JP3150385B2 - カラー陰極線管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部から衝撃や振動を
受けても、パネル内面に形成された螢光面に対するシャ
ドウマスクのグリッド素体の前記衝撃や振動による相対
位置の変動の振幅が抑制されて、表示画面に色ずれなど
の悪影響が現われにくいようにしたカラー陰極線管に関
する。

【０００２】

【従来の技術】シャドウマスク方式カラー陰極線管で
は、公知のように、３原色螢光体のドット又はストライ
プを所定の順序で繰返し配列した螢光面をパネルのフェ
ースプレート部の裏面に設け、その電子銃側に電子ビー
ム通過用の開口部を設けたシャドウマスクを螢光面に対
向させて設置し、また３原色それぞれに専用の電子ビー
ムを射出する電子銃を設け、シャドウマスクの特定の開
口部を通過した特定原色用電子ビームは、シャドウマス
ク面に対して各原色によってそれぞれ異なる所定の角度
で交わるため、シャドウマスクを通過したのち螢光面の
特定原色螢光体のドット又はストライプに射突して発光
させるようになっている。

【０００３】通常のカラーテレビジョン放送受像機に用
いるカラー陰極線管では、国際的な規格により１フレー
ムを構成する画素数（但し赤、青、緑の螢光体１組より
なる）は３０万程度に規定されているため、従来はシャ
ドウマスク素材として、通常、板厚０．２ｍｍ程度の軟
鋼板や鉄−ニッケル合金が用いられていた。このような
シャドウマスクは板厚が充分あって撓み難いため、カラ
ー陰極線管が外部から衝撃や振動を受けても、シャドウ
マスクの螢光面に対する相対位置が変動するような恐れ
は殆どなく、その周辺を丈夫な額縁状のマスクフレーム
に固着させておけば問題はなかった。しかし、情報処理
システムの表示端末（ＶＤＴ）では次第に精細度の高い
カラー陰極線管が求められるようになってきたし、他方
では所謂ＡＤＴＶ又はＨＤＴＶなどと称する高精細度画
像のカラーテレビジョン放送の実現も近くなってきた。
このような所謂高精細度カラー陰極線管では現行のカラ
ーテレビジョン放送規格で定められた画素数の数倍程度
の画素数が要求され、それに応じてシャドウマスクに設
ける電子ビーム通過用開口部の数も多くしなければなら
ない。

【０００４】シャドウマスク方式カラー陰極線管の各原
色専用の３本の電子銃（厳密には電子ビーム射出部を指
し、収束用電子レンズなどは３本の電子ビームに対して
大口径のものを共用しても差し支えない）の配列法は、
ごく初期を除いて、管軸を含む水平面内に配列した方式
が主に実用化されている。これは所謂セルフコンバージ
ェンスが期待できるからである。

【０００５】このように電子銃の配列法は統一されてい
るのに対して、螢光面やシャドウマスクに関しては方式
が分かれている。螢光面には、３原色螢光体のドットを
所定の順序で繰返し配列したものと、垂直方向に連続し
た３原色螢光体のストライプを所定の順序で繰返し配列
したものとがある。シャドウマスクも螢光面の螢光体が
ドット状かストライプ状かに対応して、電子ビーム通過
用開口部の形状を円形にしたものと、開口部が縦長で、
垂直方向の複数個所に補強用に横方向結合部を設けたも
のや垂直方向グリッド素体を平行させて水平方向に並列
させたものとがある。

【０００６】既述のようにテレビジョン受像用には比較
的画素数が少ないこともあって、螢光体の垂直方向スト
ライプを並列させた螢光面と縦長で垂直方向の複数個所
に水平方向に隣接開口部で位置を変えて補強用に横方向
結合部を設けた電子ビーム通過用開口部を配列したシャ
ドウマスクとが最も多く用いられている。画像を見た感
じも良く、製作上も容易であるからである。このような
シャドウマスクは素材の板厚が上記のように０．２０ｍ
ｍ程度で自己形状保持性が充分あるから通常その周辺部
を丈夫なマスクフレームに固着させるだけで良く、あま
り問題もなく実用されてきた。

