JP3872348B2 - マスク支持フレーム及びそれを用いたカラー陰極線管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機や情報処理装置等に使用されるカラー陰極線管に関する。さらに詳細には、電子銃から出射される電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク（色選別電極）を保持固定するためのマスク支持フレーム及びそれを用いたカラー陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、テレビジョン受像機等に使用される一般的なカラー陰極線管の基本構成を示す。図６に示すように、一般に、カラー陰極線管１は、内面に蛍光面２ａを有するフェイスパネル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とからなるバルブと、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の内面の蛍光面２ａと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置され、電子銃４から出射される電子ビームＡの到達位置を規制するためのシャドウマスク６と、シャドウマスク６を保持固定するためのマスク支持フレーム７とを具備している。ここで、シャドウマスク６は、規則正しく配列された多数の透孔を有している。尚、ファンネル３のネック部３ａ側外周には、電子銃４から出射された電子ビームＡを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨーク５が配設されている。
【０００３】
陰極線管動作時（画像表示時）においては、電子ビームの吸収によるシャドウマスクの熱膨張によってその透孔が変位し、その結果、透孔を通過する電子ビームが蛍光面に正しく当たらなくなって色むらが発生するいわゆる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）を予め加えて、シャドウマスクをマスク支持フレームに架張保持することが行われている。以下、このようなシャドウマスク、マスク支持フレームを『架張型マスク』、『架張型マスクフレーム』ともいう。このようにシャドウマスクをマスク支持フレームに架張保持すれば、シャドウマスクの温度が上昇しても、シャドウマスクの透孔と蛍光面の蛍光体ドットとの相互位置のずれを低減することができる。
【０００４】
図７に、マスク支持フレーム７の具体的構成を示す。図７に示すように、マスク支持フレーム７は、長辺を構成する一対の第１フレーム構成部材１１と、一対の第１フレーム構成部材１１の同じ側にある端部同士を連結するように第１フレーム構成部材１１に溶接によって接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２とにより構成されている。また、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１は、剛性を高めて所定の強度を確保するために、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａを有しており、曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂは長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。尚、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１の上面１１ｃは、所定の曲率半径が得られるように切削加工されており、この上面１１ｃにシャドウマスク６が接合される（図６、図８参照）。
【０００５】
従来、鉄材（熱膨張係数：１１８×１０-7）を用いた架張型のマスク支持フレームにおいては、陰極線管動作時（画像表示時）のシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化、シャドウマスクに生じる『しわ』に対して、マスク支持フレーム全体がバネのようにしなる構造を採ることによって対処されていた。このマスク支持フレームは、構造上、高い剛性と弾力性を有するために、非常に重くなってしまう。そのため、このマスク支持フレームは、第１及び第２フレーム構成部材の中央部あるいはその近傍で熱補正を行う板バネによって支持されていた（図示せず）。
【０００６】
また、インバー材（Ｎｉ−Ｆｅ合金）（熱膨張係数：９×１０-7）を用いた架張型のマスク支持フレームにおいては、インバー材自体の熱膨張係数が非常に小さいため、弾力性を有する必要性が鉄材を用いた架張型マスクフレームよりも少なく、剛性を重視して設計すればよい。そして、この場合には、マスク支持フレームの軽量化を図ることができるので、図７、図８に示すようなコーナー部で支持する機械的補正のスプリング材（コーナースプリング材）１４を採用することができる（コーナー支持方式フレーム）。尚、図７、図８中、１３はコーナースプリング材１４を取り付けるための取付板である。
【０００７】
ところで、マスク支持フレームの低コスト化を図るためには、第１及び第２フレーム構成部材の材料として安価な鉄材を用いるのが望ましい。一方、陰極線管の特性を機械的に補正し、ランディングのばらつきを小さくするためには、マスク支持フレームの支持方式としてコーナー支持方式を採用することが望ましい。
【０００８】
従って、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成することができれば、ランディングのばらつきを小さくすることのできるマスク支持フレームを低コストで提供することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合、コーナースプリング材を取り付けることは可能であるが、特に第１フレーム構成部材の左右両端部近傍におけるバネ性（弾力性）が少ないために、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスクの熱膨張（ΔＴ＝６０℃）によるテンションの劣化が激しくなってしまう。また、完成された陰極線管において、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題が発生し易くなる。
