JP3669970B2 - カラー陰極線管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー陰極線管に関し、更に詳しくはパネルの形状を改善して輝度の低下並びに内側の幅方向の機械的特性の向上したカラー陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なマスクストレッチング型のカラー陰極線管の構造を図１に示す。図１に示すように、陰極線管は、前面に位置した長方形のパネル２０と、前記パネル２０の後面に位置したファンネル１２と、そのファンネル１２の後端部から延長されているネック６とから構成された真空容器が形成されており、その内部は電子の円滑な飛行のために約１０−７Ｔｏｒｒの高真空に密閉されている。ネック６の内部には赤、緑、青の電子ビーム２を放射するための電子銃８があり、パネル２０の内面には赤、緑、青の３色の蛍光体スクリーン１６が設けられている。そのスクリーンの直前に色選別のためのテンションマスク(Tension Mask)１８がフレーム１５により支持されている。電子銃８から放射された電子ビーム２が外部に形成された偏向ヨーク４により制御されて蛍光体スクリーン１６に適切に照射されることにより画像が形成される。
【０００３】
テンションマスク１８とフレーム１５の組立体は、図２に示すように、グリル又はストライプ状の電子ビーム透過孔１８ａが形成されたテンションマスク１８の両長辺がフレーム１５に溶接固定され、フレーム１５の圧縮反力によってグリルに平行な方向、すなわち垂直方向（通常の使用状態で上下方向）に引張力を受ける。テンションマスク１８はその垂直方向ではほぼ直線であり、その方向と直角な水平方向ではパネル２０の内面の曲率に合わせて管軸に対して凸方向に所定の曲率半径Ｒｍを有する。テンションマスク１８上に形成された電子ビーム透過孔１８ａは水平方向に所定のピッチＰｈを有する。
【０００４】
一方、電子ビーム２の円滑な飛行のために陰極線管の内部を真空に維持するための真空容器１の前側部分を構成するパネル２０の形状を図３ａ、図３ｂに各々示す。全体的にはほぼ長方形であるパネル２０は、長辺部２４と短辺部２６とを備え、その内側に蛍光体スクリーン１６の形成される有効面部２２が形成されている。長辺部２４と短辺部２６の交差する箇所、すなわちまた、対角軸の両端部をコーナー部２８と称している。長辺部２４，短辺部２６，コーナー部２８からは有効面部２２の縁部から管軸の後方へ折り曲げられた形態のスカート部２９がそれぞれ形成されている。
【０００５】
図４に有効面部２２の形状を示す。有効面部２２の外面は、肉眼で観察したとき、ほとんど平面と思える程度の無限大に近い外面曲率半径Ｒｏを有する。これに対して、内面曲率は通常非球面形態の曲率である。詳細には垂直方向に垂直内面曲率半径Ｒｉｖ、水平方向に水平内面曲率半径Ｒｉｈ、及び対角方向に対角内面曲率半径Ｒｉｄの３つの代表的な曲率半径で表現可能である。従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用のパネルの前記３つの値は、通常、Ｒｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈの形態である。又、通常、Ｒｉｖ／Ｒｉｄの比は１．００〜１．２０の範囲、Ｒｉｖ／Ｒｉｈの比は０．３６〜１．５の範囲を有する。一方、ウェッジ量（パネルの中央部の厚さとパネルの有効面の対角端部の厚さの比、すなわちＴｃ／ＣＦＴ）は通常１．３前後になる。
【０００６】
次に、前述したような従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用のパネルの内面曲率半径Ｒｉを決定する背景を考察してみる。図５ａは従来のフォームマスク型の平面カラー陰極線管の幾何学的な関係を示し、図５ｂは従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管に対するパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を図式的に示す。小さな赤丸はそれぞれ３色用のビームを示している。
まず、図５ａのフォームマスク型の平面カラー陰極線管を見ると、電子ビーム２がフォームマスク１９の透過孔を介してパネルの内面に到達した後の隣接の電子ビームとの間隙を一定に配列させる程度を示すビーム配列ＧＲ値を最適の状態の１の値に維持するためには、パネルの内面曲率Ｒｉ１、フォームマスク曲率Ｒｍ、電子ビームの間に次のような幾何学的な関係がある。
ＧＲ∝Ｓ×Ｑ／Ｐｈ×Ｌ
ＧＲ：隣接の電子ビーム間のビーム配列、
Ｓ：偏向中心ＤＣ上の中央電子ビームと周辺電子ビーム間の距離、
Ｑ：電子ビームの経路上のパネルの内面とマスク間の距離、
Ｐｈ：電子ビームの到達した位置でのマスク透過孔と隣接の透過孔間の距離、
Ｌ：電子ビームの到達した位置での偏向中心とパネルの内面間の直線距離。
【０００７】
上記関係式において、電子ビームがパネルの中央に照射されるのを基準とすると、周辺部方向に電子ビームが照射されるほどＬ値が増加されてＬｏ（パネルの中央での距離）＜Ｌ１（パネルの周辺部での距離）の形態に変化するので、ＧＲ＝１と維持するためにはＱ値が周辺部に行くほど増加しなければならず、Ｑｏ（パネルの中央部での距離）＜Ｑ１（パネルの周辺部での距離）の関係が要求される。フォームマスク型の平面カラー陰極線管では、周辺部で要求するＱ値の増加分を、マスクの形状を変形させることにより対応することができる。よって、パネルの内面曲率を決定する際、パネル厚に応ずるイメージ浮上効果並びに真空時の機械的な強度などだけを考慮して設計可能である。パネルの内面の垂直、水平、対角方向の曲率半径の構造は通常パネルの真空応力構造に有利なＲｉｄ＞Ｒｉｈ＞Ｒｉｖの形態になっている。
【０００８】
一方、図５ｂのマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管では、色選別のマスクが垂直方向にストレッチングされるテンションマスク１８方式なので、垂直軸を基準としてパネルの中央と周辺（６、１２時方向）のＱ値がフォームマスク型の平面カラー陰極線管とは違ってＱｏ（中央）＞Ｑ１（周辺：時計での６、１２時の方向（使用時）、以下６、１２時は同じ意味）の形態になり、垂直軸の周辺部（６、１２時）に行くほど上記式においてＧＲ値が１よりも小さくなる。フォームマスク１９とは違って、テンションマスク１８は構造的に垂直方向の曲率半径が無限大（直線）なので、ＧＲ＝１を維持するために要求するＱ値の変化に対応することができないという技術的な困難さがあった。
【０００９】
このように、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管においては、マスクの曲率を利用してＱ値の変化に対応することができないので、図４のパネルの内面の垂直方向曲率半径Ｒｉｖを水平曲率半径Ｒｉｈ及び対角曲率半径Ｒｉｄよりも大きく形成する。すなわち、Ｒｉｖを一層フラットした方向に増加させて前記要求されるＱ値の増加分に対応する。ついに、各軸上の曲率半径構造は通常Ｒｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈになる。
【００１０】
画面品質を最適に維持するために要求するＧＲ値は、通常１±０．０３の範囲を満たすべきであるが、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管における各軸上のパネルの内面曲率半径構造を前述した構造でなくフォームマスク用のパネルの内面曲率構造、つまりＲｉｄ＞Ｒｉｈ＞Ｒｉｖの構造に形成すると、ＧＲ値が約０．８０以下になって陰極線管の基本的な画像表現ができないほど画像が劣化される。
【００１１】
前述したような従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルの内面構造、すなわちＲｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈの構造であって垂直方向の内面曲率が水平又は対角曲率よりもフラットした構造は、同一のウェッジ量（パネルの中央部の厚さを基準とするパネルの有効面の対角端部の厚さの比）を基準とするとき、垂直方向のパネルガラス厚が対角又は水平方向よりも薄くなる。
