JP3856611B2

JP3856611B2 - 陰極線管

Info

Publication number: JP3856611B2
Application number: JP36294999A
Authority: JP
Inventors: 由和出見; 政幸大森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001176415A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビ受像機、コンピューターディスプレイ等に用いられるシャドウマスク型の陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー陰極線管の一例の断面図を図３に示す。本図に示したカラー陰極線管１は、内面に蛍光体スクリーン面が形成された実質的に長方形状のフェイスパネル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面２ａに対向して設けられたシャドウマスク６と、これを固定するマスクフレーム７とを備えている。また、電子ビームを偏向走査するために、ファンネル３の外周面上には偏向ヨーク５が設けられている。
【０００３】
シャドウマスク６は、電子銃４から発射される３本の電子ビームに対して色選別の役割を果たすものである。Ａは、電子ビーム軌跡を示している。以下、このシャドウマスク６を、スロット型シャドウマスクとして説明する。スロット型シャドウマスクには、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。
【０００４】
カラー陰極線管では、電子ビームの射突による熱膨張によって、電子ビーム通過孔が変位して、電子ビーム通過孔を通過する電子ビームが所定の蛍光体に正しく当たらなくなり、色むらが発生するというドーミング現象が生じる。このため、シャドウマスクの温度上昇による熱膨張を吸収できるような張力（テンション）をあらかじめ加えて、シャドウマスクをマスクフレームに架張保持することが行われている。このような、架張保持によれば、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孔と蛍光体スクリーン面の蛍光体ストライプとの相互位置のずれを低減することができる。
【０００５】
図４（ａ）に、スロット型シャドウマスクの一例の平面図を示す。本図では、主に垂直方向（画面垂直方向）に張力をかけるシャドウマスク４０の例を示した。略スロット形の開孔４１は一定のピッチで形成されている。４３で示した各開孔４１間の部分がブリッジと呼ばれている。ブリッジ幅は、シャドウマスクの機械的強度に影響し、ブリッジ幅が狭くなると、特に水平方向（画面水平方向）の引張に弱くなる。機械的強度を向上させるためにブリッジ幅を大きくすると開孔の開口面積が狭くなるため、輝度特性が低下してしまう。
【０００６】
また、前記のように、ブリッジ幅は、機械的強度、輝度特性と関係しているが、ブリッジの垂直方向のピッチは、シャドウマスクのドーミング量とも関係している。シャドウマスクは主に垂直方向に引張られており、垂直方向への熱膨張は張力によって吸収されるが、水平方向への熱膨張はブリッジによって水平方向へ伝わるからである。
【０００７】
ブリッジの垂直方向のピッチを大きくすれば、ドーミング量を小さく抑えることができる。しかしこの場合は、一定間隔で並んだ電子ビームの走査線（輝線）と、シャドウマスクの電子ビーム通過孔の規則正しいパターンとの相互干渉縞であるモアレ縞が発生し易く、画質劣化の一因となっていた。
【０００８】
また、ブリッジの垂直方向のピッチを大きくすると、ブリッジ自身が画面上に点在して見えるという問題も生じる。また、ブリッジが積み重なった模様（ブリック状模様）として認識される場合もある。
【０００９】
逆に、ブリッジの垂直方向のピッチを小さくすれば、モアレ縞は十分に抑制され、ブリッジ自身が目立つこともなくなるが、ドーミング量が大きくなる。
【００１０】
図４（ａ）に示したシャドウマスク４０では、開孔４１内には、突出部４２ａ、４２ｂが形成されている。突出部４２ａ、４２ｂが形成されていることにより、ブリッジの垂直方向のピッチが大きいままで、ブリッジの垂直方向のピッチが小さい場合と同様にモアレ縞を抑制することができる。すなわち、主に垂直方向に張力をかけるシャドウマスクのドーミング量の抑制と、モアレ縞発生の抑制とを両立させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来のカラー陰極線管には以下のような問題があった。図４（ｂ）は図４（ａ）のI‐I線における断面図を、図４（ｃ）は図４（ａ）のII‐II線における断面図をそれぞれ示している。