【０００７】しかし、高精細度管では、短いピッチで幅
の狭い開口部を作る必要上、シャドウマスク素材の板厚
を薄くすることが望ましい。これはエッチング法で電子
ビーム開口部を所望の寸法の通りに正確に形成させるた
めにも、作業時間を短縮して量産性を向上させるために
も、板厚の薄い素材が好都合なためである。現在は、シ
ャドウマスクの素材として２５μｍ程度のものまで使用
されている。このような薄い材料で作ったシャドウマス
クに自己形状保持性は期待できないから、丈夫なマスク
フレームにシャドウマスク材料に張力をかけて取付けな
ければならなくなる。その際、開口部形状が円形の孔の
シャドウマスクならば水平、垂直いずれの方向にも張力
をかけて差し支えないが、開口部が縦長、特に垂直方向
グリッド素体を平行させて並列させたものの場合には、
水平方向に張力をかけると開口部を変形させてしまう恐
れがあるから、垂直方向にしか張力をかけられない。一
方、垂直方向グリッド素体を並列させたシャドウマスク
を用いると、電子ビームの直径はかなり大きいこともあ
って、ドット型螢光体螢光面と円形孔シャドウマスクを
組合せた場合に表示画面を詳細に見た場合に認められる
ような上下画素間の黒い隙間が見えなくなり、表示が綺
麗に見える。このような利点はあるが、この種のシャド
ウマスクは張力印加可能な方向は垂直方向に限られるか
ら、パネル形状をほぼ平面状とし、これに全く平面状に
展張したシャドウマスクを組合せるか、パネル面を水平
断面は曲線状で垂直断面は直線状の曲面（実用されてい
るのは円筒面）とし、これに同様な曲面形状に張架した
シャドウマスクを組合せて用いることになる。

【０００８】上記いずれの場合でも、２５μｍ程度の薄
い素材を用いた垂直方向のグリッド素体を並列させたシ
ャドウマスクを、グリッド素体の垂直方向の長さがかな
りある場合に、途中に何の支えもしないでそのまま用い
れば、たとえ長さ方向（垂直方向）に充分な張力を加え
て張られていても、カラー陰極線管が外部から衝撃や振
動を受けた場合に、グリッド素体が暫く継続する振動を
生じ易い。一方、カラー螢光面は、ガラス製で硬いパネ
ルのフェースプレート部の裏面に形成されているから、
カラー陰極線管が外部から受けた衝撃や振動と同様に動
く。そのために、シャドウマスクの開口部と螢光膜の螢
光体ストライプとの相対位置が振動的に変動することに
なり、振動の振幅が大きければ表示画像に色ずれを生ず
る。

【０００９】色ずれは画像を見ている者にとって醜いも
のであるから、上記グリッド素体あるいはシャドウマス
クの暫く継続して生ずる振動を抑制するために、従来か
ら、図３に示すように、グリッド素体に交差し且つ密着
するように、振動エネルギーを短時間内に減衰させるた
めのダンパー線を板ばねを介して張力をかけて取付ける
ことが行なわれていた。図３において、１０は、水平方
向枠辺１０ａ、１０ｂと垂直方向左右腕部１０ｃ、１０
ｄとよりなるマスクフレーム、１１は薄い素材を用いて
垂直方向グリッド素体を平行させて水平方向に並列させ
たシャドウマスク、１２はダンパー線１３に張力を印加
するための板ばねである。ダンパー線には、線径が１０
〜３０μｍ程度（太すぎると表示画面に黒い線となって
現われ表示画像中の横線と混同される恐れがある）の細
くて比較的丈夫なタングステン線が主として用いられ、
張力は２０〜２００ｇになっていた。このようなダンパ
ー線の取付方法に関しても従来から種々の提案がなされ
ており、たとえば、特開昭５３−１３２２５９号公報に
は、ダンパー線に加えられる張力を高温時には低下さ
せ、低温時には張力が回復して強くなるようにする技術
が開示されている。これはダンパー線にタングステン線
を用いた場合、タングステン線の熱膨張係数は一般にグ
リッド素体材料として用いられている軟鋼に比較して小
さく、かつ高温時にグリッド素体の表面とダンパー線の
表面とにそれぞれ摩擦係数の大きい酸化物が生成され、
そのために両者が接触部で固着されたようになってグリ
ッド素体間隔がダンパー線に沿った個所では他部分より
短くなるように変形し、その変形が低温に戻ってもその
まま残留するために生ずる色ずれを防止しようとするも
のである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
ことはシャドウマスクを比較的半径の短い円筒面状に張
架してダンパー線に非常に強い張力をかけたテレビジョ
ン受像管の場合には生ずるかもしれないが、シャドウマ
スクを平面状または非常に半径の長い円筒面状に張架し
た場合には、ダンパー線とグリッド素体とが交差個所で
固着するようなことは認められなかった。結局、従来か
らのダンパー線の設置方法に関する種々の提案によって
も未だグリッド素体あるいはシャドウマスクの、外部か
らの衝撃、振動に起因する継続的な振動を充分に減衰さ
せることは出来なかった。