【００１２】
このような構造は、陰極線管の真空容器を真空排気する際、パネル部の真空応力が増加して安全問題が深刻になる。詳細に説明すれば、パネル２０とファンネル１２とから形成された真空容器１の内部を真空排気する場合、特にパネル部２０に強い引張応力が発生する。この現象を図６に示す。図６は真空排気による真空容器の変形を示す。真空排気時に、パネルの有効面部２２はパネル２０の中央を頂点として内側方向に向かって変形し、すなわち凹むように変形し、パネルのスカート部２９は外側方向に向かって変形する。このような変形により、特に外面が平面であるパネルの有効面部２２の縁部には強い引張応力がかかり、最大の引張応力部位は構造力学的にパネルの有効面の垂直方向端部Ｅｖである。このような応力発生の傾向を従来のパネル構造と比較してみると、要求されるＱ値の増加分に対応するべく内面曲率半径を増加させることに起因する垂直方向のガラス厚の減少が最大の引張応力部位とかみ合って応力が極端に増加するため、内側の幅方向の機械的特性の低下において深刻な安全上の問題をもたらす。
【００１３】
例えば、３２Ｖタイプのマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管の場合、引張応力がほぼ１２Ｍｐａ以上に発生して限界許容引張応力１０Ｍｐａを超過する。この問題点を解決するべく、従来では図５ｂに示すようにパネルの外面を一定厚さａだけ増加させることにより有効面部の応力発生を抑制している。しかし、このような解決方法は、フォームマスク型の平面カラー陰極線管に比べてパネルの中央部の厚さが極端的に増加する。例えば、３２Ｖタイプの場合、フォームマスク型の場合にはパネルの中央部の厚さが１５ｔである反面、マスクストレッチング型はパネルの中央部の厚さが２１．５ｔであって約４３％の厚さの増加をもたらすという問題があった。更に、このようなパネル厚の増加により、光透過率が低くなって輝度特性が悪くなり、陰極線管の製造過程の熱処理工程中の破損率が増加し、熱工程の効率の低下をもたらし、パネルの重量増加による資材費及び生産費の増加をもたらすという問題点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、特にガラスパネルの中央と周辺とのガラス厚の差の小さいマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管において、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用の低ウェッジパネルがフォームマスク型の平面カラー陰極線管用の高ウェッジパネルよりもパネル厚が厚いことにより、パネルの光透過率の減少による輝度の低下、パネルの重量増加、陰極線管の製造過程の熱処理工程中でのパネルの破損率の増加、並びに生産速度の低下の問題を解決するとともにパネル内側の幅方向の機械的特性を確保することをその目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するための本発明は、パネル、ファンネル、ネックを備えて外郭を形成する真空容器のパネルは、その外面をほとんど平面とし、その内面は蛍光体スクリーンの形成される有効面部が管軸に対して凸方向の曲率を有し、パネルの内部にはパネルの内面に対向してグリル又はストライプ状のマスクを備え、マスクは垂直方向に引っ張られている平面カラー陰極線管であって、パネルの有効画面の対角軸の距離をＳｄ、外面の対角軸の曲率半径をＲｄｏ、外面の垂直軸の曲率半径をＲｙｏ、内面の水平軸、垂直軸、そして対角軸の曲率半径をそれぞれＲｘｉ、Ｒｙｉ、Ｒｄｉ、パネルの中央部の厚さをＣＦＴ、有効面の対角の端部の厚さをＴｃ、外面曲率の平面化率をＦとする際、平面化率Ｆ＝Ｒｄｏ／（Ｓｄ×１．７６７）の式においてＦ＞２１を満たし、Ｔｃ／ＣＦＴ≦１．３５を満たす一方、パネルの内面曲率半径の構造がＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を満たすことを特徴とするカラー陰極線管用のパネルを提供する。
【００１６】
ここで、前記パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９のの関係があり、パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を設けることが好ましい。より好ましくは、パネルの垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと対角軸の内面曲率半径Ｒｄｉとの間に０．８２≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９５の関係を持たせるか、或いは垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと水平軸の内面曲率半径Ｒｘｉとの間に１．００≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３０の関係を持たせる。一方、パネルの内面曲率半径の構造はＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉの関係を満たす。
【００１７】
又、垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間に０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を持たせることが好ましい。
上述した本発明により、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管においてパネルによって発生する問題点等を解決することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、上記目的を実現可能な本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
本発明の適用されたマスクストレッチング型のカラー陰極線管の構成は、パネルの構造を除いては一般的なカラー陰極線管の構造と同様なので、同じ構成については同一の名称及び同一の符号を使用してその説明を省略する。
図７、図８は本発明のカラー陰極線管のパネルに関する好ましい実施形態を示す図である。有効面部の外面の形状は、外面曲率半径Ｒｏが肉眼で観察した時にほとんど平面と見えるほど十分に大きく、外面曲率半径Ｒｏは３つの代表的な水平、垂直、対角軸上の曲率半径で表現される。すなわち、水平軸上の外面曲率半径Ｒｘｏ、垂直軸上の外面曲率半径Ｒｙｏ、及び対角軸上の外面曲率半径Ｒｄｏからなり、Ｒｘｏ、Ｒｙｏ、及びＲｄｏは同一の単一の曲率半径とするか或いはそれぞれ異なる曲率半径としてもよい。変えてもそれほど大きな差は設けない。又、パネルの外面の対角有効画面の長さＳｄは陰極線管の大きさに基づいて決定される。外面は平面感を維持することが望ましい。この平面感Ｆは対角曲率半径と対角有効画面の長さとの関係のＦ＝Ｒｄｏ／（Ｓｄ×１．７６７）で表し、Ｆ＞２１の関係を満たすＲｄｏ値とする。
【００１９】
蛍光体スクリーンの形成されるパネルの内面形状を見ると、前述した外面の曲率と同様な方法で内面曲率半径Ｒｉは３つの代表的な水平、垂直、対角軸上の曲率半径で表現される。すなわち、水平軸上の内面曲率半径Ｒｘｉ、垂直軸上の内面曲率半径Ｒｙｉ、及び対角軸上の内面曲率半径Ｒｄｉからなる。パネルの外面と内面はパネルの中央部でパネルの厚さＣＦＴの距離だけ離れている。パネルの内面が管軸に凸形状に曲率を有するため、パネルの有効面の対角端部の厚さをＴｃとすると、その対角部の厚さＴｃはパネルの中央部の厚さＣＦＴよりも大きな値を有する。ここで、ＣＦＴとＴｃとの間にはＴｃ／ＣＦＴ≦１．３５を満たすように構成してある。
【００２０】
