JP3193451B2 - カラー陰極線管並びにそのシャドウマスク構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン受像管、
情報端末装置のディスプレイ装置などに用いられるカラ
ー陰極線管並びにカラー陰極線管に用いられるシャドウ
マスク構体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シャドウマスク型陰極線管は、
通常、赤，緑，青の３原色の蛍光体トリプレットを配し
た蛍光面と、上記３原色の各蛍光体に対応した電子ビー
ムを発射する電子銃と、丸形，スロットあるいはスリッ
ト等の電子ビーム通過孔を有するシャドウマスク構体と
を真空外囲器（管体）内に収納している。

【０００３】図３はシャドウマスク型陰極線管の構造を
説明する断面図であって、１はパネル１−１，ネック１
−２，ファンネル１−３からなる管体、２はパネル１の
スカート部、３はピン、４はスプリング、５はマスクフ
レーム、６はシャドウマスク、７は電子銃、８は電子ビ
ーム、９は偏向コイル、１０はカラー蛍光面、１１はフ
ェースプレート部、１２はシャドウマスク構体である。

【０００４】同図において、上記管体１は、カラー蛍光
面１０を担持するパネル１ー１と電子銃を収容するネッ
ク１−３およびパネルとネックとを連結するファンネル
１ー２からなり、上記電子銃７は、この管体１の中心軸
（管軸）に関して対称に配置されて、発射された３本の
電子ビーム８が上記蛍光面の直前に配置されたシャドウ
マスク構体１２を構成するシャドウマスク６の電子ビー
ム通過孔を通過することで色選別を受け、所定の色の螢
光体にランディングしこれを励起して画像を再現する。

【０００５】図４は従来技術のシャドウマスク構体の説
明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に
沿った水平方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿
った垂直方向断面図である。同図に示したように、シャ
ドウマスク構体１２は、多数の電子ビーム通過孔を有す
るシャドウマスク６とこのシャドウマスク６を架張支持
するマスクフレーム５およびこのマスクフレームを管体
１のパネルを構成するスカート部２の内側壁に植立され
たピン３に懸架保持するスプリング４（図３）とから主
として構成される。

【０００６】シャドウマスク６には、多数の電子ビーム
通過孔があけられている。その電子ビーム通過孔の形状
としては、丸形あるいはスロット状またはスリット状の
細孔をシャドウマスク全面にほぼ等間隔で配置したもの
が知られている。円形の孔をもつシャドウマスクでは、
例えば直径０．０８ｍｍの孔を０．２ｍｍピッチであけ
る。孔の配列は、よく知られているように、孔の中心を
結ぶ線が６０°の角度で交叉するようにすると、全ての
孔が等間隔に配置される。

【０００７】図３に戻って、カラー蛍光面１０の赤，
緑，青の３原色の蛍光体トリプレットとシャドウマスク
６の電子ビーム通過孔とは規則的に配置され、３本の電
子ビーム８の各電子ビームが各々の発光色の蛍光体のみ
を衝撃するように配置される。管体１のファンネル１−
３の外側には、偏向コイル９が搭載され、例えば相互の
間隔が５．５ｍｍでフェースプレート部１１の内面の中
心で集中するように電子銃７から発射された３本の電子
ビーム８をカラー蛍光面１０上で水平，垂直の２次元に
走査することにより、カラー画像を形成する。

【０００８】良好な色再現を達成するためには、シャド
ウマスク６に形成した多数の電子ビーム通過孔と対応す
るカラー蛍光面１０の赤，緑，青の３原色の蛍光体トリ
プレットとの相対的位置関係が所定の整合関係にあり、
シャドウマスク６の電子ビーム通過孔を通過した電子ビ
ームが所定の蛍光体に正確にランディングする必要があ
る。

【０００９】しかし、電子ビームがシャドウマスク６を
通過する率は１５〜２０％であり、他の大部分の電子ビ
ームはシャドウマスク６に射突し、これを加熱膨張させ
ることになる。この加熱膨張は、特に明るい画面を得る
ために電子ビームを増加させたときに大きくなる。その
結果、電子ビームの蛍光体へのランディング位置が大き
く変動して色純度の劣化を招くことになる。

【００１０】電子ビームによるシャドウマスクの加熱膨
張に起因する色純度の劣化を防止する方法の１つとし
て、シャドウマスクに張力を与える方法が提案されてい
る。このシャドウマスクに張力を与えて上記加熱膨張に
よる色純度の劣化を回避する従来の技術を開示したもの
として、例えば特開昭５９−１６７９３６号公報や特開
昭６２−１３３６４５号公報が知られている。

