JP3822790B2 - 陰極線管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は陰極線管に関する。特に、一方向に張力が付与されて架張されたシャドウマスクを有する陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー陰極線管では、電子銃から射出された電子ビームが、フェイスパネル内面に形成された蛍光体スクリーンを照射して、所望する画像が表示される。蛍光体スクリーンの電子銃側には所定の距離を隔てて、色選択電極として機能するシャドウマスクが設けられる。シャドウマスクには、電子ビームが所定位置の蛍光体を射突するように、多数の略矩形状の開口（電子ビーム通過孔）が配列形成されている。
【０００３】
電子ビームがシャドウマスクに衝突すると、シャドウマスクは熱膨張する。これにより開口位置が変化して、開口を通過した電子ビームが所定位置の蛍光体を正しく射突しなくなり、色むらが発生する。このような現象はドーミングと呼ばれている。これを防止するために、温度上昇による熱膨張を吸収する方向の張力をシャドウマスクに予め付与した状態で、シャドウマスクはマスクフレームに架張保持される。このような架張保持により、シャドウマスクの温度が上昇しても、シャドウマスクの開口と蛍光体スクリーンに形成された蛍光体ストライプとの相対的位置ずれを低減することができる。
【０００４】
蛍光体スクリーンは、上下方向を長手方向とする略矩形枠状のブラックストライプを配列形成し、次いでブラックストライプの開口内に赤緑青の各色に対応する蛍光体を順に形成することで得られる。ブラックストライプは、上記のように架張されたシャドウマスクをフェイスパネルに取り付けた状態で、シャドウマスクを介した露光工程を経て形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
コンピュータ技術の発展等に伴って、高精細な画像表示が要求されるようになり、表示画素はますますファインピッチ化されつつある。即ち、シャドウマスクの開口幅やブラックストライプの配列ピッチはより高精細なものになりつつある。これに伴い、画面全体において表示画像の色むらが発生するという問題が生じている。
【０００６】
本発明者らは、この色むらの原因を検討した結果、それがブラックストライプの開口形状が画面全体において不均一に形成されているためであることを見出した。
【０００７】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、フェイスパネル内面に形成されたブラックストライプを模式的に示した部分拡大図である。両図の紙面上下方向は陰極線管の画面の上下方向に一致する。図１０（Ａ）は、理想的なブラックストライプの形成パターンを示す。図１０（Ａ）に示すように、ブラックストライプが均一な多数の平行なラインからなるライン模様に形成されている場合には、色むらは発生しない。ところが、上記の色むらが発生した陰極線管では、図１０（Ｂ）に示すように、ラインが周期的に濃淡を有することで、ブラックストライプが市松模様状に形成されていた。
【０００８】
更に検討を進めた結果、上記の市松模様状のブラックストライプは、ブラックストライプの形成時に使用するシャドウマスクの開口が設計形状とは異なる形状に変形しているためであることが判明した。
【０００９】
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）はマスクフレームに架張保持されたシャドウマスクの開口の部分拡大図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において、矢印Ｔはシャドウマスクに付与されている張力を示す。
【００１０】
図示したように、従来のシャドウマスクにおいては、マスクフレームに架張する前の状態で矩形状に形成された開口の幅（張力Ｔの付与方向と直交する方向の開口幅）が、マスクフレームにシャドウマスクを張力Ｔで架張することにより、張力Ｔの付与方向の略中間部で細くなって、いわゆる「糸巻き状」に変形したり（図１１（Ａ））、逆に張力Ｔの付与方向の略中間部で太くなって、いわゆる「樽状」に変形したり（図１１（Ｂ））していた。そして、開口がこのように糸巻き状又は樽状に変形すると、図１０（Ｂ）に示した市松模様のシャドウマスクが形成されてしまうのである。