【００１２】
図４（ｃ）に示した突出部４２ａと４２ｂとの間の幅ＳＢは、図４（ｂ）に示した幅Ｗより狭められている。したがって、図４（ｃ）の矢印ａで示したように、入射する電子ビームはその一定量が幅ＳＢ間を通過し、水平径φBのビームとなるが、相当量の電子ビームを遮ることができる。このとき幅ＳＢが小さいほど電子ビームが遮光される遮光効果が大きくなり、つまり、ここにブリッジがある状態に近づくため、モアレ縞発生の抑制の効果も大きくなる。しかしながら、幅ＳＢを小さくすればするほど、エッチングが困難となり歩留まりが低下することになる。
【００１３】
すなわち、突出部先端間の距離を狭めることには一定の限界があり、このため遮光効果にも一定の限界があった。
【００１４】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、ドーミング量の抑制と、モアレ縞発生の抑制効果とを両立させつつ、モアレ縞発生の抑制効果を一段と向上させた陰極線管を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の陰極線管は、平板に形成された多数の開孔と、垂直方向に隣接する前記開孔をつなぐブリッジとを有するシャドウマスクを備え、前記開孔を電子ビームが通過する陰極線管であって、前記シャドウマスクは、前記開孔の水平方向の端部から前記開孔内に突出した突出部を有しており、少なくとも前記電子ビームが傾斜して入射する前記シャドウマスクの水平方向両端近傍では、前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離に比べ、前記開孔を通過する前記電子ビームの水平径の方が小さいことを特徴とする。前記のような陰極線管によれば、突出部の形成によりドーミング量の抑制と、モアレ縞発生の抑制効果とを両立できる。
前記陰極線管においては、前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分の水平方向断面形状が、前記シャドウマスクの面に垂直な前記開孔の中心線に対して非対称であることが好ましい。前記のような陰極線管によれば、突出部における形状を非対称な形状とすることにより、モアレ縞発生の抑制効果を一段と向上させることができる。
【００１６】
また、前記突出部は、前記開孔の水平方向の両端部から前記開孔内に突出し、かつ先端面同士が対向していることが好ましい。
【００１７】
また、前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分のうち、前記シャドウマスクの外側に位置する外壁部の水平方向断面形状が、頂部を境に前記シャドウマスクの裏面へ行くにつれて前記シャドウマスクの外側へ傾斜する裏傾斜部を有しており、前記頂部が、前記シャドウマスクの厚み方向中心よりも前記シャドウマスクの表面側にあることが好ましい。
前記のような陰極線管によれば、頂部の位置をシャドウマスクの表面側にずらしたことにより、モアレ縞発生の抑制効果を一段と向上させることができる。
【００１８】
また、前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分のうち、前記シャドウマスクの内側に位置する内壁部の水平方向断面形状が、頂部を境に前記シャドウマスクの表面に行くにつれて前記シャドウマスクの内側へ傾斜する表傾斜部を有しており、前記外壁部の頂部が、前記内壁部の頂部よりも前記シャドウマスクの表面側にあることが好ましい。
【００１９】
また、前記シャドウマスクの面に垂直な線を基準とした前記電子ビームの入射角（°）をα（α＞０）、前記突出部が形成されている部分での、前記開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離（ｍｍ）をＳＢ、前記外壁部の頂部と前記内壁部の頂部との前記シャドウマスク厚み方向のずれ（ｍｍ）をΔＺ、[１−（前記開孔を通過する前記電子ビームの水平径（ｍｍ））／（前記開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離（ｍｍ））]を遮光率Ｂ（％）とすると、
