部的に高輝度画像パターンを表示した場合は、局部的なドーミングが生じ、短時間のうちに局部的なランディング位置ずれが生じる。この局部的なドーミングではランディング位置ずれ量も大きい。

図１５に示すように、カラー受像管の管軸をＺ軸、Ｚ軸に直交しパネル３の有効部１の長辺方向と平行な軸をＸ軸（長軸）、Ｚ軸及びＸ軸に直交し有効部１の短辺方向と平行な軸をＹ軸（短軸）とする。パネル３の有効部１においてＺ軸が交差する点を有効部１の中央ＰＰｃ、Ｘ軸と有効部１の周縁との交点を長軸端ＰＰｈ、中央ＰＰｃと長軸端ＰＰｈとのＸ軸に沿った距離をＬＰｈとする。上記の局部的なドーミングは、高輝度パターンを、中央ＰＰｃから（２／３）×ＬＰｈだけ離れたＸ軸上の位置（以下「中間位置」という）ＰＰｍを含む楕円状の領域３０に表示した場合に最も大きく現れ、この領域３０内で電子ビームのランディング位置ずれが最も大きくなる。

シャドウマスク７の有孔部の曲率半径が大きくなるとドーミング量が大きくなるため、電子ビームのランディング位置ずれ量も大きくなり、色純度が大幅に劣化する。このため、パネル３の有効部１の外面がほぼ平坦なカラー受像管では、ドーミングを抑制するため、シャドウマスク７の材料として、一般に、熱膨張係数の低い、鉄およびニッケルを主成分とする合金が使用されている。例えば３６Ｎｉインバー合金（後述する表１を参照）などの鉄−ニッケル系合金が使用される。このような合金の熱膨張係数は０〜１００℃で１〜２×１０^-6であり、ドーミング抑制に対しては有効である反面、高コストであり、更に、鉄−ニッケル系合金は焼鈍後に大きな弾性を有するため、曲面成型加工が難しく、所望の曲面を得るのが難しい。例えば、９００℃もの高温で焼鈍しても降伏点強度は２８×１０⁷Ｎ／ｍ²程度であり、一般に成型加工が容易であるとされる降伏点強度である２０×１０⁷Ｎ／ｍ²以下にするためにはかなりの高温処理が必要になる。特に、パネル外面が平坦なカラー受像管においては、シャドウマスク７の曲率半径が一般に大きいため、成型加工はさらに難しい。

成型加工が不十分で、且つ成型後に不所望な応力がシャドウマスク７に残留している場合、カラー受像管の製造工程の中で残留応力がシャドウマスク７の形状変化を生じさせ、これが電子ビームのランディング位置ずれを招き、色純度が大きく劣化することになる。

一方、高純度の鉄を主成分とするアルミキルド鋼であれば、８００℃程度の焼鈍で降伏点強度を２０×１０⁷Ｎ／ｍ²以下にすることができるため、成型加工は非常に容易である。従って、インバー合金では必須である成型加工時の金型温度を高温に保つ必要がなく、生産性も良好である。

しかし、アルミキルド鋼は、熱膨張係数が０〜１００℃で約１２×１０^-6と大きいので、ドーミングに対しては不利であり、特にパネル３の有効部１の外面がほぼ平面であるカラー受像管に適用した場合には、色純度が著しく劣化し、大きな問題となる。

特許文献１には、外面が平坦なパネルに適用されるシャドウマスクの曲率半径を小さくして強度を改善する手法が開示されている。しかしながら、この手法はインバー合金からなるシャドウマスクには有効であるが、高純度の鉄を主成分とする材料からなるシャドウマスクのドーミングを抑制する効果は得られない。また、特許文献１には、蛍光体スクリーン側から見た偏向装置１３の正面図である図１６に示すように、偏向装置１３の大径側端近傍で且つ水平軸上に、３電子ビームがアンダーコンバーゼンスとなるような磁界を発生する一対の永久磁石３２ａ，３２ｂを配置することが開示されている。この構成では、ｑ値は、シャドウマスクの有孔部の長軸端よりも対角軸端で小さくする必要があるため、ドーミング抑制に対して最も重要であるＹ軸方向の曲率半径が大きくなってしまう。また、適正なｑ値を得るためにパネル内面の曲面形状を修正すると、有効部の長軸端と対角軸端とでパネルの厚み差が大きくなってしまい、画面の平面感が低下する。画面の平面感を確保できるようにシャドウマスクの曲面形状を設計すると、設計の自由度が小さくなり、ドーミングを十分に抑制することができない。