【００１０】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、シャドウマスク端部におけるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクに関する特性の振動、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して生じる色ずれ等を防止することのできる安価なマスク支持フレーム及びそれを用いたカラー陰極線管を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るマスク支持フレームの第１の構成は、長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、前記第１フレーム構成部材に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、前記第１フレーム構成部材の両端側部分に、前記曲げ加工部の終縁部が前記第１フレーム構成部材の本体に溶接されていない未溶接部分を設け、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の間で前記曲げ加工部の前記終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の前記本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とする。
また、本発明に係るマスク支持フレームの第２の構成は、長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、前記第１フレーム構成部材の両端側部分を除く部分に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、前記曲げ加工部の終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とする。
【００１２】
前記マスク支持フレームの第１又は第２の構成によれば、例えば、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することができる。すなわち、長辺端部が撓み易い鉄製のコーナー支持方式フレームを実現することができる。このため、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、シャドウマスクの架張時に、マスク支持フレームのコーナー部分を十分撓ませた状態で、シャドウマスクをマスク支持フレームに接合することができる。従って、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、第１フレーム構成部材のコーナー部においても中央部と同様にフレームのバネ性を生かしたシャドウマスクの架張を行うことが可能となる。その結果、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレームを実現することができる。
【００１５】
また、前記本発明のマスク支持フレームの第１又は第２の構成においては、前記第１フレーム構成部材の長手方向の長さと前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の長手方向の長さとの比が１／７５〜１／６の範囲にあるのが好ましい。この比が１／７５を下回ると、コーナー部分のバネ性（弾性）を十分に確保することが困難となる。また、この比が１／６を超えると、長辺を構成する第１フレーム構成部材全体の剛性が低下して所定の強度を確保することが困難となる。
【００１６】
また、前記本発明のマスク支持フレームの第１又は第２の構成においては、前記第２フレーム構成部材が鉄材からなるのが好ましい。
【００１８】
本発明に係るカラー陰極線管の構成は、内面に複数色の蛍光体からなる蛍光面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、前記電子銃から出射された電子ビームを通過させるための複数の透孔を有し、かつ、前記蛍光面と所定の間隔を保って配置されたシャドウマスクと、前記シャドウマスクに一定の張力を与えた状態で前記シャドウマスクを保持固定するためのマスク支持フレームとを具備するカラー陰極線管であって、前記マスク支持フレームとして前記本発明のマスク支持フレームを用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本実施の形態におけるカラー陰極線管及びマスク支持フレームの基本構成は、図６、図７、図８に示した一般的なカラー陰極線管及び架張型マスクとその支持フレームと同様であるため、本実施の形態においては、図６、図７、図８をも参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図である。
【００２２】
図６に示すように、本実施の形態におけるカラー陰極線管は、内面に蛍光面２ａを有するガラス等で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、ガラス等で形成されたファンネル３とからなるバルブと、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の内面の蛍光面２ａと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置され、電子銃４から出射される電子ビームＡの到達位置を規制するためのシャドウマスク６と、シャドウマスク６を保持固定するためのマスク支持フレーム７とを具備している。ここで、シャドウスク６は、規則正しく配列された多数の透孔１７を有している（図８参照）。尚、ファンネル３のネック部３ａ側外周には、電子銃４から出射された電子ビームＡを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨーク５が配設されている。
【００２３】
図７に示すように、マスク支持フレーム７は、長辺を構成する一対の第１フレーム構成部材１１と、一対の第１フレーム構成部材１１の同じ側にある端部同士を連結するように第１フレーム構成部材１１に溶接によって接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２とにより構成されている。
【００２４】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１は、板厚１．６〜２．０ｍｍ程度の鉄材（熱膨張係数：１１８×１０-7）をプレス打ち抜きし、かつ、曲げ加工を施したものである。ここで、第１フレーム構成部材１１は、剛性を高めて所定の強度を確保するために、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａを有している。尚、第１フレーム構成部材１１の上面１１ｃは、所定の曲率半径が得られるように切削加工されており、この上面１１ｃにシャドウマスク６が接合される（図６、図８参照）。