【００１１】
しかも、シャドウマスクの開口がこれらのいずれの状態に変形するかは、陰極線管のサイズ（即ち、シャドウマスクのサイズ）、付与される張力の大きさなどにより、また、同じシャドウマスクであっても画面上の位置（即ち、画面中央部であるか、周辺部であるか）によって異なっていた。
【００１２】
このように、本来は画面全体にわたって均一な矩形状であるべきシャドウマスクの開口形状が、シャドウマスクをマスクフレームに架張することによって上記のように種々に変形する。シャドウマスクの開口の形状が画面上の位置によって異なっていると、ブラックストライプも画面内において、ある部分では図１０（Ａ）のようなライン模様に形成され、他の部分では図１０（Ｂ）のような市松模様に形成される。従って、ブラックストライプの開口内に形成される赤緑青の各蛍光体の形状が画面内で異なることとなり、例えば画面中央部と周辺部との間で色むらを生じるという問題が生じていたのである。
【００１３】
本発明は、上記の従来の問題を解決し、シャドウマスクを架張した状態において、画面全体の全ての開口を所望するほぼ均一形状にすることにより、色むらの少ない陰極線管を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために以下の構成とする。
【００１５】
本発明の陰極線管は、対向して平行に配置された一対の支持体と、多数の開口が配列形成された色選択電極として機能するシャドウマスクとを備え、前記シャドウマスクが前記支持体によって張力を付与された状態で前記支持体に架張保持された陰極線管であって、前記支持体の長手方向と平行な方向において、中央部での前記シャドウマスクに付与される張力は、両端部での前記シャドウマスクに付与される張力より大きく、前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記開口の前記張力付与方向における中間部の開口幅が、前記支持体の長手方向と平行な方向において中央部から両端部に向かって徐々に小さくなるように、前記開口の形状を変化させてあることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、シャドウマスクを架張する前の状態において、張力が付与される方向と直交する方向に、開口形状を変化させたシャドウマスクを用いているので、架張した状態において全面にわたって均一な形状の開口を得ることができる。この結果、色むらの少ない陰極線管を提供することができる。
【００１７】
前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記シャドウマスクの前記支持体の長手方向と平行な方向の幅は、前記張力付与方向の両端部側で広く、中間部で狭いことが好ましい。
【００１８】
上記開口形状として、例えば、前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記支持体の長手方向と平行な方向の中央部に形成される前記開口を前記張力付与方向の中間部が太い樽状とし、前記支持体の長手方向と平行な方向の両端部に形成される前記開口を前記張力付与方向の中間部が狭い糸巻き状とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明のカラー陰極線管の断面図を図１に示す。図１に示したカラー陰極線管１は、内面に矩形状の蛍光体スクリーン２ａが形成されたフェイスパネル２と、フェイスパネル２の後方に接続されたファンネル３と、ファンネル３のネック部３ａに内蔵された電子銃４と、フェイスパネル２の内部に蛍光体スクリーン２ａに対向して設けられたシャドウマスク１１とを備えている。また、電子銃４から射出された電子ビーム６を偏向させ蛍光体スクリーン２ａ上を走査させるために、ファンネル３の外周面上に偏向ヨーク５が設けられている。