【００１１】本発明は上記従来からの問題を解決し、垂
直方向グリッド素体を並列させて電子ビーム通過用開口
部を形成させた薄い素材によるシャドウマスクを用いな
がら、外部から衝撃や振動を受けたときに、実用上問題
になるほどの顕著な色ずれが現われないようにした製造
容易なカラー陰極線管を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、垂直方向のグリッド素体を平行さ
せて水平方向に多数並列させたシャドウマスクを、垂直
方向に張力をかけてマスクフレームに取付け保持させた
シャドウマスク構体に、更に各グリッド素体に交差し且
つ密着するように複数のダンパー線を、マスクフレーム
に固着させた板ばねを介して張力をかけて取付け、シャ
ドウマスクの振動を抑制減衰させるようにしたカラー陰
極線管において、上記板ばねを形状記憶合金で製作し、
この板ばねの一端をダンパー線の端部に取付け、ダンパ
ー線のシャドウマスク構体への取付け作業時に、上記板
ばねの形状を、ダンパー線に張力をかけるのに適した予
め記憶させてある特定の形状から、ダンパー線を取付け
易い形状に常温で変形させた状態で、板ばねの他端をマ
スクフレームの所定の位置に所定の姿勢で固着してダン
パー線を取付け、その後、上記板ばねを加熱して予め記
憶させてある上記特定の形状に近付かせ、ダンパー線に
所定の張力が加わるようにした。

【００１３】

【作用】本発明者は多数の試作を重ねて研究した結果、
垂直方向グリッド素体を水平方向に並列させたシャドウ
マスクの振動を抑制するために、各グリッド素体に密着
するように複数のダンパー線をマスクフレームに固着さ
せた板ばねを介して張力をかけて取付ける作業が、実際
の製造工程では必ずしも所望の如く行なわれておらず、
ダンパー線の取付けによってシャドウマスクの振動を充
分に抑制できなかった試作例の多くについて、ダンパー
線に充分な張力が印加されていなかったことが判明し
た。

【００１４】上記のことから、ダンパー線の実際の展張
作業を行ない易く、しかも量産した製品のダンパー線の
張力を均一に保持し易い構造を種々検討した結果、ダン
パー線の張力付与のために使用する板ばねを形状記憶合
金で製作することにしたのである。従来のダンパー線を
取付ける作業でも、所定の張力をかけるために、張力を
測定しながら所望の張力値になったのを見届けて素早く
ダンパー線の端部を固定するとか、板ばねに所定の撓み
が認められるように固定するなどの手段をとっていた
が、いずれも取付け作業の途中に一種の測定作業が含ま
れ、これが問題の原因であるように考えられた。これに
対し、本発明により形状記憶合金製の板ばねに予め所定
の形状を記憶させておくことは取付け作業に先立って全
く別工程で治具を用いて正確に行なうことができる。こ
の板ばねの形状を変形させてダンパー線に殆ど張力がか
からず、従ってダンパー線の取付け作業を行ない易い状
態にした上で、板ばねをマスクフレームの所定の位置に
所定の姿勢で取付けることも極めて容易である。最後に
形状記憶合金製の板ばねに予め記憶させてあった形状に
近付かせる（形状復元力により張力をかけさせるのであ
るから形状が完全に元に戻ることはない）作業は例えば
ヘアドライヤのようなもので加熱して簡単に実行でき
る。