【００２５】
短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２は、第１フレーム構成部材１１と同様に、板厚１．６〜２．０ｍｍ程度の鉄材をプレス打ち抜きし、かつ、曲げ加工を施したものである。
【００２６】
図６、図８中、１４はマスク支持フレーム７の各コーナー部に設けられたコーナースプリング材であり、このコーナースプリング材１４をフェイスパネル２のパネルピン９に係止することにより、マスク支持フレーム７がフェイスパネル２のコーナー部で支持される。また、図７、図８中、１３はコーナースプリング材１４を取り付けるための取付板である。すなわち、本実施の形態のマスク支持フレーム７は、いわゆる『コーナー支持方式フレーム』となっている。
【００２７】
従来、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａは、その終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。しかし、コストの低減とランディングのばらつきの低減を図るべく、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合には、特にコーナー部分のバネ性（弾力性）が少ないために、シャドウマスク６の熱膨張によるテンションの劣化が激しくなってしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態においては、かかる問題を解消すべく、図１に示すように、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。
【００２９】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１をこのように構成することにより、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性を第１フレーム構成部材１１の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくすることができる。従って、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することができる。図４に示すように、シャドウマスク６は、シャドウマスク６に矢印Ａ方向の引張力を加え、マスク支持フレーム７に矢印Ｂ方向の圧縮力を加えた状態で、マスク支持フレーム７に溶接によって接合されるが、本実施の形態のマスク支持フレーム７においては、コーナー部分のバネ性（弾性）が十分確保されているため、シャドウマスク６の架張時に、マスク支持フレーム７のコーナー部分を十分撓ませた状態で、シャドウマスク６をマスク支持フレーム７に接合することができる。このため、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、第１フレーム構成部材１１のコーナー部においても中央部と同様にフレームのバネ性を生かしたシャドウマスク６の架張を行うことが可能となる。その結果、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスク６の熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレーム７を実現することができる。
【００３０】
本実施の形態のマスク支持フレーム７の構成において、第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さと第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比は１／７５〜１／６の範囲にあるのが望ましい。この比が１／７５を下回ると、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することが困難となる。また、この比が１／６を超えると、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１全体の剛性が低下して所定の強度を確保することが困難となる。
【００３１】
本発明者らは、３２型カラー陰極線管を用いて、第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの溶接状態の違いによる加圧時（図４参照）のフレーム変形量の変化の様子を調べた。図２に、その結果を示す。このフレーム変形量は、均一荷重８８２０Ｎを加えたときの変形量である。また、同じカラー陰極線管を用いて、第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの溶接状態の違いによるシャドウマスク６のテンション分布の変化の様子を調べた。図３に、その結果を示す。尚、図２、図３中、◆は曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合、■は第１フレーム構成部材１１の両端から１００ｍｍの長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合（以下『１００ｍｍ加工品』という）、▲は第１フレーム構成部材１１の両端から５０ｍｍの長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合（以下『５０ｍｍ加工品』という）をそれぞれ表している。
【００３２】
図２に示すように、マスク支持フレーム７の端部の変形量は、曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの未溶接部分が多いほど大きくなっている。また、図３に示すように、マスク支持フレーム７の端部のテンションも、変形量が大きいほど高くなっている。但し、１００ｍｍ加工品の場合には、溶接有無の境界部分でテンションダウンが大きくなっている。従って、三者の中では、５０ｍｍ加工品（第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さ（６５０ｍｍ）と第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比：１／１３）のマスク支持フレーム７を用いた場合に、良好な結果が得られることが分かる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態においては、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されたマスク支持フレーム７を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のマスク支持フレームに限定されるものではない。すなわち、第１フレーム構成部材の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性が第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくなるように構成されたマスク支持フレームであれば、本発明の所期の目的を達成することができる。以下、この目的を達成することができるマスク支持フレームの他の構成例について説明する。