【００１１】上記特開昭５９−１６７９３６号公報に開
示の技術は、シャドウマスク取り付け用のマスクフレー
ムをその側面から当該マスクフレームの中心に向かって
圧縮した状態で、張力を印加したシャドウマスクをマス
クフレームに固定することを特徴としている。また、上
記特開昭６２−１３３６４５号公報では、シャドウマス
クとマスクフレームに、夫々５００°Ｃまでの熱膨張曲
線に屈曲点を有する金属材料を使用し、シャドウマスク
には屈曲点の温度の低い材料を使用し、マスクフレーム
には屈曲点の温度の高い材料を使用する点に特徴を有す
るものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、マスクフレームにシャドウマスクを張力を印加して
取り付けた場合、図４に点線で示したように、マスクフ
レーム５はピンクッション状に湾曲した状態で釣合いが
とれている。カラー陰極線管の動作中に、シャドウマス
クに電子ビームが当たって該シャドウマスク６が加熱さ
れて熱膨張すると、マスクフレーム５は実線で示したも
との形状に戻る方向に変形する。これによって、シャド
ウマスク６の熱膨張によるたるみが吸収され、シャドウ
マスクのたるみによる色ずれ現象を大幅に低減できる。

【００１３】しかし、厳密には、マスクフレーム５の変
形と共に、それに固着されているシャドウマスク６の電
子ビーム通過孔の位置も変位する。すなわち、マスクフ
レーム５の変形により、長軸Ａ−Ａ，短軸Ｂ−Ｂ上の外
周に近いところの電子ビーム通過孔が外側方向にずれ
て、電子ビーム通過孔を通過した電子ビームのランディ
ング位置が外方にずれる。このずれの量は長軸および短
軸上の外周に近いところで最も大きくなる。このため、
色純度の劣化をもたらすという問題があった。

【００１４】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消しようとするものであり、張力が印加されたシャド
ウマスクが熱膨張によって変位した結果発生する電子ビ
ームのランディングずれを抑制し、色純度を向上させた
カラー陰極線管並びにこのカラー陰極線管に用いられる
シャドウマスク構体を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるシャドウマスク構体は、張力が印加さ
れたシャドウマスクと、このシャドウマスクを支持する
略々矩形状のマスクフレーム及びこのマスクフレームを
パネルに保持するスプリングとを具備したカラー陰極線
管に用いられる張架型のものであって、マスクフレーム
の外周を金属バンドにより緊締したものである。 また、
上記目的を達成するために、本発明によるカラー陰極線
管は、カラー蛍光面を担持するパネルと、電子銃を収納
するネックと、パネルとネックとを連接するファンネル
とからなる管体と、電子銃からカラー蛍光面に向けて発
射された３本の電子ビームを色選別するシャドウマスク
と、シャドウマスクを張架支持するマスクフレームとを
有するシャドウマスク構体を備えたものであって、マス
クフレームの外周が金属バンドで緊締されており、金属
バンドにおける室温から４５０℃までの温度範囲の平均
熱膨張係数が、マスクフレームにおける同じ温度範囲の
平均熱膨張係数よりも大きいものである。

【００１６】上記金属バンド１３によるマスクフレーム
５の緊締力を一定にするためには、該金属バンドの材質
を軟鋼とするのが好適である。また、陰極線管の製造中
の熱処理工程におけるシャドウマスク構体１２の特性の
劣化を回避するために、マスクフレーム５の材質を上記
金属バンド１３やシャドウマスク６よりも熱膨張係数が
小さい材料とするのが望ましい。したがって、上記マス
クフレームを、ＦｅおよびＣｒ10〜32ｗｔ％を主成分と
するフェライト系ステンレスを用いることが適してい
る。

【００１７】

【作用】上記本発明の構成により、略々矩形のマスクフ
レーム５は、その４つのコーナーが中心方向に大きな圧
縮力を受け、２つの長辺および２つの短辺はそれぞれ外
側に僅かに変形する。つまり、マスクフレーム５が僅か
にバレル状に変形する。この状態のマスクフレーム５に
張力が印加されたシャドウマスク６を架張し固着する
と、マスクフレーム５を金属バンド１３で緊締していな
い場合に比べ、前記図４に示したようなピンクッション
形の変形が著しく小さくなる。

【００１８】これにより、陰極線管の動作時に電子ビー
ムが当たってシャドウマスク６が熱変形（熱膨張）して
マスクフレーム５がピンクッション状からもとの略々矩
形状に戻る方向への変形量も著しく減少し、色ずれも大
幅に抑制される。金属バンド１３の材質は、特に限定す
る必要がないが、熱処理を施された軟鋼を使用すると、
降伏してから比較的広い伸びの範囲においてマスクフレ
ーム５に一定の圧縮力を与えることができる。