【００１５】

【実施例】図１は本発明によるシャドウマスク方式カラ
ー陰極線管の概略断面図で、図中、１はネック管、２は
ファンネル、３はパネル、４はバルブ、５はパネルのフ
ェースプレート部、６は螢光面、７はシャドウマスク構
体、８は電子銃、９は電子ビームである。螢光面６は３
原色螢光体のドット又はストライプが順次所定の順序で
繰返し配列された複雑微細な構造を有し、この螢光面は
パネルのフェースプレート部の裏面全体を一様に覆って
形成された特定色螢光体を含む感光性膜に対向配置した
シャドウマスク開口部を透過した光を照射させて所要部
分を固化させパネルのガラス面に固着させた後、不要部
分を除去するフォトリソグラフィ技術により形成され
る。そのためにパネル３は螢光面の各色螢光体のドット
又はストライプが所望の如くすべて形成されるまでは、
ファンネルとは離れていなければならない。パネル３は
画像観察者に面するフェースプレート部５とその周囲で
ほぼ直角に折れ曲がったパネルスカート部よりなり、パ
ネルの少なくともフェースプレート部の裏面全体に螢光
面を上記のようにして形成させたのち、パネルスカート
部の端面とファンネル２の端面とを低融点ガラスで溶着
させてバルブ４を完成させる。電子ビーム９は管軸を通
る水平面上に配列されたそれぞれ各原色に対応する３本
の特定色専用電子銃から射出される。上記のように、そ
れぞれ異なる位置に配列された３本の特定色専用電子銃
から射出された特定色専用の電子ビームは、シャドウマ
スクの特定の電子ビーム通過用開口部を通過する際、シ
ャドウマスクとそれぞれ異なる角度で交差する。したが
って、３本の電子ビームはシャドウマスクの特定の電子
ビーム通過用開口部を一緒に通過しても、開口部を通過
してそこで絞られて細くなった３本の電子ビームは、そ
れぞれ異なる軌道を飛行して、螢光面を形成しているそ
れぞれ異なる特定の色の螢光体のドット又はストライプ
にランディングして発光させる。

【００１６】図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係
る形状記憶合金で製作した板ばねを用いて、ダンパー線
をシャドウマスク構体に取付ける工程を説明する図であ
る。また、本発明は、シャドウマスク構体の板ばねの材
料を除けば従来のカラー陰極線管のシャドウマスク構体
と同様のものを使用しており、シャドウマスク構体とし
て組立終わった状態は、既に説明した図３と同様にな
る。

【００１７】図２（ａ）はダンパー線の両端に予め所定
の形状を記憶させた形状記憶合金製の板ばねを取付けた
状態の平面図、同図（ｂ）は上記板ばねを起こしてマス
クフレームに取付ける前の状態の側面図である。図中、
１２ａは所定の形状を与えられ、記憶させられている形
状記憶合金製の板ばね、１３はダンパー線、１６はダン
パー線の長さを正確に測定してその位置で溶接するため
の溶接板である。本発明の場合は、シャドウマスク構体
の製作に際しては、その部品の製作工程でそれぞれを極
力正確な形状、寸法に製作する。

【００１８】板ばね１２ａの材料には、板厚０．１５ｍ
ｍのＴｉ５０％、Ｎｉ５０％の形状記憶合金の板材を用
い、これを７０℃に加熱した状態で図２（ｂ）に示すよ
うな形に曲げて成形する。これで板ばね１２ａはこの形
状を記憶したことになる。ダンパー線には直径２５μｍ
のタングステン線を用い、これに１００ｇの張力をかけ
ることにした。ダンパー線１３の長さや板ばね１２ａの
形状については、予め試作によって所望の長さ、形状を
正確に定めておく。１００ｇの張力は直径２５μｍのタ
ングステン線に対しては２００ｋｇ／ｍｍ²程度の加重
となり充分耐えられ、問題になるほどの延びは生じな
い。