【００３４】
図５は本発明の第２の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図である。
【００３５】
図５に示すように、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分には、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａが形成されている。そして、曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００３６】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１をこのように構成することにより、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性を第１フレーム構成部材１１の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくすることができるので、本発明の所期の目的を達成することができる。
【００３７】
本実施の形態のマスク支持フレームの構成においても、第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さと第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比は１／７５〜１／６の範囲にあるのが望ましい。
【００３８】
尚、上記第１及び第２の実施の形態においては、鉄材からなるマスク支持フレームを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のマスク支持フレームに限定されるものではない。例えば、インバー材（Ｎｉ−Ｆｅ合金）（熱膨張係数：９×１０-7）を用いて本発明のマスク支持フレームを構成すれば、鉄材からなるマスク支持フレームと同様にシャドウマスクに生じる『しわ』の防止に効果があり、また、インバー材からなるマスク支持フレームにおいて更なる軽量化を図る構成とすることができる等、マスク支持フレームに必要な強度との関係での設計裕度を高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾性）を十分に確保することができるので、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）のシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレームを実現することができる。また、例えば、インバー材を用いて本発明のマスク支持フレームを構成すれば、鉄材からなるマスク支持フレームと同様にシャドウマスクに生じる『しわ』の防止に効果があり、また、インバー材からなるマスク支持フレームにおいて更なる軽量化を図る構成とすることができる等、マスク支持フレームに必要な強度との関係での設計裕度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの第１フレーム構成部材の曲げ加工部における終縁部の溶接状態の違いによる加圧時のフレーム変形量の変化の様子を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの第１フレーム構成部材の曲げ加工部における終縁部の溶接状態の違いによるシャドウマスクのテンション分布の変化の様子を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態における架張工程を示す斜視図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図
【図６】一般的なカラー陰極線管の基本構成を示す断面図
【図７】架張型マスクのマスク支持フレームの具体的構成を示す斜視図
【図８】シャドウマスクが架張保持されたマスク支持フレームを示す斜視図
【符号の説明】
Ａ 電子ビーム
１ カラー陰極線管
２ フェイスパネル
２ａ 蛍光面
３ ファンネル
３ａ ネック部
４ 電子銃
５ 偏向ヨーク
６ シャドウマスク
７ マスク支持フレーム
１１ 第１フレーム構成部材
１１ａ 曲げ加工部
１１ｂ 曲げ加工部の終縁部
１２ 第２フレーム構成部材
１３ コーナースプリング材の取付板
１４ コーナースプリング材
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機や情報処理装置等に使用されるカラー陰極線管に関する。さらに詳細には、電子銃から出射される電子ビームの到達位置を規制するためのシャドウマスク（色選別電極）を保持固定するためのマスク支持フレーム及びそれを用いたカラー陰極線管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、テレビジョン受像機等に使用される一般的なカラー陰極線管の基本構成を示す。図６に示すように、一般に、カラー陰極線管１は、内面に蛍光面２ａを有するフェイスパネル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とからなるバルブと、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の内面の蛍光面２ａと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置され、電子銃４から出射される電子ビームＡの到達位置を規制するためのシャドウマスク６と、シャドウマスク６を保持固定するためのマスク支持フレーム７とを具備している。ここで、シャドウマスク６は、規則正しく配列された多数の透孔を有している。尚、ファンネル３のネック部３ａ側外周には、電子銃４から出射された電子ビームＡを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨーク５が配設されている。