また、特許文献２には、シャドウマスクの有孔部の対角軸端及び長軸端での各落ち込み量と、中央から対角軸端までの距離及び長軸端から対角軸端までの距離との関係を規定することで、シャドウマスクの強度と視認性とを向上させたカラー陰極線管が記載されている。しかしながら、この構成では、高純度の鉄を主成分とする材料からなるシャドウマスクのドーミングを抑制する効果は得られない。
特開２０００−１９５４３８号公報 特開２００４−１８５９８１号公報

上述したように、視認性向上のため外面の曲率半径を大きくしたパネルを有するカラー受像管において、パネルの有効部の内面の曲率半径に対応するようにシャドウマスクの曲率半径を大きくする場合、シャドウマスクの材料として鉄およびニッケルを主成分とする合金を使用すると曲面成型が難しく、所望の曲面が得られないことがあり、一方、安価で成形性の良好な鉄材を使用するとカラー受像管の動作時のシャドウマスクの局部的ドーミングにより、電子ビームのランディング位置ずれが生じ、ついには黒色非発光層を越えて所望する蛍光体とは異なる蛍光体を発光させ、カラー受像管の色純度が劣化する。

本発明は、画面の平面感を劣化させることなく上記の従来の問題を解決し、安価なシャドウマスクを具備するカラー受像管装置を提供することを目的とする。

本発明のカラー受像管装置は、ほぼ矩形状の有効部の内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、前記パネルに保持された略矩形枠形状のマスクフレームと、前記マスクフレームと一体化されたシャドウマスクと、電子ビームを放出する電子銃と、偏向装置とを備える。

前記パネルの前記有効部の外面の曲率半径は１０，０００ｍｍ以上である。

前記蛍光体スクリーンは、黒色非発光層と、前記黒色非発光層の非形成領域に形成された蛍光体層とからなる。

前記シャドウマスクは鉄を９５％以上含む材料からなる。前記シャドウマスクは、前記蛍光体スクリーンと対向する主面部と、前記主面部の周囲に設けられ、前記主面部に対して折り曲げられたスカート部とを有し、前記主面部は、多数の電子ビーム通過孔が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の有孔部と、前記有孔部を取り囲むようにその周囲に配置された無孔部とを有する。

前記偏向装置は、前記電子ビームを水平方向に偏向させる一対の水平偏向コイルと、前記電子ビームを垂直方向に偏向させる一対の垂直偏向コイルとを備える。

管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有孔部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有孔部の短辺方向と平行な軸をＹ軸とし、前記Ｚ軸が交差する前記有孔部上の点を中央、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有孔部の周縁とが交差する点を長軸端、前記有孔部の長辺と短辺とが交差する点を対角軸端とし、前記長軸端から前記対角軸端までの距離をＬＭｌ、前記中央に対する前記長軸端、前記対角軸端での前記Ｚ軸方向の落ち込み量を順にＺＭｈ、ＺＭｄとしたとき、（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／ＬＭｌ＞０．０３を満足する。

前記水平偏向コイルが発生する水平偏向磁界を打ち消すように前記電子ビームに作用する磁界を発生する一対の永久磁石が、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を含む面を挟んで、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面上に配置されている。

