JP3353582B2 - カラー陰極線管とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スロット型シャドウマ
スクを有するカラー陰極線管に関し、特にシャドウマス
クのブリッジ部形状を工夫して、シャドウマスクの強度
を維持しつつ、電子ビームの透過率の向上を図ったカラ
ー陰極線管とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラー陰極線管の基本構造である
要部断面図を図６に示す。図６に示すように、一般にカ
ラー陰極線管１１は、バルブ１２の前面部を構成するフ
ェースパネル１３の内面側より蛍光面１４、シャドウマ
スク１５が配設され、またバルブ１２のネック部に配設
された電子銃１６から放出される電子ビーム１７を偏向
ヨーク１８による磁界で偏向させ、シャドウマスク１５
を介して蛍光面１４を走査することにより、蛍光面上に
画像を表示するように構成されている。

【０００３】画像表示装置としての基本性能すなわちコ
ントラストや輝度を向上させるため、フェースパネル１
３の内面に赤、緑、青の各色蛍光体発光画素の間を非発
光吸光性物質、例えば黒鉛で埋めたブラックマトリクス
膜（図示せず）を形成し、このブラックマトリクス膜と
一体的に形成した蛍光面１４と、この蛍光面１４とは遊
離した形で光を反射するアルミニウム膜からなるメタル
バック膜（図示せず）と、さらにシャドウマスク１５を
配設した構造になっている。

【０００４】ここでは、本発明と対応させるため、カラ
ー陰極線管のシャドウマスクについてのみ説明する。シ
ャドウマスクは電子ビームを通過させる多数のスロット
孔を有している。図７は、シャドウマスクとして形成さ
れた多数個からなる矩形状の同一形状をしたスロット孔
配列の一領域を示す部分平面図である。一般に、シャド
ウマスクに配設された多数のスロット孔は、シャドウマ
スク素材の表面（蛍光面側）および裏面（電子銃側）
に、いずれも矩形状のレジストパターンを形成した後、
エッチングによって形成される。なお、このレジストパ
ターンは、画面の垂直軸方向に長径、水平軸方向に短径
を有した矩形である。

【０００５】図７に示すように、シャドウマスク１５に
はスロット孔２３が形成されており垂直軸Ｖ方向に長
径、水平軸Ｈ方向に短径を有した矩形となっている。こ
のスロット孔２３は、蛍光面側となる表面の矩形表孔２
３ａと電子銃側となる裏面の矩形裏孔２３ｂから構成さ
れる。また垂直Ｖ方向に並んだスロット孔２３間に形成
される部分がブリッジ部２４である。

【０００６】図８は、図７のシャドウマスク１５のスロ
ット孔２３の中心におけるＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線から
見たシャドウマスクの断面図であり、スロット孔２３と
ブリッジ部２４の断面形状を示している。これらの形状
はシャドウマスク１５の中央部および周辺部とも同様形
状をしている。

【０００７】ところで、図６に示したように、電子銃１
６から発射され偏向ヨーク１８によって偏向された電子
ビーム１７は、スロット孔２３を通過し蛍光面１４を発
光させる。しかし、図９に示すように、ブリッジ部２４
と入射角度θとによる電子ビームの透過率は、電子ビー
ム１７がスロット孔２３を通過するときに、ブリッジ部
２４の影響をうけて蛍光面１４上に射影が生じることか
ら低下する。

【０００８】この場合、スロット孔２３の形状が同一形
状であり、シャドウマスク１５の中央水平軸より垂直方
向に遠くなるほど、入射角度θが大きくなるため、各ス
ロット孔２３に対する電子ビーム１７は入射角度θに影
響されて蛍光面１４に生じる射影幅を大きくする。すな
わち、画面上下辺部では、電子ビーム１７をさえぎる実
質的な射影幅Ｌ１が画面中央部での射影幅Ｌ２より大き
くなる。これは電子ビーム１７の入射方向に測った透過
率が中央水平軸より遠くなるほど低下することを意味し
ている。

【０００９】このような課題に対する改善策として、ブ
リッジ部２４の形成手段として製造方法を検討した。例
えば、表面からのエッチングを深く入れることにより、
表面側のブリッジ部２４の平坦部を無くし、かつこのブ
リッジ部２４の板厚方向の高さを下げることを検討した
結果、シャドウマスク１の中央水平軸より垂直方向に遠
くなる画面周辺部ほど透過率が低下するという課題は改
善されたが、シャドウマスクの機械的強度が大幅に低下
する問題が生じて実用化までには至らなかった。