更に、各軸の代表的な内面曲率半径Ｒｘｉ、Ｒｙｉ、及びＲｄｉは次の関係を満たすように構成してある。Ｒｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を保って０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９、そして０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を満たすように構成するか、或いはＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉの関係を保って０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９、そして０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を満たすように構成する。
【００２１】
又、外面の曲率と内面の曲率との間の関係においては、３軸に対する内面の曲率半径間にＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を保って、外面の垂直軸上の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸上の内面曲率半径Ｒｙｉとを０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を満たすように構成する。ここで、Ｒｙｉ／Ｒｙｏの比の値が大きな値を有すれば有するほど垂直軸のウェッジ率が小さいことを意味する。
【００２２】
前述したような本発明のストレッチング型のカラー陰極線管用のパネル構造の幾何学的な意味及び決定の背景を説明する。
構造的に見るとき、マスクストレッチング型のカラー陰極線管がフォームマスク型の陰極線管と最も大きく異なる点は、マスクの垂直方向曲率半径が無限大、すなわちほとんど曲率がないという点である。これによりパネルの中央部の厚さＣＦＴとパネルの有効面の周辺部の厚さＴｃ間の厚さ差の比を示すウェッジ比のＴｃ／ＣＦＴ値が１．３前後となり、フォームマスク型の２．０前後に比べて小さいという点である。このようなウェッジ比の差は、従来の技術で既述したように、マスクの垂直方向曲率半径が無限大、つまり直線であることに起因する、パネルの中央部とパネルの垂直方向の周辺部（６時、１２時の地点）間の電子ビームの配列差を小さくするようにパネルの垂直方向内面曲率を従来のフォームマスク用のパネルに比して曲率半径を増加（平面化）させたことによって生じた結果である。
【００２３】
パネルにおいて、垂直方向の周辺部は力学的に最も弱い部分であって設計し難い。この解決方案として既存の単純外面厚の増加（ＣＦＴの増加）は２次的な問題をもたらすため、本発明では要求されるビーム配列に対応できる範囲でパネルの力学的な応力特性を確保可能なようにパネルの内面垂直曲率半径を減少させる方法を展開した。
【００２４】
図９は本発明のパネルを適用時にパネルとテンションマスク及び電子ビーム間の幾何学的な関係を示す。図面の上段部は垂直方向の偏向を、下段部は水平方向の偏向を示す。
まず、電子ビームがパネルの中央部を照射する場合、偏向装置の偏向中心ＤＣでの中央部の電子ビームと周辺の電子ビーム、すなわち両側のビームとの間の距離をＳｏ、同様に中央電子ビームと垂直方向の周辺電子ビームとの間の距離をＳｙとし、偏向中心ＤＣからパネルの内面の中央までの距離をＬｏ、ＤＣからパネルの垂直方向の周辺までの距離をＬｙとし、パネルの中央部とテンションマスク間の距離をＱｏ、パネルの垂直方向の周辺とテンションマスク間の距離をＱｙ、パネルの水平方向の周辺とテンションマスク間の距離をＱｘとし、テンションマスクのホールと隣接のホール間のピッチがＰｈとする時、テンションマスクを通過してパネルの中央部（又はパネルの垂直方向の周辺）に到達した電子ビームのビーム配列ＧＲ（又はＧＲｙ）は、
ＧＲ∝Ｓｏ×Ｑｏ／Ｐｈ×Ｌｏ、ＧＲｙ∝Ｓｙ×Ｑｙ／Ｐｈ×Ｌｙ （１）
と表現され、幾何学的に偏向中心ＤＣからパネルまでの距離は中央でのＬｏと、垂直方向の周辺でのＬｙがＬｏ＜Ｌｙの関係を有する。従って、式（１）のＧＲ及びＧＲｙが１になるためにはパネルとテンションマスクとの間の距離がＱｏ＜Ｑｙの関係になる必要があるが、本発明のパネルの内面の垂直軸曲率半径Ｒｙｉが従来のマスクフォーミング型の陰極線管用のパネルの曲率半径に比べて大きいため、垂直軸の周辺部でのＱｙ値がＱｏよりも小さい値を有する。この場合、上記式（１）のＧＲｙが１よりも小さくなるが、これを補償するため、偏向装置が垂直方向の周辺部を偏向する際、偏向中心ＤＣでのＳｙ値がＳｏよりも大きく形成されるようにする。
【００２５】
このような偏向装置は、偏向装置の内部の磁界をバレル状磁界にすることで可能である。現在、偏向装置の技術発達でＳｙ値を従来に比べて約１０％前後まで拡大可能である。この場合、上記式（１）において分母項のＬ値の中央対周辺比の増加分Ｌｙ−Ｌｏに対して分子項のＱ値の増加要求分Ｑｙ−Ｑｏを、偏向装置によって１０％前後に増加させせてＳ値を補償するので、全体的にパネルの垂直方向の周辺部でのＧＲｙ値を中央部のＧＲ値と同様に１と維持することが可能である。理論的に１０％のＳ値の増加は１０％のＱ値の減少効果を有するが、これによりパネルの内面を１０％のＱ値の減少分だけテンションマスク側に曲げるようにすることができる。従って、パネルの内面の垂直方向曲率半径Ｒｙｉの決定時には力学的な応力及びガラスの屈折率に基づく光源浮上効果、すなわち画像の歪み現象とともに偏向装置によるパネルの垂直方向の周辺部でのＳ値の増加分を考慮して決定する必要がある。
【００２６】
上記の考慮すべき点に基づいて次のパネル構造及び各軸の内面曲率半径間の関係を導出した。図８ａ、図８ｂは本発明のパネルの内面曲率の基本的な構造を示し、図８ａはパネルの対角軸、短軸、長軸の内面曲率半径がＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉ、図８ｂはＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の構造である。これは、Ｒｙｉの曲率半径を従来に比べて減少させた構造であり、各々の形態は全てビーム配列の維持のために対角軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比が０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９を満たし、かつ、水平軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比が０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の範囲を有しなければならない。又、外面曲率と内面曲率間の関係においては、力学的に弱い地点のパネルの垂直方向の周辺部の応力を考慮して、３軸に対する内面曲率半径の間にＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を維持して、外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間に０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を持つように構成すべきである。
【００２７】
上記した各内面曲率半径の比及び外面曲率半径の比の範囲の設定背景を考察してみる。対角軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比Ｒｙｉ／Ｒｄｉは、その比が１以上であると、曲率半径が同一か或いは垂直軸の内面曲率半径が大きな値を有するため、パネル厚で考えると、有効面の垂直軸端部のパネル厚が対角軸のパネル厚よりも著しく薄くなる。すなわち既存のパネル形態となる。真空容器の真空排気時に垂直軸の有効面の端部に応力が集中するので、１以下に制限すべきである。又、Ｒｙｉ／Ｒｄｉの比の下限値も制限すべきであるが、これは偏向装置が垂直方向の周辺部を偏向する際、偏向中心ＤＣでのＳｙ値が既存の偏向装置と比較したときの増加分に基づいて決定されなければならず、その最大増加分を１０％とするとき、Ｒｙｉ／Ｒｄｉの比が０．８０％以下になる場合にパネル上の電子ビーム配列の不一致が発生する。それによりＧＲｙ値が１よりも小さくなるグルーピング(grooping)現象が発生するので、０．８１以上に維持すべきである。
【００２８】