本発明によれば、安価で成形性の良好なシャドウマスクを具備し、画面の平面感を劣化させることなく、ドーミングによる色純度の劣化が抑制されたカラー受像管装置を提供することができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置の断面図である。カラー受像管装置は、画像が表示されるほぼ矩形の有効部１の周辺に側壁部２が設けられたパネル３、及び側壁部２に接合された漏斗状のファンネル４からなる外囲器を有するカラー受像管と、ファンネル４の外周面上に搭載された偏向装置１３とからなる。パネル３のほぼ矩形状の有効部１の内面には、黒色非発光層と、黒色非発光層の非形成領域に形成された青、緑、赤に発光する３色蛍光体層とからなる蛍光体スクリーン５が形成されいている。蛍光体スクリーン５に対向して、多数の電子ビーム通過孔６が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形の有孔部を有するシャドウマスク７が配置されている。シャドウマスク７は、略Ｌ字状の断面を有する、ほぼ矩形枠状のマスクフレーム８により保持されている。シャドウマスク７及びマスクフレーム８からなるシャドウマスク構体９は、マスクフレーム８の各コーナー部あるいは短辺中央及び長辺中央に略Ｖ字状の弾性支持体１５の一端を取り付け、この弾性支持体１５の他端をパネル３の側壁部２の内壁に植設されたスタッドピン１６に係止することにより、パネル３に対して脱着可能に支持されている。ファンネル４のネック１０内に３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを放出する電子銃１２が配設されている。この電子銃１２から放出される３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂをファンネル４の外側に装着された偏向装置１３が発生する磁界により偏向し、シャドウマスク７を介して蛍光体スクリーン５を水平方向及び垂直方向に走査させることによりカラー画像を表示する。

偏向装置１３は、図２に示すように、上下一対の水平偏向コイル（図示せず）と、磁性体コア３０にトロイダル状に巻回された左右一対の垂直偏向コイル３１ａ、３１ｂと、偏向装置１３の小径側端近傍に配置された上下一対のコマフリーコイル３２ａ、３２ｂと、偏向装置１３の大径側端近傍に配置された上下一対のＮＳマグネット３３ａ、３３ｂとを備えている。

ＮＳマグネット３３ａ、３３ｂは、センタービーム１１Ｇとこの両側のサイドビーム１１Ｂ，１１Ｒとからなる３電子ビームの配列方向（Ｘ軸方向）の間隔（Ｓｇ）が相対的に小さい、偏向装置１３の大径側に配置されているので、これらが発生する磁界は３電子ビームに対してほぼ均等に作用する。従って、コンバーゼンス特性に対してほとんど影響を及ぼさない。また、画面の対角軸端に向かう３電子ビームに対しては、その軌道がＮＳマグネット３３ａ、３３ｂから遠いので、ＮＳマグネット３３ａ、３３ｂの磁界が及ぼす影響は弱い。従って、ＮＳマグネット３３ａ、３３ｂは、図３に示す上下のラスター歪２０を効果的に補正することができる。ＮＳマグネット３３ａ、３３ｂで補正されない左右のラスター歪１９は、水平偏向電流を垂直偏向周期で、画面の上下方向の両端で小さく、中心で大きくなるように変調することにより補正される。

図４はシャドウマスク７の斜視図である。シャドウマスク７は、蛍光体スクリーン５と対向する主面部７０と、主面部７０の周囲に設けられ、主面部７０に対して折り曲げられたスカート部７３とを備える。主面部７０は、多数の電子ビーム通過孔（図示せず）が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の曲面からなる有孔部７１と、有孔部７１を取り囲むようにその周囲に配置された無孔部７２とを備える。スカート部７３をマスクフレーム８の内側に嵌め込んで、両者を溶接することにより、シャドウマスク７はマスクフレーム８と一体化される。このようなシャドウマスク７は、エッチングにより電子ビーム通過孔を形成した金属平板をプレス成形することにより作成される。

説明の便宜のために、カラー受像管の管軸方向軸をＺ軸、Ｚ軸と直交しシャドウマスク７の有孔部７１の長辺方向と平行な軸をＸ軸、Ｚ軸と直交し有孔部７１の短辺方向と平行な軸をＹ軸とする。図４に示すように、Ｚ軸が交差する有孔部７１上の点を中央ＰＭｃ、Ｘ軸及びＺ軸を含む面（ＸＺ面）と有孔部７１の周縁とが交差する点を長軸端ＰＭｈ、有孔部７１の長辺と短辺とが交差する点を対角軸端ＰＭｄとする。