【００２０】
シャドウマスク１１は、電子銃４から発射される３本の電子ビーム６に対して色選別の役割を果たすものであり、金属平板に電子ビーム通過孔である略スロット形の開孔がエッチングにより多数形成されている。
【００２１】
以下の説明の便宜のために、管軸を通り管軸に直交する水平方向軸をＸ軸、管軸を通り管軸に直交する上下方向軸をＹ軸、管軸をＺ軸とするＸＹＺ−３次元直交座標系を設定する。
【００２２】
図２は、図１のカラー陰極線管１内に設置される、シャドウマスク１１とこれを架張保持するマスクフレームとからなるマスク構体１０の概略斜視図である。
【００２３】
マスク構体１０は、断面が略Ｌ字状の一対の支持体１３ａ，１３ｂと、中空四角柱状の一対の保持部材１４ａ，１４ｂと、一対の支持体１３ａ，１３ｂにＹ軸方向の張力Ｔを付与した状態で架張されたシャドウマスク１１とを有する。所定距離だけ離間してＸ軸方向に平行に配置された一対の支持体１３ａ，１３ｂと、略「コ」字状に変形された一対の保持部材１４ａ，１４ｂとが、略矩形の枠状に組み合わされ、各接合部で溶接されて、マスクフレームを構成する。
【００２４】
シャドウマスク１１は矩形状と見なしうる形状を有し、その長辺側端部が支持体１３ａ，１３ｂの自由端側端部に溶接される。このとき、一対の支持体１３ａ，１３ｂの自由端側端部に相互に接近する方向の外力を付与しながら、かつ、シャドウマスク１１のＹ軸方向の端部を把持し、Ｙ軸方向に張力を付与しながら、シャドウマスク１１を一対の支持体１３ａ，１３ｂに溶接固定することで、シャドウマスク１１には図示したように短辺と平行なＹ軸方向の張力Ｔが付与された状態で架張される。シャドウマスク１１には多数の電子ビーム通過孔である開口１２がエッチングにより形成されている。
【００２５】
図１に示すように、一対の支持体１３ａ，１３ｂの外周面には板状のスプリング取付部材１５が固着され、スプリング取付部材１５に板バネ状のスプリング部材１６が固定されている。同様に、一対の保持部材１４ａ，１４ｂには板状のスプリング取付部材１７が固着され、スプリング取付部材１７に板バネ状のスプリング部材１８が固着されている。
【００２６】
フェイスパネル２の４つの内壁面には、固定ピン７が埋め込まれている。この４つの固定ピン７を、スプリング部材１６，１８に設けられた孔に嵌入することで、マスク構体１０はフェイスパネル２内に設置される。
【００２７】
本発明のシャドウマスク１１に設けられる開口１２は、張力Ｔでマスク構体１０に架張保持された状態で所望する均一な矩形状となるように、架張前に所定の形状に形成されている。
【００２８】
以下、これについて説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図３は、対角サイズが２９インチの陰極線管に使用される本実施の形態１のシャドウマスクの、架張前の状態を示した正面図である。本実施の形態のシャドウマスクは、Ｘ軸方向の両端部が円弧状に窪んだ（即ち、シャドウマスクのＸ軸方向の幅は、Ｙ軸方向の両端部で広く、中間部で狭い）、いわゆる糸巻き形状を有する。２点鎖線２１ａ，２１ｂはシャドウマスクをマスクフレームに架張する際にシャドウマスクに所定の張力を付与する架張機の把持部分を示す。把持部分２１ａ，２１ｂ内の部分は、マスクフレームに架張された後に切り落とされる。図３において、Ｙ軸方向端部におけるＸ軸方向の長さＬｈ＝５４１ｍｍ、シャドウマスクを架張するマスクフレームの一対の支持体（図２の支持体１３ａ，１３ｂ）の間隔Ｗｖ＝４１０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬｖ＝５５０ｍｍ、Ｘ軸方向の両端部の円弧の曲率半径Ｒ＝５０００ｍｍである。円弧の中心はＸ軸上に設けられている。
【００３０】
図４は、図３に示したシャドウマスクを図２のようにマスクフレームに架張したときに、シャドウマスクに付与される張力のＸ軸方向の分布の概略を示した図である。図４において、横軸はＸ軸方向位置を示し、画面中央部（Ｘ軸と管軸との交点）をＸ＝０（ｍｍ）とし、Ｘ軸の正の方向を画面に向かって右方向として表示している。また、縦軸はＸ軸上の各地点での張力を示す。図示したように、シャドウマスクに付与される張力は、Ｘ軸方向において均一ではなく、画面中央部の方が両側端部より大きい。
