JP2007109516A - カラー陰極線管 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な鉄材を用い、且つ、有孔領域の中央部と対角部との落差の増加が抑制されたシャドウマスクを搭載しながら、ドーミングによる色ずれを改善する。
【解決手段】シャドウマスク１０は複数の電子ビーム通過孔が形成された有孔領域１１と、有孔領域の周囲に設けられた、電子ビーム通過孔が形成されていない無孔領域１２と、無孔領域に対してほぼ直角に電子銃側に折り曲げられたスカート部１３とを有する。有孔領域１１の中心を原点とし、原点を通りシャドウマスクの長辺と平行な軸をｘ軸、原点を通りシャドウマスクの短辺と平行な軸をｙ軸、原点におけるシャドウマスクの法線をｚ軸としたとき、有孔領域は、ｘ軸及びその近傍、及びｙ軸及びその近傍ではパネル側に凸であり、ｘ軸及びｙ軸から離れた領域では電子銃側に凸である曲面を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明はシャドウマスクを備えたカラー陰極線管に関する。

図１０は一般的なカラー陰極線管の概略構造を示す断面図である。カラー陰極線管は、パネル１とファンネル２とが接合されてなる外囲器３を備える。パネル１の内面には赤、緑、青の各色の蛍光体がストライプ状又はドット状に塗布されてなる蛍光体スクリーン９が形成されている。この蛍光体スクリーン９に対向してシャドウマスク１０が、パネル１の内壁面に取り付けられたフレーム８に保持されている。ファンネル２のネック部２ａ内には、赤、緑、青の各色に対応した３つの電子ビーム５を発射する電子銃４が内蔵されている。電子ビーム５を外部磁界から遮蔽する磁気シールド７がフレーム８に取り付けられている。以上のカラー陰極線管のファンネル２の外周面上に偏向ヨーク６が搭載されてカラー陰極線管装置が構成される。電子銃４から発射された３つの電子ビーム５は、偏向ヨーク６により水平方向及び垂直方向に偏向され、磁気シールド７の内部空間とシャドウマスク１０に形成された電子ビーム通過孔を順に通過して、蛍光体スクリーン９の各色の蛍光体にそれぞれ衝突して発光させる。このようにして、パネル１の有効表示領域にカラー画像が表示される。

図１１は、シャドウマスク１０及びこれを保持する略矩形枠形状のフレーム８とからなるシャドウマスク構体の概略斜視図である。略矩形状のシャドウマスク１０は、金属薄板からなり、多数のスロット状又はドット状の電子ビーム通過孔２１が配設された略矩形状の有孔領域１１と、有孔領域１１の外周に配置された無孔領域１２とを備える。説明の便宜のために、図示したように、シャドウマスク１０の中心を原点とし、シャドウマスク１０の長辺方向軸をｘ軸、短辺方向軸をｙ軸、原点におけるシャドウマスク１０の法線（即ち、陰極線管の管軸）をｚ軸とし、シャドウマスク１０から電子銃４に向かう向きをｚ軸の正の向きとする。

シャドウマスク１０は、有孔領域１１内に、ｙ軸方向を長手方向とする複数のタイバンド１５と、ｘ軸方向に隣り合うタイバンド１５を連結する複数のブリッジとを有し、ｘ軸方向に隣り合うタイバンド１５の間に複数の電子ビーム通過孔２１が形成されている。

電子銃４から発射された電子ビーム５が蛍光体スクリーン９に衝突するまでの過程において、電子ビーム５の約８０％がシャドウマスク１０に衝突し、電子の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、シャドウマスク１０が加熱される。従って、電子ビーム５の照射状態に応じて、シャドウマスク１０が全体的に、あるいは局部的に熱膨張する。以後、この現象をそれぞれ「全体ドーミング」および「局部ドーミング」と区別し、両者を併せて「ドーミング」と総称する。シャドウマスク１０の熱膨張により、電子ビーム通過孔２１の蛍光体スクリーン９の各色の蛍光体に対する相対的位置が変化するので、３つの電子ビーム５は対応する蛍光体に正確に衝突しなくなり、いわゆる色ずれを生じる。