【００１９】また、マスクフレーム５の材質は、カラー
陰極線管の製造工程中の熱処理工程において、金属バン
ド１３の過剰歪みによる圧縮力の低下を防ぐために、室
温から４５０℃までの温度範囲内において金属バンド１
３よりも熱膨張係数が小さい材質のものであることが望
ましい。この場合、材料コスト等を考慮した場合、マス
クフレーム５には、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）１０〜
３２％を主成分とするフェライト系ステンレスを用いる
のが適当である。マスクフレーム５及び金属バンド１３
にこのような材質のものを用いると、熱処理工程におけ
る過剰歪みの発生を回避することができ、マスクフレー
ム５への圧縮力の低下が抑制される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図１は本発明によるカラー陰極線管
用シャドウマスク構体の１実施例を説明する斜視図であ
って、前記図３，図４と同一符号は同一部分に対応す
る。同図に示した実施例のシャドウマスク構体１２は、
略々矩形をなす大略枠状のマスクフレーム５のシャドウ
マスク固着部分を構成する外周にわたって、環状の金属
バンド１３を周回させ、この金属バンド１３でマスクフ
レーム５を圧縮緊締する。

【００２１】金属バンド１３によるマスクフレーム５の
緊締は、既知の焼き嵌め方法で行うのを好適とする。図
２は図１に示したシャドウマスク構体の構成を詳細に説
明する（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図、
（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、同図ではス
プリング４は省略してある。

【００２２】金属バンド１３は焼鈍した軟鋼からなり、
この金属バンド１３でマスクフレーム５を緊締した後、
張力を印加したシャドウマスク６を上記マスクフレーム
の外周に架張し固着する。金属バンド１３でマスクフレ
ーム５を緊締することにより、マスクフレーム５の４つ
のコーナーが中心方向に大きな圧縮力を受け、２つの長
辺および２つの短辺はそれぞれ外側に僅かに変形し、マ
スクフレーム５は全体としてバレル状に変形する。

【００２３】本実施例では、金属バンド１３は、板厚が
０．５ｍｍ，幅が１２ｍｍの軟鋼のリボンを、その内周
長が、例えば２０形陰極線管ではマスクフレーム５の外
周長より０．４％小さい環状に成形し、上記したように
焼き嵌めによりマスクフレーム５の外周に固着してな
る。このように金属バンド１３で緊締したマスクフレー
ム５に張力を与えたシャドウマスク６を架張して固着し
たことによる該マスクフレーム５の短軸径および長軸径
の減少量は、金属バンド１３で緊締しない場合のそれぞ
れ０．３ｍｍ，０．１ｍｍに対し、それぞれ０．１ｍ
ｍ，０．０３ｍｍとなり、約１／３になった。

【００２４】この結果、完成したカラー陰極線管の動作
時に、輝度１００ｃｄ／ｍ² の全面ラスターを形成した
ときの短軸上の外周近傍と長軸上の外周近傍の電子ビー
ムのランディングのずれ量は、金属バンド１３を緊締し
ない場合のそれぞれ２５μｍ，１５μｍに対し、それぞ
れ８μｍ，５μｍとなり、ランディングのずれは大幅に
低減した。

【００２５】以上のように、マスクフレーム５の外周に
金属バンド１３を緊締することにより、プレス成形で製
作したような安価かつ軽量のマスクフレームを使用して
も色ずれの小さい高輝度かつ高精細度のカラー陰極線管
を容易に製作することができる。なお、本実施例では、
金属バンドとして板厚０．５ｍｍ，幅１２ｍｍの軟鋼を
使用しているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、その板厚，幅は緊締対象であるマスクフレームの強
度、形状およびシャドウマスクに印加する張力等に応じ
て最適な値を選定すればよいものである。

【００２６】また、金属バンドの材質は、環状にした金
属バンドを焼き嵌めによりマスクフレームに緊締する場
合に、一定の圧縮力がかかり易いように弾性変形以上の
変形においても一定の応力をもつ軟鋼としたものであ
り、本発明はこれに限らず、マスクフレームを緊締する
圧縮力を制御できるものであればよい。また、本実施例
では、マスクフレームにＦｅとＣｒ１０〜３２％を主成
分とするフェライト系ステンレスを使用したが、これは
陰極線管の製造中の熱処理工程において金属バンドとシ
ャドウマスクとに過剰の歪みが加わってマスクフレーム
への圧縮力やシャドウマスク自身の張力が低下するのを
抑制するためにマスクフレームの熱膨張を小さくするた
めである。