【００３１】
本実施の形態のシャドウマスクは、このようなＸ軸方向の張力分布に対応して、架張前の状態における開口形状をＸ軸方向において以下のように変化させている。
【００３２】
マスクフレームに架張前の状態において、図３のＸ軸方向の中央部５Ａ及び端部５Ｂにおける開口の形状の詳細をそれぞれ図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す。図示したように、本実施の形態では、Ｘ軸方向中央部の領域５Ａの開口を、Ｙ軸方向中間部において幅（Ｘ軸方向の開口幅）を太くした樽状に形成し、Ｘ軸方向両端部の領域５Ｂの開口を、Ｙ軸方向中間部において幅（Ｘ軸方向の開口幅）を細くした糸巻き状に形成し、中央部５Ａから端部５Ｂに至るまでの開口の形状を樽状から糸巻き状に徐々に変化させて形成してある。
【００３３】
開口の具体的寸法を示す。
【００３４】
図６は、シャドウマスクを架張した状態において目標とする開口の形成状態を示した拡大正面図である。本実施の形態の２９インチ陰極線管用のシャドウマスクにおいては、開口はほぼ正確な矩形状であって、そのＸ軸方向の開口幅Ｗ＝０．２ｍｍ、Ｙ軸方向の開口幅Ｈ＝１０ｍｍ、Ｘ軸方向の配列ピッチＰｈ＝０．８ｍｍ、Ｙ軸方向の配列ピッチＰｖ＝１１ｍｍである。
【００３５】
架張前の状態において、図５（Ａ）に示した樽状の開口のＸ軸方向の最大開口幅、及び図５（Ｂ）に示した糸巻き状の開口のＸ軸方向の最小開口幅をいずれもＷ０としたとき、Ｘ軸方向の開口幅の補正率Ｃ（％）を、Ｃ＝（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ×１００で定義する。このとき、図５（Ａ）の樽状の開口（図３の中央部５Ａ）及び図５（Ｂ）の糸巻き状の開口（図３の端部５Ｂ）の各補正率Ｃは、それぞれ＋３％、−５％である。そして、中央部５Ａから端部５Ｂの間の開口の補正率を＋３％から−５％まで徐々に変化させてある。なお、Ｙ軸方向端部の開口幅はほぼ一定（中央部５Ａに対して端部５Ｂは１％狭い）である。
【００３６】
以上のような開口を形成したシャドウマスクを、図４に示す張力を付与しながら架張して、図２に示すマスク構体１０を構成することにより、全面にわたって設計通りの均一な矩形状の開口となることを確認した。更に、このマスク構体１０を内蔵した図１の陰極線管１０を製造したところ、画面全面にわたって色むらがほとんど認められなかった。
【００３７】
（実施の形態２）
図７は、対角サイズが２５インチの陰極線管に使用される本実施の形態２のシャドウマスクの、架張前の状態を示した正面図である。本実施の形態のシャドウマスクは、Ｘ軸方向の両端部が円弧状に窪んだ（即ち、シャドウマスクのＸ軸方向の幅は、Ｙ軸方向の両端部で広く、中間部で狭い）、いわゆる糸巻き形状を有する。２点鎖線２１ａ，２１ｂはシャドウマスクをマスクフレームに架張する際にシャドウマスクに所定の張力を付与する架張機の把持部分を示す。把持部分２１ａ，２１ｂ内の部分は、マスクフレームに架張された後に切り落とされる。図７において、Ｙ軸方向端部におけるＸ軸方向の長さＬｈ＝４８７ｍｍ、シャドウマスクを架張するマスクフレームの一対の支持体（図２の支持体１３ａ，１３ｂ）の間隔Ｗｖ＝３６０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬｖ＝５５０ｍｍ、Ｘ軸方向の両端部の円弧の曲率半径Ｒ＝２５００ｍｍである。円弧の中心はＸ軸上に設けられている。
【００３８】
図８は、図７に示したシャドウマスクを図２のようにマスクフレームに架張したときに、シャドウマスクに付与される張力のＸ軸方向の分布の概略を、図４と同様の方法で示した図である。図示したように、シャドウマスクに付与される張力は、Ｘ軸方向において均一ではなく、画面中央部の方が両側端部より大きい。
【００３９】