【００１０】同様の問題に対し、特開昭５０−１４２１
６０号公報では、シャドウマスクの表孔と裏孔の位置関
係を電子ビーム入射角度に合わせてずらすことにより、
電子ビームの透過率を増加させ、蛍光面輝度を向上さ
せ、またはブリッジ部強度を向上させることが、開示さ
れている。しかし同公報ではあるべき姿は述べられてい
るものの、具体的な実現への記述はない。

【００１１】また、シャドウマスク水平方向に対する電
子ビームの入射角度増大による透過率低下の問題は特開
平７−１１４８８５号公報に開示されているように、ス
ロット孔表孔の傾斜部を実質上十分大きくとることで改
善されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように同一形状のブリッジ部２４を有するシャドウマ
スク１５では、電子ビーム１７がシャドウマスク１５に
配設された各スリット孔２３を通過するときに、シャド
ウマスク１５の中央水平軸より垂直方向に遠くなるほ
ど、ブリッジ部２４による射影幅Ｌ１が大きくなる。す
なわち、各スロット孔２３に対する電子ビーム１７の入
射角度θが大きくなるにしたがって、電子ビーム１７の
入射方向から測った透過率が低下していくという課題が
ある。

【００１３】そこで本発明は、上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは電子ビームがス
ロット孔を透過するときにブリッジ部による射影幅を小
さくする手段、すなわち電子ビームのシャドウマスク垂
直方向成分に関して、入射角度増大に伴う入射方向から
測った透過率の低下を抑制したブリッジ形状およびその
製造方法を提供することによって、透過率を改善し色の
純度やコントラストを向上させたカラー陰極線管を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、インライン配
列の電子銃と、この電子銃からの電子ビームの走査線に
対して垂直方向に縦長のスロット孔がブリッジ部を介し
て一定の縦ピッチで連なったスロット孔列を水平方向に
並設したシャドウマスクと、このシャドウマスクに対向
して配設され、かつ垂直方向に連続したストライプ状の
蛍光面とを具備したカラー陰極線管において、シャドウ
マスクに形成したスロット孔であって、蛍光面側の表孔
形状がスロット孔長手方向に直交する略平行な２辺を有
する台形状であり、かつ電子銃側の裏孔形状が表孔形状
とは逆方向の台形状となっているカラー陰極線管を提供
する。

【００１５】また、スロット孔の表孔形状を形成した略
平行の２辺がシャドウマスク中央水平軸から遠い側の辺
がより長い辺であるカラー陰極線管を提供する。

【００１６】また、スロット孔の表孔形状を形成した台
形状の略平行な２辺の長さの差がシャドウマスクの中央
水平軸から離れるほど大きくなるカラー陰極線管とその
製造方法を提供する。

【００１７】

【発明の実施の形態】一般に、カラー陰極線管のシャド
ウマスクは電子ビームを通過させる多数のスロット孔が
規則正しく配設されている。本発明の実施の形態につい
て図１〜図５を参照しながら説明する。各図において、
１はシャドウマスク、３はスロット孔、３ａは台形状表
孔、３ｂは台形状裏孔、４はスロット孔間を連結するブ
リッジ部、５は電子ビーム、６は蛍光面、７および８は
スロット孔とブリッジ部を形成するための台形状の表面
および裏面のレジストパターンである。

【００１８】図１は、本発明によるシャドウマスクに形
成されているスロット孔配列の一領域を示す部分平面図
である。図１（ａ）は、上辺部付近のスロット孔配列で
あり、図１（ｂ）は中央水平軸付近のスロット配列を示
している。図に示すように、シャドウマスク１に形成さ
れたスロット孔３は、スロット孔３が形成されるシャド
ウマスク１の垂直軸Ｖ方向に長辺、水平軸Ｈ方向に短辺
を有した矩形状となっている。このスロット孔３は蛍光
面側となる表面の台形状表孔３ａと電子銃側となる裏面
の台形状裏孔３ｂから構成される。また、垂直軸Ｖ方向
に並ぶスロット孔３間をブリッジ部４と呼んでいる。な
お、図１（ａ）は上辺部付近のスロット孔３を示してい
るが、下辺部付近のスロット孔３は、中央水平軸に対し
て上辺部と線対称に形成される。