図５は、パネル３の内面形状を示した透視図である。図示したように、パネル３の内面において、Ｚ軸が交差する有効部１の中央をＰＰｃ、Ｘ軸及びＺ軸を含む面（ＸＺ面）と有効部１の周縁とが交差する位置を長軸端ＰＰｈ、有効部１の長辺と短辺とが交差する点を対角軸端ＰＰｄとする。ここで、「有効部１」とは、赤、緑、青の３色蛍光体層が形成されたパネル３の内面上の領域、又はこの領域に対応するパネル３の外面上の領域を意味する。

本発明のカラー受像管を構成するパネル３の有効部１の外面は、視認性を向上させるために、曲率半径が１０，０００ｍｍ以上のほぼ平面である。従って、外囲器の大気圧に対する強度および視認性の観点から、有効部１の内面の曲率半径も大きくする必要がある。

カラー受像管の蛍光体スクリーン５上に色ズレのない画像を表示するためにはシャドウマスク７に形成されている電子ビーム通過孔６を通過する３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが蛍光体スクリーン５の３色蛍光体層にそれぞれ正しくランディングしなければならない。このためには、パネル３とシャドウマスク７との相対的位置を正しく保つことが必要である。

従って、有効部１の内面の曲率半径を大きくすることにともない、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径も大きくすることが必要となる。一般に、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径を大きくすると、有孔部７１の曲面の成形が困難になる。そこで、本発明では、シャドウマスク７の材料として、鉄を９５％以上含む材料を使用する。これにより、低コストで曲面の成形性を大幅に改善することが出来る。

しかし、このような材料は熱膨張係数が大きいために、局部的な高輝度画像パターンを表示したとき、局部的なドーミングが生じ、短時間で電子ビームの局部的なミスランディング量が大きくなる。

この対策として、シャドウマスク７の有孔部７１の曲率半径を小さくし、これに対応してパネル３の有効部１の内面の曲率半径をできるだけ小さくすることが考えられる。しかし、この場合、パネル３の周辺の肉厚が大きくなることにより、製造過程で熱応力によりパネル３に割れが生じたり、画面周辺で輝度が劣化したり、重量が増加したりするなどの問題が生じる。

本発明はこのような問題を解決する。その一実施例を、対角寸法５１ｃｍ、アスペクト比４：３、パネル３の有効部１の外面の曲率半径が２０，０００ｍｍのカラー受像管装置の場合で説明する。以下、このカラー受像管装置を「実施例」という。

実施例に係るカラー受像管のパネル３の有効部１の外面は上記のように十分に平坦化されており、シャドウマスク７は、熱膨張係数が０〜１００℃で１２×１０^-6の高純度の鉄からなる表１に示すアルミキルド脱炭鋼からなる。従って、安価でありながら十分な成型性を確保している。

蛍光体スクリーン側から見た偏向装置１３の正面図である図６に示すように、偏向装置１３の磁性体コア３０よりも大径側（偏向装置１３の大径側端近傍）に、ＹＺ面を挟んで、ＸＺ面上に一対の永久磁石１８ａ、１８ｂが配置されている。この一対の永久磁石１８ａ，１８ｂは、３電子ビーム１１Ｒ，１１Ｇ，１１ＢがＸ軸上においてオーバーコンバーゼンスとなるような磁界を発生する。すなわち、３電子ビームがＸ軸方向の一方に水平偏向されたとき、一対の永久磁石１８ａ、１８ｂのうち偏向された３電子ビームに近い側の永久磁石が水平偏向コイルが発生する水平偏向磁界を打ち消すような磁界を３電子ビームに作用させる。

本発明では、シャドウマスク７の有効部７１の曲面形状、及びパネル３の有効部１の内面の曲面形状を、それぞれ中央ＰＭｃ，ＰＰｃに対する各位置でのＺ軸方向の変位量である「落ち込み量」により表現する。図４に示すように、シャドウマスク７の有孔部７１の中央ＰＭｃに対する長軸端ＰＭｈ及び対角軸端ＰＭｄでのＺ軸方向の変位量（落ち込み量）をＺＭｈ，ＺＭｄとする。また、図５に示すように、パネル３の有効部１の内面の中央ＰＰｃに対する長軸端ＰＰｈ及び対角軸端ＰＰｄでのＺ軸方向の変位量（落ち込み量）をＺＰｈ，ＺＰｄとする。本実施例では、
（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／（ＺＰｄ−ＺＰｈ）＝１．０８
を満足する。

