JP2677992B2 - カラー受像管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、シャドウマスクの局部ドーミングを低減さ
せた、とくにフラットフェイスのカラー受像管に関する
ものである。 従来の技術 シャドウマスクは通常、低炭素軟鋼板からなるので、
電子ビームが射突することによる加熱で蛍光体スクリー
ン面側へドーム状に膨出しやすい。かかる熱変形はドー
ミングと呼ばれ、とくに局部的な熱変形である局部ドー
ミングにおける変形量は、かなり大きいものとなる。こ
れは、テレビジョン受像機におけるスクリーン電流が、
その平均値の上限で抑えられていることに関係し、局部
的に明るい画面があると、その部分での電流密度が他に
比して高くなるからである。 第３図は局部ドーミング発生時のシャドウマスク１の
熱変形101,102と、電子ビームの到達位置との関係を示
したものである。局部ドーミングによってシャドウマス
ク１の透孔M₁がM₁′に移動すると、透孔M₁を通るべき傾
向半角φ１の電子ビームはM₁′を通ることになり、この
電子ビーム201は、電子ビーム200の予定到達点P₁から
P₁′に位置ずれし、ビームシフト量はΔx₁となる。同様
に、偏向半角φ_１よりも大きい偏向半角φ_２をもち透孔
M₂を通るべき電子ビーム202は、局部ドーミングによっ
て透孔M₂がM₂′へ移動することにより、その到達点P₂は
P₂′に位置ずれし、ビームシフト量はΔx₂となる（Δx₁
＜Δx₂）。このように、熱変形量が同じであっても、ビ
ームシフト量は偏向半角φに対しtanφにほぼ比例した
ものとなり、偏向半角が大きくなるスクリーン面周辺部
でのビームシフト量がより大きくなる。したがって、こ
の局部ドーミングの発生を抑制することが、シャドウマ
スク設計時の一つの大きな課題となる。なお、図中の４
はマスクフレームを示す。 近時、フェイスパネル３を従来よりもフラット化し
た、フラットフェイスのカラー受像管が市場に供給され
るようになってきた。フェイスパネルの曲面形状とほぼ
相似の関係にあるシャドウマスク曲面は、フェイスパネ
ルのフラット化に適合させるため、同様にフラット化す
る必要がある。一方、前記局部ドーミングの量はシャド
ウマスクの曲率半径にほぼ比例するので、フラットフェ
イスのカラー受像管では、局部ドーミングが起こりやす
い。 他方、カラー受像管の高解像変化がすすみ、たとえば
21インチ型のものでは蛍光体の配列ピッチが0.5〜0.6mm
と、従来よりも30％程度高精細化されたカラー受像管も
供給されるようになってきた。このようないわゆるファ
インピッチの蛍光体スクリーン面を有するものでは、電
子ビームのランディング裕度が小さくなるので、フラッ
トフェイス化およびファインピッチ化を組み合せたもの
では、局部ドーミングによる色純度の劣化が重大な問題
となる。 一般に、シャドウマスクは第４図に示すように赤、
緑、青の蛍光体および電子ビーム射突点が、それぞれ均
等のピッチ（P_h1＝P_h2）で配列されるべく設計される。
いま、電子銃B,G,Rから出射した電子ビーム２の偏向中
心からシャドウマスク１までの距離をｐ、偏向中心にお
けるビーム間隔をS₁,S₂、シャドウマスク１から蛍光体
スクリーン面までの距離をｑ、隣接する２つの透孔M₁,M
₂の配列ピッチをa_Hとすると、透孔M₁を通って蛍光体ス
クリーン面に至る３電子ビームの射突点R1,G₁,B₁のピッ
チと、透孔M₂を通って蛍光体スクリーン面に至る３電子
ビームの射突点R₂,G₂,B₂のピッチとが同一になる条件