このような色ずれを防止するためには、（Ａ）ドーミングの発生原因を小さくする、（Ｂ）ドーミングの影響を小さくする、の２通りがある。（Ａ）に関しては、（Ａ１）シャドウマスク１０の熱膨張係数を小さくする（例えば特許文献１参照）、（Ａ２）シャドウマスク１０の電子銃５に対向する面に電子反射層を設け、電子ビーム５の影響を減少させる（例えば特許文献２参照）、という手段が一般にとられている。（Ｂ）に関しては、（Ｂ１）シャドウマスク１０の曲率を大きくする（例えば特許文献３参照）という手段が一般にとられている。色ずれに対してはシャドウマスク１０のｚ軸方向の変位が最も大きな影響を及ぼす。但し、シャドウマスク１０の曲率が大きければ、曲率が小さい（即ち平坦である）場合に比べて、シャドウマスク１０が熱膨張してもｚ軸方向の変位量が比較的小さくてすむため、色ずれを小さく抑えることができる。
特開昭５９−１２７３４５号公報 特開昭５９−９４３２５号公報 特開昭５４−４９０６２号公報

上記Ａ１の手段は、シャドウマスク１０の材料として、例えば鉄（Ｆｅ）に代えて低膨張材料であるインバー材を用いれば熱膨張係数が約１／１０になるため、非常に効果が高いが、高価であるという問題がある。

上記Ａ２の手段は、シャドウマスク１０に例えば酸化ビスマスを塗布することで２０〜３０％のドーミング低減効果を得ることができるが、効果としてはまだ不十分である。

上記Ｂ１の手段によれば、シャドウマスク１０の曲率の増加に伴って着実にドーミング低減効果が増加する。ところが、シャドウマスク１０の曲率を増加させると、シャドウマスク１０の有孔領域１１の中央部と対角部とのｚ軸方向の落差が増加するので、これに対応させて蛍光体スクリーン９の曲率も大きくして中央部と対角部とのｚ軸方向の落差を大きくしなければならない。一方で、パネル１の外面はフラットであることが商品上好ましいので、蛍光体スクリーン９の中央部と対角部とのｚ軸方向の落差が増加すると、パネル１の中央部と対角部とで厚み差が増加する。パネル１の厚みに比例して光の透過率が変化するため、画像が中央部でより明るく対角部でより暗くなるという問題が発生する。結局、手段Ｂ１では、周辺部で画像の輝度を確保しようとすると、十分なドーミング低減効果が得られない。

昨今のコスト競争が厳しい環境下では、コストを下げるために手段Ａ１を採用することは困難であるが、手段Ａ２及びＢ１だけでは色ずれ抑制には限界がある。このように、従来の手段では色ずれ抑制効果が充分得られていないのが現状である。

本発明は、安価な鉄材を用い、且つ、有孔領域の中央部と対角部との落差の増加が抑制されたシャドウマスクを搭載しながら、ドーミングによる色ずれが改善され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、パネルと、前記パネルに接合されたファンネルと、前記ファンネルのネック部内に設けられた電子銃と、前記パネルの内面に対向して設けられた略矩形状のシャドウマスクとを備える。

前記シャドウマスクは、複数の電子ビーム通過孔が形成された有孔領域と、前記有孔領域の周囲に設けられた、前記電子ビーム通過孔が形成されていない無孔領域と、前記無孔領域に対してほぼ直角に前記電子銃側に折り曲げられたスカート部とを有する。

そして、前記有孔領域の中心を原点とし、前記原点を通り前記シャドウマスクの長辺と平行な軸をｘ軸、前記原点を通り前記シャドウマスクの短辺と平行な軸をｙ軸、前記原点における前記シャドウマスクの法線をｚ軸としたとき、前記有孔領域は、前記ｘ軸及びその近傍、及び前記ｙ軸及びその近傍では前記パネル側に凸であり、前記ｘ軸及び前記ｙ軸から離れた領域では前記電子銃側に凸である曲面を有していることを特徴とする。

本発明によれば、シャドウマスクの有孔領域に特殊な凹凸曲面を与えることにより、パネル側に凸の領域では曲率が従来より増加するため熱膨張時のｚ軸方向の変位量が小さくなりドーミングの色ずれへの影響が低減され、電子銃側に凸の領域では熱膨張によるシャドウマスクの変形そのものが応力のバランスによって抑制される。従って、これら両方の効果によって、シャドウマスクのいずれの箇所でもドーミングによる色ずれを改善することができる。

上記の本発明のカラー陰極線管において、前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｘ座標を変数ｘとして、前記ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、前記有孔領域の長辺上では変数ｘのコサイン関数で表され、前記ｘ軸と前記長辺との間の領域では少なくとも変数ｘのｍ次関数及び変数ｘのコサイン関数を含む関数で表されることが好ましい。