以下、水平軸内面曲率半径Ｒｘｉに対する垂直軸内面曲率半径Ｒｙｉの比Ｒｙｉ／Ｒｘｉを説明する。曲率半径比は、結論的に真空応力及びパネル重量を考慮して決定する値である。パネルの対角軸曲率半径及びパネルのウェッジ比を考慮して対角軸内面曲率半径Ｒｄｉを設定した後、垂直軸端部の真空応力及び電子ビームの配列を前述したＲｙｉ／Ｒｄｉの範囲に基づいて決定し、この後に、水平軸内面曲率半径を決定する。水平軸内面曲率半径を決定する時には、真空応力の水準と水平方向の周辺部へのパネル重量の増加を考慮して水平軸内面曲率半径Ｒｘｉを決定しなければならない。その際、垂直軸曲率半径の決定はテンションマスクの水平軸曲率Ｒｘｍを考慮すべきであるが、その詳細な説明は省略する。又、従来のストレッチング型の陰極線管用のパネルにおけるＲｙｉ／Ｒｘｉの比を検討してみると、１．４を上回る水準である。これは、垂直軸内面曲率半径Ｒｙｉが極端的に大きい値を有するためである。
【００２９】
上記内容に基づいてみる時、本発明のＲｙｉ／Ｒｘｉは従来に比べて小さい値を維持しなければならない。これは垂直曲率半径Ｒｙｉが減少したためであり、従来のように１．４を上回る場合には水平軸方向のパネル厚が減少して水平軸の周辺部の強度が弱くなる。よって、その垂直軸の周辺部の応力及び水平軸の周辺部の真空応力を比較した結果、１．３５以下に維持する必要がある。一方、Ｒｙｉ／Ｒｘｉの比が１以下の小さな値を有する場合には、水平軸方向の周辺部でのパネル厚が増加してパネル重量の増加の原因となる。よって、不要なパネル重量を防止するべく、Ｒｙｉ／Ｒｘｉの比は水平軸曲率半径と垂直軸曲率半径が同一水準である０．９９以上に形成させる必要がある。
【００３０】
外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間の比Ｒｙｉ／Ｒｙｏはパネルの中央部の厚さＣＦＴとともにパネルの垂直軸方向の厚さを決定する要素であり、理論的にパネルの外面の平面感を考慮して決定した最小の外面の垂直軸曲率半径Ｒｙｏと電子ビーム配列等を考慮して決定した最小の内面曲率半径Ｒｙｉ間の比を０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１に維持することが強度及び重量の側面で効率的であることが分かる。
【００３１】
以上前述したようなパネル構造を採択する場合、パネルの力学的に最も弱い部分の垂直方向の周辺部に対して局部的に補完可能なので、従来のようにパネルの外面の全体厚さを増加させるに比べてパネル重量の増加の抑制、パネル厚の増加による陰極線管の輝度特性の低下の抑制など、平面型の陰極線管の究極的な研究方向に合致する。
【００３２】
３２Ｖ−４：３タイプのマスクストレッチング型のカラー陰極線管用のパネルに対して本発明を適用した際、パネルの形状を次のように改善することができる。表１にその結果を示す。パネルの外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏは平面感の確保のために既存と同様に１００，０００ｍｍを維持し、垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉは既存の１２，０００ｍｍから８，７００ｍｍに約２８％減少させた。内面の水平方向曲率半径はテンションマスクのピッチとの符合のために既存のものに比べて５％を増加させた。これにより、全体的な曲率半径構造はＲｄｉ（対角）＞Ｒｙｉ（垂直）＞Ｒｘｉ（水平）の形態を有する。
【００３３】
【表１】
【００３４】
前述したような構造を採択した結果の特性を表２に示す。パネルの内面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏを約２８％減少させることにより、パネルの力学的に最も弱い部分の垂直方向の周辺部に対して局部的に補完する効果を得ることができる。これにより、既存のものに比べてパネルの中央部の厚さの２．５ｍｍ（１１．６％）、対角の有効面端部の厚さＴｃの３．５ｍｍ（１２．５％）を減少させて全体的にパネル重量を１３％低減させることができた。陰極線管の輝度特性に関連したパネル透過率もパネル厚の低減に基づいて１２．３％向上する。以上のように改善しながらも、パネルの真空時の引張応力を、力学的に要求される限界引張応力の１０Ｍｐａ以下の９．６Ｍｐａに低減させることができる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【発明の効果】
上述した本発明の効果は次の通りである。
１．パネル厚、つまりパネルの中央部の厚さＣＦＴを含む有効面全面の厚さを低減させることができる。
２．パネル厚の低減により陰極線管、特に平面型の陰極線管の重量を減少させることができる。
４．パネル厚の低減により陰極線管の製造工程で最高４５０度前後に達する熱処理工程中のパネルを含めて陰極線管容器の破損率を低くすることができる。ガラスパネルの熱工程中の破損はパネルの厚さ方向の中央部と表面部、又は陰極線管容器の外面と内面の温度差による熱応力によって破損される。従って、ガラスパネルの厚さが薄くなると、前記温度差が減少して熱応力発生が減少する。
４．熱工程は、最大維持温度の約４５０度を基準として温度勾配が３〜５℃／分程度の上昇区間と５〜８分程度の下降区間とで構成されるが、温度勾配が大きい場合にはガラスパネルの中央と外側間の温度差が大きくなり、発生応力が増加して破損率が増加する。パネル厚を減少させる場合、前記温度差が減少するので熱工程速度を増加させることができる。
５．平面陰極線管用のパネルは曲率を有する陰極線管に比べてパネルの平面化に起因して基本的にパネル厚の増加が発生する。特に、ウェッジ比の低いストレッチング型の平面陰極線管は厚さの増加量が３０％以上になるため、パネルの光透過率の低下による輝度の低下が難題である。従って、パネル厚の減少の要求が大きくなっているので、本発明の技術の適用時の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の一般的な平面型のカラー陰極線管の構造を概略的に示す切開断面図、
【図２】 従来のテンションマスクとフレームの組立体を示す斜視図、
【図３】 従来のパネル構造を示す平面図及び断面図、
【図４】 従来のパネルの有効面部の構造を示す斜視図、
【図５Ａ】 従来のフォームマスク型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図、
【図５Ｂ】 従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図、
【図６】 従来の真空排気後の陰極線管の変形及び応力構造を示す断面図、
【図７】 本発明によるマスクストレッチング型のカラー陰極線管のパネルの有効面部を示す斜視図、
【図８】 本発明の適用した平面型のパネルの垂直断面を示す断面図、
【図９】 本発明のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図。
【符号の説明】
２ 電子ビーム、４ 偏向ヨーク、６ ネック、８ 電子銃、１２ ファンネル、１５ フレーム、１６ 蛍光スクリーン、１８ テンションマスク、２０ パネル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー陰極線管に関し、更に詳しくはパネルの形状を改善して輝度の低下並びに内側の幅方向の機械的特性の向上したカラー陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なマスクストレッチング型のカラー陰極線管の構造を図１に示す。図１に示すように、陰極線管は、前面に位置した長方形のパネル２０と、前記パネル２０の後面に位置したファンネル１２と、そのファンネル１２の後端部から延長されているネック６とから構成された真空容器が形成されており、その内部は電子の円滑な飛行のために約１０−７Ｔｏｒｒの高真空に密閉されている。ネック６の内部には赤、緑、青の電子ビーム２を放射するための電子銃８があり、パネル２０の内面には赤、緑、青の３色の蛍光体スクリーン１６が設けられている。そのスクリーンの直前に色選別のためのテンションマスク(Tension Mask)１８がフレーム１５により支持されている。電子銃８から放射された電子ビーム２が外部に形成された偏向ヨーク４により制御されて蛍光体スクリーン１６に適切に照射されることにより画像が形成される。
【０００３】