【０００３】
陰極線管動作時（画像表示時）においては、電子ビームの吸収によるシャドウマスクの熱膨張によってその透孔が変位し、その結果、透孔を通過する電子ビームが蛍光面に正しく当たらなくなって色むらが発生するいわゆる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）を予め加えて、シャドウマスクをマスク支持フレームに架張保持することが行われている。以下、このようなシャドウマスク、マスク支持フレームを『架張型マスク』、『架張型マスクフレーム』ともいう。このようにシャドウマスクをマスク支持フレームに架張保持すれば、シャドウマスクの温度が上昇しても、シャドウマスクの透孔と蛍光面の蛍光体ドットとの相互位置のずれを低減することができる。
【０００４】
図７に、マスク支持フレーム７の具体的構成を示す。図７に示すように、マスク支持フレーム７は、長辺を構成する一対の第１フレーム構成部材１１と、一対の第１フレーム構成部材１１の同じ側にある端部同士を連結するように第１フレーム構成部材１１に溶接によって接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２とにより構成されている。また、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１は、剛性を高めて所定の強度を確保するために、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａを有しており、曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂは長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。尚、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１の上面１１ｃは、所定の曲率半径が得られるように切削加工されており、この上面１１ｃにシャドウマスク６が接合される（図６、図８参照）。
【０００５】
従来、鉄材（熱膨張係数：１１８×１０-7）を用いた架張型のマスク支持フレームにおいては、陰極線管動作時（画像表示時）のシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化、シャドウマスクに生じる『しわ』に対して、マスク支持フレーム全体がバネのようにしなる構造を採ることによって対処されていた。このマスク支持フレームは、構造上、高い剛性と弾力性を有するために、非常に重くなってしまう。そのため、このマスク支持フレームは、第１及び第２フレーム構成部材の中央部あるいはその近傍で熱補正を行う板バネによって支持されていた（図示せず）。
【０００６】
また、インバー材（Ｎｉ−Ｆｅ合金）（熱膨張係数：９×１０-7）を用いた架張型のマスク支持フレームにおいては、インバー材自体の熱膨張係数が非常に小さいため、弾力性を有する必要性が鉄材を用いた架張型マスクフレームよりも少なく、剛性を重視して設計すればよい。そして、この場合には、マスク支持フレームの軽量化を図ることができるので、図７、図８に示すようなコーナー部で支持する機械的補正のスプリング材（コーナースプリング材）１４を採用することができる（コーナー支持方式フレーム）。尚、図７、図８中、１３はコーナースプリング材１４を取り付けるための取付板である。
【０００７】
ところで、マスク支持フレームの低コスト化を図るためには、第１及び第２フレーム構成部材の材料として安価な鉄材を用いるのが望ましい。一方、陰極線管の特性を機械的に補正し、ランディングのばらつきを小さくするためには、マスク支持フレームの支持方式としてコーナー支持方式を採用することが望ましい。
【０００８】
従って、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成することができれば、ランディングのばらつきを小さくすることのできるマスク支持フレームを低コストで提供することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合、コーナースプリング材を取り付けることは可能であるが、特に第１フレーム構成部材の左右両端部近傍におけるバネ性（弾力性）が少ないために、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスクの熱膨張（ΔＴ＝６０℃）によるテンションの劣化が激しくなってしまう。また、完成された陰極線管において、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題が発生し易くなる。
【００１０】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、シャドウマスク端部におけるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクに関する特性の振動、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して生じる色ずれ等を防止することのできる安価なマスク支持フレーム及びそれを用いたカラー陰極線管を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るマスク支持フレームの第１の構成は、長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、前記第１フレーム構成部材に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、前記第１フレーム構成部材の両端側部分に、前記曲げ加工部の終縁部が前記第１フレーム構成部材の本体に溶接されていない未溶接部分を設け、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の間で前記曲げ加工部の前記終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の前記本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とする。
また、本発明に係るマスク支持フレームの第２の構成は、長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、前記第１フレーム構成部材の両端側部分を除く部分に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、前記曲げ加工部の終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とする。