あるいは、前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｙ座標を変数ｙとして、前記ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、前記有孔領域の短辺上では変数ｙのコサイン関数で表され、前記ｙ軸と前記短辺との間の領域では少なくとも変数ｙのｎ次関数及び変数ｙのコサイン関数を含む関数で表されることが好ましい。

更には、上記の好ましい２つの実施形態を兼ね備えることがより好ましい。即ち、前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、前記ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、前記ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、前記有孔領域の長辺上では変数ｘのコサイン関数で表され、前記有孔領域の短辺上では変数ｙのコサイン関数で表され、前記ｘ軸、前記ｙ軸、前記長辺、及び前記短辺で囲まれた領域では、少なくとも、変数ｘのｍ次関数、変数ｙのｎ次関数、変数ｘのコサイン関数、及び、変数ｙのコサイン関数を含む関数で表されることが好ましい。

前記有孔領域の一対の短辺と前記ｘ軸とが交差する点のｘ座標を±Ｘ_P、ｚ座標をＺ_XP、前記有孔領域の一対の長辺と前記ｙ軸とが交差する点のｙ座標を±Ｙ_P、ｚ座標をＺ_YP、前記有孔領域の周縁と前記有孔領域の対角軸とが交差する点のｚ座標をＺ_DPとしたとき（Ｘ_P,Ｙ_P,Ｚ_XP,Ｚ_YP,Ｚ_DP≠０）、前記有孔領域の表面上の任意の点のｚ座標が、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、下記式１で近似されることが好ましい。

前記式１において、Ｚ_x2(ｘ)が、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた

で表されることが好ましい。これにより、曲面形状を局所的に微調整して、全体のドーミング量のバランスをとることができる。

前記式１において、αが、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた

で表されることが好ましい。これにより、曲面形状のさらに細かい調整が可能となる。

前記式１において、Ｚ_yS(ｘ)が、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた

で表されることが好ましい。これにより、短辺近傍の曲面形状を細かく調整できる。

前記無孔領域は、前記有孔領域とは独立の曲面で前記有孔領域と前記スカート部とをなめらかに繋いでいることが好ましい。

前記シャドウマスクがＦｅを主成分とする材料からなることが好ましい。これにより、材料コストを下げることができる。ここで、「Ｆｅを主成分とする」とは、Ｆｅを５０％以上含有することを言う。

前記シャドウマスクは、その前記電子銃に対向する側の面に電子反射被膜を有することが好ましい。これにより、シャドウマスクの電子反射量が増大するので、シャドウマスクの温度上昇が抑えられ、ドーミング量を低減させることができる。ここで、電子反射被膜としては、特に制限はないが、一般的に原子量の大きな物質の酸化物を含む膜であることが電子反射の観点から好ましく、具体的には鉛やビスマス等の酸化物粒子を水ガラス等のバインダと混ぜて塗布形成された膜を例示できる。

前記有孔領域は、前記ｙ軸方向を長手方向とする複数のタイバンドを備え、前記複数のタイバンドの表面にハーフエッチングによる凹凸が形成されていることが好ましい。有孔領域内に電子ビーム通過孔とは別に凹凸が形成されていることにより、その表面積が増加するので熱輻射量が増加する。その結果、シャドウマスクの温度上昇が抑えられ、ドーミング量を低減させることができる。

以下、本発明を実施の形態を示しながら更に詳細に説明する。

本発明のカラー陰極線管の基本的構成はシャドウマスクを除いて特に限定はなく、例えば図１０に示した従来の一般的な構成と同様でも良い、従って、カラー陰極線管の全体構成についての説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカラー陰極線管のシャドウマスク１０がフレーム８に溶接される前のシャドウマスク１０単体の状態をパネル１側から見た斜視図である。略矩形状のシャドウマスク１０は、金属薄板からなり、多数のスロット状又はドット状の電子ビーム通過孔が配設された略矩形状の有孔領域１１と、有孔領域１１の周囲に配置された無孔領域１２と、無孔領域１２に対してほぼ直角に電子銃側に折り曲げられたスカート部１３とを備える。図１１に示した従来のシャドウマスクと同様に、有孔領域１１内に、ｙ軸方向を長手方向とする複数のタイバンドと、ｘ軸方向に隣り合うタイバンドを連結する複数のブリッジとを有し、ｘ軸方向に隣り合うタイバンドの間に複数の電子ビーム通過孔が形成されている。図１では、タイバンド、ブリッジ、電子ビーム通過孔の詳細構造を省略し、代わりに有孔領域１１内に格子模様を描くことによりその曲面形状を表現している。