【００２７】室温から４５０°Ｃまでの平均の熱膨張係
数は軟鋼の１４０×１０^-7／°Ｃに比べ、本実施例のマ
スクフレーム材であるフェライト系ステンレスでは１１
０×１０^-7／°Ｃと小さく、熱処理工程での降温時に生
じる各部材の熱容量の差による金属バンドとシャドウマ
スクとの過剰歪みを抑制できる。しかし、熱処理工程で
の降温速度を十分に小さくすればこの問題は生じないた
め、製造プロセスを十分に管理すればマスクフレーム材
は上記した実施例において使用されたもの以外の材料で
あっても効果を奏する。

【００２８】さらに、シャドウマスクにあける電子ビー
ム通過孔は丸穴のドットタイプに限らず、長孔のスロッ
トあるいは水平方向にブリッジのないスリットをもつグ
リルタイプについても、張架したシャドウマスクを固着
した際のマスクフレームの変形形態に多少の相違はある
が、金属バンドでマスクフレームを緊締することによる
効果は同様である。

【００２９】そして、シャドウマスク構体を構成するマ
スクフレームは、図示した実施例の形状のものに限ら
ず、略々矩形上のマスクフレームであれば同様の効果が
得られるものである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マスクフレームを金属バンドで緊締した後に張力を与え
たシャドウマスクを固着することにより、カラー陰極線
管の動作時におけるマスクフレームの変形が抑制され、
電子ビームのランディングのずれが大幅に減少し、大電
流が流れる高輝度動作時においても色純度の良好なカラ
ー陰極線管を、安価かつ軽量のマスクフレームを用いる
ことにより実現できる。

【００３１】そして、金属バンドの材質を軟鋼とし、予
め環状としたものを焼き嵌めすることにより、一定の圧
縮力をマスクフレームに加えることができる。また、マ
スクフレームの材料をＦｅとＣｒ１０〜３２％を主成分
とするステンレス（フェライト系ステンレス）を使用す
ることで、陰極線管の温度勾配をもつ熱処理工程での金
属バンドとシャドウマスクとの過剰の歪みによる特性低
下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー陰極線管用シャドウマスク
構体の１実施例を説明する斜視図である。

【図２】本発明によるカラー陰極線管用シャドウマスク
構体の構成を詳細に説明する（ａ）正面図、（ｂ）
（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図で
ある。

【図３】シャドウマスク型カラー陰極線管の構造を説明
する断面図である。

【図４】従来技術によるシャドウマスク構体の説明図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿っ
た水平方向断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った
垂直方向断面図である。

【符号の説明】

１ 管体 １−１ パネル １−２ ネック １−３ ファンネル ２ スカート部 ３ ピン ４ スプリング ５ マスクフレーム ６ シャドウマスク ７ 電子銃 ８ 電子ビーム ９ 偏向コイル １０ カラー蛍光面 １１ フェースプレート部 １２ シャドウマスク構体 １３ 金属バンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川▲崎▼ 浩 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 河村 孝男 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 平３−46733（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−38164（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/07

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 張力が印加されたシャドウマスクと、こ
   のシャドウマスクを支持する略々矩形状のマスクフレー
   ム及びこのマスクフレームをパネルに保持するスプリン
   グとを具備したカラー陰極線管用の張架型のシャドウマ
   スク構体において、前記マスクフレームの外周を金属バ
   ンドにより緊締したことを特徴とするシャドウマスク構
   体。
2. 【請求項２】 カラー蛍光面を担持するパネルと、電子
   銃を収納するネックと、前記パネルと前記ネックとを連
   接するファンネルとからなる管体と、前記電子銃から前
   記カラー蛍光面に向けて発射された３本の電子ビームを
   色選別するシャドウマスクと、前記シャドウマスクを張
   力を印加した状態で張架支持するマスクフレームとを有
   するシャドウマスク構体を備えたカラー陰極線管におい
   て、前記マスクフレームの外周が金属バンドで緊締され
   ており、前記金属バンドにおける室温から４５０℃まで
   の温度範囲の平均熱膨張係数が、前記マスクフレームに
   おける同じ温度範囲の平均熱膨張係数よりも大きいもの
   であることを特徴とするカラー陰極線管。
3. 【請求項３】 前記金属バンドは、その材質が軟鋼であ
   ることを特徴とする請求項２に記載のカラー陰極線管。