sin[90°-α-（tan^-1ΔZ/SB）]×(SB²+ΔZ²)^1/2≦（1-B/100）×SB
の関係を満足することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。図３を用いて説明したカラー陰極線管の各構成は、本実施形態でも同様であるので、その説明は省略する。
【００２１】
図１に、色選別電極の一実施形態の斜視図を示している。マスクフレーム１０は、長方形状の枠体で、長辺フレームである対向する一対の支持体１１に短辺フレームである一対の弾性部材１２が固定されている。シャドウマスク１３は、電子ビーム通過孔である略スロット形の開孔１４がエッチングにより形成されている。
【００２２】
本図に示したものは、テンション方式が用いられており、シャドウマスク１３は主に矢印Ｙ方向に引張力が加わった状態で、支持体１１間に架張保持されている。本図では省略しているが、開孔１４には、後に説明する図２（ａ）の２２ａ、２２ｂで示したような突出部が形成されている。
【００２３】
図２（ａ）に、スロット型シャドウマスクの一実施形態の平面図を示している。垂直方向（画面垂直方向）に隣接する略スロット形の開孔２１は、ブリッジ２２でつながっている。開孔２１内には、突出部２２ａ、２２ｂが形成されている。これら突出部２２ａ、２２ｂは、開孔２１の水平方向（画面水平方向）の両端部から突出しており、突出部２２ａ、２２ｂの各先端部は対向している。突出部２２ａと２２ｂとは分離しているので、これら一対の突出部２２ａ、２２ｂの形成部分では、開孔２１が水平方向で狭められている。
【００２４】
突出部２２ａ、２２ｂが形成されていることにより、突出部がブリッジと同様の役割を果たすため、ブリッジ２２の垂直方向のピッチを小さくして数を増やしたのと同様にモアレ縞発生の抑制が図れる。その上、突出部２２ａと２２ｂとは分離しているので、水平方向の熱膨張が突出部同士では伝わらず、ドーミングを防止することができる。すなわち、本実施形態によれば、主に垂直方向に張力をかけるシャドウマスクのドーミング量の抑制と、モアレ縞発生の抑制とを両立させることができる。
【００２５】
ここで、突出部２２ａと２２ｂとの先端間の距離が、小さいほど遮光効果は大きく、モアレ縞発生の抑制の効果も大きくなる。しかしながら、この距離を小さくすればするほど、高い加工精度が要求され、エッチングによる場合はエッチングが困難となり歩留まりが低下することになる。すなわち、単に突出部先端間の距離を狭めることには限界があることになる。
【００２６】
本実施形態は、突出部先端間に一定の距離を確保した上で、突出部先端の断面形状に特徴を持たすことにより、さらに遮光効果を高めたものである。以下、図２（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したシャドウマスクのIII‐III線における断面図、すなわち略スロット形の開孔の全幅部分の断面図を示している。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示したシャドウマスクのIV‐IV線における断面図、すなわち略スロット形の開孔の突出部における断面図を示している。
【００２７】
図２（ｂ）に示した断面図では、開孔２１の全幅部の内周部の断面形状２４及び２５は、開孔２１の中心線２３に対して左右対称な形状となっている。断面形状２４、２５の板厚方向の上側にはそれぞれ上側に行くにつれて広がった傾斜部２４ａ、２５ａを有している。
【００２８】
断面形状２４、２５の板厚方向の下側には、それぞれ下側に行くにつれて広がった傾斜部２４ｂ、２５ｂを有している。また、傾斜部２４ａと２４ｂとは頂部２４ｃで、傾斜部２５ａと２５ｂとは頂部２５ｃでそれぞれ交わっている。
【００２９】
図２（ｃ）に示した断面図では、突出部２２ａ、２２ｂ先端の断面形状の基本構成は、図２（ｂ）に示した開孔全幅部の内周部の各断面形状と同様であり、傾斜部２６ａと２６ｂとは頂部２６ｃで、傾斜部２７ａと２７ｂとは頂部２７ｃでそれぞれ交わっている。
【００３０】
ただし、図２（ｃ）に示した断面形状は、図２（ｂ）に示した断面形状と異なり、頂部２６ｃ、２７ｃの位置が中心線２３に対して左右非対称な位置にあるため、断面形状２６と２７とが中心線２３に対して左右非対称な形状になっている。
【００３１】