比（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／（ＺＰｄ−ＺＰｈ）は、上下のラスター歪みを補正するＮＳマグネット３３ａ、３３ｂ等の作用を考慮して０．９程度以下であるのが一般的であり、対角寸法５１ｃｍ、アスペクト比４：３、パネル３の有効部１の外面の曲率半径が２０，０００ｍｍの従来のカラー受像管装置では０．８１であった。これに対して、本実施例では、シャドウマスク７の有孔部７１の短辺近傍でのＹ軸方向の曲率半径が小さく設定されている。すなわち、パネル３の有効部１の内面とシャドウマスク７との間隔であるｑ値に関して、対角軸端でのｑ値に対して長軸端でのｑ値は、本実施例では従来に比べてより小さい。これを以下に説明する。

図７（Ａ）は、従来のカラー受像管装置における３電子ビーム軌道２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを示した図、図７（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置における３電子ビーム軌道２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを示した図である。いずれもＸＺ面上での電子ビーム軌道を示している。これらの図において、２１は、一対の永久磁石１８ａ、１８ｂが配置されたＸＹ面と平行な面の位置を示し、２２は、コンバーゼンス補正面を示す。本発明では、一対の永久磁石１８ａ、１８ｂが、その配置面２１での３電子ビームのＸ軸方向間隔が従来に比べて小さくなるように（すなわち、オーバーコンバーゼンスとなるように）、３電子ビーム軌道２４Ｒ、２４Ｇ、２４Ｂを補正する。従って、これより前段のコンバーゼンス補正面２２では、本発明では、３電子ビーム軌道２４Ｒ、２４Ｇ、２４ＢのＸ軸方向間隔を、従来に比べて大きく設定できる。この結果、本発明での３電子ビーム軌道２４Ｒ、２４Ｇ、２４ＢのＸ軸方向間隔Ｓｇ２は、従来の３電子ビーム軌道２５Ｒ、２５Ｇ、２５ＢのＸ軸方向間隔Ｓｇ１より大きくなり、長軸端でのｑ値は、本発明では従来に比べて小さくなる。従って、対角軸端でのｑ値に対して長軸端でのｑ値は、本実施例では従来に比べてより小さい。

これにより、シャドウマスク７の有孔部７１の短辺及びその近傍でのＹ軸方向の曲率半径が小さくなる。従って、局部的なドーミングが最も発生しやすいパネル３の中間位置ＰＰｍ（図１５参照）に対応するシャドウマスク７上の位置においても、Ｙ軸方向の曲率半径を小さくすることができ、ドーミングを抑制することが可能である。

シャドウマスク７のＸ軸方向の曲率半径は、Ｙ軸方向に並んだ複数の電子ビーム通過孔からなる電子ビーム通過孔列のＸ軸方向のピッチを調整すれば、比較的容易に変更することができる。電子ビーム通過孔列のＸ軸方向のピッチを、有孔部７１の中央ＰＭｃでＰＨｃ、長軸端ＰＭｈでＰＨｈとしたとき、例えばＰＨｈ／ＰＨｃ＝１．２とすれば、シャドウマスク７のＸ軸方向の曲率半径を簡単に小さくすることができる。ところが、シャドウマスク７の有孔部７１のＹ軸方向の曲率半径を小さくするためには、一般にパネル３の有効部１の内面の曲率半径も小さくする必要があるために、従来はこれを実現することは容易ではなかった。本発明によれば、Ｙ軸方向を含むシャドウマスク７の有孔部７１全体の曲率半径を小さくすることができるので、ドーミングをより効果的に抑制することができる。

Ｘ軸方向とＹ軸方向とで落ち込み量が同じであれば、Ｙ軸（短軸）方向の曲率半径はＸ軸（長軸）方向の曲率半径よりも小さくなる。本発明では有孔部７１のＹ軸方向の曲率半径を小さくすることができるので、効率よくドーミングを抑制することができ、大きな効果が得られる。