【００１９】図２は、図１のシャドウマスク１のスロッ
ト孔３の中心におけるＹ−Ｙ線から見たシャドウマスク
の断面図である。図２は、エッチング後の台形状表孔３
ａと台形状裏孔３ｂとによって形成されたスロット孔３
とブリッジ部４の出来上がり断面形状を示し、これらの
ブリッジ部４の断面形状は、シャドウマスク１の中央水
平部に対して垂直方向に離れるに従い、図５に示すよう
な電子ビーム５の入射角度θに合わせて徐々に傾むくよ
うに設計している。

【００２０】図３は、本発明によるレジストパターンの
形状を示す平面図である。図３は、図２で示したよう
に、この断面形状のスリット孔３とブリッジ部４を形成
するために、例えば、シャドウマスク１の台形状表孔３
ａと台形状裏孔３ｂを形成するための表面用レジストパ
ターン７と裏面用レジストパターン８である。図３
（ａ）は上辺部、図３（ｂ）は中央水平軸近傍で、図３
（ｃ）は下辺部のそれぞれのレジストパターン形状を示
している。なお、裏面用レジストパターン８は、表面用
レジストパターン７の向きを逆方向にした矩形状レジス
トパターンを有する。このように、本発明によるシャド
ウマスク１のスロット孔３とブリッジ部４の製造は、い
わゆる二段エッチング法によりエッチングをすることに
より形成される。

【００２１】図４を参照しながら、特にシャドウマスク
１の上、下辺部の図を示して、より具体的に製造方法を
説明する。図４（ａ）に示すように、まず、シャドウマ
スク１の表面側をレジスト膜９で覆い、裏面側は裏面用
レジストパターン８を形成した後、エッチングを行う。
このときシャドウマスク１上に形成されたこの裏面用レ
ジストパターン８のうち、長い辺の近傍の方が短い辺の
近傍よりもエッチングの抵抗が少なく、より深く広くエ
ッチングが進行する。この結果として、図４（ａ）に示
すような断面形状にエッチングされた孔が形成される。
次に、洗浄乾燥後、図４（ｂ）に示すように、エッチン
グされた裏孔をエッチング阻止材Ｑで埋め、裏面側はレ
ジスト膜９で保護し、表面側は表面用レジストパターン
７を形成し、エッチングを実施する。裏面エッチング時
と同様、表面用レジストパターン７の長い辺の近傍でエ
ッチングがより深く広く入るので、この断面形状は図４
（ｂ）のようになる。

【００２２】例えば、上、下辺部のブリッジ部断面形状
の中央水平軸に近い傾斜部はその大部分は表孔エッチン
グ時の深く広いエッチングカーブで形成されており、同
じブリッジ部の中央水平軸から遠い傾斜部の大部分は裏
孔エッチング時の深く広いエッチングカーブが形成さ
れ、これら両深く広いエッチングカーブの傾きは、電子
ビーム入射角度と略平行になるように形成される。その
後、エッチング阻止剤Ｑを除去し洗浄乾燥すれば、図４
（ｃ）に示すような形状のスロット孔３およびブリッジ
部４の断面形状を有するシャドウマスク１が完成する。

【００２３】さらに、台形状平行２辺の長さの差を、中
央水平軸から離れるにしたがって大きくすることによ
り，ブリッジ部の傾きを徐々により傾けることができ
る。なお、レジストパターン上の台形状の位置や形を調
整することでシャドウマスクのブリッジ部形状やスロッ
ト孔形状をコントロールすることが可能なのは言うまで
もない。

【００２４】この結果、ブリッジ部４における電子ビー
ムの射影幅は従来に比べ狭くなり、電子ビーム入射方向
に測った透過率が向上する。しかも表面、裏面ともブリ
ッジ部の平坦部は確保されているので、ブリッジ部４の
大幅な機械的強度の低下は生ぜず、十分な強度を維持し
たブリッジ部４が形成できる。