は、 Ｌ＝ｐ＋q,S＝（S₁＋S₂）/2 となり、かかる条件がシャドウマスクの全面にわたって
成立し得るように設計される。また、電子ビームの射突
点と蛍光体との整合性を蛍光体スクリーン面の全域にわ
たって測定するのは実用的でないので、実際には第５図
に示すように多数の点で測定し、そのデータをもとにし
てシャドウマスクの設計がなされる。 シャドウマスクの曲面の表現法の一つとして、方位角
ごとに異なる円弧で描くものがある。シャドウマスクの
中心点を原点０とするXYZ直交座標系上で表現するとき
は、Ｘ軸をθ＝０゜にとり、反時計方向を正とする方位
角をθ、原点０からの距離ｒでの原点０からの落差をＺ
として、曲面は係数R₀〜R_nを用いて次式で表現される Ｘ＝ｒ・cosθ,Y＝ｒ・sinθ ……（４） しかし、この色で表現される曲面では、第５図のスク
リーン周辺部での点F₁〜F₅における電子ビーム射突点と
蛍光体との整合性を十分ならしめ得ても、点F₆〜F₈で示
される中間点での整合性が不十分となり、しかも、シャ
ドウマスクの曲率半径を小さくすると、（２）式のもの
よりも曲面落差が大きくなり、ｑが大となる。このた
め、a_Hが大きくなってマスク透孔の投影により決まるピ
ッチTP_Hが大となり、高解像度化という他方の目的に反
する結果となる。 第５図の全点での整合性を高め得る曲面は次の式で表
現される（特開昭52−31661号公報）。 Ｚ＝α_１・X²＋α_２・X⁴＋α_３・Y²＋α_４・X²・Y² ＋α_５・X⁴・Y²＋α_６・Y⁴＋α_７＋X²・Y⁴ ＋α_８・X⁴・Y⁴ ……（５） そして、この式の曲面の曲率半径は次のように考える
ことができる。 一般に、滑らかな曲面は、相異なる２つの方向で最大
曲率K₁と最小曲率K₂とをもっており、ある点における任
意方向の曲率は、この間に分布する。したがって、曲面
上のある点における曲率半径を定量的に扱うには、両者
の平均曲率Ｋ＝（K₁＋K₂）/2を用い、その逆数が当該点
における曲面の曲率半径となる。 発明が解決しようとする問題点 フラットフェイスのカラー受像管では、前述のように
局部ドーミングが起こりやすく、しかも、その量はシャ
ドウマスクの中心部と周辺部との中間よりも外周側で大
となる。したがって、（５）式による曲面での電子ビー
ム射突点と蛍光体との整合性を良好ならしめ得ても、局
部ドーミングをよりよく抑制してファンピッチ化する必
要性が生じる。また、シャドウマスクの曲面形状を４次
のべき乗項まで考慮した従来のフラットフェイスのカラ
ー受像管では、点F1〜F8の座標点を定めて、各乗項にお
けるa₁からa₈の８個の係数を求めて、マスクの曲面形状
が決定されるため、シャドウマスク周辺域部のドーミン
グを十分に抑制するのに、x⁴項のa₂係数を大きくしてマ
スクの曲面形状を決定していた。しかし、a₂係数を大き
くすると、落差がＸ軸上では大きくなるが、Ｙ軸に平行
な方向の面では大きくできないので、シャドウマスクの
対角線上端部で急峻な曲率変化（マスク曲面が逆方向に
曲がり負の曲率が発生する）を生じ、シャドウマスクの
プレス成形性や耐振性の信頼性が低下したり、シャドウ
マスクの急峻な曲率変化部の蛍光体配列ピッチが極端な
変化を生じ、解像度が低下したりするという問題があっ
た。 本発明は、シャドウマスク周辺域部のドーミングを抑
制し、かつシャドウマスクの対角線上端部で急峻な曲率
変化（逆ぞり）をなくして、フラットフェイス化とファ
インピッチ化とを両立させ得るカラー受像管を提供する