図８は、シャドウマスク７の有孔部７１の短辺に沿った落ち込み形状とドーミングとの関係を示した図である。ここで、「有孔部７１の短辺に沿った落ち込み形状」とは、長軸端ＰＭｈ及び対角軸端ＰＭｄでの落ち込み量ＺＭｈ，ＺＭｄ、及び長軸端ＰＭｈと対角軸端ＰＭｄとの間のＹ軸方向の距離ＬＭｌを用いて定義される（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／ＬＭｌであり、図８ではこれを横軸としている。また、「ドーミング」とは、図１５に示した中間位置ＰＰｍを含む楕円状の領域３０に所定の電流にて高輝度パターンを表示した場合の、領域３０内で電子ビームのランディング位置ずれ量であり、図８ではこれを縦軸としている。図８より、（Ｚｍｄ−Ｚｍｈ）／Ｌｍｌが大きくなると、局部的なドーミングが抑制されることがわかる。（ＺＭｄ−ＺＭｈ）／ＬＭｌ＞０．０３を満足すると、色純度の劣化を防止できる。

上述したように、本発明によれば、シャドウマスク７の有孔部７１の短辺に沿った落ち込み形状、即ち、有孔部７１の短辺近傍のＹ軸方向の曲率半径を小さくすることで、色純度の劣化を抑制できる。従って、パネル３の内面の有効部１の短辺近傍のＹ軸方向の曲率半径を大きくすることができる。パネル３の内面の有効部１の短辺近傍のＹ軸方向の曲率半径は、画面の平面感に大きく影響し、これが大きいと画面の平面感は向上する。従って、パネル３の有効部１の平面感の低下をあまり考慮せずにシャドウマスク７の設計を行うことができ、設計の自由度が拡大し、色純度劣化防止に効果的な曲面形状を容易に製作できる。

図５に示すように、パネル３の有効部１の内面の長軸端ＰＰｈ及び対角軸端ＰＰｄでの落ち込み量をＺＰｈ，ＺＰｄ、長軸端ＰＰｈと対角軸端ＰＰｄとの間のＹ軸方向の距離をＬＰｌとすると、（ＺＰｄ−ＺＰｈ）／ＬＰｌ≦０．０６を満足することが好ましい。これにより、画面の平面感が向上する。

図９は、左右ラスタのピンクッション歪みとパネル３の内面の有効部１の短辺に沿った落ち込み形状との関係を示した図である。ここで、「パネル３の内面の有効部１の短辺に沿った落ち込み形状」とは、上記の（ＺＰｄ−ＺＰｈ）／ＬＰｌである。図９より、左右ラスタのピンクッション歪みが大きいほど、（ＺＰｄ−ＺＰｈ）／ＬＰｌが小さくなり、画面の平面感が向上することが分かる。本発明では、画面の平面感を向上させるために、（ＺＰｄ−ＺＰｈ）／ＬＰｌが小さくなるようにパネル３を設計する。これにより発生する左右ラスタのピンクッション歪みは、上述したように水平偏向電流を垂直偏向周期で、画面の上下方向の両端で小さく、中心で大きくなるように変調することで容易に補正できる。実施例では、画面の平面感を優先することにより発生した約５％の左右ラスタのピンクッション歪みを補正回路にて補正した。

また、電子ビームスポットの形状に関しては、本発明は、水平偏向により発生する歪みを補正する作用を有するので、電子ビームスポットの形状を良好に維持することができる。

シャドウマスク７の電子ビーム通過孔列のＸ軸方向のピッチを、中央ＰＭｃでＰＨｃ、中央ＰＭｃと長軸端ＰＭｈとの距離の２／３だけ中央ＰＭｃからＸ軸方向に離れた地点ＰＭｍｈでＰＨｍｈ、Ｙ軸と対角端ＰＭｄとの距離の２／３だけＹ軸からＸ軸方向に離れた長辺上の地点ＰＭｍｄでＰＨｍｄとすると、ＰＨｃ＜ＰＨｍｈ≦ＰＨｍｄを満足することが好ましい。