【００２５】ここで、例えば画面の中央部と上辺部にお
いて電子ビーム入射角度θに対する相対透過率をシミュ
レーションして比較してみた。図５は、シャドウマスク
１に形成したブリッジ部４の形状と入射角度θに対する
透過率の説明図である。ブリッジ部４が無いときの透過
率を１００とし、ブリッジ部４により何パーセント低下
するかを比較する。まず、シャドウマスク１の板厚が
０．１ｍｍ、スロット孔３の縦ピッチが０．５ｍｍ、シ
ャドウマスク１に平行な面へのブリッジ部４の正射影の
幅が０．１ｍｍのとき、画面上辺部への電子ビーム５の
入射角度θの垂直方向成分は約２０度であり、本発明の
場合、図５に示すように、ブリッジ部４による射影幅は
それぞれＬ１＝０．０７ｍｍ、Ｌ２＝０．１ｍｍとな
る。また、同様に同寸法の従来のシャドウマスクの場合
には、図７に示すようにＬ１＝０．１２ｍｍ、Ｌ２＝
０．１ｍｍとなる。この結果、本発明と従来例との相対
透過率を比較すれば、表１のようになり、画面上辺部で
は相対透過率で７６％が８６％となり１０％をも向上さ
せ得る。なお、具体的には、画面上、下辺部のシャドウ
マスクのブリッジ部の形状寸法を適宜選んで、画面全体
の電子ビーム透過率の均一化を図るようにしてもよい。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明のカラー陰極線
管によれば、シャドウマスクのスロット孔とブリッジ部
を形成するレジストパターンで、表孔用形状を中央水平
軸から遠い側をより長い辺をもつ台形状にし、裏孔用形
状を逆台形状とすることにより、ブリッジ部の高さを維
持したまま、ブリッジ部の傾きを電子ビームの入射角度
に好適にすることができた。この結果、シャドウマスク
強度を維持しつつ、電子ビームの入射方向に測った透過
率を画面の上下辺部で向上させたことによって、色の純
度輝度およびコントラストを向上させたカラー陰極線管
を実現した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるシャドウマスクのスロット孔配
列の一領域を示す部分平面図 （ａ）上辺部のスロット孔配列 （ｂ）下辺部のスロット孔配列

【図２】 図１のＹ−Ｙ線より見たシャドウマスクの断
面図

【図３】 本発明によるレジストパターンの形状を示す
平面図 （ａ）表面用レジストパターン （ｂ）裏面用レジストパターン

【図４】 本発明のスロット孔とブリッジ部の形成方法
を示す製造説明図 （ａ）表面側の形成方法 （ｂ）裏面側の形成方法 （ｃ）完成されたシャドウマスク

【図５】 本発明による電子ビーム入射角度による透過
率の説明図 （ａ）上辺部におけるブリッジ部による射影幅 （ｂ）中央部におけるブリッジ部による射影幅

【図６】 カラー陰極線管の要部断面図

【図７】 従来のシャドウマスクスロット孔配列の一領
域を示す部分平面図

【図８】 図７のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線から見たシャドウ
マスクの断面図

【図９】 従来の電子ビーム入射角度による透過率の説
明図 （ａ）上辺部におけるブリッジ部による射影幅 （ｂ）中央部におけるブリッジ部による射影幅

【符号の説明】

１ シャドウマスク ３ スロット孔 ３ａ 台形状表孔 ３ｂ 台形状裏孔 ４ ブリッジ部 ５ 電子ビーム ６ 蛍光面 ７ 表面レジストパターン ８ 裏面レジストパターン Ｌ１ 上辺部（下辺部）におけるブリッジ部射影幅 Ｌ２ 中央部におけるブリッジ部射影幅

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インライン配列の電子銃と、この電子銃か
   らの電子ビームの走査線に対して垂直方向に縦長のスロ
   ット孔がブリッジ部を介して一定の縦ピッチで連なった
   スロット孔列を水平方向に並設したシャドウマスクと、
   このシャドウマスクに対向して配設されかつ垂直方向に
   連続したストライプ状の蛍光面とを具備したカラー陰極
   線管において、前記スロット孔形状を、蛍光面側の表孔
   をスロット孔長手方向に直交する略平行な２辺を有する
   台形状とし、電子銃側の裏孔を表孔形状とは逆方向の台
   形状としたことを特徴とするカラー陰極線管。
2. 【請求項２】前記スロット孔の表孔形状を形成した略平
   行の２辺を、前記シャドウマスク中央水平軸から遠い側
   の辺をより長い辺としたことを特徴とする請求項１記載
   のカラー陰極線管。
3. 【請求項３】前記スロット孔の表孔形状を形成した台形
   状の略平行な２辺の長さの差を、前記シャドウマスクの
   中央水平軸から離れるほど大きくしたことを特徴とする
   請求項２記載のカラー陰極線管。