【００１２】
前記マスク支持フレームの第１又は第２の構成によれば、例えば、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することができる。すなわち、長辺端部が撓み易い鉄製のコーナー支持方式フレームを実現することができる。このため、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、シャドウマスクの架張時に、マスク支持フレームのコーナー部分を十分撓ませた状態で、シャドウマスクをマスク支持フレームに接合することができる。従って、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、第１フレーム構成部材のコーナー部においても中央部と同様にフレームのバネ性を生かしたシャドウマスクの架張を行うことが可能となる。その結果、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレームを実現することができる。
【００１５】
また、前記本発明のマスク支持フレームの第１又は第２の構成においては、前記第１フレーム構成部材の長手方向の長さと前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の長手方向の長さとの比が１／７５〜１／６の範囲にあるのが好ましい。この比が１／７５を下回ると、コーナー部分のバネ性（弾性）を十分に確保することが困難となる。また、この比が１／６を超えると、長辺を構成する第１フレーム構成部材全体の剛性が低下して所定の強度を確保することが困難となる。
【００１６】
また、前記本発明のマスク支持フレームの第１又は第２の構成においては、前記第２フレーム構成部材が鉄材からなるのが好ましい。
【００１８】
本発明に係るカラー陰極線管の構成は、内面に複数色の蛍光体からなる蛍光面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、前記電子銃から出射された電子ビームを通過させるための複数の透孔を有し、かつ、前記蛍光面と所定の間隔を保って配置されたシャドウマスクと、前記シャドウマスクに一定の張力を与えた状態で前記シャドウマスクを保持固定するためのマスク支持フレームとを具備するカラー陰極線管であって、前記マスク支持フレームとして前記本発明のマスク支持フレームを用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本実施の形態におけるカラー陰極線管及びマスク支持フレームの基本構成は、図６、図７、図８に示した一般的なカラー陰極線管及び架張型マスクとその支持フレームと同様であるため、本実施の形態においては、図６、図７、図８をも参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図である。
【００２２】
図６に示すように、本実施の形態におけるカラー陰極線管は、内面に蛍光面２ａを有するガラス等で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、ガラス等で形成されたファンネル３とからなるバルブと、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の内面の蛍光面２ａと所定の間隔を保って前記バルブ内の所定の位置に配置され、電子銃４から出射される電子ビームＡの到達位置を規制するためのシャドウマスク６と、シャドウマスク６を保持固定するためのマスク支持フレーム７とを具備している。ここで、シャドウスク６は、規則正しく配列された多数の透孔１７を有している（図８参照）。尚、ファンネル３のネック部３ａ側外周には、電子銃４から出射された電子ビームＡを垂直方向及び水平方向に偏向する偏向ヨーク５が配設されている。
【００２３】
図７に示すように、マスク支持フレーム７は、長辺を構成する一対の第１フレーム構成部材１１と、一対の第１フレーム構成部材１１の同じ側にある端部同士を連結するように第１フレーム構成部材１１に溶接によって接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２とにより構成されている。
【００２４】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１は、板厚１．６〜２．０ｍｍ程度の鉄材（熱膨張係数：１１８×１０-7）をプレス打ち抜きし、かつ、曲げ加工を施したものである。ここで、第１フレーム構成部材１１は、剛性を高めて所定の強度を確保するために、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａを有している。尚、第１フレーム構成部材１１の上面１１ｃは、所定の曲率半径が得られるように切削加工されており、この上面１１ｃにシャドウマスク６が接合される（図６、図８参照）。
【００２５】
短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材１２は、第１フレーム構成部材１１と同様に、板厚１．６〜２．０ｍｍ程度の鉄材をプレス打ち抜きし、かつ、曲げ加工を施したものである。
【００２６】
図６、図８中、１４はマスク支持フレーム７の各コーナー部に設けられたコーナースプリング材であり、このコーナースプリング材１４をフェイスパネル２のパネルピン９に係止することにより、マスク支持フレーム７がフェイスパネル２のコーナー部で支持される。また、図７、図８中、１３はコーナースプリング材１４を取り付けるための取付板である。すなわち、本実施の形態のマスク支持フレーム７は、いわゆる『コーナー支持方式フレーム』となっている。
【００２７】
従来、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａは、その終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。しかし、コストの低減とランディングのばらつきの低減を図るべく、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合には、特にコーナー部分のバネ性（弾力性）が少ないために、シャドウマスク６の熱膨張によるテンションの劣化が激しくなってしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態においては、かかる問題を解消すべく、図１に示すように、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。