ＰＨｍｈ≦ＰＨｍｄ、即ち、長辺上の地点ＰＭｍｄでのピッチＰＨｍｄが、局部的ドーミングが最も発生しやすいＸ軸上の地点ＰＭｍｈでのピッチＰＨｍｈと同等又はこれより大きいことにより、一対の永久磁石１８ａ、１８ｂによる地点ＰＭｍｈ及びその近傍でのＹ軸方向の曲率半径を小さくする作用が得られやすくなり、局部的ドーミングを効果的に抑制することができる。

また、ＰＨｃ＜ＰＨｍｈ、即ち、中央ＰＭｃでのピッチＰＨｃを周辺でのピッチに比べて小さくすることにより、周辺でのｑ値を大きくすることができ、有孔部７１のＸ軸方向の曲率半径を小さくすることができる。

実施例では、ＰＨｃ＝０．７６ｍｍ、ＰＨｍｈ＝０．８７ｍｍ、ＰＨｍｄ＝０．８８ｍｍとした。図１０に、実施例のシャドウマスク７の電子ビーム通過孔列のＸ軸方向ピッチの、Ｘ軸及び有孔部７１の長辺に沿った変化を示す。図１０において、横軸の原点は、Ｙ軸を意味する。

以上のように、本発明によれば、パネル３の内面の有効部１の短辺近傍のＹ軸方向の曲率半径を大きくして画面の良好な平面感を得ながら、シャドウマスク７の有孔部７１のＹ軸方向の曲率半径を小さくすることができる。従って、安価でありながらドーミングによる色純度の劣化が抑制されたカラー受像管を実現できる。

シャドウマスクが、成型が困難で弾性係数の小さいインバー合金はなく、鉄を９５％以上含む材料（例えばアルミキルド鋼）からなることにより、ドーミングによる色純度の劣化が抑制された曲面形状を有しながら、インバー合金からなる場合と同等以上の機械的強度を有している。

具体的には、実施例のシャドウマスク７は２４５ｍ／ｓ²の加速度まで耐えたのに対して、対角軸端ＰＭｄでの落ち込み量ＺＭｄが実施例と同等のインバー合金からなる従来のシャドウマスクは２００ｍ／ｓ²程度の加速度までしか耐えられなかった。

図１１に示すように、垂直偏向コイル３１ａ，３１ｂの漏洩磁束を収集しスクリーン側へ放出することで、Ｚ軸方向において蛍光体スクリーン側の垂直偏向磁界をピンクッション形とする磁性体片２３を取り付けてもよい。これにより、上述した一対の永久磁石１８ａ、１８ｂによりシャドウマスク７の有孔部７１のＹ軸方向の曲率半径を小さくすることができる効果を大きく損なうことなく、左右のラスタ歪を補正することができる。従って、左右のラスタ歪を補正する回路は従来のままで、本発明のドーミングによる色純度劣化の抑制効果を得ることができる。

本発明では、シャドウマスク７の有孔部７１に酸化ビスマスなどのドーミング抑制のためのコーティングを施してもよく、これによりドーミングによる色純度劣化を更に抑制することができる。

本発明に係るカラー受像管は、パネルの有効部の外面がほぼ平面であり、コストを抑えるために鉄を９５％以上含む材料からなるシャドウマスクを備えながら、ドーミングによる色純度の劣化を抑制することができるので、良好なカラー表示を行うことができるカラー受像管装置として広く利用することができる。

カラー受像管装置の概略構成を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置に搭載される偏向装置を示した斜視図である。 上下のラスター歪及び左右のラスター歪を示した図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置に搭載されるシャドウマスクの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置において、パネルの内面をし示した透視図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置において、偏向装置の大径側に配置されるマグネットを示した正面図である。 図７（Ａ）は、従来のカラー受像管装置における電子ビーム軌道を示した図、図７（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置における電子ビーム軌道を示した図である。 シャドウマスクの有孔部の短辺に沿った落ち込み形状とドーミングとの関係を示した図である。 左右ラスタのピンクッション歪みとパネルの内面の有効部の短辺に沿った落ち込み形状との関係を示した図である。 本発明の実施例に係るカラー受像管において、シャドウマスクの電子ビーム通過孔列のＸ軸方向ピッチの、Ｘ軸及び有孔部の長辺に沿った変化を示した図である。 本発明の一実施形態に係るカラー受像管装置に搭載される偏向装置の別の例を示した斜視図である。 偏向装置が発生する水平偏向磁界及び垂直偏向磁界の管軸方向の分布の一例を示した図である。 蛍光体スクリーンの形成方法を示した断面図である。 図１４（Ａ）は蛍光体スクリーンの拡大正面図、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）は不適切な蛍光体スクリーンの拡大正面図である。 シャドウマスクの局部的なドーミングが発生しやすい表示パターンの一例を示した図である。 従来のー受像管装置に搭載される偏向装置に設けられる永久磁石の配置を示した正面図である。