【００１９】次に、常温（５０℃以下）で板ばね１２ａ
に外力を加えて一旦まっすぐに変形させる。あらかじ
め、ダンパー線１３の両端に、それぞれ、このように変
形させた板ばね１２ａの一端を取付けた状態でダンパー
線１３をマスクフレーム１０の垂直方向左右腕部１０
ｃ、１０ｄ（図３参照）に図２（ｃ）に示すように板ば
ね１２ａの他端を容易に溶接して固着できるようにダン
パー線１３の長さが定めてあるから、ダンパー線１３を
シャドウマスク構体７に取付ける作業は容易である。ま
た、マスクフレームの垂直方向腕部１０ｃ、１０ｄへの
溶接作業は簡単に短時間で済むから形状記憶合金製の板
ばね１２ａは溶接個所の極めて近くが温度上昇するだけ
で、全体として温度は７８℃を越えることはない。板ば
ね１２ａの端部をマスクフレームに溶接して固着させた
のち、図示しない、ヘアドライヤ類似の熱風送風装置で
板ばね１２ａを加熱して７８℃以上にすると形状記憶合
金は逆変態を開始して当初の曲げた状態に戻ろうとす
る。そのためにダンパー線１３には殆ど正確に１００ｇ
の張力が印加される。なお、本実施例に使用したシャド
ウマスク構体７では、マスクフレーム１０の水平方向枠
辺１０ａ、１０ｂは図示のように曲率半径４０００ｍｍ
で円形に曲げてありシャドウマスク１１が垂直方向の軸
を有する円筒面を形成するようにしてある。このように
すれば、シャドウマスク１１の全面にわたってダンパー
線１３は、グリッド素体に交差する個所で、グリッド素
体に確実に密着して圧力をかけ、カラー陰極線管が外部
から衝撃または振動を受けたとき、シャドウマスク１１
が振動してもダンパー線との交差個所で両者が摺動すれ
ば摩擦により振動のエネルギーが消耗されて振動は弱め
られる。その結果、カラー陰極線管が外部から衝撃や振
動を受けても、シャドウマスクの振動の振幅は、色ずれ
を発生させるしきい値以下に抑制され、表示画面に色ず
れは現われない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ラー陰極線管が外部から衝撃や振動をうけたときでも、
薄く長い垂直方向グリッド素体を水平方向に並列させた
シャドウマスクに生ずる振動の振幅はダンパー線との相
互作用によって確実に抑制され、表示画像に色ずれが生
じないようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるシャドウマスク方式カラー陰極線
管の概略断面図である。

【図２】本発明に係る形状記憶合金で製作した板ばねを
用いて、ダンパー線をシャドウマスク構体に取付ける工
程を説明する図である。

【図３】薄く長い垂直方向グリッド素体を水平方向に並
列させたシャドウマスクにダンパー線を付加して設置し
た状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…ネック管、 ２…ファンネル、 ３…パネル、 ４
…バルブ、 ５…パネルのフェースプレート部、 ６…
螢光面、 ７…シャドウマスク構体、 ８…電子銃、
９…電子ビーム、 １０…マスクフレーム、 １０ａ、
１０ｂ…水平方向枠辺、 １０ｃ、１０ｄ…垂直方向腕
部、 １１…シャドウマスク、 １２ａ…本発明に係る
形状記憶合金製の板ばね、 １３…ダンパー線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 英夫 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 篠田 正樹 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 木島 勇一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭60−127639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−71237（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/07

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子銃を内蔵するネック管と、ファンネル
   と、パネルと、該パネルのフェースプレート裏面に形成
   した螢光面と、該螢光面に対向配置されたシャドウマス
   ク構体とを備えていて、該シャドウマスク構体が垂直方
   向に延在するグリッド素体を平行させて水平方向に多数
   並列配置したシャドウマスクと上記垂直方向に張力をか
   けたシャドウマスクを保持するマスクフレームとを備
   え、該マスクフレームに固着した板ばねを介して上記各
   グリッド素体に交差し密着する複数のダンパー線とを備
   えたカラー陰極線管において、上記ダンパー線の両端部に上記形状記憶合金製の板ばね
   が取り付けられていて、 該板ばねの一端がダンパー線の
   端部に取付けてあり、該ダンパー線をシャドウマスク構
   体へ取付ける前の上記形状記憶合金製板ばねの形状がダ
   ンパー線に所定の張力を与える特定の形状であって、上
   記板ばねを常温で上記特定の形状から変形させた状態
   で、該板ばねの他の一端をマスクフレームの所定の位置
   に固着してダンパー線をシャドウマスク構体に取付け、
   その後、上記板ばねを加熱して概略上記所定の張力をダ
   ンパー線に与える特定の形状としたことを特徴とするカ
   ラー陰極線管。