【００２９】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１をこのように構成することにより、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性を第１フレーム構成部材１１の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくすることができる。従って、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することができる。図４に示すように、シャドウマスク６は、シャドウマスク６に矢印Ａ方向の引張力を加え、マスク支持フレーム７に矢印Ｂ方向の圧縮力を加えた状態で、マスク支持フレーム７に溶接によって接合されるが、本実施の形態のマスク支持フレーム７においては、コーナー部分のバネ性（弾性）が十分確保されているため、シャドウマスク６の架張時に、マスク支持フレーム７のコーナー部分を十分撓ませた状態で、シャドウマスク６をマスク支持フレーム７に接合することができる。このため、本実施の形態のように鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、第１フレーム構成部材１１のコーナー部においても中央部と同様にフレームのバネ性を生かしたシャドウマスク６の架張を行うことが可能となる。その結果、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）におけるシャドウマスク６の熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレーム７を実現することができる。
【００３０】
本実施の形態のマスク支持フレーム７の構成において、第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さと第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比は１／７５〜１／６の範囲にあるのが望ましい。この比が１／７５を下回ると、コーナー部分のバネ性（弾力性）を十分に確保することが困難となる。また、この比が１／６を超えると、長辺を構成する第１フレーム構成部材１１全体の剛性が低下して所定の強度を確保することが困難となる。
【００３１】
本発明者らは、３２型カラー陰極線管を用いて、第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの溶接状態の違いによる加圧時（図４参照）のフレーム変形量の変化の様子を調べた。図２に、その結果を示す。このフレーム変形量は、均一荷重８８２０Ｎを加えたときの変形量である。また、同じカラー陰極線管を用いて、第１フレーム構成部材１１の曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの溶接状態の違いによるシャドウマスク６のテンション分布の変化の様子を調べた。図３に、その結果を示す。尚、図２、図３中、◆は曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合、■は第１フレーム構成部材１１の両端から１００ｍｍの長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合（以下『１００ｍｍ加工品』という）、▲は第１フレーム構成部材１１の両端から５０ｍｍの長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている場合（以下『５０ｍｍ加工品』という）をそれぞれ表している。
【００３２】
図２に示すように、マスク支持フレーム７の端部の変形量は、曲げ加工部１１ａにおける終縁部１１ｂの未溶接部分が多いほど大きくなっている。また、図３に示すように、マスク支持フレーム７の端部のテンションも、変形量が大きいほど高くなっている。但し、１００ｍｍ加工品の場合には、溶接有無の境界部分でテンションダウンが大きくなっている。従って、三者の中では、５０ｍｍ加工品（第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さ（６５０ｍｍ）と第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比：１／１３）のマスク支持フレーム７を用いた場合に、良好な結果が得られることが分かる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
上記第１の実施の形態においては、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分の曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂのみが長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されたマスク支持フレーム７を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のマスク支持フレームに限定されるものではない。すなわち、第１フレーム構成部材の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性が第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくなるように構成されたマスク支持フレームであれば、本発明の所期の目的を達成することができる。以下、この目的を達成することができるマスク支持フレームの他の構成例について説明する。
【００３４】
図５は本発明の第２の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図である。
【００３５】
図５に示すように、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分を除く部分には、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部１１ａが形成されている。そして、曲げ加工部１１ａの終縁部１１ｂの全体が長手方向に沿って第１フレーム構成部材１１の本体に溶接されている。その他の構成は上記第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００３６】