本実施の形態のシャドウマスクは、このようなＸ軸方向の張力分布に対応して、架張前の状態における開口形状をＸ軸方向において以下のように変化させている。
【００４０】
マスクフレームに架張前の状態において、図７のＸ軸方向の中央部９Ａ及び端部９Ｂにおける開口の形状の詳細をそれぞれ図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。図示したように、本実施の形態では、Ｘ軸方向の中央部の領域９Ａ及び両端部の領域９Ｂのいずれの開口も、Ｙ軸方向中間部において幅（Ｘ軸方向の開口幅）を細くした糸巻き状に形成してある。
【００４１】
開口の具体的寸法を示す。
【００４２】
シャドウマスクを架張した状態において目標とする矩形状の開口の配列状態を示した図６において、開口のＸ軸方向の開口幅Ｗ＝０．２ｍｍ、Ｙ軸方向の開口幅Ｈ＝１０．５ｍｍ、Ｘ軸方向の配列ピッチＰｈ＝０．８ｍｍ、Ｙ軸方向の配列ピッチＰｖ＝１１ｍｍである。
【００４３】
架張前の状態において、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示した糸巻き状の開口のＸ軸方向の最小開口幅をいずれもＷ０としたとき、Ｘ軸方向の開口幅の補正率Ｃ（％）を、Ｃ＝（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ×１００で定義する。このとき、図９（Ａ）の糸巻き状の開口（図７の中央部９Ａ）及び図９（Ｂ）の糸巻き状の開口（図７の端部９Ｂ）の各補正率Ｃは、それぞれ−５％、−７％である。そして、中央部９Ａから端部９Ｂの間の開口の補正率を−５％から−７％まで徐々に変化させてある。なお、Ｙ軸方向端部の開口幅はほぼ一定（中央部９Ａに対して端部９Ｂは１％狭い）である。
【００４４】
以上のような開口を形成したシャドウマスクを、図８に示す張力を付与しながら架張して、図２に示すマスク構体１０を構成することにより、全面にわたって設計通りの均一な矩形状の開口となることを確認した。更に、このマスク構体１０を内蔵した図１の陰極線管１０を製造したところ、画面全面にわたって色むらがほとんど認められなかった。
【００４５】
以上に示した実施の形態１，２の具体例は本発明を説明するための例であって、本発明はこのような数値例に限定されない。本発明者らの検討によれば、図４、図８に示すような分布を有する張力がＹ軸方向に付与されるシャドウマスクにおいては、架張前の状態で、Ｙ軸方向中間部の開口幅が、Ｘ軸方向において中央部から両端部に向かって徐々に小さくなるように（即ち、上記の補正率ＣがＸ軸方向において中央部から両端部に向かって徐々に小さくなるように）開口を形成するのが好ましい。このとき、開口のＹ軸方向の両端部における開口幅は、Ｘ軸方向においてほぼ一定である。従って、具体的な態様としては、上記の実施の形態１、２の他に、Ｘ軸方向中央部及び両端部の開口をいずれも樽状とし、その最大開口幅をＸ軸方向において中央部から両端部に向かって徐々に小さくなるように形成した態様であっても良い。いずれの態様とするかは、シャドウマスクの各部のサイズ、付与される張力の大きさ及び分布などを考慮して選択すればよい。
【００４６】
また、図３及び図７に示したように、張力付与方向の中間部の幅を狭くした、糸巻き状の外形形状を有するシャドウマスクとすることにより、図４及び図８と同様の、張力付与方向と直交する方向において、中央部で最大となり、両端部に向かって徐々に小さくなる張力分布となる。
【００４７】
なお、上記の例では、シャドウマスクの短辺方向に張力を付与する場合を説明したが、長辺方向に張力を付与する場合にも本発明を適用することができる。この場合には、短辺方向の中央部と両端部との間で開口形状を上記のように徐々に変化させればよい。この場合、走査線方向は短辺方向となり、シャドウマスクの開口の長軸方向は長辺方向となることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、シャドウマスクを架張する前の状態において、張力が付与される方向と直交する方向に、開口形状を変化させたシャドウマスクを用いているので、架張した状態において全面にわたって均一な形状の開口を得ることができる。この結果、色むらの少ない陰極線管を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカラー陰極線管の管軸に沿った断面図である。