ものである。 問題点を解決するための手段 本発明によると、中心点を原点０とする角形シャドウ
マスクの曲面を下記のとおりとなす。すなわち、長径方
向の座標成分をＸ、短径方向の座標成分をＹ、管軸方向
の座標成分をＺとするXYZ直交座標系上において、前記
シャドウマスクのＸ軸上の外径を2Hとし、X/H＝x,Y/H＝
y,Z/H＝ｚとしたとき、前記原点Ｏからの落差ｚが、 ｚ＝a₁・x²＋a₂・x⁴＋a₃・y^d ＋a₄・x²・y²＋a₅・x⁴・y² ＋a₆・y⁴＋a₇・x²・y⁴ ＋a₈・x⁴・y⁴＋a₉・x⁶ で表される曲面となす。 作用 このように構成されたアラー受像管においては、ドー
ミングが発生しやすいシャドウマスク部分の曲率半径が
比較的小さくなり、局部ドーミングの発生を抑制しつつ
全体的なシャドウマスク曲面をフラット化でき、かつ、
全曲面のいずれかの点をとっても急峻な曲率変化がな
く、シャドウマスクの対角線上端部でのマスク曲面の逆
方向の曲げ（逆ぞり）を防止してシャドウマスクのプレ
ス成形性や耐振性の信頼性が向上できるとともに、蛍光
体配列ピッチの極端な変化がなくなり、解像度を向上す
ることができる。 実施例 つぎに、本発明を実施例とともに詳しく説明する。 いま、角型フェイスパネルに内装される角型シャドウ
マスクの長径（Ｘ軸）方向の座標成分をＸ、短径（Ｙ
軸）方向の座標成分をＹ、管軸（Ｚ軸）方向の座標成分
をＺ、シャドウマスクのＸ軸上での外径を2Hとし、マス
ク中心点（原点０）からのマスク曲面の落差たるＺを Ｚ＝α_１・X²＋α_２・X⁴＋α_３・Y²＋α_４・X²・Y² ＋α_５・X⁴・Y²＋α_６・Y⁴＋α_７・X²・Y⁴ ＋α_８・X⁴・Y⁴＋α_９・X⁶ ……（６） とすると、この式は（５）式の右辺にα_３・X⁶項が付加
されてなる点に特徴がある。 角型シャドウマスクを備えたカラー受像管では、前述
のようにシャドウマスクの中心点から距離H/2の位置よ
りも外周側で、しかもＸ軸近傍の領域で局部ドーミング
を起こしやすいので、この領域にα_９・X⁶項が付加され
てなる曲面のシャドウマスクは、その曲率半径が小さく
なることから、局部ドーミングの発生が抑制される。 X/H＝x,Y/H＝y,Z/H＝ｚとすると、（６）式は、 ｚ＝a₁・X²＋a₂・x⁴＋a₃・y²＋a₄・x²・y² ＋a₅・x⁴＋y²＋a₆・y⁴＋a₇・x²・y⁴ ＋a₈・x⁴・y⁴＋a₉・x⁶ ……（７） で表現できる。 Ｈ＝203.2mmの21インチ型カラー受像管においては、 a₁＝0.1131,a₂＝0.0336,a₃＝0.1251, a₄＝0.1240,a₅＝0.7732,a₆＝0.0204, a₇＝0.0787,a₈＝−2.6×10^-6,a₉＝0.0185 となすことができる。 第１図はマスク中心点０からＸ軸上距離ｒを横軸にと
り、マスク中心点０からＸ軸上位置でのマスク曲面落差
を縦軸にとった特性図で、本発明を実施した（７）式に
よるマスク曲面５が、従来の（２）式による球面状マス
ク曲面６と対比して描かれている。また、第２図はマス
クの中心点０からＸ軸上距離ｒを横軸にとり、Ｘ軸上に
おけるマスク平均曲率半径を縦軸にとった特性図で、本
発明を実施した（７）式によるマスク曲面５が、従来の
（２）式によるマスク曲面６および（５）式によるマス
ク曲面７と対比して描かれている。 曲面５は球面状の曲面６に対して、H/2＜ｒ≦Ｈの領
域で急激な変化を示す落差および曲率を示すことにな
り、第２図からもわかるように、α_９・x⁶の項が付加さ
れたことにより、平均曲率半径を小さくすることができ