有孔領域１１の中心を原点とし、原点を通りシャドウマスク１０の長辺と平行な軸をｘ軸、原点を通りシャドウマスク１０の短辺と平行な軸をｙ軸、原点におけるシャドウマスク１０の法線をｚ軸とするとき、シャドウマスク１０の有孔領域１１面上の点のｚ座標が、ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、有孔領域１１の長辺上では変数ｘのコサイン関数で表され、有孔領域１１の短辺上では変数ｙのコサイン関数で表され、ｘ軸、ｙ軸、長辺、及び短辺で囲まれた領域では、変数ｘのｍ次関数、変数ｙのｎ次関数、変数ｘのコサイン関数、変数ｙのコサイン関数の４つの関数を含む関数で表されている。この結果、有孔領域１１は、ｘ軸及びその近傍、及びｙ軸及びその近傍ではパネル１側に凸であり、ｘ軸及びｙ軸から離れた領域では電子銃４側に凸である曲面形状を有している
本発明を対角サイズが６８ｃｍ、アスペクト比４：３のＴＶ用カラー陰極線管に適用した場合の実施例を示す。

シャドウマスク１０は、厚さＴ＝０．２５ｍｍのＦｅを主成分とする金属製板材からなる。有孔領域１１の一対の短辺とｘ軸とが交差する点（ｘ軸端）のｘ座標を±Ｘ_P、ｚ座標をＺ_XP、有孔領域１１の一対の長辺とｙ軸とが交差する点（ｙ軸端）のｙ座標を±Ｙ_P、ｚ座標をＺ_YP、有孔領域１１の周縁と有孔領域１１の対角軸とが交差する点（対角軸端）のｚ座標をＺ_DPとしたとき、Ｘ_P＝２５３ｍｍ、Ｚ_XP＝２３．７ｍｍ、Ｙ_P＝１９０ｍｍ、Ｚ_YP＝１０．３ｍｍ、Ｚ_DP＝２３．７ｍｍとした。このシャドウマスク１０の有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式２で表される。

式２は、式１において、Ｚ_DP＝Ｚ_XPとし、且つ、Ｚ_x2（ｘ）のコサイン関数の項をコサイン級数の第２項までで置き換えたものである。式２に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「実施例１」とする。

図２は、有孔領域１１の曲面形状を表す関数（以下、「曲面関数」という）がコサイン関数を含まない従来技術の一例のシャドウマスクの斜視図である。このシャドウマスク１０の有孔領域１１は、その全領域でパネル１側に凸の曲面形状を有しており、対角軸端のｚ座標は実施例１と同じＺ_DP＝２３．７ｍｍであり、この場合に後述するランディング移動量が最小となるようにその曲面形状を最適化した。このとき、Ｚ_XP＝１１．６ｍｍ、Ｚ_YP＝１０．３ｍｍであった。有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、変数ｘ，ｙの多項式である次に示す式３で表される。

式３に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「従来例１」とする。

図３は、有孔領域１１の曲面形状が、実施例１の有孔領域１１の曲面関数からコサイン関数を取り除いた関数で表されるシャドウマスクの斜視図である。このシャドウマスク１０の有孔領域１１は、基本的に従来例１と似た形状を有している。具体的には、有孔領域１１は、ｘ軸方向には変数ｘの４次関数で表されるパネル１側に凸の曲面形状を有し、ｙ軸方向には変数ｙの３次関数で表されるパネル１側に凸の曲面形状を有する。Ｚ_XP＝１３．４ｍｍ、Ｚ_YP＝１０．３ｍｍ、Ｚ_DP＝２３．７ｍｍとした。このときの、有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式４で表される。

式４に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「比較例１」とする。

図４は、比較例１においてＺ_XP＝２３．７ｍｍに変更したシャドウマスクの斜視図である。このシャドウマスク１０の有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式５で表される。

式５に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「比較例２」とする。

図５は、有孔領域１１の曲面形状が、実施例１の有孔領域１１の曲面関数からコサイン関数以外を取り除いた関数で表されるシャドウマスクの斜視図である。Ｚ_XP＝２３．７ｍｍ、Ｚ_YP＝１０．３ｍｍ、Ｚ_DP＝２３．７ｍｍとした。このときの、有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式６で表される。