テンションマスク１８とフレーム１５の組立体は、図２に示すように、グリル又はストライプ状の電子ビーム透過孔１８ａが形成されたテンションマスク１８の両長辺がフレーム１５に溶接固定され、フレーム１５の圧縮反力によってグリルに平行な方向、すなわち垂直方向（通常の使用状態で上下方向）に引張力を受ける。テンションマスク１８はその垂直方向ではほぼ直線であり、その方向と直角な水平方向ではパネル２０の内面の曲率に合わせて管軸に対して凸方向に所定の曲率半径Ｒｍを有する。テンションマスク１８上に形成された電子ビーム透過孔１８ａは水平方向に所定のピッチＰｈを有する。
【０００４】
一方、電子ビーム２の円滑な飛行のために陰極線管の内部を真空に維持するための真空容器１の前側部分を構成するパネル２０の形状を図３ａ、図３ｂに各々示す。全体的にはほぼ長方形であるパネル２０は、長辺部２４と短辺部２６とを備え、その内側に蛍光体スクリーン１６の形成される有効面部２２が形成されている。長辺部２４と短辺部２６の交差する箇所、すなわちまた、対角軸の両端部をコーナー部２８と称している。長辺部２４，短辺部２６，コーナー部２８からは有効面部２２の縁部から管軸の後方へ折り曲げられた形態のスカート部２９がそれぞれ形成されている。
【０００５】
図４に有効面部２２の形状を示す。有効面部２２の外面は、肉眼で観察したとき、ほとんど平面と思える程度の無限大に近い外面曲率半径Ｒｏを有する。これに対して、内面曲率は通常非球面形態の曲率である。詳細には垂直方向に垂直内面曲率半径Ｒｉｖ、水平方向に水平内面曲率半径Ｒｉｈ、及び対角方向に対角内面曲率半径Ｒｉｄの３つの代表的な曲率半径で表現可能である。従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用のパネルの前記３つの値は、通常、Ｒｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈの形態である。又、通常、Ｒｉｖ／Ｒｉｄの比は１．００〜１．２０の範囲、Ｒｉｖ／Ｒｉｈの比は０．３６〜１．５の範囲を有する。一方、ウェッジ量（パネルの中央部の厚さとパネルの有効面の対角端部の厚さの比、すなわちＴｃ／ＣＦＴ）は通常１．３前後になる。
【０００６】
次に、前述したような従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用のパネルの内面曲率半径Ｒｉを決定する背景を考察してみる。図５ａは従来のフォームマスク型の平面カラー陰極線管の幾何学的な関係を示し、図５ｂは従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管に対するパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を図式的に示す。小さな赤丸はそれぞれ３色用のビームを示している。
まず、図５ａのフォームマスク型の平面カラー陰極線管を見ると、電子ビーム２がフォームマスク１９の透過孔を介してパネルの内面に到達した後の隣接の電子ビームとの間隙を一定に配列させる程度を示すビーム配列ＧＲ値を最適の状態の１の値に維持するためには、パネルの内面曲率Ｒｉ１、フォームマスク曲率Ｒｍ、電子ビームの間に次のような幾何学的な関係がある。
ＧＲ∝Ｓ×Ｑ／Ｐｈ×Ｌ
ＧＲ：隣接の電子ビーム間のビーム配列、
Ｓ：偏向中心ＤＣ上の中央電子ビームと周辺電子ビーム間の距離、
Ｑ：電子ビームの経路上のパネルの内面とマスク間の距離、
Ｐｈ：電子ビームの到達した位置でのマスク透過孔と隣接の透過孔間の距離、
Ｌ：電子ビームの到達した位置での偏向中心とパネルの内面間の直線距離。
【０００７】
上記関係式において、電子ビームがパネルの中央に照射されるのを基準とすると、周辺部方向に電子ビームが照射されるほどＬ値が増加されてＬｏ（パネルの中央での距離）＜Ｌ１（パネルの周辺部での距離）の形態に変化するので、ＧＲ＝１と維持するためにはＱ値が周辺部に行くほど増加しなければならず、Ｑｏ（パネルの中央部での距離）＜Ｑ１（パネルの周辺部での距離）の関係が要求される。フォームマスク型の平面カラー陰極線管では、周辺部で要求するＱ値の増加分を、マスクの形状を変形させることにより対応することができる。よって、パネルの内面曲率を決定する際、パネル厚に応ずるイメージ浮上効果並びに真空時の機械的な強度などだけを考慮して設計可能である。パネルの内面の垂直、水平、対角方向の曲率半径の構造は通常パネルの真空応力構造に有利なＲｉｄ＞Ｒｉｈ＞Ｒｉｖの形態になっている。
【０００８】
一方、図５ｂのマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管では、色選別のマスクが垂直方向にストレッチングされるテンションマスク１８方式なので、垂直軸を基準としてパネルの中央と周辺（６、１２時方向）のＱ値がフォームマスク型の平面カラー陰極線管とは違ってＱｏ（中央）＞Ｑ１（周辺：時計での６、１２時の方向（使用時）、以下６、１２時は同じ意味）の形態になり、垂直軸の周辺部（６、１２時）に行くほど上記式においてＧＲ値が１よりも小さくなる。フォームマスク１９とは違って、テンションマスク１８は構造的に垂直方向の曲率半径が無限大（直線）なので、ＧＲ＝１を維持するために要求するＱ値の変化に対応することができないという技術的な困難さがあった。
【０００９】
このように、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管においては、マスクの曲率を利用してＱ値の変化に対応することができないので、図４のパネルの内面の垂直方向曲率半径Ｒｉｖを水平曲率半径Ｒｉｈ及び対角曲率半径Ｒｉｄよりも大きく形成する。すなわち、Ｒｉｖを一層フラットした方向に増加させて前記要求されるＱ値の増加分に対応する。ついに、各軸上の曲率半径構造は通常Ｒｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈになる。
【００１０】
画面品質を最適に維持するために要求するＧＲ値は、通常１±０．０３の範囲を満たすべきであるが、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管における各軸上のパネルの内面曲率半径構造を前述した構造でなくフォームマスク用のパネルの内面曲率構造、つまりＲｉｄ＞Ｒｉｈ＞Ｒｉｖの構造に形成すると、ＧＲ値が約０．８０以下になって陰極線管の基本的な画像表現ができないほど画像が劣化される。
【００１１】
前述したような従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルの内面構造、すなわちＲｉｖ＞Ｒｉｄ＞Ｒｉｈ又はＲｉｖ≒Ｒｉｄ＞Ｒｉｈの構造であって垂直方向の内面曲率が水平又は対角曲率よりもフラットした構造は、同一のウェッジ量（パネルの中央部の厚さを基準とするパネルの有効面の対角端部の厚さの比）を基準とするとき、垂直方向のパネルガラス厚が対角又は水平方向よりも薄くなる。
【００１２】
このような構造は、陰極線管の真空容器を真空排気する際、パネル部の真空応力が増加して安全問題が深刻になる。詳細に説明すれば、パネル２０とファンネル１２とから形成された真空容器１の内部を真空排気する場合、特にパネル部２０に強い引張応力が発生する。この現象を図６に示す。図６は真空排気による真空容器の変形を示す。真空排気時に、パネルの有効面部２２はパネル２０の中央を頂点として内側方向に向かって変形し、すなわち凹むように変形し、パネルのスカート部２９は外側方向に向かって変形する。このような変形により、特に外面が平面であるパネルの有効面部２２の縁部には強い引張応力がかかり、最大の引張応力部位は構造力学的にパネルの有効面の垂直方向端部Ｅｖである。このような応力発生の傾向を従来のパネル構造と比較してみると、要求されるＱ値の増加分に対応するべく内面曲率半径を増加させることに起因する垂直方向のガラス厚の減少が最大の引張応力部位とかみ合って応力が極端に増加するため、内側の幅方向の機械的特性の低下において深刻な安全上の問題をもたらす。
【００１３】