【図２】 図１のカラー陰極線管内に設置されるマスク構体の概略斜視図である。
【図３】 対角サイズが２９インチの陰極線管に使用される本発明の実施の形態１のシャドウマスクの架張前の状態を示した正面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１のシャドウマスクに付与される張力のＸ軸方向の分布を示した図である。
【図５】 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、本発明の実施の形態１のシャドウマスクを架張する前の状態において、Ｘ軸方向の中央部及びＸ軸方向の端部における開口の形状を示した拡大図である。
【図６】 シャドウマスクを架張した状態において目標とする開口の形成状態を示した拡大正面図である。
【図７】 対角サイズが２５インチの陰極線管に使用される本発明の実施の形態２のシャドウマスクの架張前の状態を示した正面図である。
【図８】 本発明の実施の形態２のシャドウマスクに付与される張力のＸ軸方向の分布を示した図である。
【図９】 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本発明の実施の形態２のシャドウマスクを架張する前の状態において、Ｘ軸方向の中央部及びＸ軸方向の端部における開口の形状を示した拡大図である。
【図１０】 図１０（Ａ）は理想的なライン模様のブラックストライプの形成パターンを示した拡大図、図１０（Ｂ）は市松模様のブラックストライプの形成パターンを示した拡大図である。
【図１１】 従来の陰極線管において、シャドウマスクの開口の変形状態を示した拡大正面図であり、図１１（Ａ）は糸巻き状に変形した開口を、図１１（Ｂ）は樽状に変形した開口をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ カラー陰極線管
２ フェイスパネル
２ａ 蛍光体スクリーン
３ ファンネル
３ａ ネック部
４ 電子銃
５ 偏向ヨーク
６ 電子ビーム
７ 固定ピン
１０ マスク構体
１１ シャドウマスク
１２ 開口
１３ａ，１３ｂ 支持体
１４ａ，１４ｂ 保持部材
１５，１７ スプリング取付部材
１６，１８ スプリング部材

Claims (3)

1. 対向して平行に配置された一対の支持体と、多数の開口が配列形成された色選択電極として機能するシャドウマスクとを備え、前記シャドウマスクが前記支持体によって張力を付与された状態で前記支持体に架張保持された陰極線管であって、
   前記支持体の長手方向と平行な方向において、中央部での前記シャドウマスクに付与される張力は、両端部での前記シャドウマスクに付与される張力より大きく、
   前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記開口の前記張力付与方向における中間部の開口幅が、前記支持体の長手方向と平行な方向において中央部から両端部に向かって徐々に小さくなるように、前記開口の形状を変化させてあることを特徴とする陰極線管。
2. 前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記シャドウマスクの前記支持体の長手方向と平行な方向の幅は、前記張力付与方向の両端部側で広く、中間部で狭い請求項１に記載の陰極線管。
3. 前記支持体にシャドウマスクが架張される前の状態において、前記支持体の長手方向と平行な方向の中央部に形成される前記開口は前記張力付与方向の中間部が太い樽状であり、前記支持体の長手方向と平行な方向の両端部に形成される前記開口は前記張力付与方向の中間部が細い糸巻き状である請求項１に記載の陰極線管。

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