式６に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「比較例３」とする。

上記の実施例１、従来例１、および比較例１、２、３のカラー陰極線管装置について、後述する各種加熱パターンによって生じるドーミングにより電子ビームが蛍光体スクリーンに衝突する位置がｘ軸方向にずれる量（以後、これを「ランディング移動量」と呼ぶ）を計算した。この計算は、市販の有限要素法の解析ソフト（たとえばアンシス（ＡＮＳＹＳ）株式会社製の「ＡＮＳＹＳ」など）を用いて一般的に解析できる。計算条件は以下の通りである。

図６（Ａ）〜（Ｆ）はシャドウマスク１０をパネル１に対向する面側から見た正面図である。斜線を施した領域３０は、一辺が１２６ｍｍの正方形の電子ビーム照射領域を示している。室温２５℃の雰囲気にシャドウマスク１０を設置し、領域３０のみに電子ビームを照射して領域３０の温度が６０℃に上昇して局部ドーミングが発生した場合を想定し、この場合の電子ビーム５のランディング移動量を領域３０の位置を変えてそれぞれ計算した。有効領域１１内の（ｘ、ｙ）座標は、中央（即ち原点）が（０，０）、ｘ軸端が（±Ｘ_P、０）、ｙ軸端が（０、±Ｙ_P）である。図６（Ａ）は、領域３０の中心が原点（０，０）に位置するケースを示した図である。図６（Ｂ）は、領域３０の中心が座標（０、±２Ｙ_P／３）に位置する２ケースの内の一方を示した図である。図６（Ｃ）は、領域３０の中心が座標（±２Ｘ_P／３、０）に位置する２ケースのうちの一方を示した図である。図６（Ｄ）は、領域３０の中心が座標（±Ｘ_P／３、０）に位置する２ケースのうちの一方を示した図である。図６（Ｅ）は、領域３０の中心が座標（±２Ｘ_P／３、±２Ｙ_P／３）に位置する４ケースのうちの１つを示した図である。図６（Ｆ）は、領域３０の中心が座標（±Ｘ_P／３、±Ｙ_P／３）に位置する４ケースのうちの１つを示した図である。

各電子ビーム照射位置におけるランディング移動量の計算結果の最大値を表１に示す。表１中の（Ａ）〜（Ｆ）は図６の（Ａ）〜（Ｆ）に対応する。表１に示したランディング移動量は、従来例１でのランディング移動量の最大値（電子ビーム照射領域３０が図６（Ｆ）に示す位置にあるときのランディング移動量）を１００％としたときの相対値である。また、ランディング移動量は、そのｘ軸方向における移動方向は考慮せず、その絶対値で表示している。よって、表１に示したランディング移動量の数値が小さいほど好ましい。また、表１中の（Ａ）〜（Ｆ）間でランディング移動量の値のバラツキが小さい方が好ましい。

表１を見ると、（Ａ）〜（Ｆ）のいずれの場合においても、実施例１は従来例１よりランディング移動量が小さく、従来例１の最大値の６４％以下に抑制されていることがわかる。これは、実施例１では、有孔領域１１を式２で表される曲面形状としたことにより、有孔領域１１の中央と対角軸端とのｚ軸方向の落差Ｚ_DPを従来例１と同一に保ちながら、ｘ軸上のｙ軸方向の曲率を大きくすることができたために（Ｃ）及び（Ｄ）のランディング移動量が小さくなり、また、対角軸端近傍で電子銃４側に凸である曲面を有しているために（Ｅ）及び（Ｆ）のランディング移動量が小さくなったと考えられる。

有孔領域１１の表面上の点のｚ座標が、式２のように、ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、ｘ軸及びｙ軸から離れた領域では電子銃４側に凸の曲面となるようにコサイン関数を含む関数で表されることが好ましいことを以下に説明する。

まず、比較例１の有孔領域１１は、実施例１における曲面関数からコサイン関数を取り除いた曲面関数で表される最も単純な形状を有している。この場合、表１からわかるように、（Ａ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｆ）のランディング移動量が従来例１より悪化してしまう。曲面関数からコサイン関数を取り除いてしまうとドーミングのランディング移動量に対する影響が極端に変化することがわかる。言い換えると、従来例１の曲面関数はランディング移動量に対して比較的よく最適化されていたと言える。

次に、比較例２の有孔領域１１の曲面形状は、比較例１の曲面関数において、ｘ軸端及びｙ軸端のｚ座標Ｚ_XP，Ｚ_YPの値を実施例１と同じにした場合の曲面関数で表される。この場合、ランディング移動量は、比較例１よりは改善されるものの、（Ｄ）において従来例１より悪化してしまう。これらのことから、単にｘ軸端及びｙ軸端のｚ座標Ｚ_XP，Ｚ_YPの値を実施例１に一致させても好ましい結果は得られないことがわかる。