例えば、３２Ｖタイプのマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管の場合、引張応力がほぼ１２Ｍｐａ以上に発生して限界許容引張応力１０Ｍｐａを超過する。この問題点を解決するべく、従来では図５ｂに示すようにパネルの外面を一定厚さａだけ増加させることにより有効面部の応力発生を抑制している。しかし、このような解決方法は、フォームマスク型の平面カラー陰極線管に比べてパネルの中央部の厚さが極端的に増加する。例えば、３２Ｖタイプの場合、フォームマスク型の場合にはパネルの中央部の厚さが１５ｔである反面、マスクストレッチング型はパネルの中央部の厚さが２１．５ｔであって約４３％の厚さの増加をもたらすという問題があった。更に、このようなパネル厚の増加により、光透過率が低くなって輝度特性が悪くなり、陰極線管の製造過程の熱処理工程中の破損率が増加し、熱工程の効率の低下をもたらし、パネルの重量増加による資材費及び生産費の増加をもたらすという問題点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、特にガラスパネルの中央と周辺とのガラス厚の差の小さいマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管において、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管用の低ウェッジパネルがフォームマスク型の平面カラー陰極線管用の高ウェッジパネルよりもパネル厚が厚いことにより、パネルの光透過率の減少による輝度の低下、パネルの重量増加、陰極線管の製造過程の熱処理工程中でのパネルの破損率の増加、並びに生産速度の低下の問題を解決するとともにパネル内側の幅方向の機械的特性を確保することをその目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するための本発明は、パネル、ファンネル、ネックを備えて外郭を形成する真空容器のパネルは、その外面をほとんど平面とし、その内面は蛍光体スクリーンの形成される有効面部が管軸に対して凸方向の曲率を有し、パネルの内部にはパネルの内面に対向してグリル又はストライプ状のマスクを備え、マスクは垂直方向に引っ張られている平面カラー陰極線管であって、パネルの有効画面の対角軸の距離をＳｄ、外面の対角軸の曲率半径をＲｄｏ、外面の垂直軸の曲率半径をＲｙｏ、内面の水平軸、垂直軸、そして対角軸の曲率半径をそれぞれＲｘｉ、Ｒｙｉ、Ｒｄｉ、パネルの中央部の厚さをＣＦＴ、有効面の対角の端部の厚さをＴｃ、外面曲率の平面化率をＦとする際、平面化率Ｆ＝Ｒｄｏ／（Ｓｄ×１．７６７）の式においてＦ＞２１を満たし、Ｔｃ／ＣＦＴ≦１．３５を満たす一方、パネルの内面曲率半径の構造がＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を満たすことを特徴とするカラー陰極線管用のパネルを提供する。
【００１６】
ここで、前記パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９のの関係があり、パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を設けることが好ましい。より好ましくは、パネルの垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと対角軸の内面曲率半径Ｒｄｉとの間に０．８２≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９５の関係を持たせるか、或いは垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと水平軸の内面曲率半径Ｒｘｉとの間に１．００≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３０の関係を持たせる。一方、パネルの内面曲率半径の構造はＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉの関係を満たす。
【００１７】
又、垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間に０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を持たせることが好ましい。
上述した本発明により、マスクストレッチング型の平面カラー陰極線管においてパネルによって発生する問題点等を解決することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、上記目的を実現可能な本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。
本発明の適用されたマスクストレッチング型のカラー陰極線管の構成は、パネルの構造を除いては一般的なカラー陰極線管の構造と同様なので、同じ構成については同一の名称及び同一の符号を使用してその説明を省略する。
図７、図８は本発明のカラー陰極線管のパネルに関する好ましい実施形態を示す図である。有効面部の外面の形状は、外面曲率半径Ｒｏが肉眼で観察した時にほとんど平面と見えるほど十分に大きく、外面曲率半径Ｒｏは３つの代表的な水平、垂直、対角軸上の曲率半径で表現される。すなわち、水平軸上の外面曲率半径Ｒｘｏ、垂直軸上の外面曲率半径Ｒｙｏ、及び対角軸上の外面曲率半径Ｒｄｏからなり、Ｒｘｏ、Ｒｙｏ、及びＲｄｏは同一の単一の曲率半径とするか或いはそれぞれ異なる曲率半径としてもよい。変えてもそれほど大きな差は設けない。又、パネルの外面の対角有効画面の長さＳｄは陰極線管の大きさに基づいて決定される。外面は平面感を維持することが望ましい。この平面感Ｆは対角曲率半径と対角有効画面の長さとの関係のＦ＝Ｒｄｏ／（Ｓｄ×１．７６７）で表し、Ｆ＞２１の関係を満たすＲｄｏ値とする。
【００１９】
蛍光体スクリーンの形成されるパネルの内面形状を見ると、前述した外面の曲率と同様な方法で内面曲率半径Ｒｉは３つの代表的な水平、垂直、対角軸上の曲率半径で表現される。すなわち、水平軸上の内面曲率半径Ｒｘｉ、垂直軸上の内面曲率半径Ｒｙｉ、及び対角軸上の内面曲率半径Ｒｄｉからなる。パネルの外面と内面はパネルの中央部でパネルの厚さＣＦＴの距離だけ離れている。パネルの内面が管軸に凸形状に曲率を有するため、パネルの有効面の対角端部の厚さをＴｃとすると、その対角部の厚さＴｃはパネルの中央部の厚さＣＦＴよりも大きな値を有する。ここで、ＣＦＴとＴｃとの間にはＴｃ／ＣＦＴ≦１．３５を満たすように構成してある。
【００２０】
更に、各軸の代表的な内面曲率半径Ｒｘｉ、Ｒｙｉ、及びＲｄｉは次の関係を満たすように構成してある。Ｒｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を保って０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９、そして０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を満たすように構成するか、或いはＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉの関係を保って０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９、そして０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係を満たすように構成する。
【００２１】
又、外面の曲率と内面の曲率との間の関係においては、３軸に対する内面の曲率半径間にＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を保って、外面の垂直軸上の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸上の内面曲率半径Ｒｙｉとを０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を満たすように構成する。ここで、Ｒｙｉ／Ｒｙｏの比の値が大きな値を有すれば有するほど垂直軸のウェッジ率が小さいことを意味する。
【００２２】
前述したような本発明のストレッチング型のカラー陰極線管用のパネル構造の幾何学的な意味及び決定の背景を説明する。