長辺を構成する第１フレーム構成部材１１をこのように構成することにより、第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分の曲げ剛性を第１フレーム構成部材１１の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくすることができるので、本発明の所期の目的を達成することができる。
【００３７】
本実施の形態のマスク支持フレームの構成においても、第１フレーム構成部材１１の長手方向の長さと第１フレーム構成部材１１の両端から所定の長さを有する部分との比は１／７５〜１／６の範囲にあるのが望ましい。
【００３８】
尚、上記第１及び第２の実施の形態においては、鉄材からなるマスク支持フレームを例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこの構成のマスク支持フレームに限定されるものではない。例えば、インバー材（Ｎｉ−Ｆｅ合金）（熱膨張係数：９×１０-7）を用いて本発明のマスク支持フレームを構成すれば、鉄材からなるマスク支持フレームと同様にシャドウマスクに生じる『しわ』の防止に効果があり、また、インバー材からなるマスク支持フレームにおいて更なる軽量化を図る構成とすることができる等、マスク支持フレームに必要な強度との関係での設計裕度を高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、鉄材を用いてコーナー支持方式フレームを構成した場合であっても、コーナー部分のバネ性（弾性）を十分に確保することができるので、陰極線管を製造する際の熱処理工程後、及び完成された陰極線管の動作時（画像表示時）のシャドウマスクの熱膨張によるテンションの劣化を防止することができると共に、ランディングのばらつきを小さくすることができ、しかも、シャドウマスクが振動して表示画像に影響したり、シャドウマスクに生じる『しわ』に起因して色ずれが生じる等の問題を解消することのできる安価なマスク支持フレームを実現することができる。また、例えば、インバー材を用いて本発明のマスク支持フレームを構成すれば、鉄材からなるマスク支持フレームと同様にシャドウマスクに生じる『しわ』の防止に効果があり、また、インバー材からなるマスク支持フレームにおいて更なる軽量化を図る構成とすることができる等、マスク支持フレームに必要な強度との関係での設計裕度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの第１フレーム構成部材の曲げ加工部における終縁部の溶接状態の違いによる加圧時のフレーム変形量の変化の様子を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるマスク支持フレームの第１フレーム構成部材の曲げ加工部における終縁部の溶接状態の違いによるシャドウマスクのテンション分布の変化の様子を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態における架張工程を示す斜視図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるマスク支持フレームの一部を示す部分斜視図
【図６】一般的なカラー陰極線管の基本構成を示す断面図
【図７】架張型マスクのマスク支持フレームの具体的構成を示す斜視図
【図８】シャドウマスクが架張保持されたマスク支持フレームを示す斜視図
【符号の説明】
Ａ 電子ビーム
１ カラー陰極線管
２ フェイスパネル
２ａ 蛍光面
３ ファンネル
３ａ ネック部
４ 電子銃
５ 偏向ヨーク
６ シャドウマスク
７ マスク支持フレーム
１１ 第１フレーム構成部材
１１ａ 曲げ加工部
１１ｂ 曲げ加工部の終縁部
１２ 第２フレーム構成部材
１３ コーナースプリング材の取付板
１４ コーナースプリング材
Claims (5)
- 長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、
前記第１フレーム構成部材に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、
前記第１フレーム構成部材の両端側部分に、前記曲げ加工部の終縁部が前記第１フレーム構成部材の本体に溶接されていない未溶接部分を設け、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の間で前記曲げ加工部の前記終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の前記本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とするマスク支持フレーム。 - 長辺を構成する鉄材からなる一対の第１フレーム構成部材と、前記一対の第１フレーム構成部材の同じ側にある端部同士を連結するように前記第１フレーム構成部材に接合された、短辺を構成する一対の第２フレーム構成部材とを具備するコーナー支持方式のマスク支持フレームであって、
前記第１フレーム構成部材の両端側部分を除く部分に、その長手方向と直交する面の断面形状が三角形状となるような曲げ加工部が形成され、
前記曲げ加工部の終縁部を長手方向に沿って前記第１フレーム構成部材の本体に溶接することにより、前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の曲げ剛性が前記第１フレーム構成部材の他の部分の曲げ剛性に比べて小さくされていることを特徴とするマスク支持フレーム。 - 前記第１フレーム構成部材の長手方向の長さと前記第１フレーム構成部材の前記両端側部分の長手方向の長さとの比が１／７５〜１／６の範囲にある請求項１又は２に記載のマスク支持フレーム。
- 前記第２フレーム構成部材が鉄材からなる請求項１又は２に記載のマスク支持フレーム。
- 内面に複数色の蛍光体からなる蛍光面を有するフェイスパネルと、前記フェイスパネルの後方に接続されたファンネルとからなるバルブと、
前記ファンネルのネック部に内蔵された電子銃と、
前記電子銃から出射された電子ビームを通過させるための複数の透孔を有し、かつ、前記蛍光面と所定の間隔を保って配置されたシャドウマスクと、
前記シャドウマスクに一定の張力を与えた状態で前記シャドウマスクを保持固定するためのマスク支持フレームとを具備するカラー陰極線管であって、
前記マスク支持フレームとして請求項１〜４のいずれかに記載のマスク支持フレームを用いることを特徴とするカラー陰極線管。
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