次に、比較例３の有孔領域１１の曲面形状は、実施例１における曲面関数のようにｘ軸上の変数ｘのｍ次関数及びｙ軸上の変数ｙのｎ次関数を用いず、コサイン関数のみで表される。この場合、（Ａ）のランディング移動量のみが極端に改善されるが、（Ｃ）及び（Ｅ）のランディング移動量は極端に悪化する。この理由は、ｘ軸端でのｘ軸方向及びｙ軸方向の曲率がいずれも小さくなるためであると考えられる。

以上より、本実施の形態１によれば、シャドウマスク１０がドーミングすることにより生じる色ずれが改善されたカラー陰極線管を提供できる。

式１の代わりに次に示す式７を用いても上記の実施例１と同様の曲面を表すことができる。

式７において、βのコサイン関数の項や、Ｚ_xSのコサイン関数の項をコサイン級数で置き換えても良いことは式１の場合と同様である。

上記の実施例１の曲面関数である式２では、ｘ軸上の曲面をｚ＝ａｘ⁴、ｙ軸上の曲面をｚ＝ｃｙ³を用いて表現したが、本発明はこれに限定されず、任意の次数の多項式を用いてもよい。あるいは、ｘ軸上及びｙ軸上でパネル１側に凸の曲面になるのであれば他の関数を用いても良い。

また、実施例１の曲面関数である式２では、ｘ軸及びｙ軸から離れた領域の曲面形状をコサイン関数を含む関数で表現したが、ｘ軸及びｙ軸から離れた領域（即ち対角軸端及びその近傍を含む領域）で電子銃側に凸である曲面になるのであれば、他の関数を用いても良い。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るカラー陰極線管のシャドウマスク１０をパネル１に対向する側から見た斜視図である。シャドウマスク１０において無孔領域１２の形状はランディング移動量に直接影響しない。そこで、本実施の形態２のシャドウマスク１０では、無孔領域１２は、有孔領域１１とは独立の曲面で、有孔領域１１とスカート部１３とを滑らかに繋いでいる。ここで、「独立」とは、有孔領域１１及び無孔領域１２の各曲面形状を表す関数が互いに異なることを意味する。

本実施の形態２に対応する実施例を示す。上記の実施例１において、無孔領域１２の表面形状を、ｘ軸端でのｘ軸方向の曲率半径が１４ｍｍ、ｙ軸端でのｙ方向の曲率半径が１０ｍｍ、対角軸端での対角方向の曲率半径が１５ｍｍであり、これらの間の領域では曲率半径が徐々に変化するように滑らかな曲面で繋いだ曲面とした。この形状を有する対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「実施例２」とする。

表２は、従来例１、実施例１、実施例２についてのランディング移動量の計算結果の最大値を表１と同様に示したものである。

但し、表２では、図６の（Ａ）〜（Ｆ）の電子ビーム照射領域３０での各ランディング移動量の計算結果に加えて、有孔領域１１全体が６０℃に温度上昇して生じる全体ドーミング時のランディング移動量の計算結果を（Ｇ）欄に示している。（Ｇ）の値は以下のようにして求めた。電子ビームの蛍光体スクリーンに対する衝突位置のドーミングによるｘ軸方向のずれ量を、有孔領域１１の中心（原点）に近づく場合を負（−）、遠ざかる場合を正（＋）として、蛍光体スクリーンの全領域で計算した。そして、正の最大値と負の最大値の絶対値との和を、従来例１の（Ｆ）のランディング移動量を１００％としたときの相対値で示した。

表２の（Ｇ）のランディング移動量は、実施例１では８７％であり、従来例１の７９％に比べて増加している。（Ｇ）のランディング移動量は、全体ドーミングに起因するものであり、基本的にはフレーム８をパネル１に装着するためのフレーム８に固定されたスプリング（図示せず）によってある程度補正可能であるために、現状ではあまり問題になっていない。しかし、その補正量が増加することは機構上好ましくない。これに対して、実施例２では（Ｇ）のランディング移動量が６９％であり、従来例１よりも改善されている。しかも、実施例２では、（Ａ）〜（Ｆ）のランディング移動量は実施例１とほぼ同等である。従って、全体ドーミングによる色ずれをも考慮すれば、実施例２の方が、ドーミングによる色ずれに対してバランスの取れた良好な特性を有していることがわかる。