頂部２７ｃの板厚方向の位置は、頂部２６ｃの板厚方向の位置に対してΔＺだけ上側にずれている。本図では矢印ｃ方向がシャドウマスク中央部方向で、矢印ｄ方向がシャドウマスク周辺方向である。したがって、ΔＺ分の位置ずれより、シャドウマスク周辺側の傾斜部２７ｂは、板厚方向の高さがシャドウマスク中央部側の傾斜部２６ｂの板厚方向の高さより高くなっている。
【００３２】
このため、例えば図２（ｃ）の矢印ｅで示したように傾斜して入射した電子ビームは、その大半が、傾斜部２７ｂによって遮られ、しかも突出部先端間隔ＳＢよりも水平径φBが狭くなって通過する。これに対して、図４（ｃ）に示したような従来の断面形状では、矢印ａで示したように傾斜して入射した電子ビームは、突出部先端間隔ＳＢそのままの水平径φBで通過することになる。
【００３３】
すなわち、本実施形態によれば、一対の突出部２２ａ、２２ｂによって、開孔２１が水平方向で狭められていることに加えて、頂部２６ｃ、２７ｃの位置がΔＺだけずれていることにより、突出部が形成されている部分で、開孔の水平方向幅よりも電子ビーム水平径を狭めて遮光効果を一段と高めることができ、モアレ縞発生の抑制の効果をより高めることができる。
【００３４】
シャドウマスクの周辺に行くしたがって、開孔２１に入射する電子ビームの、シャドウマスク面の垂直線を基準とした傾斜の度合いも大きくなるので、このような遮光効果はシャドウマスク周辺側のほうが中央部側より高い。例えば、シャドウマスクの中心部では、図２（ｄ）の矢印ｆで示したように、電子ビームは垂直に入射するので、ΔＺの位置ずれによる遮光効果は得られない。
【００３５】
このため、シャドウマスクの中央部には、図２（ｃ）に示したような断面形状を形成しない領域を設けてもよい。例えば、この範囲は、図１に示したように、シャドウマスクの平面方向における中心点Ａを中心とする直径Ｂの円の内側としてもよい。直径Ｂは、例えば７０ｍｍ以内が好ましい。
【００３６】
また、位置ずれ量ΔＺが板厚ｔと一致する形状であってもよい。すなわち、この場合は、頂部２６ｃはシャドウマスク板厚方向の裏面側の端部に位置し、頂部２７ｃはシャドウマスク板厚方向の表面側の端部に位置することになり、各断面形状はそれぞれ、一方向の傾斜を有する傾斜部を有することになる。
【００３７】
すなわち、このような形状では頂部２６ｃ側の傾斜部は頂部２６を起点としてシャドウマスク２０の表面に行くにつれてシャドウマスク２０の中央部側に傾斜し、頂部２７ｃ側の傾斜部は頂部２７ｃを起点としてシャドウマスク２０の裏面に行くにつれてシャドウマスク２０の周辺側に傾斜することになる。
【００３８】
断面形状は、図２（ｃ）に示したように電子ビームの入射角（°）をα（α＞０）、突出部が形成されている部分での、開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離（ｍｍ）をＳＢ、一対の突出部の頂部のシャドウマスク厚み方向のずれ（ｍｍ）をΔＺ、[１−（開孔を通過する前記電子ビームの水平径（ｍｍ））／（開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離（ｍｍ））]を遮光率Ｂ（％）とすると、下記の（式１）を満足していることが好ましい。
【００３９】
（式１）sin[90°-α-（tan^-1ΔZ/SB）]×(SB²+ΔZ²)^1/2≦（1-B/100）×SB
ここで、開孔を通過する前記電子ビームの水平径（ｍｍ）は、図２（ｃ）では、φBに相当する。
【００４０】
例えば、板厚ｔ＝０．１のシャドウマスクにおいて、ＳＢ＝０．０４、ΔＺ＝０．１、Ｂ＝８０と設定すると、α≧１７．５°の範囲で（式１）を満足する。すなわち、α≧１７．５°の範囲では、８０％以上の遮光率が確保できることになる。遮光率（％）Ｂの値を例えばＢ＜８０の範囲で低く設定すれば、このような遮光率の得られる範囲は、より中央側にまで広がることになる。
【００４１】
また、前記の例においてΔＺ＝０．０２８とした場合には、α≧４５．６°の範囲で８０％以上の遮光率が確保できる。ＳＢを変化させた場合でも一定の遮光率が確保できるαの範囲が変化することになる。このように（式１）を用いてΔＺ、ＳＢを設定すれば、一定の遮光率Ｂが確保できるαの範囲を変化させることができる。
【００４２】