構造的に見るとき、マスクストレッチング型のカラー陰極線管がフォームマスク型の陰極線管と最も大きく異なる点は、マスクの垂直方向曲率半径が無限大、すなわちほとんど曲率がないという点である。これによりパネルの中央部の厚さＣＦＴとパネルの有効面の周辺部の厚さＴｃ間の厚さ差の比を示すウェッジ比のＴｃ／ＣＦＴ値が１．３前後となり、フォームマスク型の２．０前後に比べて小さいという点である。このようなウェッジ比の差は、従来の技術で既述したように、マスクの垂直方向曲率半径が無限大、つまり直線であることに起因する、パネルの中央部とパネルの垂直方向の周辺部（６時、１２時の地点）間の電子ビームの配列差を小さくするようにパネルの垂直方向内面曲率を従来のフォームマスク用のパネルに比して曲率半径を増加（平面化）させたことによって生じた結果である。
【００２３】
パネルにおいて、垂直方向の周辺部は力学的に最も弱い部分であって設計し難い。この解決方案として既存の単純外面厚の増加（ＣＦＴの増加）は２次的な問題をもたらすため、本発明では要求されるビーム配列に対応できる範囲でパネルの力学的な応力特性を確保可能なようにパネルの内面垂直曲率半径を減少させる方法を展開した。
【００２４】
図９は本発明のパネルを適用時にパネルとテンションマスク及び電子ビーム間の幾何学的な関係を示す。図面の上段部は垂直方向の偏向を、下段部は水平方向の偏向を示す。
まず、電子ビームがパネルの中央部を照射する場合、偏向装置の偏向中心ＤＣでの中央部の電子ビームと周辺の電子ビーム、すなわち両側のビームとの間の距離をＳｏ、同様に中央電子ビームと垂直方向の周辺電子ビームとの間の距離をＳｙとし、偏向中心ＤＣからパネルの内面の中央までの距離をＬｏ、ＤＣからパネルの垂直方向の周辺までの距離をＬｙとし、パネルの中央部とテンションマスク間の距離をＱｏ、パネルの垂直方向の周辺とテンションマスク間の距離をＱｙ、パネルの水平方向の周辺とテンションマスク間の距離をＱｘとし、テンションマスクのホールと隣接のホール間のピッチがＰｈとする時、テンションマスクを通過してパネルの中央部（又はパネルの垂直方向の周辺）に到達した電子ビームのビーム配列ＧＲ（又はＧＲｙ）は、
ＧＲ∝Ｓｏ×Ｑｏ／Ｐｈ×Ｌｏ、ＧＲｙ∝Ｓｙ×Ｑｙ／Ｐｈ×Ｌｙ （１）
と表現され、幾何学的に偏向中心ＤＣからパネルまでの距離は中央でのＬｏと、垂直方向の周辺でのＬｙがＬｏ＜Ｌｙの関係を有する。従って、式（１）のＧＲ及びＧＲｙが１になるためにはパネルとテンションマスクとの間の距離がＱｏ＜Ｑｙの関係になる必要があるが、本発明のパネルの内面の垂直軸曲率半径Ｒｙｉが従来のマスクフォーミング型の陰極線管用のパネルの曲率半径に比べて大きいため、垂直軸の周辺部でのＱｙ値がＱｏよりも小さい値を有する。この場合、上記式（１）のＧＲｙが１よりも小さくなるが、これを補償するため、偏向装置が垂直方向の周辺部を偏向する際、偏向中心ＤＣでのＳｙ値がＳｏよりも大きく形成されるようにする。
【００２５】
このような偏向装置は、偏向装置の内部の磁界をバレル状磁界にすることで可能である。現在、偏向装置の技術発達でＳｙ値を従来に比べて約１０％前後まで拡大可能である。この場合、上記式（１）において分母項のＬ値の中央対周辺比の増加分Ｌｙ−Ｌｏに対して分子項のＱ値の増加要求分Ｑｙ−Ｑｏを、偏向装置によって１０％前後に増加させせてＳ値を補償するので、全体的にパネルの垂直方向の周辺部でのＧＲｙ値を中央部のＧＲ値と同様に１と維持することが可能である。理論的に１０％のＳ値の増加は１０％のＱ値の減少効果を有するが、これによりパネルの内面を１０％のＱ値の減少分だけテンションマスク側に曲げるようにすることができる。従って、パネルの内面の垂直方向曲率半径Ｒｙｉの決定時には力学的な応力及びガラスの屈折率に基づく光源浮上効果、すなわち画像の歪み現象とともに偏向装置によるパネルの垂直方向の周辺部でのＳ値の増加分を考慮して決定する必要がある。
【００２６】
上記の考慮すべき点に基づいて次のパネル構造及び各軸の内面曲率半径間の関係を導出した。図８ａ、図８ｂは本発明のパネルの内面曲率の基本的な構造を示し、図８ａはパネルの対角軸、短軸、長軸の内面曲率半径がＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉ、図８ｂはＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の構造である。これは、Ｒｙｉの曲率半径を従来に比べて減少させた構造であり、各々の形態は全てビーム配列の維持のために対角軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比が０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９を満たし、かつ、水平軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比が０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の範囲を有しなければならない。又、外面曲率と内面曲率間の関係においては、力学的に弱い地点のパネルの垂直方向の周辺部の応力を考慮して、３軸に対する内面曲率半径の間にＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を維持して、外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間に０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を持つように構成すべきである。
【００２７】
上記した各内面曲率半径の比及び外面曲率半径の比の範囲の設定背景を考察してみる。対角軸の内面曲率半径に対する垂直軸の内面曲率半径の比Ｒｙｉ／Ｒｄｉは、その比が１以上であると、曲率半径が同一か或いは垂直軸の内面曲率半径が大きな値を有するため、パネル厚で考えると、有効面の垂直軸端部のパネル厚が対角軸のパネル厚よりも著しく薄くなる。すなわち既存のパネル形態となる。真空容器の真空排気時に垂直軸の有効面の端部に応力が集中するので、１以下に制限すべきである。又、Ｒｙｉ／Ｒｄｉの比の下限値も制限すべきであるが、これは偏向装置が垂直方向の周辺部を偏向する際、偏向中心ＤＣでのＳｙ値が既存の偏向装置と比較したときの増加分に基づいて決定されなければならず、その最大増加分を１０％とするとき、Ｒｙｉ／Ｒｄｉの比が０．８０％以下になる場合にパネル上の電子ビーム配列の不一致が発生する。それによりＧＲｙ値が１よりも小さくなるグルーピング(grooping)現象が発生するので、０．８１以上に維持すべきである。
【００２８】
以下、水平軸内面曲率半径Ｒｘｉに対する垂直軸内面曲率半径Ｒｙｉの比Ｒｙｉ／Ｒｘｉを説明する。曲率半径比は、結論的に真空応力及びパネル重量を考慮して決定する値である。パネルの対角軸曲率半径及びパネルのウェッジ比を考慮して対角軸内面曲率半径Ｒｄｉを設定した後、垂直軸端部の真空応力及び電子ビームの配列を前述したＲｙｉ／Ｒｄｉの範囲に基づいて決定し、この後に、水平軸内面曲率半径を決定する。水平軸内面曲率半径を決定する時には、真空応力の水準と水平方向の周辺部へのパネル重量の増加を考慮して水平軸内面曲率半径Ｒｘｉを決定しなければならない。その際、垂直軸曲率半径の決定はテンションマスクの水平軸曲率Ｒｘｍを考慮すべきであるが、その詳細な説明は省略する。又、従来のストレッチング型の陰極線管用のパネルにおけるＲｙｉ／Ｒｘｉの比を検討してみると、１．４を上回る水準である。これは、垂直軸内面曲率半径Ｒｙｉが極端的に大きい値を有するためである。
【００２９】
上記内容に基づいてみる時、本発明のＲｙｉ／Ｒｘｉは従来に比べて小さい値を維持しなければならない。これは垂直曲率半径Ｒｙｉが減少したためであり、従来のように１．４を上回る場合には水平軸方向のパネル厚が減少して水平軸の周辺部の強度が弱くなる。よって、その垂直軸の周辺部の応力及び水平軸の周辺部の真空応力を比較した結果、１．３５以下に維持する必要がある。一方、Ｒｙｉ／Ｒｘｉの比が１以下の小さな値を有する場合には、水平軸方向の周辺部でのパネル厚が増加してパネル重量の増加の原因となる。よって、不要なパネル重量を防止するべく、Ｒｙｉ／Ｒｘｉの比は水平軸曲率半径と垂直軸曲率半径が同一水準である０．９９以上に形成させる必要がある。
【００３０】