る。さらに、これにより、シャドウマスクの対角線上端
部で急峻な曲率変化、すなわち逆ぞりの発生を防止する
ことができる。 このように、９つの項数からなる（７）式によってシ
ャドウマスク曲面の曲率半径を小さくすることができた
が、各項の次数をより高いものにしたり、項数を増すこ
とが考えられる。しかし、ＸまたＹの次数を７次以上に
すると、その係数の選び方によってマスク周辺部での曲
率を大きくして、シャドウマスク周辺部のドーミングを
抑制することができても、シャドウマスクの対角線上端
部のマスク曲面が、狭い領域で急峻に変化し、あたかも
配列ピッチがステップ状に変化したようになる。すなわ
ち、当該領域で解像度が急激に低下したように見えるの
で、画質上好ましくない。また、項数が10を越えると複
雑化し、実用上のとり扱いが面倒になる。 （７）式においては、a₉≠０として|a₉|＜0.3とする
と十分である。|a₉|≧0.3になると、曲率の変化が大き
くなり過ぎて、画像の不均一さが目立ってくる。 係数a₉に関しては、−0.3＜a₉＜０の場合、x⁶項以外
の８つの項によって得られる曲面に対し、a₉・x⁶の項
が、その曲面の変化を逆に緩和させる方向に作用する。
すなわち、カラー受像管の品種によっては、ＸまたはＹ
の４次成分によって大きく変化した曲面を周辺部で補正
し、周辺部での配列ピッチの増大を抑えて、解像度低下
を抑える機能を果たせることもでき、シャドウマスク曲
面の設計およびカラー受像管の設計における選択性の範
囲を広げる利点がある。 発明の効果 本発明によると、ドーミングが発生しやすいマスク領
域の曲率半径を小さくしつつ、マスク全体をよりフラッ
トにすることができ、しかも、マスク全面のいずれの点
をとっても急峻な曲率変化がなく、シャドウマスクの対
角線上端部でのマスク曲面の逆方向の曲げ（逆ぞり）を
防止してシャドウマスクのプレスの成形性および耐振動
性の信頼性の向上や蛍光体配列を良好に保ちつつ、フラ
ットフェイスにして高解度特性を有するカラー受像管を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施したカラー受像管のシャドウマス
クの曲面落差特性を、従来の同特性と対比して示す図、
第２図は同シャドウマスクの平均曲率半径特性を、従来
の同特性と対比して示す図、第３図は局部ドーミングを
起こしたシャドウマスクと電子ビームとの関係を説明す
るための図、第４図はシャドウマスク設計時の一般的基
準を説明するための図、第５図はビーム射突点と蛍光体
との整合性の測定点を説明するための図である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．蛍光体スクリーン面に近接して配設された角型シャ
   ドウマスクが、その中心点を原点Ｏとする曲面を有し、
   この曲面は、長径方向の座標成分をＸ、短径方向の座標
   成分をＹ、管軸方向の座標成分をＺとするXYZ直交座標
   系上で、前記シャドウマスクのＸ軸上の外径を2Hとし、
   X/H＝x,Y/H＝y,Z/H＝ｚとしたとき、前記原点Ｏからの
   落差ｚが、 ｚ＝a₁・x²＋a₂・x⁴＋a₃・y² ＋a₄・x²・y²＋a₅・x⁴・y² ＋a₆・y⁴＋a₇・x²・y⁴ ＋a₈・x⁴・y⁴＋a₉・x⁶ で表されることを特徴とするカラー受像管。 ２．x⁶項の係数a₉が、a₉≠０で、かつ、|a₉|＜0.3であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のカラ
   ー受像管。