本実施形態のような、ΔＺだけ位置のずれた突出部形状を有する開孔はエッチングにより形成できる。図２（ｃ）の例で説明すれば、例えばシャドウマスクの表面側のレジストパターンと裏面側のレジストパターンにおいて、傾斜部２６ａ、２７ａで形成される表孔に相当する部分の中心と、傾斜部２６ｂ、２７ｂで形成される裏孔に相当する部分の中心とをずらすことにより形成できる。
【００４３】
なお、前記実施形態では、突出部は開孔内の両端から突出した例について説明したが、開孔内の一端のみから突出したものであってもよい。
【００４４】
また、突出部の断面形状における頂部は、エッジ形状の例で説明したが、頂部に平坦部や曲面部を有する形状であってもよい。
【００４５】
また、突出部の平面方向の形状は矩形状の例で説明したが、これに限らず開孔及び突出部の角が丸みを帯びた形状でもよく、突出部の根元部分から先端部分にかけて徐々に突出する形状としてもよい。このように、徐々に突出する形状は、シャドウマスクを製造する際に主として用いられるエッチング法では実現し易く、実用的である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の陰極線管によれば、開孔の水平方向の端部から開孔内に突出した突出部の形成によりドーミング量の抑制と、モアレ縞発生の抑制効果を両立させることができ、突出部における開孔の水平方向の断面形状のうち、開孔を介した左右の対向部分の形状を非対称な形状とすることにより、モアレ縞発生の抑制効果を一段と向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る色選別電極の斜視図
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係るスロット型シャドウマスクの平面図
（ｂ）図２（ａ）のIII‐III線における断面図
（ｃ）図２（ａ）のIV‐IV線における断面図
（ｄ）図２（ｃ）において電子ビームが垂直方向に入射した状態を示す図
【図３】従来のカラー陰極線管の一例の断面図
【図４】（ａ）従来のスロット型シャドウマスクの一例の平面図
（ｂ）図４（ａ）のI‐I線における断面図
（ｃ）図４（ａ）のII‐II線における断面図
【符号の説明】
１０マスクフレーム
１１支持体
１２弾性部材
１３，２０シャドウマスク
１４，２１，２３，２５開孔
２２ブリッジ
２２ａ，２２ｂ突出部
２３中心線
２４、２５断面形状
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ傾斜部
２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ，２７ｃ頂部

Claims

平板に形成された多数の開孔と、垂直方向に隣接する前記開孔をつなぐブリッジとを有するシャドウマスクを備え、前記開孔を電子ビームが通過する陰極線管であって、前記シャドウマスクは、前記開孔の水平方向の端部から前記開孔内に突出した突出部を有しており、少なくとも前記電子ビームが傾斜して入射する前記シャドウマスクの水平方向両端近傍では、前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分の間の水平方向最短距離に比べ、前記開孔を通過する前記電子ビームの水平径の方が小さいことを特徴とする陰極線管。
前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分の水平方向断面形状が、前記シャドウマスクの面に垂直な前記開孔の中心線に対して非対称である請求項１に記載の陰極線管。
前記突出部は、前記開孔の水平方向の両端部から前記開孔内に突出し、かつ先端面同士が対向している請求項１又は２に記載の陰極線管。
前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分のうち、前記シャドウマスクの外側に位置する外壁部の水平方向断面形状が、頂部を境に前記シャドウマスクの裏面へ行くにつれて前記シャドウマスクの外側へ傾斜する裏傾斜部を有しており、前記頂部が、前記シャドウマスクの厚み方向中心よりも前記シャドウマスクの表面側にある請求項１から３のいずれかに記載の陰極線管。
前記突出部が形成されている部分で、前記開孔を介した対向部分のうち、前記シャドウマスクの内側に位置する内壁部の水平方向断面形状が、頂部を境に前記シャドウマスクの表面に行くにつれて前記シャドウマスクの内側へ傾斜する表傾斜部を有しており、前記外壁部の頂部が、前記内壁部の頂部よりも前記シャドウマスクの表面側にある請求項４に記載の陰極線管。