（実施の形態３）
実施の形態１，２では、シャドウマスク１０の有孔領域１１の対角軸端のｚ座標Ｚ_DPを全て２３．７ｍｍに統一した実施例、従来例、及び比較例を用いて本発明の効果を説明した。本実施の形態３では、対角軸端のｚ座標Ｚ_DPを異ならせた場合の本発明の効果を示す。

図８は、有孔領域１１の曲面関数がコサイン関数を含まない従来技術の別の例のシャドウマスクの斜視図である。このシャドウマスクは、有孔領域１１の対角軸端のｚ座標Ｚ_DPを上述の従来例１よりも大きくした例である。対角軸端のｚ座標Ｚ_DPを大きくすると、背景技術で述べたようにドーミング低減効果は増加するが、画面周辺部で画像が暗くなるという欠点がある。ただし、明るさの均一性を多少妥協してもドーミングの低減を望む場合は、このような設計が採用される。具体的には、Ｚ_XP＝１７．４ｍｍ、Ｚ_YP＝１３．０ｍｍ、Ｚ_DP＝３１．２ｍｍであり、有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式８で表される。

式８に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「従来例２」とする。

図９は、有孔領域１１の対角軸端のｚ座標をＺ_DP＝３１．２ｍｍと従来例２と同じにしながら、本発明を適用した実施の形態３に係るシャドウマスクの斜視図である。本実施の形態３に対応する実施例を示す。Ｚ_XP＝１７．４ｍｍ、Ｚ_YP＝１３．０ｍｍ、Ｚ_DP＝３１．２ｍｍとした。ｘ軸端のｚ座標Ｚ_XPも従来例２と同一の値とし、上記の実施例１，２と異なりＺ_XP≠Ｚ_DPとした。これによって、有孔領域１１の短辺が直線でない場合の効果も同時に確認できる。有孔領域１１の表面上の任意の点のｚ座標は、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、次に示す式９で表される。式９は、式１において、αを、コサイン関数の項をコサイン級数の第三項を加えたものに置き換えたものである。

更に、実施例２と同様に、無孔領域１２の表面形状を、ｘ軸端でのｘ軸方向の曲率半径が１４ｍｍ、ｙ軸端でのｙ方向の曲率半径が１０ｍｍ、対角軸端での対角方向の曲率半径が１５ｍｍであり、これらの間の領域では曲率半径が徐々に変化するように滑らかな曲面で繋いだ曲面とした。式９に基づいた対角サイズが６８ｃｍのＴＶ用カラー陰極線管装置用のシャドウマスク１０の計算モデルをコンピューター上で製作した。これを「実施例３」とする。

表３は、従来例１、従来例２、実施例３についてのランディング移動量の計算結果の最大値を表２と同様に示したものである。

表３を見ると、従来例２では、Ｚ_DPを大きくしたことにより、予想通り従来例１に比べて（Ａ）〜（Ｇ）のいずれのランディング移動量も低減している。さらに、実施例３では、本発明の効果が発揮されて、問題となる（Ｃ）〜（Ｆ）のランディング移動量が従来例２に対して２０〜３０％だけ小さなレベルに低減されている。このことから、本発明は実施の形態１，２とＺ_DPが異なる場合においてもドーミングにより生じる色ずれが充分に改善されることがわかる。また、有孔領域１１の短辺が直線でなくてもよいことも確認できた。

本発明の利用分野は特に制限はないが、安価な鉄材を用いたシャドウマスクの局部的な温度上昇による色ずれを防止することができるので、低コストで良好なカラー表示を行うことができるカラー陰極線管等として広く利用することができる。

本発明の実施の形態１に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 従来技術によるカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 比較例１に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 比較例２に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 比較例３に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、ランディング移動量を解析する際に使用した表示パターンを示した正面図である。 本発明の実施の形態２に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 別の従来技術によるカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るカラー陰極線管のシャドウマスクをパネル側から見た斜視図である。 一般的なカラー陰極線管の概略構造を示す断面図である。 一般的なカラー陰極線管のシャドウマスク構体の斜視図である。

符号の説明

１ パネル
２ ファンネル
２ａ ネック部
３ 外囲器
４ 電子銃
５ 電子ビーム
６ 偏向ヨーク
７ 磁気シールド
８ フレーム
９ 蛍光体スクリーン
１０ シャドウマスク
１１ 有孔領域
１２ 無孔領域
１３ スカート部
１５ タイバンド
２１ 電子ビーム通過孔