外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間の比Ｒｙｉ／Ｒｙｏはパネルの中央部の厚さＣＦＴとともにパネルの垂直軸方向の厚さを決定する要素であり、理論的にパネルの外面の平面感を考慮して決定した最小の外面の垂直軸曲率半径Ｒｙｏと電子ビーム配列等を考慮して決定した最小の内面曲率半径Ｒｙｉ間の比を０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１に維持することが強度及び重量の側面で効率的であることが分かる。
【００３１】
以上前述したようなパネル構造を採択する場合、パネルの力学的に最も弱い部分の垂直方向の周辺部に対して局部的に補完可能なので、従来のようにパネルの外面の全体厚さを増加させるに比べてパネル重量の増加の抑制、パネル厚の増加による陰極線管の輝度特性の低下の抑制など、平面型の陰極線管の究極的な研究方向に合致する。
【００３２】
３２Ｖ−４：３タイプのマスクストレッチング型のカラー陰極線管用のパネルに対して本発明を適用した際、パネルの形状を次のように改善することができる。表１にその結果を示す。パネルの外面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏは平面感の確保のために既存と同様に１００，０００ｍｍを維持し、垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉは既存の１２，０００ｍｍから８，７００ｍｍに約２８％減少させた。内面の水平方向曲率半径はテンションマスクのピッチとの符合のために既存のものに比べて５％を増加させた。これにより、全体的な曲率半径構造はＲｄｉ（対角）＞Ｒｙｉ（垂直）＞Ｒｘｉ（水平）の形態を有する。
【００３３】
【表１】
前述したような構造を採択した結果の特性を表２に示す。パネルの内面の垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏを約２８％減少させることにより、パネルの力学的に最も弱い部分の垂直方向の周辺部に対して局部的に補完する効果を得ることができる。これにより、既存のものに比べてパネルの中央部の厚さの２．５ｍｍ（１１．６％）、対角の有効面端部の厚さＴｃの３．５ｍｍ（１２．５％）を減少させて全体的にパネル重量を１３％低減させることができた。陰極線管の輝度特性に関連したパネル透過率もパネル厚の低減に基づいて１２．３％向上する。以上のように改善しながらも、パネルの真空時の引張応力を、力学的に要求される限界引張応力の１０Ｍｐａ以下の９．６Ｍｐａに低減させることができる。
【００３５】
【表２】
【発明の効果】
上述した本発明の効果は次の通りである。
１．パネル厚、つまりパネルの中央部の厚さＣＦＴを含む有効面全面の厚さを低減させることができる。
２．パネル厚の低減により陰極線管、特に平面型の陰極線管の重量を減少させることができる。
４．パネル厚の低減により陰極線管の製造工程で最高４５０度前後に達する熱処理工程中のパネルを含めて陰極線管容器の破損率を低くすることができる。ガラスパネルの熱工程中の破損はパネルの厚さ方向の中央部と表面部、又は陰極線管容器の外面と内面の温度差による熱応力によって破損される。従って、ガラスパネルの厚さが薄くなると、前記温度差が減少して熱応力発生が減少する。
４．熱工程は、最大維持温度の約４５０度を基準として温度勾配が３〜５℃／分程度の上昇区間と５〜８分程度の下降区間とで構成されるが、温度勾配が大きい場合にはガラスパネルの中央と外側間の温度差が大きくなり、発生応力が増加して破損率が増加する。パネル厚を減少させる場合、前記温度差が減少するので熱工程速度を増加させることができる。
５．平面陰極線管用のパネルは曲率を有する陰極線管に比べてパネルの平面化に起因して基本的にパネル厚の増加が発生する。特に、ウェッジ比の低いストレッチング型の平面陰極線管は厚さの増加量が３０％以上になるため、パネルの光透過率の低下による輝度の低下が難題である。従って、パネル厚の減少の要求が大きくなっているので、本発明の技術の適用時の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の一般的な平面型のカラー陰極線管の構造を概略的に示す切開断面図、
【図２】 従来のテンションマスクとフレームの組立体を示す斜視図、
【図３】 従来のパネル構造を示す平面図及び断面図、
【図４】 従来のパネルの有効面部の構造を示す斜視図、
【図５Ａ】 従来のフォームマスク型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図、
【図５Ｂ】 従来のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図、
【図６】 従来の真空排気後の陰極線管の変形及び応力構造を示す断面図、
【図７】 本発明によるマスクストレッチング型のカラー陰極線管のパネルの有効面部を示す斜視図、
【図８】 本発明の適用した平面型のパネルの垂直断面を示す断面図、
【図９】 本発明のマスクストレッチング型の平面カラー陰極線管のパネルとマスク及び電子ビームとの幾何学的な関係を示す概念図。
【符号の説明】
２ 電子ビーム、４ 偏向ヨーク、６ ネック、８ 電子銃、１２ ファンネル、１５ フレーム、１６ 蛍光スクリーン、１８ テンションマスク、２０ パネル。
Claims (6)
- パネル、ファンネル、ネックで外郭を形成する真空容器のパネルは、その外面がほとんど平面であり、その内面は蛍光体スクリーンが形成される有効面部が管軸に対して凸方向に曲率を有し、パネルの内部にはパネルの内面に対向してグリル又はストライプ状のマスクを備え、前記マスクは垂直方向に引っ張られている平面カラー陰極線管であって、
前記パネルの有効画面の対角軸の距離をＳｄ、外面の対角軸の曲率半径をＲｄｏ、外面の垂直軸の曲率半径をＲｙｏ、内面の水平軸、垂直軸、そして対角軸の曲率半径をそれぞれＲｘｉ、Ｒｙｉ、Ｒｄｉ、パネルの中央部の厚さをＣＦＴ、有効面の対角の端部の厚さをＴｃ、外面曲率の平面化率をＦとするとき、
平面化率Ｆ＝Ｒｄｏ／（Ｓｄ×１．７６７）の式においてＦ＞２１を満たし、Ｔｃ／ＣＦＴ≦１．３５を満たす一方、パネルの内面曲率半径の構造がＲｄｉ＞（Ｒｙｉ又はＲｘｉ）の関係を満たし、さらに、垂直軸の外面曲率半径Ｒｙｏと垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉとの間に０．０８≦Ｒｙｉ／Ｒｙｏ≦０．１１の関係を満たすことを特徴とするカラー陰極線管。 - 前記パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９の関係があることを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
- 前記パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係があることを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
- 前記パネルの内面曲率半径の構造がＲｄｉ＞Ｒｙｉ＞Ｒｘｉの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
- 前記パネルの各軸上の内面曲率半径の間に０．８１≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９９、そして０．９９≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３５の関係があることを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管。
- 前記パネルの垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと対角軸の内面曲率半径Ｒｄｉとの間の関係が０．８２≦Ｒｙｉ／Ｒｄｉ≦０．９５を満たすか、或いは前記垂直軸の内面曲率半径Ｒｙｉと水平軸の内面曲率半径Ｒｘｉとの間の関係が１．００≦Ｒｙｉ／Ｒｘｉ≦１．３０を満たすことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカラー陰極線管。
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