符号の説明

１ 有効部
２ 側壁部
３ パネル
４ ファンネル
５ 蛍光体スクリーン
６ 電子ビーム通過孔
７ シャドウマスク
８ マスクフレーム
９ シャドウマスク構体
１０ ネック
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ 電子ビーム
１２ 電子銃
１３ 偏向装置
１５ 弾性支持体
１６ スタッドピン
１７ 黒色非発光層
１８ａ，１８ｂ 永久磁石
２７ 水平偏向磁界
２８ 垂直偏向磁界
３０ 磁性体コア
３１ａ，３１ｂ 垂直偏向コイル
３２ａ，３２ｂ コマフリーコイル
３３ａ，３３ｂ ＮＳマグネット
７０ 主面部
７１ 有孔部
７２ 無孔部
７３ スカート部

Claims (2)

1. ほぼ矩形状の有効部の内面に蛍光体スクリーンが形成されたパネルと、前記パネルに保持された略矩形枠形状のマスクフレームと、前記マスクフレームと一体化されたシャドウマスクと、電子ビームを放出する電子銃と、偏向装置とを備えたカラー受像管装置であって、
   前記パネルの前記有効部の外面の曲率半径は１０，０００ｍｍ以上であり、
   前記蛍光体スクリーンは、黒色非発光層と、前記黒色非発光層の非形成領域に形成された蛍光体層とからなり、
   前記シャドウマスクは鉄を９５％以上含む材料からなり、
   前記シャドウマスクは、前記蛍光体スクリーンと対向する主面部と、前記主面部の周囲に設けられ、前記主面部に対して折り曲げられたスカート部とを有し、前記主面部は、多数の電子ビーム通過孔が縦横方向に配列形成されたほぼ矩形状の有孔部と、前記有孔部を取り囲むようにその周囲に配置された無孔部とを有し、
   前記偏向装置は、前記電子ビームを水平方向に偏向させる一対の水平偏向コイルと、前記電子ビームを垂直方向に偏向させる一対の垂直偏向コイルとを備え、
   管軸をＺ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有孔部の長辺方向と平行な軸をＸ軸、前記Ｚ軸と直交し前記有孔部の短辺方向と平行な軸をＹ軸とし、前記Ｚ軸が交差する前記有孔部上の点を中央、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面と前記有孔部の周縁とが交差する点を長軸端、前記有孔部の長辺と短辺とが交差する点を対角軸端とし、前記長軸端から前記対角軸端までの距離をＬＭｌ、前記中央に対する前記長軸端、前記対角軸端での前記Ｚ軸方向の落ち込み量を順にＺＭｈ、ＺＭｄとしたとき、
   （ＺＭｄ−ＺＭｈ）／ＬＭｌ＞０．０３
   を満足し、
   前記水平偏向コイルが発生する水平偏向磁界を打ち消すように前記電子ビームに作用する磁界を発生する一対の永久磁石が、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を含む面を挟んで、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸を含む面上に配置されていることを特徴とするカラー受像管装置。
2. 前記電子ビーム通過孔の前記Ｘ軸方向のピッチを、前記中央でＰＨｃ、前記中央と前記長軸端との間の距離の２／３だけ前記中央から前記Ｘ軸方向に離れた地点でＰＨｍｈ、前記Ｙ軸と前記対角端との間の距離の２／３だけ前記Ｙ軸から前記Ｘ軸方向に離れた長辺上の地点でＰＨｍｄとすると、
   ＰＨｃ＜ＰＨｍｈ≦ＰＨｍｄ
   を満足する請求項１に記載のカラー受像管装置。

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