Claims (12)

1. パネルと、前記パネルに接合されたファンネルと、前記ファンネルのネック部内に設けられた電子銃と、前記パネルの内面に対向して設けられた略矩形状のシャドウマスクとを備えてなるカラー陰極線管であって、
   前記シャドウマスクは、複数の電子ビーム通過孔が形成された有孔領域と、前記有孔領域の周囲に設けられた、前記電子ビーム通過孔が形成されていない無孔領域と、前記無孔領域に対してほぼ直角に前記電子銃側に折り曲げられたスカート部とを有し、
   前記有孔領域の中心を原点とし、前記原点を通り前記シャドウマスクの長辺と平行な軸をｘ軸、前記原点を通り前記シャドウマスクの短辺と平行な軸をｙ軸、前記原点における前記シャドウマスクの法線をｚ軸としたとき、前記有孔領域は、前記ｘ軸及びその近傍、及び前記ｙ軸及びその近傍では前記パネル側に凸であり、前記ｘ軸及び前記ｙ軸から離れた領域では前記電子銃側に凸である曲面を有していることを特徴とするカラー陰極線管。
2. 前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｘ座標を変数ｘとして、前記ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、前記有孔領域の長辺上では変数ｘのコサイン関数で表され、前記ｘ軸と前記長辺との間の領域では少なくとも変数ｘのｍ次関数及び変数ｘのコサイン関数を含む関数で表される請求項１に記載のカラー陰極線管。
3. 前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｙ座標を変数ｙとして、前記ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、前記有孔領域の短辺上では変数ｙのコサイン関数で表され、前記ｙ軸と前記短辺との間の領域では少なくとも変数ｙのｎ次関数及び変数ｙのコサイン関数を含む関数で表される請求項１に記載のカラー陰極線管。
4. 前記有孔領域の表面上の点のｚ座標が、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、前記ｘ軸上では変数ｘのｍ次関数で表され、前記ｙ軸上では変数ｙのｎ次関数で表され、前記有孔領域の長辺上では変数ｘのコサイン関数で表され、前記有孔領域の短辺上では変数ｙのコサイン関数で表され、前記ｘ軸、前記ｙ軸、前記長辺、及び前記短辺で囲まれた領域では、少なくとも、変数ｘのｍ次関数、変数ｙのｎ次関数、変数ｘのコサイン関数、及び、変数ｙのコサイン関数を含む関数で表される請求項１に記載のカラー陰極線管。
5. 前記有孔領域の一対の短辺と前記ｘ軸とが交差する点のｘ座標を±Ｘ_P、ｚ座標をＺ_XP、前記有孔領域の一対の長辺と前記ｙ軸とが交差する点のｙ座標を±Ｙ_P、ｚ座標をＺ_YP、前記有孔領域の周縁と前記有孔領域の対角軸とが交差する点のｚ座標をＺ_DPとしたとき（Ｘ_P,Ｙ_P,Ｚ_XP,Ｚ_YP,Ｚ_DP≠０）、前記有孔領域の表面上の任意の点のｚ座標が、この点のｘ座標及びｙ座標を変数ｘ及び変数ｙとして、下記式１で近似される請求項１〜４のいずれかに記載のカラー陰極線管。
   

   
6. 前記式１において、Ｚ_x2(ｘ)が、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた
   

   

   で表される請求項５に記載のカラー陰極線管。
7. 前記式１において、αが、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた
   

   

   で表される請求項５に記載のカラー陰極線管。
8. 前記式１において、Ｚ_yS(ｘ)が、コサイン関数の項をコサイン級数で置き換えた
   

   

   で表される請求項５に記載のカラー陰極線管。
9. 前記無孔領域は、前記有孔領域とは独立の曲面で前記有孔領域と前記スカート部とをなめらかに繋いでいる請求項１〜８のいずれかに記載のカラー陰極線管。
10. 前記シャドウマスクがＦｅを主成分とする材料からなる請求項１〜９のいずれかに記載のカラー陰極線管。
11. 前記シャドウマスクは、その前記電子銃に対向する側の面に電子反射被膜を有する請求項１〜１０のいずれかに記載のカラー陰極線管。
12. 前記有孔領域は、前記ｙ軸方向を長手方向とする複数のタイバンドを備え、前記複数のタイバンドの表面にハーフエッチングによる凹凸が形成されている請求項１〜１１のいずれかに記載のカラー陰極線管。

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